EP0328898A1 - Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung Download PDF

Info

Publication number
EP0328898A1
EP0328898A1 EP89101063A EP89101063A EP0328898A1 EP 0328898 A1 EP0328898 A1 EP 0328898A1 EP 89101063 A EP89101063 A EP 89101063A EP 89101063 A EP89101063 A EP 89101063A EP 0328898 A1 EP0328898 A1 EP 0328898A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strand
powder
section
semi
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP89101063A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Malcolm Dr. Couper
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.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
Publication of EP0328898A1 publication Critical patent/EP0328898A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/001—Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • 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

Definitions

  • Body made of heat-resistant aluminum alloys, which are made from powders obtained at high cooling rates by atomizing a melt. High content of alloy components not permitted under the usual solidification conditions, e.g. Fe, Cr and V.
  • the invention relates to the production of moldings with improved mechanical properties based on aluminum alloys.
  • it relates to a method for producing a heat-resistant workpiece with a high cross-ductility made of an aluminum alloy from powder-metallurgically produced semifinished product, wherein alloy powder of the final composition or a mixture of master alloy powders is first cold isostatically pressed under a pressure of 1500 to 5000 bar and in this way generated Pressing bolts in the recipient of an extrusion press are re-compressed by hot pressing and immediately extruded into a semi-finished product, and a piece is cut off from the semi-finished product for further shaping.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of a compression process.
  • the aluminum alloy powder becomes a compact body 1 in a press condensed.
  • the pressure forces applied on the outside are indicated by arrows.
  • bodies 1 are manufactured by hot pressing and are generally cylindrical in shape.
  • a first process step can also consist of cold pressing or cold isostatic compression (not shown!).
  • 2 relates to a perspective view of an extrusion process.
  • the compressive forces acting from the outside are again indicated by arrows which coincide with the extrusion direction and the longitudinal axis of the body.
  • 2 is the partially pressed extrusion bolt with the usual cylindrical shape.
  • 3 is the resulting extruded strand with a generally circular cross section.
  • 4 illustrates a cylindrical rod section.
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of a compression process.
  • the elongated cylindrical rod section 4 shown in broken lines is deformed by axial compressive forces (indicated by arrows) to form a forged cylindrical blank 5 in the form of a flat disk.
  • FIG. 4 relates to a perspective view of a forging process.
  • the blank 5 (not shown) (FIG. 3) is deformed by further process steps (compressive forces indicated by dashed arrows) to form a drop-forged finished rotary body 6.
  • the deformation takes place practically uniaxially in all process steps, ie in the direction of the original compressive forces during the first compression (FIG. 1) or in the extrusion direction (FIG. 2).
  • the finished workpiece turns out to be strongly anisotropic and the mechanical to be very different in the different directions Has properties.
  • Powder metallurgically manufactured high-temperature alloys are generally difficult to deform. Because of their low ductility at the comparatively low forging temperature, the mold filling capacity is poor and the susceptibility to cracking is high. If you omit the step of the strand process, the deformation is insufficient. The ductility in all directions is very low.
  • the ductility in the longitudinal direction meets the requirements, but it is very low across the extrusion direction.
  • the main stress in operation falls in the plane that is perpendicular to the extrusion and compression direction.
  • the ductility varies considerably from core to edge. The body behaves anisotropically, which hinders its maximum utilization in operation. Two examples may demonstrate this:
  • the powder was filled into an aluminum capsule, degassed by heating under vacuum and compacted in a mold by uniaxial hot pressing.
  • the aluminum capsule was removed mechanically and the workpiece was forged by swaging it into a flat pancake-like disc with a diameter of 120 mm and a height of 50 mm.
  • Test pieces were cut out of the disk and subjected to a mechanical test at room temperature.
  • strain values in the core are insufficient in all three directions, which is all the more serious since, as is well known, the center of a rotating body is subjected to the greatest stress during rotation during operation.
  • the powder was filled into an aluminum capsule according to Example A and hot-pressed under vacuum.
  • the workpiece was inserted as a press bolt in an extrusion press and pressed into a rod with a reduction ratio of 10: 1.
  • a rod section was drop-forged into a pancake-like disk 100 mm in diameter and 45 mm in height.
  • the core strain values are still poor in all three directions.
  • the ductility only meets the requirements at the edge.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a heat-resistant workpiece from an aluminum alloy powder metallurgical production, the workpiece should have a high cross-ductility and uniform strength properties in all three main directions.
