ES2530092T3 - Isostatic pressing process of finished or almost finished powder - Google Patents

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ES2530092T3 ES09721920.8T ES09721920T ES2530092T3 ES 2530092 T3 ES2530092 T3 ES 2530092T3 ES 09721920 T ES09721920 T ES 09721920T ES 2530092 T3 ES2530092 T3 ES 2530092T3
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Abstract

Un método para producir un componente acabado o casi acabado suministrado con un orificio helicoidal de polvo de metal que comprende producir un inserto de dimensiones precisas que corresponda a las dimensiones del orificio helicoidal para ser creado en el componente terminado, el orificio tiene una longitud de al menos 750mm, que soporta el inserto dentro de la cavidad del molde, llenando la cavidad del molde con polvo de metal, sometiendo el polvo a prensado isostático, y posteriormente retirando el material del inserto, en donde el inserto es un inserto metálico de cobre, que es posteriormente removible mediante grabado químico y el inserto es recubierto con un material que suministra una barrera de difusión para evitar que el cobre del inserto se difunda mediante difusión atómica en el polvo que es consolidado durante el "HIPing".A method of producing a finished or near-finished component supplied with a metal powder helical hole comprising producing an insert of precise dimensions that corresponds to the dimensions of the helical hole to be created in the finished component, the hole having a length of at minus 750mm, which supports the insert inside the mold cavity, filling the mold cavity with metal powder, subjecting the powder to isostatic pressing, and subsequently removing the insert material, where the insert is a copper metal insert, which is later removable by chemical etching and the insert is coated with a material that provides a diffusion barrier to prevent the copper of the insert from being diffused by atomic diffusion in the powder that is consolidated during "HIPing".

Description

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09-02-2015 02-09-2015

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

Proceso de prensado isostático de polvo acabado o casi acabado Isostatic pressing process of finished or almost finished powder

5 La invención se relaciona con procesos de prensado isostáticos de polvo acabados o casi acabados, tal como se aplican a polvo metálico y/o cermet/MMC (compuestos de matriz metálica). The invention relates to finished or almost finished isostatic powder pressing processes, as applied to metallic powder and / or cermet / MMC (metal matrix compounds).

La invención está relacionada de manera particular, pero no exclusivamente, con la producción de un orificio de una longitud sustancial, típicamente mayor de 750 mm, en un componente de material duro resistente al desgaste. The invention relates in particular, but not exclusively, to the production of a hole of a substantial length, typically greater than 750 mm, in a component of hard wear-resistant material.

10 Tales componentes se pueden hacer mediante prensado isostático en caliente (“HIPing”) pero es extremadamente difícil producir orificios en los componentes formados mediante maquinado. Con dificultad, los orificios rectos de longitud pequeña tal como 10 mm se pueden maquinar. La técnica anterior en relación con los procesos para prensado isostático en caliente incluyen los documentos US 3992202, WO 9411140, US 2005/0214156, FR 2796322 y EP 1657010, pero la técnica anterior 10 Such components can be made by hot isostatic pressing ("HIPing") but it is extremely difficult to produce holes in the components formed by machining. With difficulty, straight holes of small length such as 10 mm can be machined. Prior art in relation to processes for hot isostatic pressing include US 3992202, WO 9411140, US 2005/0214156, FR 2796322 and EP 1657010, but prior art

15 no describe el método para la elaboración de componentes acabados con orificios helicoidales que utilizan insertos que son posteriormente removidos. 15 does not describe the method for manufacturing finished components with helical holes using inserts that are subsequently removed.

Consideramos que sería una ventaja en ciertas circunstancias suministrar un orificio de dimensiones precisas que se extiendan longitudinalmente a través de un componente de longitud de aproximadamente 2 m, el componente We consider that it would be an advantage in certain circumstances to provide a hole of precise dimensions that extend longitudinally through a component of length of approximately 2 m, the component

20 deseablemente es producido de un polvo mediante un proceso de prensado isostático en caliente con el fin de suministrar propiedades de resistencia. It is desirably produced from a powder by a hot isostatic pressing process in order to provide strength properties.

