FI60361C - Pressaemne foer tillverkning genom extrusion av roer av rostfritt staol - Google Patents

Description

ΓΒΐ rtl» KUULUTUSjULKAISU £L C\ ~l £ Λ $3Γλ lBJ utlAggNINGSSKRIFT 603 61 C Patentti myönnetty 11 01 1982

Patent meddelat ^ (51) Kv.ik.3/Int.ci.3 B 22 F 3/00 SUOMI-FINLAND (21) Ptt«nttlhtk«mui — Patuntinseknlng 7 91192 . (22) Htkamljpllvl — AiMflknlngsdag 11.0^.79 ' (23) Alkupllvt—Gllti(h«t*da| 10.0H.75 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offsntllg 11. OH. 79

Patentti· ja rekisterihallitut _ . . . . (44) Nlhtlvlkslpsnon ja kuuLjulkalsun pvm__ _ „

Patent· oeh registerstyrelsen v ' Ansdkan utl.gd och utUkrifun pubiko 30.09.8l

(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet 19 · OH. 7H

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2Hl90lH.5 (71) Granges Nyby AB, S-6H0 HH Nybybruk, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Christer Äslund, Torshälla, Ruotsi-Sverige(SE) (7H) Oy Kolster Ab (5Π) Puristusaine, joka on tarkoitettu käytettäväksi ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien suulakepuristukseen - Pressämne för tillverkning genom extrusion av rör av rostfritt stäl (62) Jakamalla erotettu hakemuksesta 751Oöl (kuulutusjulkaisu 59351) -Avdelad frän ansökan 751081 (utläggningsskrift 59351)

Esillä olevan keksinnön kohteena on puristusaine, joka on tarkoitettu käytettäväksi ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien suulakepuristukseen, joka aine on varustettu tiiviisti suljetulla kapselilla, johon on kylmä-isostaattisesti puristettu jauhenäyte, joka on valmistettu sumuttamalla sulatetta inerttikaasussa olellisesti pallomaisia rakeita sisältäväksi, ruostumattoman teräksen jauheeksi. Keksinnön mukainen puristusaine soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi suomalaisen patenttihakemuksen 751081 mukaisen menetelmän yhteydessä em. putkien valmistamiseksi suulakepuristamalla puristusainetta yhdessä tai useammassa vaiheessa.

Keksinnön mukainen puristusaine on tunnettu rengasmaisesta, ulko-ja sisävaipan omaavasta ohutseinämäisestä kapselista, joka on valmistettu hyvin taipuisasta metallista, jonka seinämän vahvuus on enintään 5 % kapselin ulkopuolisesta halkaisijasta, jauheen tiheyden ollessa 80...90 % tiivistetyn jauhetäytteen teoreettisesta tiheydestä.

2 60361

Kapseleiden seinämän vahvuus on edullisesti noin 0,1-5 mm, sopivasti 0,2-3 mm.

Edullista on käyttää jauhetta, jonka raekoko ja vastaavasti halkaisija on pienempi kuin 1 mm, edullisesti pienempi kuin 0,6 mm.

Keksinnön mukaista puristusainetta käytetään ensi sijassa ruostumatonta materiaalia varten. Sitä voidaan luonnollisesti käyttää myös muita tyypiltään metallisia materiaaleja varten tai esimerkiksi metallisten ja keraamisten jauheiden sekoituksia varten.