  • the ductility measured in the tensile test as elongation in the main stress level (level of the main stress directions during operation) should be at least 5%.
  • the process should possibly do without the delicate, critical forging operations given the susceptibility to cracking of the material.
  • a strand with a rectangular cross section is pressed as a semi-finished product while maintaining a reduction ratio of at least 6: 1, from which a disc-shaped prismatic rod section is converted into the end product without further hot deformation merely by mechanical processing, whereby care is taken to ensure that the main mechanical stress directions of the end product lie in a plane which is parallel to the plane which is spanned by the extrusion direction and the longitudinal axis of the cross section of the strand.
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of a compression process.
  • the compressive forces are indicated by arrows.
  • the compression is usually carried out under vacuum and usually in a thin-walled aluminum capsule as a casing.
  • the pressure forces are indicated by arrows. Their direction coincides with the longitudinal axis of the strand and the direction of extrusion.
  • the extrusion bolt 2 is already partially pressed.
  • 7 is the pressed strand with a rectangular cross section
  • 8 is a prismatic rod section of the strand 7.
  • Fig. 7 shows a perspective view of a mechanical rough machining (roughing).
  • the prismatic rod section 8 is indicated by dashed lines.
  • the rod section 8 is subjected to a first shaping step (represented by turning) with the mechanical processing tool 9.
  • the machining is carried out so that the axis is perpendicular to the extrusion direction during the turning process: radial plane parallel to the main plane of symmetry (plane of the largest surface of the prism) of the rod section 8. In this way, a mechanically machined cylindrical blank 10 is initially produced.
  • the mechanical processing tool 9 (in the present case a turning tool) gives the blank (10 in FIG. 7) the final shape. 11 is the finished offset rotary body produced by mechanical processing (finishing).
  • a rotationally symmetrical workpiece for a compressor was made from a heat-resistant aluminum alloy.
  • the alloy was melted and atomized into powders with a grain size of 5 to 70 ⁇ m.
  • the powder was filled into a rubber tube, degassed and compressed isostatically under a pressure of 3000 bar.
  • the cold-compressed compact 1 had a diameter of 380 mm and a height of 500 mm. It was hot compressed under a pressure of 4000 bar and then used as an extrusion bolt 2.
  • a prismatic rod section 8 of 160 mm in length was cut out of the strand 7. This was initially followed by Roughing with the mechanical processing tool 9 produces a cylindrical blank 10 and then a finished, stepped rotary body 11 by finishing.
  • a rotationally symmetrical workpiece for a thermal machine was made from a heat-resistant aluminum alloy.
  • the alloy was melted and atomized into powder with a particle size of 4 to 65 ⁇ m.
  • the powder was filled into a thin-walled capsule made of soft aluminum with a diameter of 275 mm and a height of 300 mm and was hot-compressed to a compact 1 without degassing by uniaxial pressure.
  • the reduction ratio was 10: 1.
  • a prismatic rod section 8 of 120 mm in length was cut out of the strand 7 and a blank 10 and finally a finished rotating body 11 were produced therefrom according to Example 1.
  • the ductility was practically the same in the core as in the edge area of the workpiece.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments. In principle, it can be applied to any heat-resistant aluminum alloy produced by powder metallurgy. Alloy powder of the final composition or a mixture of master alloy powders are first cold isostatically pressed under a pressure of 1500 to 5000 bar and the pressing bolt (2) thus produced is further compressed in the recipient of an extruder by hot pressing and then extruded into a semi-finished product. Then a piece is cut from the semi-finished product for further shaping. A strand (7) with a rectangular cross-section is pressed as a semi-finished product, while maintaining a reduction ratio of at least 6: 1, from which a disc-shaped prismatic rod section (8) is separated and, without further hot deformation, is only converted into the end product by mechanical processing. Care is taken to ensure that the main mechanical stress directions of the end product lie in a plane which is parallel to the plane which is spanned by the extrusion direction and the longitudinal axis of the cross section of the strand (7).
  • the main advantage of the process lies in the considerable increase in ductility in the plane in which the main stress falls during operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung, wobei Legierungspulver zunächst unter einem Druck von 1500 bis 5000 bar kalt isostatisch gepresst werden und der auf diese Weise erzeugte Pressbolzen (2) heiss nachverdichtet und zu einem Strang (7) mit rechteckförmigem Querschnitt stranggepresst wird. Reduktionsverhältnis mindestens 6 : 1. Vom Strang (7) wird ein prismatischer Stangenabschnitt (8) abgetrennt und ohne weitere Warmverformung lediglich durch mechanische Bearbeitung in das Endprodukt übergeführt, derart, dass die mechanischen Hauptbeanspruchungsrichtungen des Endproduktes in eine Ebene zu liegen kommen, die parallel zur Ebene liegt, die durch die Strangpressrichtung und die Längsachse des Querschnitts des Stranges (7) aufgespannt wird.