De acuerdo con un aspecto de la invención un método para producir un componente acabado o casi acabado de polvo metálico comprende producir un inserto de dimensiones precisas que corresponda a las dimensiones de un orificio para ser According to one aspect of the invention, a method for producing a finished or almost finished metal powder component comprises producing an insert of precise dimensions corresponding to the dimensions of a hole to be

25 creado en el componente terminado, el orificio tiene una longitud de al menos 750 mm, que soporta el inserto dentro de una calidad de molde, llenando la cantidad de molde con polvo metálico, sometiendo el polvo a prensado isostático, y posteriormente retirar el material del inserto. 25 created in the finished component, the hole has a length of at least 750 mm, which supports the insert within a mold quality, filling the amount of mold with metallic powder, subjecting the powder to isostatic pressing, and subsequently removing the material of the insert.

Como es bien conocido, el molde puede ser un molde independiente que se retira después de la etapa inicial para pegar el As is well known, the mold can be an independent mold that is removed after the initial stage to glue the

30 polvo en una preforma, y la preforma es entonces encapsulada en una contención adecuada que puede ser un depósito o un recubrimiento rociado, o un depósito de forma interna adecuada se puede utilizar como el molde, y el depósito en sí mismo es evacuado antes del “HIPing”. 30 powder in a preform, and the preform is then encapsulated in a suitable containment that can be a tank or a sprayed coating, or a suitable internal container can be used as the mold, and the tank itself is evacuated before "HIPing."

Preferiblemente el inserto es soportado en posición en la cavidad del molde mediante una pluralidad de formadores de un 35 material que es compatible con el polvo finalmente consolidado. Preferably the insert is supported in position in the mold cavity by a plurality of formers of a material that is compatible with the finally consolidated powder.

El inserto puede ser un inserto metálico de un material que es posteriormente removible mediante grabado químico, preferiblemente cobre. El grabado químico puede ser ayudado por una reacción electrolítica. The insert may be a metal insert of a material that is subsequently removable by chemical etching, preferably copper. Chemical etching can be helped by an electrolytic reaction.

40 En casos adecuados el inserto solo necesita ser recubierto con un material que puede ser posteriormente removido mediante grabado, con el fin de liberar el inserto, que puede ser entonces extraído. 40 In suitable cases the insert only needs to be coated with a material that can be subsequently removed by engraving, in order to release the insert, which can then be removed.

Preferiblemente el inserto metálico es recubierto con un material adecuado que suministra una barrera de difusión para evitar que el material del inserto se difunda mediante difusión atómica en el polvo que es consolidado durante el “HIPing” Preferably the metal insert is coated with a suitable material that provides a diffusion barrier to prevent the insert material from diffusing by atomic diffusion into the powder that is consolidated during "HIPing"

45 Four. Five

La invención puede posibilitar que se suministre un orificio helicoidal en un componente. The invention may enable a helical hole to be supplied in a component.

Tal orificio helicoidal se puede utilizar para varios propósitos, tal como transportar un fluido y/o acomodar un cable eléctrico Such a helical hole can be used for various purposes, such as transporting a fluid and / or accommodating an electric cable.

o de fibra óptica para suministrar por ejemplo comunicaciones con un sistema detector o de control. or fiber optic to provide, for example, communications with a detector or control system.

50 En una realización preferida una barra de cobre, de un diámetro en el rango de 6 a 10 mm por ejemplo y una longitud mayor de 2 m, es doblada primero en una hélice de las dimensiones requeridas y ésta es luego puesta en posición en una contención de polvo antes de llenar la contención con polvo. La contención que incluye el polvo, la varilla y el formador es luego consolidado mediante una difusión en estado sólido utilizando el método “HIPing”. In a preferred embodiment, a copper rod, with a diameter in the range of 6 to 10 mm for example and a length greater than 2 m, is first bent into a helix of the required dimensions and this is then put into position in a dust containment before filling containment with dust. The containment that includes the powder, the rod and the former is then consolidated by solid state diffusion using the "HIPing" method.

55 La barrera de difusión puede ser Al2O3 aplicada mediante deposición de fase de vapor o mediante un rociado de alta velocidad. Alternativamente, la barrera de difusión se puede crear al aplicar nitruro de boro, una solución acuosa mediante rociado. The diffusion barrier can be Al2O3 applied by vapor phase deposition or by high speed spraying. Alternatively, the diffusion barrier can be created by applying boron nitride, an aqueous solution by spraying.

