EP0316383A1 - Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von gegenständen, insbesondere rohren, stangen od. dgl. - Google Patents

Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von gegenständen, insbesondere rohren, stangen od. dgl.

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EP0316383A1
EP0316383A1 EP88904405A EP88904405A EP0316383A1 EP 0316383 A1 EP0316383 A1 EP 0316383A1 EP 88904405 A EP88904405 A EP 88904405A EP 88904405 A EP88904405 A EP 88904405A EP 0316383 A1 EP0316383 A1 EP 0316383A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capsule
powder
hydrogen
nitrogen
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88904405A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claes Tornberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Avesta Nyby Powder AB
Original Assignee
Avesta Nyby Powder AB
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Filing date
Publication date
Application filed by Avesta Nyby Powder AB filed Critical Avesta Nyby Powder AB
Publication of EP0316383A1 publication Critical patent/EP0316383A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/1208—Containers or coating used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method for the powder-metallurgical production of objects, in particular pipes, rods or the like, according to the preamble of claim 1.
  • the objects to be manufactured should in particular consist of stainless steel or high-alloy heat-resistant nickel steel, for example with approximately 80% nickel and 20% chromium.
  • the objects to be produced can also consist of high-speed steels or other metals and / or metal alloys.
  • the capsules used for the production consist of thin sheet metal with a wall thickness of approximately 1 to 2 mm. In order to determine leaks in the capsule, it has been proposed to introduce helium into the capsule (DE-PS 31 15 095). "Would If a capsule was found to be sufficiently tight, it was filled with powder made of metal and / or metal alloys and subjected to cold isostatic pressure in order to be processed.
  • the present invention is based on the object of eliminating the last-mentioned security risk and, in particular, of obtaining articles of the highest quality (increased homogeneity, increased strength and uniform surface quality as well as a lack of embrittlement).
  • the finished, cold isostatically pressed capsule or a tightness test is carried out on the compact so that the above-mentioned safety risk is completely eliminated.
  • the nitrogen introduced into the capsule reacts with the powder material and / or capsule and forms an alloy component of the end product.
  • the introduced hydrogen diffuses through the capsule wall without problems, provided that it has not previously escaped through a leak. However, the capsule would then have to be separated out, since hot working would lead to cracks in the area of the leakages.
  • a portion of the hydrogen introduced is also released from the carbon steel of the capsule, so that the gas mixture introduced does not pose any processing problems in the case of an absolutely dense capsule.
  • a gas mixture consisting of 70 to 95% 2 and 30 to 5% H 2 , in particular 90% 2 and 10% H ⁇ , is thus introduced into the capsule with the powder of metal and / or metal alloys.
  • the capsule is then closed.
  • the cold isostatic pressing of the capsule to 60 to 95%, in particular 65 to 93% of the theoretical density takes place, namely with the application of a pressure of at least 4000 bar, in particular 4200 to 6000 bar, preferably approximately 4500 to 5000 bar.
  • the capsule Before the capsule is closed, it is preferably pre-compressed by vibration at about 80-100 Hz to about 60 to 75%, in particular about 71% of the theoretical density.
  • the cold isostatically pressed capsule or the corresponding compact is then heated in order to then be heat-processed, in particular to be hot-extruded, with production of the desired elongated object, for example pipe, rod, profile or the like.
  • leakages are determined after the capsule has been cold-isostatically pressed in a vacuum chamber, the escape of the H ⁇ introduced into the capsule being able to be determined.
  • the method according to the invention is also less complex in terms of both space requirements and system requirements. Furthermore, the method according to the invention can be carried out much faster.