Description

    Technisches Gebiet
  • Körper aus warmfesten Aluminiumlegierungen, welche aus mit hoher Abkühlungsgeschwindigkeit durch Zerstäuben einer Schmelze gewonnenen Pulvern hergestellt werden. Hoher Gehalt an unter sonst üblichen Erstarrungsbedingungen nicht zulässigen Le­gierungsbestandteilen wie z.B. Fe, Cr und V.
  • Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Form­körpern mit verbesserten mechanischen Eigenschaften aus­gehend von Aluminiumlegierungen.
  • Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halb­zeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung, wobei Legierungspulver der End­zusammensetzung oder eine Mischung von Vorlegierungspulvern zunächst unter einem Druck von 1500 bis 5000 bar kalt iso­statisch gepresst wird und der auf diese Weise erzeugte Pressbolzen im Rezipienten einer Strangpresse durch Heiss­pressen nachverdichtet und gleich anschliessend zu einem Halbzeug stranggepresst wird, und vom Halbzeug ein Stück zur weiteren Formgebung abgeschnitten wird.
    • Stand der Technik
  • Zum Stand der Technik wird folgende Literatur zitiert:
    - "High-strength powder metallurgy aluminium alloys", edited by M.J. Koczak and G.J. Hildeman, TMS-AIME, 1982, p. 63-86: M. Rafalin, A. Lawley and M.J. Koczak, "Fatigue of high-strength powder metallurgy aluminium alloys".
  • Im genannten Dokument ist vor allem Fig. 1 zu beachten.
  • Die Herstellung von Werkstücken pulvermetallurgischer Ferti­gung erfolgt üblicherweise durch Stauchen eines Presskörpers oder eines Strangabschnitts in der Richtung der Hauptachse (meist Rotationsachse) und nachfolgendem Schmieden. Ver­gleiche auch die Figuren 1 bis 4 in diesem Schriftstück!
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Verdichtungs­prozesses,
    • Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Strangpress­prozesses,
    • Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Stauchprozesses,
    • Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Schmiedepro­zesses mit fertigem Werkstück.
  • In Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Ver­dichtungsprozesses wiedergegeben. Das Aluminiumlegierungs­pulver wird in einer Presse zu einem kompakten Körper 1 verdichtet. Die aussen aufgebrachten Druckkräfte sind durch Pfeile angedeutet Meistens werden derartige Körper 1 durch Heisspressen hergestellt und haben in der Regel zylindrische Form. Ein erster Verfahrensschritt kann jedoch auch in einem Kaltpressen oder kaltisostatischen Verdichten (nicht gezeich­net!) bestehen.
  • Fig. 2 bezieht sich auf eine perspektivische Darstellung eines Strangpressprozesses. Die von aussen wirkenden Druck­kräfte sind wieder durch Pfeile angedeutet, welche mit der Strangpressrichtung und der Längsachse des Körpers zusammen­fallen. 2 ist der zum Teil bereits verpresste Strangpress­bolzen mit der üblichen zylindrischen Form. 3 ist der daraus hervorgehende gepresst Strang mit in der Regel kreisförmigem Querschnitt. 4 stellt einen zylindrischen Stangenabschnitt dar.
  • In Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Stauch­prozesses wiedergegeben. Der gestrichelt gezeichnete längliche zylindrische Stangenabschnitt 4 wird durch axiale Druck­kräfte (durch Pfeile angedeutet) zu einem geschmiedeten zylindrischen Rohling 5 in Form einer flachen Scheibe ver­formt.
  • Fig. 4 bezieht sich auf eine perspektivische Darstellung eines Schmiedeprozesses. Der nicht eingezeichnete Rohling 5 (Fig. 3) wird durch weitere Verfahrensschritte (Druck­kräfte durch gestrichelte Pfeile angedeutet) zu einem gesenk­geschmiedeten fertigen Rotationskörper 6 verformt.
  • Bei dieser Technik erfolgt die Verformung in allen Verfahrens­schritten praktisch einachsig, d.h. in Richtung der ursprüng­lichen Druckkräfte bei der ersten Verdichtung (Fig. 1) bzw. in Strangpressrichtung (Fig. 2). Das hat zur Folge, dass das fertige Werkstück stark anisotrop ausfällt und in den verschiedenen Richtungen stark unterschiedliche mechanische Eigenschaften hat. Pulvermetallurgisch hergestellte hoch­warmfeste Legierungen sind in der Regel schwierig zu verfor­men. Wegen ihrer geringen Duktilität bei der vergleichsweise niedrigen Schmiedetemperatur ist das Formfüllungsvermögen schlecht und die Rissanfälligkeit hoch. Verzichtet man auf den Schritt des Strangprozesses, ist die Verformung unge­nügend. Die Duktilität in allen Richtungen fällt sehr niedrig aus. Wird ein Schritt des Strangpressens eingeführt, so genügt zwar die Duktilität in Längsrichtung (Strangpress­richtung) den Anforderungen, quer zur Strangpressrichtung fällt sie jedoch sehr niedrig aus. Nun fällt aber bei Rota­tionskörpern die Hauptbeanspruchung im Betrieb ausgerechnet in die auf der Strangpress- und Stauchrichtung senkrecht stehende Ebene. Ausserdem variiert die Duktilität von Kern zu Rand beträchtlich. Der Körper verhält sich anisotrop, was seiner maximalen Ausnutzung im Betrieb hinderlich ist. Zwei Beispiele mögen dies demonstrieren:
    • Beispiel A zum Stand der Technik:
  • Als Ausgangsmaterial diente durch Zerstäubung gewonnenes Pulver einer Legierung der nachfolgenden Zusammensetzung mit einer Partikelgrösse von bis 70 µm:
    Fe = 8 Gew.-%
    Zr = 2 Gew.-%
    Al = Rest
  • Das Pulver wurde in eine Aluminium-Kapsel eingefüllt, durch Erhitzen unter Vakuum entgast und durch einachsiges Heiss­pressen in einer Form verdichtet. Die Aluminiumkapsel wurde mechanisch entfernt und das Werkstück durch Stauchen im Gesenk zu einer flachen pfannkuchenartigen Scheibe von 120 mm Druchmesser und 50 mm Höhe umgeschmiedet.
  • Aus der Scheibe wurden Probestücke herausgeschnitten und einer mechanischen Prüfung bei Raumtemperatur unterworfen.
  • Der Zugversuch erbrachte folgende Ergebnisse:
    Streckgrenze in allen drei Richtungen: 425 MPa
    Dehnung axial, Kern (Zentrum): 0 %
    Dehnung axial, Kern (Umfang): 2,5 %
    Dehnung radial, Kern: 1 %
    Dehnung radial, Rand: 4 %
    Dehnung tangential, Kern: 2,5 %
    Dehnung tangential, Rand: 5 %
  • Die Dehnungswerte im Kern sind in allen drei Richtungen ungenügend, was umso schwerer wiegt, als das Zentrum eines Rotationskörpers bei drehender Bewegung im Betrieb bekanntlich am höchsten beansprucht wird.
    • Beispiel B zum Stand der Technik:
  • Als Ausgangsmaterial diente durch Zerstäubung gewonnenes Pulver einer Legierung der nachfolgenden Zusammensetzung mit einer Partikelgrösse von bis 70 µm: Fe = 8 Gew.-%
    Zr = 2 Gew.-%
    Mo = 1 Gew.-%
    Al = Rest
  • Das Pulver wurde gemäss Beispiel A in eine Aluminiumkapsel abgefüllt und unter Vakuum heiss gepresst. Das Werkstück wurde als Pressbolzen in eine Strangpresse eingesetzt und mit einem Reduktionsverhältnis von 10:1 zu einer Stange verpresst. Ein Stangenabschnitt wurde im Gesenk zu einer pfannkuchenartigen Scheibe von 100 mm Durchmesser und 45 mm Höhe umgeschmiedet.
  • Die aus der Scheibe herausgeschnittenen Zugproben ergaben bei Raumtemperatur folgende Werte:
    Streckgrenze in allen drei Richtungen: 410 MPa
    Dehnung axial, Kern: 1 %
    Dehnung axial, Rand: 4 %
    Dehnung, radial, Kern: 1,5 %
    Dehnung radial, Rand: 6 %
    Dehnung tangential, Kern: 2 %
    Dehnung tangential, Rand: 8 %
  • Die Dehnungswerte im Kern sind in allen drei Richtungen immer noch schlecht. Lediglich am Rand genügt die Duktili­tät den Anforderungen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines warmfesten Werkstücks aus einer Alu­miniumlegierung pulvermetallurgischer Fertigung anzugeben, wobei das Werkstück eine hohe Querduktilität und möglichst gleichmässige Festigkeitseigenschaften in allen drei Haupt­richtungen aufweisen soll. Dabei soll die im Zugversuch als Dehnung gemessene Duktilität in der Hauptspannungsebene (Ebene der Hauptbeanspruchungsrichtungen im Betrieb) minde­stens 5 % betragen. Das Verfahren soll womöglich ohne die heiklen, in Anbetracht der Rissanfälligkeit des Werkstoffs kritischen Schmiedeoperationen auskommen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im eingangs erwähn­ten Verfahren als Halbzeug ein Strang mit rechteckförmigem Querschnitt unter Wahrung eines Reduktionsverhältnisses von mindestens 6:1 gepresst wird, von dem ein scheibenförmiger prismatischer Stangenabschnitt ohne weitere Warmverformung lediglich durch mechanische Bearbeitung in das Endprodukt übergeführt wird, wobei darauf geachtet wird, dass die mecha­nischen Hauptbeanspruchungsrichtungen des Endproduktes in eine Ebene zu liegen kommen, die parallel zur Ebene liegt, die durch die Strangpressrichtung und die Längsachse des Querschnitts des Stranges aufgespannt wird.
    • Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Verdichtungs­prozesses,
    • Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Strangpress­prozesses,
    • Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer mechanischen Grobbearbeitung (Schruppen),
    • Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer mechanischen Feinbearbeitung (Schlichten).
  • In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Ver­dichtungsprozesses wiedergegeben. Zunächst erfolgt die Kalt- und/oder Heissverdichtung des Aluminiumlegierungspulvers in einer Presse zu einem kompakten Körper 1. Die Druckkräfte sind durch Pfeile angedeutet. Die Verdichtung wird in der Regel unter Vakuum und meist in einer dünnwandigen Aluminium­kapsel als Ummantelung vorgenommen.
  • Fig. 6 bezieht sich auf eine perspektivische Darstellung eines Strangpressprozesses. Die Druckkräfte sind durch Pfeile angedeutet. Ihre Richtung fällt mit der Längsachse des Strangs und der Strangpressrichtung zusammen. Der Strangpressbolzen 2 ist zum Teil schon verpresst. 7 ist der gepresste Strang mit rechteckförmigem Querschnitt, 8 ein prismatischer Stangen­abschnitt des Stranges 7.
  • Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer mecha­nischen Grobbearbeitung (Schruppen). Der prismatische Stangen­abschnitt 8 ist durch gestrichelte Linien angedeutet.
  • Der Stangenabschnitt 8 wird mit dem mechanischen Bearbei­tungswerkszeug 9 einem ersten Formgebungsschritt (dargestellt durch Drehen) unterzogen. Dabei wird die Bearbeitung so vorgenommen, dass die Achse beim Drehvorgang senkrecht auf der Strangpressrichtung steht: Radialebene parallel zur Haupt-Symmetrieebene (Ebene der grössten Fläche des Prismas) des Stangenabschnittes 8. Auf diese Weise entsteht zunächst ein mechanisch bearbeiteter zylindrischer Rohling 10.
  • In Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung einer mecha­nischen Feinbearbeitung (Schlichten) wiedergegeben. Das mechanische Bearbeitungswerkzeug 9 (im vorliegenden Fall ein Drehstahl) gibt dem Rohling (10 in fig. 7) die endgültige Form. 11 ist der durch mechanisches Bearbeiten (Schlichten) hergestellte fertige abgesetzte Rotationskörper.
    • Ausführungsbeispiel 1:
  • Siehe Figuren 5 bis 8!
    Aus einer warmfesten Aluminiumlegierung wurde ein rotations­symmetrisches Werkstück für einen Verdichter hergestellt. Die Aluminiumlegierung hatte folgende Zusammensetzung:
    Fe = 8 Gew.-%
    Zr = 1 Gew.-%
    Al = Rest
  • Die Legierung wurde erschmolzen und zu Pulver mit einer Korngrösse von 5 bis 70 µm zerstäubt. Das Pulver wurde in einen Gummischlauch abgefüllt, entgast und unter einem Druck von 3000 bar isostatisch verdichtet. Der kaltverdichtete Presskörper 1 hatte einen Durchmesser von 380 mm und eine Höhe von 500 mm. Er wurde unter einem Druck von 4000 bar heiss nachverdichtet und daraufhin als Strangpressbolzen 2 verwendet. Es wurde ein gepresster Strang 7 mit rechteck­förmigem Querschnitt (Breite = 160 mm; Höhe = 80 mm) herge­stellt. Das Reduktionsverhältnis betrug ca. 9:1. Aus dem Strang 7 wurde ein prismatischer Stangenabschnitt 8 von 160 mm Länge herausgeschnitten. Daraus wurde zunächst durch Schruppen mit dem mechanischen Bearbeitungswerkzeug 9 ein zylindrischer Rohling 10 und dann durch Schlichten ein ferti­ger, abgesetzter Rotationskörper 11 hergestellt. Es ergaben sich die nachfolgenden, an Zugproben bei Raumtem­peratur festgestellten mechanischen Werte:
    Streckgrenze in allen drei Richtungen: 415 MPa
    Dehnung axial (senkrecht zur Strangpressrichtung und senkrecht zur Hauptebene des Strangs): 3 %
    Dehnung radial (senkrecht zur Strangpressrichtung und in der Hauptebene des Strangs): 6 %
    Dehnung radial (parallel zur Strangpressrichtung): 8 %
    Dehnung tangential (parallel zur Strangpressrichtung): 8 %
    Dehnung tangential (senkrecht zur Strangpressrichtung und in der Hauptebene des Strangs): 6 %
  • Es konnte kein Unterschied der Duktilität zwischen Kern und Rand des Rotationskörpers 11 festgestellt werden. Die für den Betrieb massgebenen Duktilitätswerte des Kerns für radiale wie für tangentiale Richtung bewegen sich somit im Bereich von 6 bis 8 %.
    • Ausführungsbeispiel 2:
  • Siehe Figuren 5 bis 8!
    Aus einer warmfesten Aluminiumlegierung wurde ein rotations­symmetrisches Werkstück für eine thermische Maschine ge­fertigt. Die Aluminiumlegierung hatte folgende Zusammen­setzung:
    Fe = 10 Gew.-%
    Mo = 2 Gew.-%
    Al = Rest