60 En una segunda realización un tubo de metal preformado de 6 mm a 10 mm de diámetro, por ejemplo, es llenado con partículas de cerámica y es doblado en forma helicoidal y colocado dentro de la contención de polvo antes de llenar la In a second embodiment a preformed metal tube 6 mm to 10 mm in diameter, for example, is filled with ceramic particles and is folded helically and placed inside the dust containment before filling the

2 2

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contención con el polvo. El tubo es mantenido en posición con los formadores compatibles con el polvo finalmente consolidado. La contención completa que comprende el polvo metálico y/o el cermet/MMC es luego consolidada mediante difusión de estado sólido utilizando el método “HIPing”. containment with dust. The tube is held in position with the formators compatible with the finally consolidated powder. The complete containment comprising the metal powder and / or the cermet / MMC is then consolidated by solid state diffusion using the "HIPing" method.

5 Durante la consolidación el tubo de metal puede ser totalmente de difusión unido en el componente consolidado pero las partículas cerámicas permanecerán en la forma de partícula de proceso y de esta manera se pueden retirar mecánicamente por vía de técnicas de vibración para dejar un hueco limpio a través del componente. 5 During consolidation the metal tube can be fully diffused together in the consolidated component but the ceramic particles will remain in the process particle form and in this way can be mechanically removed via vibration techniques to leave a clean gap through the component.

Ejemplo Example

10 La invención se puede utilizar para suministrar uno o más huecos en uno o más lóbulos helicoidales suministrados internamente en el cuerpo del estator de una bomba de desplazamiento positivo helicoidal, el cuerpo del estator tiene una longitud de 2 m o más. Tales cuerpos de estator se pueden utilizar para formar la parte radialmente externa de un motor lineal y/o una bomba de lodo utilizada en una perforación hueco abajo. El hueco o los huecos se pueden ubicar para seguir The invention can be used to supply one or more gaps in one or more helical lobes supplied internally in the stator body of a helical positive displacement pump, the stator body has a length of 2 m or more. Such stator bodies can be used to form the radially external part of a linear motor and / or a sludge pump used in a hollow down hole. The hole or gaps can be located to follow

15 el núcleo de una flauta helicoidal, que puede tener un paso de aproximadamente 1 m y un radio de 50mm alrededor del eje del cuerpo. Los lóbulos helicoidales se definen mediante las ranuras helicoidales en un mandril que se ubica en el molde durante el prensado del cuerpo del estator. 15 the nucleus of a helical flute, which can have a pitch of approximately 1 m and a radius of 50mm around the axis of the body. The helical lobes are defined by the helical grooves in a mandrel that is located in the mold during pressing of the stator body.

3 3

Claims (10)