Ainetta valmistettaessa pallomaista jauhetta viedään kapseleihin, jotka ovat edullisesti hyvin taipuisaa materiaalia ja joilla on sopiva muoto haluttua väli- tai lopputuotetta varten ja kapseleita täryte-tään mahdollisesti, niin että saavutetaan tiheys, joka on noin 60-70% teoreettisesta tiheydestä ts. umpinaisen materiaalin tiheydestä. Jos valmistetaan yhdistettyjä esineitä (kompound-esineitä), työkennellään erilaisilla jauhemuodossa olevilla metalleilla. Jauheella täytetään kapseli, jonka sisätila on jaettu yhden tai useamman väliseinän avulla. Nämä seinät voivat olla joko muovia, terästä tai sentapaista. Jauheen täytön ja täryttämisen jälkeen väliseinät otetaan pois. Jauhe suljetaan hyvin taipuisaa materiaalia olevaan kapseliin, josta ilma joko on poistettu tai ei ole. Tämän jälkeen saatetaan kapseli ja sen sisään suljettu jauhe kylmäisostaattisen paineen alaiseksi, joka on vähintään 1500 baaria, kuitenkin edullisesti korkeamman paineen alaiseksi, esim. 5000 baaria, jolloin tiheys kohoaa 60-70 %:sta 80-90 %:iin teoreettisesta tiheydestä, mikä riippuu käytetystä paineesta. Koska jauheen lähtötiheys on niin korkea, kapseli ei rypisty kylmäpuristuksen eikä suulakepuristuksen aikana siitä seikasta huolimatta, että pituuden ja halkaisijan suhde voi olla suurempi kuin yksi, esim. neljä, ja että käytetään ohutta kapselia, mikä on taloudellisista syistä tärkeää. Tällöin on osoittautunut, että kapselin ulkohalkaisijän ja kapselin seinämän vahvuuden välinen suhde on kriittinen. Esillä olevan keksinnön mukaisesti tulee tämän suhteen olla enintään 5 %, kuitenkin edullisesti alle 3 % ja edullisesti alle 1 %. Kapselin seinämän vahvuus on edullisesti noin 0,1-5 mm, erityisesti noin 0,2-2 mm. On huomautettava, että korkeita prosenttilukuja käytetään suhteellisen pienien halkaisijoiden yhteydessä ja alhaisia prosenttilukuja suurien halkaisijoiden yhteydessä.

3 6 O 361

Monipuolisen paineen avulla kylmäisostaattisessa puristuksessa puristusaine saa pääasiallisesti tasaisen tiheyden koko pituudelleen.

Sen avulla että tiheys kohoaa voimakkaasti, paranee myös mahdollisuus suorittaa puris-tusaineen kuumentaminen lyhyessä ajassa induktiouunissa tai muulla tavalla myöhempää käsittelyä varten.

Puristusainetta käytettäessä se kuumennetaan ja suulakepuriste-taan sen jälkeen yhdessä tai useammassa vaiheessa. Kapselimateriaali venytetään tällöin erittäin ohueksi kerrokseksi tai kalvoksi. Poistuessaan suulakepuristimesta kerros tai kalvo hapettuu ilmassa ja hilseilee osittain. Kapselimateriaalin muu osa poistetaan myöhemmässä hehkutuksessa, salpietarihapolla peittaamalla tai hiekkapuhalluksella.

Tämän jälkeen putkea voidaan käsitellä tavalliseen tapaan.

Keksinnön mukaisesta puristusaineesta valmistetuilla putkilla, tangoilla tai sentapaisilla muotoilluilla, pitkänomaosilla esineillä on yllättävän yhtenäinen rakenne ja ylättävän yhtenäiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Erityisesti kovuuden ja kemiallisen vastustuskyvyn vaihtelut ovat saaduissa tuotteissa huomattavasti suuremmat kuin tunnetuilla aineilla valmistetuissa tuotteissa. Tämä koskee nyös keksinnön mukaisella puristusaineella valmistettuja yhdistettyjä esineitä. Nämä keksinnön mukaisesta puristusaineesta valmistettujen putkien ja sentapaisten ominaisuudet johtuvat siitä, että vastaavissa ta-vallisista puristusaineista valmistetuissa tuotteissa aina esiintyviä seegrauksia, varsinkin juovikkaassa muodossa, ei voi esiintyä.

Kapseli voidaan haluttaessa valmistaa korkealuokkaisesta, pinta-laatua korvaavasta materiaalista siten, että suulakepuristetut putket tai sentapaiset varustetaan paikalleen jäävällä kapselimateriaaliker-roksella. Pintakerroksen tai pleteerauksen vahvuus voidaan tällöin määrätä etukäteen valitsemalla kapselin seinämän paksuus sopivaksi. Tällaisten pintakerrosten valmistamiseen sopivat erityisen hyvin erittäin taipuisat kapselimateriaalit.