  • Die Legierung wurde erschmolzen und zu Pulver mit einer Partikelgrösse von 4 bis 65 µm zerstäubt. Das Pulver wurde in eine dünnwandige Kapsel aus weichem Aluminium von 275 mm Durchmesser und 300 mm Höhe abgefüllt und ohne zu entgasen durch einachsigen Druck zu einem Presskörper 1 heiss ver­dichtet. Danach wurde die Aluminiumkapsel durch Abdrehen mechanisch entfernt und der Körper als Pressbolzen 2 in eine Strangpresse von 280 mm Rezipientdurchmesser einge­setzt und zu einem Strang 7 von rechteckförmigem Querschnitt (Breite = 120 mm; Höhe = 50 mm) verpresst. Das Reduktions­verhältnis betrug 10:1. Aus dem Strang 7 wurde ein pris­matischer Stangenabschnitt 8 von 120 mm Länge herausgeschnit­ten und daraus gemäss Beispiel 1 ein Rohling 10 und schliess­lich ein fertiger Rotationskörper 11 hergestellt. Die bei Raumtemperatur durchgeführten Zugversuche ergaben folgendes Bild:
    Streckgrenze in allen drei Richtungen: 420 MPa
    Zugfestigkeit in allen drei Richtungen: 470 MPa
    Dehnung senkrecht zur Strangpressrichtung und senkrecht zur Hauptebene des Strangs: 3 %
    Dehnung senkrecht zur Strangpressrichtung und in der Hauptebene des Strangs: 9 %
    Dehnung parallel zur Strangpressrichtung: 15 %
  • Die Duktilität war im Kern wie im Randgebiet des Werkstücks praktisch gleich gross. Die für den Betrieb massgebenden Duktilitätswerte in der Hauptebene (Radialebene) des Ro­tationskörpers 11 fielen somit in den Bereich von 9 bis 15 % und sind für derartige Werkstoffe als hervorragend zu klassifizieren.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele be­schränkt. Prinzipiell lässt sie sich auf jede pulvermetallur­gisch erzeugte warmfeste Aluminiumlegierung anwenden. Legierungspulver der Endzusammensetzung oder eine Mischung von Vorlegierungspulvern werden zunächst unter einem Druck von 1500 bis 5000 bar kalt isostatisch gepresst und der auf diese Weise erzeugte Pressbolzen (2) im Rezipienten einer Strangpresse durch Heisspressen nachverdichtet und anschliessend zu einem Halbzeug stranggepresst. Dann wird vom Halbzeug ein Stück zur weiteren Formgebung abgeschnitten. Als Halbzeug wird ein Strang (7) mit rechteckförmigem Quer­schnitt unter Wahrung eines Reduktionsverhältnisses von mindestens 6:1 gepresst, von dem ein scheibenförmiger prisma­tischer Stangenabschnitt (8) abgetrennt und ohne weitere Warmverformung lediglich durch mechanische Bearbeitung in das Endprodukt übergeführt. Es wird darauf geachtet, dass die mechanischen Hauptbeanspruchungsrichtungen des Endpro­duktes in eine Ebene zu liegen kommen, die parallel zur Ebene liegt, die durch die Strangpressrichtung und die Längs­achse des Querschnitts des Stranges (7) aufgespannt wird.
  • Der Vorteil des Verfahrens liegt vor allem in einer beträcht­lichen Erhöhung der Duktilität in der Ebene, in die die Hauptbeanspruchung im Betrieb fällt.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetal­lurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung, wobei Legierungs­pulver der Endzusammensetzung oder eine Mischung von Vor­legierungspulvern zunächst unter einem Druck von 1500 bis 5000 bar kalt isostatisch gepresst wird und der auf diese Weise erzeugte Pressbolzen (2) im Rezipienten einer Strang­presse durch Heisspressen nachverdichtet und gleich anschlies­send zu einem Halbzeug stranggepresst wird, und vom Halb­zeug ein Stück zur weiteren Formgebung abgeschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbzeug ein Strang (7) mit rechteckförmigem Querschnitt unter Wahrung eines Reduk­tionsverhältnisses von mindestens 6:1 gepresst wird, von dem ein scheibenförmiger prismatischer Stangenabschnitt (8) abgetrennt und ohne weitere Warmverformung lediglich durch mechanische Bearbeitung in das Endprodukt übergeführt wird, wobei darauf geachtet wird, dass die mechanischen Hauptbeanspruchungsrichtungen des Endproduktes in eine Ebene zu liegen kommen, die parallel zur Ebene liegt, die durch die Strangpressrichtung und die Längsachse des Querschnitts des Stranges (7) aufgespannt wird.
EP89101063A 1988-02-08 1989-01-21 Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung Withdrawn EP0328898A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH429/88 1988-02-08
CH429/88A CH675089A5 (de) 1988-02-08 1988-02-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0328898A1 true EP0328898A1 (de) 1989-08-23