Reivindicaciones Claims 1. Un método para producir un componente acabado o casi acabado suministrado con un orificio helicoidal de polvo de metal que comprende producir un inserto de dimensiones precisas que corresponda a las dimensiones del orificio helicoidal 1. A method for producing a finished or near-finished component supplied with a helical hole of metal powder comprising producing an insert of precise dimensions corresponding to the dimensions of the helical hole 5 para ser creado en el componente terminado, el orificio tiene una longitud de al menos 750mm, que soporta el inserto dentro de la cavidad del molde, llenando la cavidad del molde con polvo de metal, sometiendo el polvo a prensado isostático, y posteriormente retirando el material del inserto, en donde el inserto es un inserto metálico de cobre, que es posteriormente removible mediante grabado químico y el inserto es recubierto con un material que suministra una barrera de difusión para evitar que el cobre del inserto se difunda mediante difusión atómica en el polvo que es consolidado durante el “HIPing”. 5 to be created in the finished component, the hole has a length of at least 750mm, which supports the insert inside the mold cavity, filling the mold cavity with metal powder, subjecting the powder to isostatic pressing, and subsequently removing The insert material, where the insert is a copper metallic insert, which is subsequently removable by chemical etching and the insert is coated with a material that provides a diffusion barrier to prevent the insert copper from diffusing by atomic diffusion in the powder that is consolidated during “HIPing”. 10 10
2. 2.
El método de la reivindicación 1 en el cual el molde es un molde independiente que es retirado después de la etapa inicial de unir el polvo en una preforma, y la preforma es luego encapsulada en una contención adecuada. The method of claim 1 wherein the mold is an independent mold that is removed after the initial stage of joining the powder into a preform, and the preform is then encapsulated in a suitable containment.
3. 3.
El método de la reivindicación 2 en el cual la contención es un depósito. The method of claim 2 wherein the containment is a deposit.
4. Four.
El método de la reivindicación 2 en el cual la contención es un recubrimiento rociado. The method of claim 2 wherein the containment is a sprayed coating.
5. 5.
El método de la reivindicación 1 o reivindicación 2 en el cual el inserto es soportado en posición en la cavidad del molde mediante una pluralidad de formadores de un material que es compatible con el polvo finalmente consolidado. The method of claim 1 or claim 2 wherein the insert is supported in position in the mold cavity by a plurality of formers of a material that is compatible with the finally bound powder.
6. 6.
El método de la reivindicación 1 en el cual el grabado químico es ayudado por una reacción electrolítica. The method of claim 1 wherein the chemical etching is aided by an electrolytic reaction.
7. 7.
El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el inserto es recubierto con un material que es The method of any one of the preceding claims in which the insert is coated with a material that is
15 fifteen 20 twenty susceptible de remover mediante grabado, y que comprende las etapas de liberar el inserto al gravar el recubrimiento, y 25 luego extraer el inserto. liable to be removed by etching, and comprising the steps of releasing the insert when taxing the coating, and then removing the insert. 8. El método de la reivindicación 1 en el cual la barrera de difusión comprende Al2O3 aplicado mediante deposición de fase de vapor o rociado de alta velocidad. 8. The method of claim 1 wherein the diffusion barrier comprises Al2O3 applied by vapor phase deposition or high speed spraying. 30 9. El método de la reivindicación 1 en el cual se crea la barrera de difusión al aplicar nitruro de boro como una solución acuosa mediante rociado. The method of claim 1 in which the diffusion barrier is created by applying boron nitride as an aqueous solution by spraying. 10. El método de la reivindicación 1 en el cual el inserto se produce al tomar una varilla de cobre, y un diámetro en el rango de 6 a 10 mm y de longitud mayor de 2 m, doblar la varilla de cobre en una hélice de las dimensiones requeridas, y luego 10. The method of claim 1 wherein the insert is produced by taking a copper rod, and a diameter in the range of 6 to 10 mm and of length greater than 2 m, bending the copper rod in a propeller of the required dimensions, and then 35 mantener la varilla helicoidal en posición en la contención de polvo antes de llenar la contención que incluye el polvo, la varilla y el formador, y luego consolidar el polvo mediante difusión de estado sólido utilizando el método “HIPing”. 35 hold the helical rod in position in the dust containment before filling the containment that includes the powder, the rod and the former, and then consolidate the powder by solid state diffusion using the "HIPing" method. 11. El método de la reivindicación 1 en el cual el inserto se produce al tomar un tubo de metal preformado, de 6 mm a 10 mm de diámetro, llenar el tubo con partículas de cerámica, y doblar el tubo llenado con una forma helicoidal, colocar el tubo 11. The method of claim 1 wherein the insert is produced by taking a preformed metal tube, 6 mm to 10 mm in diameter, filling the tube with ceramic particles, and bending the filled tube with a helical shape, place the tube 40 llenado helicoidal dentro de la contención de polvo antes de llenar la contención con el polvo, mantener el tubo en posición con los formadores compatibles con el polvo finalmente consolidado, suministrar una contención que comprende el polvo metálico y/o cermet/MMC, consolidar el material contenido mediante difusión de estado sólido utilizando el método “HIPing” y luego remover las partículas de cerámica mecánicamente mediante una técnica de vibración para dejar un hueco limpio a través del componente terminado. 40 helical filling inside the dust containment before filling the containment with the dust, keep the tube in position with the formators compatible with the finally consolidated powder, provide a containment comprising the metallic powder and / or cermet / MMC, consolidate the material contained by solid state diffusion using the “HIPing” method and then remove the ceramic particles mechanically using a vibration technique to leave a clean gap through the finished component. 45 Four. Five 4 4
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