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Description

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegen¬ ständen, insbesondere Rohren, Stangen od. dgl.
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgische Herstellung von Gegenständen, insbesondere Rohren, Stangen oder dgl., gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die herzustellenden Gegenstände sollen insbesondere bestehen aus rostfreiem Stahl oder hochlegiertem warmfestem Nickel- Stahl, z.B. mit etwa 80 % Nickel und 20 % Chrom. Die herzu¬ stellenden Gegenstände können jedoch auch aus Schnellarbeits- stählen oder anderen Metallen und/oder Metallegierungen be- stehen. Die zur Herstellung verwendeten Kapseln bestehen aus dünnem Blech mit einer Wandstärke von etwa 1 bis 2 mm. Um Undichtigkeiten der Kapsel festzustellen, hat man vorgeschla¬ gen, in die Kapsel Helium einzuleiten (DE-PS 31 15 095). "Wurd eine Kapsel dabei für ausreichend dicht befunden, wurde sie mit Pulver aus Metall und/oder Metallegierungen gefüllt verschlossen und einem, kaltisostatischen Druck ausgesetzt, um dann warbearbeitet zu werden. Bei dieser Art der Dich¬ tigkeitsprüfung hat sich jedoch gezeigt, daß ein Teil des eingeleiteten Heliums in der Kapsel verbleibt und zwar trotz vorheriger Spülung mit Stickstoff od dgl. Gas, ins¬ besondere dann, wenn es sich um relativ lange rohrförmi- ge Kapsen mit jeweils einem schmalen Ringspalt an einem Ende derselben handelt. Eingeschlossenes Heliumgas braucht auch sehr lange, um aus der verschlossenen Kapsel herauszu- diffundieren. Bei einem zu großen Heliumanteil innerhalb der Kapsel neigt das hergestellte Produkt zur Versprö- dung, die offenbar auf Einschlüsse von Helium zurückzu¬ führen ist. Des weiteren läßt sich nach dem erwähnten Ver- fahren die Dichtigkeit der gefüllten und verschlossenen
Kapsel nicht überprüfen mit der Folge, daß die verschlos¬ sene Kapsel durchaus noch Undichtigkeiten aufweisen kann, insbesondere im Bereich der verschlossenen Einfüllöff¬ nung für das Pulver. Damit besteht die Gefahr, daß beim kaltisostatischen Pressen Wasser in die Kapsel eindringt mit der Folge, daß die Kapsel unter der anschließenden Erwärmung regelrecht explodiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das zuletzt genannte Sicherheitsrisiko auszuschalten und ins¬ besondere Gegenstände höchster Qualität (erhöhte Homogeni¬ tät, erhöhte Festigkeit und gleichmäßige Oberflächenbe¬ schaffenheit sowie fehlende Versprödung) zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei sich bei Versuchen heraus¬ gestellt hat, daß unter den Voraussetzungen der Ansprüche 2 und 3 ein Gasgemisch gemäß Anspruch 4 besonders vorteil¬ haft ist.
Im Gegensatz zum bekannten Vorschlag wird bei der Erfindung an der fertigen, kaltisostatisch verpreßten Kapsel, bzw. am Preßling, eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt, so daß das oben erwähnte Sicherheitsrisiko vollkommen aus¬ geschaltet ist.
Der in die Kapsel eingeleitete Stickstoff reagiert mit dem Pulvermaterial und/oder Kapsel und bildet einen Le¬ gierungsbestandteil des Endprodukts. Der eingeleitete Wasserstoff diffundiert bei Erwärmung der kaltisostatisch verpreßten Kapsel problemlos durch die Kapselwandung hin- durch, sofern er nicht vorher durch eine Leckage entweicht Dann müßte die Kapsel jedoch ausgesondert werden, da eine Warmbearbeitung zu Rissen im Bereich der Leckagen führen würde. Ein Teil des eingeleiteten Wasserstoffs wird auch vom Kohlenstoffstahl der Kapsel gelöst, so daß bei abso- lut dichter Kapsel das eingeleitete Gasgemisch keine ver¬ arbeitungstechnischen Probleme aufwirft.
Erfindungsgemäß wird also mit dem Pulver aus Metall und/ oder Metallegierungen eine Gasmischung bestehend aus 70 bis 95 % 2 und 30 bis 5 % H2, insbesondere 90 % 2 und 10 % H~, in die Kapsel eingeleitet. Anschließend wird die Kapsel verschlossen. Dann erfolgt die kaltisostatische Verpressung der Kapsel auf 60 bis 95 %, insbesondere 65 bis 93 % der theoretischen Dichte, und zwar unter Ausübung eines Drucks von wenigstens 4000 Bar, insbesondere 4200 bis 6000 Bar, vorzugsweise etwa 4500 bis 5000 Bar.