Family

ID=4186819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP89101063A Withdrawn EP0328898A1 (de) 1988-02-08 1989-01-21 Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4921664A (de)
EP (1) EP0328898A1 (de)
JP (1) JPH024904A (de)
CH (1) CH675089A5 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3919107A1 (de) * 1988-08-02 1990-02-08 Asea Brown Boveri Verfahren zur formgebung und verbesserung der mechanischen eigenschaften von pulvermetallurgisch hergestellten rohlingen aus einer legierung mit erhoehter warmfestigkeit durch strangpressen
US6010583A (en) * 1997-09-09 2000-01-04 Sony Corporation Method of making unreacted metal/aluminum sputter target
DE10135485A1 (de) * 2001-07-20 2003-02-06 Schwaebische Huettenwerke Gmbh Verfahren zur endkonturnahen Fertigung von Bauteilen bzw. Halbzeugen aus schwer zerspanbaren Leichtmetalllegierungen, und Bauteil bzw. Halbzeug, hergestellt durch das Verfahren
US10240419B2 (en) 2009-12-08 2019-03-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole flow inhibition tool and method of unplugging a seat
US9707739B2 (en) 2011-07-22 2017-07-18 Baker Hughes Incorporated Intermetallic metallic composite, method of manufacture thereof and articles comprising the same
US9033055B2 (en) 2011-08-17 2015-05-19 Baker Hughes Incorporated Selectively degradable passage restriction and method
US9090956B2 (en) 2011-08-30 2015-07-28 Baker Hughes Incorporated Aluminum alloy powder metal compact
US9010416B2 (en) 2012-01-25 2015-04-21 Baker Hughes Incorporated Tubular anchoring system and a seat for use in the same
US9816339B2 (en) 2013-09-03 2017-11-14 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Plug reception assembly and method of reducing restriction in a borehole
US11167343B2 (en) 2014-02-21 2021-11-09 Terves, Llc Galvanically-active in situ formed particles for controlled rate dissolving tools
US10689740B2 (en) 2014-04-18 2020-06-23 Terves, LLCq Galvanically-active in situ formed particles for controlled rate dissolving tools
WO2015127174A1 (en) 2014-02-21 2015-08-27 Terves, Inc. Fluid activated disintegrating metal system
US10888926B2 (en) 2014-11-26 2021-01-12 Schlumberger Technology Corporation Shaping degradable material
US10378303B2 (en) 2015-03-05 2019-08-13 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole tool and method of forming the same
US10221637B2 (en) 2015-08-11 2019-03-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of manufacturing dissolvable tools via liquid-solid state molding
US10016810B2 (en) 2015-12-14 2018-07-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of manufacturing degradable tools using a galvanic carrier and tools manufactured thereof
CA3012511A1 (en) 2017-07-27 2019-01-27 Terves Inc. Degradable metal matrix composite
CN112496318B (zh) * 2020-11-13 2022-06-10 如东联亿机电有限公司 一种冷挤压防爆铝壳的自动生产线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0019569A1 (de) * 1979-05-16 1980-11-26 Cegedur Societe De Transformation De L'aluminium Pechiney Hohler Verbundkörper und Verfahren zur Herstellung
EP0022688A1 (de) * 1979-07-03 1981-01-21 Jean Gachot Verfahren zur Herstellung eines Kolbens und erhaltener Kolben
EP0133144A1 (de) * 1983-07-21 1985-02-13 Cegedur Societe De Transformation De L'aluminium Pechiney Verfahren zur Herstellung von stranggepresstem Halbzeug aus Aluminiumpulver hoher Festigkeit