Vor dem Schließen der Kapsel erfolgt vorzugsweise eine Vorverdichtung durch Vibration bei etwa 80-100 Hz auf etwa 60 bis 75 %, insbesondere etwa 71 % der theoretischen Dichte.
Die kaltisostatisch verpreßte Kapsel bzw. der entsprechen- de Preßling wird anschließend erwärmt, um dann warmbearbei tet, insbesondere heißextrudiert zu werden unter Herstellu des gewünschten langgestreckten Gegenstandes, z.B. Rohres, Stange, Profil oder dergl. Die Feststellung von Leckagen erfolgt erfindungsgemäß nach dem kaltisostatischen Ver- pressen der Kapsel in einer Unterdruckkammer, wobei dabei dasEntweichen des in die Kapsel eingeleiteten H~ festge¬ stellt werden kann.
Gleichzeitig ergibt sich durch das eingeleitete Gasgemisch eine deutliche Qualitätsverbesserung des Endprodukts. Eine Versprödung ist praktisch vollkommen eliminiert. Die Ma¬ terialhomogenität ist erhöht. Das gleiche gilt für die Festigkeit. Darüberhinaus erhält man eine gleichmäßigere Oberflächenbeschaffenheit. Diese Vorteile sind insbeson¬ dere erkennbar bei der Herstellung von relativ langen und dünnwandigen Rohren aus entsprechend dimensionierten Kapseln, z.B. mit einem Verhältnis vor axialer Länge zu Innendurchmesser der rohrförmigen Kapsel größer als 5:1, insbesondere größer als 10:1.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber dem bekann¬ ten Verfahren auch weniger aufwendig sowohl hinsichtlich Raumbedarf als auchAnlagenbedarf. Des weiteren läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich schneller durch¬ führen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenständen, insbesondere Rohren, Stangen oder dgl., bei dem Pulver aus Metall und/oder Metallegierungen in eine dünnwandige Kapsel eingefüllt, die Kapsel anschließend verschlossen und einem kaltisostatischen Druck unter Ausbil¬ dung eines Preßlings ausgesetzt wird, der dann warmbearbeitet insbesondere warm-stranggepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Pulver aus Metall und/oder Metallegierungen eine Mi- schung von Stickstoff und Wasserstoff in die Kapsel eingelei¬ tet wird, insbesondere unter gleichzeitiger Vorverdichtung des Pulvers durch Vibration oder dergl. auf etwa 60 bis 80 %, insbesondere etwa 70 %, der theoretischen Dichte, um dann die verschlossene Kapsel kaltisostatisch bis zu etwa 95 % der theoretischen Dichte zu verdichten, und daß anschließend der so erhaltene Preßling in einer Vakuum¬ kammer auf Leckagen überprüft wird, bevor er erwärmt und warmbearbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kapsel Pulver aus rostfreiem. Stahl oder hochlegier¬ ten, warmfesten Nickel-Stählen, insbesondere mit etwa 80 % Nickel und etwa 20 % Chrom, oder Schnellarbeits- stählen eingefüllt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß eine Kapsel aus Kohlenstoffstahl mit einem Koh¬ lenstoffgehalt von weniger als 0,004 % verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kapsel ein Gasgemisch aus 70 bis 95 % Stickstoff und 30 bis 5 % Wasserstoff, ins¬ besondere 80 % Stickstoff und 20 % Wasserstoff, vorzugs- weise 90 % Stickstoff und 10 % Wasserstoff, eingeleitet wird.
EP88904405A 1987-05-21 1988-05-19 Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von gegenständen, insbesondere rohren, stangen od. dgl. Withdrawn EP0316383A1 (de)

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DE3717154 1987-05-21
DE3717154A DE3717154C1 (de) 1987-05-21 1987-05-21 Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenstaenden,insbesondere Rohren,Stangen od.dgl.

Publications (1)

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EP0316383A1 true EP0316383A1 (de) 1989-05-24

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP88904405A Withdrawn EP0316383A1 (de) 1987-05-21 1988-05-19 Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von gegenständen, insbesondere rohren, stangen od. dgl.

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US (1) US4965043A (de)
EP (1) EP0316383A1 (de)
JP (1) JPH01503312A (de)
DE (1) DE3717154C1 (de)
WO (1) WO1988009235A1 (de)

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