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435213A (en) * 1982-09-13 1984-03-06 Aluminum Company Of America Method for producing aluminum powder alloy products having improved strength properties
DE3481322D1 (de) * 1983-12-02 1990-03-15 Sumitomo Electric Industries Aluminiumlegierungen und verfahren zu ihrer herstellung.
DE3483421D1 (de) * 1983-12-19 1990-11-22 Sumitomo Electric Industries Dispersionsverstaerkte aluminiumlegierung mit guter abnutzungs- und hitzebestaendigkeit und verfahren zu ihrer herstellung.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0019569A1 (de) * 1979-05-16 1980-11-26 Cegedur Societe De Transformation De L'aluminium Pechiney Hohler Verbundkörper und Verfahren zur Herstellung
EP0022688A1 (de) * 1979-07-03 1981-01-21 Jean Gachot Verfahren zur Herstellung eines Kolbens und erhaltener Kolben
EP0133144A1 (de) * 1983-07-21 1985-02-13 Cegedur Societe De Transformation De L'aluminium Pechiney Verfahren zur Herstellung von stranggepresstem Halbzeug aus Aluminiumpulver hoher Festigkeit

Also Published As

Publication number Publication date
JPH024904A (ja) 1990-01-09
CH675089A5 (de) 1990-08-31
US4921664A (en) 1990-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0328898A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines warmfesten, aus pulvermetallurgisch erzeugtem Halbzeug gefertigten Werkstücks mit hoher Querduktilität aus einer Aluminiumlegierung
DE69935891T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Motorhubventils
DE68903894T2 (de) Verfahren zum direkten verformen und optimieren der mechanischen eigenschaften von panzergeschossen aus wolframlegierungen mit hohem spezifischem gewicht.
DE2303802C3 (de) Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit und Zähigkeit von dispersionsverfestigten Knetlegierungen
DE3817350C2 (de)
DE2542094A1 (de) Metallpulver, verfahren zur behandlung losen metallpulvers und verfahren zur herstellung eines verdichteten presslings
AT411027B (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung feinkristalliner werkstoffe
EP3372700A1 (de) Verfahren zur herstellung geschmiedeter tial-bauteile
DE69221690T2 (de) Rotor für ölpumpe aus einer aluminiumlegierung und dessen herstellungsverfahren
DE112014003143T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für die Trennbearbeitung
DE4315289B4 (de) Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Schmieden in einer Presse
EP0396185B1 (de) Verfahren zur Herstellung von warmkriechfesten Halbfabrikaten oder Formteilen aus hochschmelzendem Metall
DE69712447T2 (de) Spannungsfreimachen eines Werkstücks aus aushärtbaren Aluminium-Legierung
DE2929845A1 (de) Verfahren zur formung einer metall- legierung
DE69014305T2 (de) Strangpressen von metallen.
EP0356718B1 (de) Verfahren zur Formgebung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von pulvermetallurgisch hergestellten Rohlingen aus einer Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit durch Strangpressen
EP0545145A1 (de) Herstellung eines Poren enthaltenden Kupferwerkstoffes als Halbzeug das einer Zerspanungsbehandlung unterworfen wird
DE1920466A1 (de) Verfahren zum Verfestigen von Werkstuecken
DE69514319T2 (de) Verfahren zum plastischen Warmverformen
AT409831B (de) Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von vormaterial und vormaterial
EP0045984B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes aus einer warmfesten Legierung
DE2438315C3 (de) Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Genauteilen
DE69003912T2 (de) Gesinterter Rohling aus Eisengrundwerkstoff zur spanlosen Verarbeitung und Verfahren zur Herstellung.
AT394325B (de) Metallische matrize zum strangpressen und verfahren zur herstellung derselben
DE2929812C2 (de) Rad für Kraftfahrzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB LI

17P Request for examination filed

Effective date: 19900216

17Q First examination report despatched

Effective date: 19910610

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 19911022