Seuraavaksi keksintöä selitetään lähemmin muutaman esimerkin yhteydessä.

Esimerkki 1

Argonisumutetulla ruostumattomalla jauheella, jonka rakeet ovat pallonmuotoisia ja raekoko pienempi kuin 0,6 mm ja kokonaishappipitoi-suus alhainen, täytettiin putkenmuotoinen kapseli ja tärytettiin.

6 O 3 61

Kapseli oli tehty rengaskappaleeksi, jonka ulkohalkaisija oli noin 140 mm ja se oli alhaisen hiilipitoisuuden omaavaa terästä. Seinämän paksuus kohosi 3 mm:iin ja pituus 550 mm:iin. Rengaskappaletta muistuttavassa kapselissa oli keskeinen, läpimenevä putkenkappale, jonka seinämän paksuus oli suunnilleen sama ja hiiliteräslaatu sama kuin kapselin ulkovaipalla. Kapselinvaipan alhainen hiilipitoisuus on välttämätön jauheen hiilettymisen estämiseksi kuumentamisen ja suulakepuristuksen aikana.

Kapselista poistettiin ilma ja se suljettiin tunnetulla tavalla. Sen jälkeen asetettiin kapseli kylmäisostaattisen paineen alaiseksi siten, että se upotettiin nesteeseen (tässä tapauksessa veteen) ja asetettiin monipuolisen paineen alaiseksi, joka oli 5000 baaria. Tällöin kapseli kutistui ja jauheen tiheys kohosi noin 68 %:sta noin 90 %:iin kapselimateriaalin rypistymättä.

Vertailun vuoksi alistettiin samanlainen kapseli kylmäisostaattisen paineen asemesta tavallisen kylmäpuristuksen alaiseksi, ts. tiivistettiin mekaanisessa puristimessa. Tällöin saavutettiin jauheessa tiheys, joka oli 75 % teoreettisesta tiheydestä huolimatta kaksi kertaa niin korkeasta paineesta kuin mitä käytettiin ensin mainitussa tapauksessa .

Kylmäisostaattisella paineella valmistettu puristusaine kuumennettiin sen jälkeen esilämmitysuunissa 900°C:een ja lopuksi induktio-käämissä 1240°C:een, minkä jälkeen puristusaine suulakepuristettiin saumattomaksi putkeksi. Putki jäähdytettiin vesikylvyssä ja kapseli-materiaali poistettiin salapietarihappokylvyssä. Putki oli virheetön.

Mekaanisessa puristimessa valmistettu puristusaine kuumennettiin ja suulakepuristettiin samalla tavalla. Kun kapseli materiaali oli poistettu, osoittautui saatu putki täysin käyttökelvottomaksi. Puristuksessa muodostuneisiin poimuihin syntyi halkeamia ja muita materiaali-vikoja, jotka tekivät putken käytön mahdottomaksi.

Esimerkki 2

Toisessa tapauksessa valmistettiin yhdistetty putki seuraavalla tavalla: Esimerkkiä 1 vastaavaan peltikapseliin, jossa oli läpimenevä keskusputki, asetettiin ohutseinäinen putki puolelle etäisyydellä kapselin ulko- ja sisäseinän väliin. Ulkoinen välitila täytettiin samanaikaisen täryttämisen aikana pallonmuotoisella jauheella, joka oli korkeat 5 60361 pii- ja alumiinipitoisuudet omaavaa 25 prosenttista kromiterästä.

Raekoko oli pienempi kuin 0,6 mm .On huomautettava, että tämänlaatuista puristusainetta on hyvin vaikea valmistaa tavanomaisilla, ts. sulatus-metallurgisilla menetelmällä. On tunnettua, että tällaisilla tuotteilla on erittäin suuri teollinen merkitys.

Sisempi välitila täytettiin samanaikaisen täryttämisen aikana pallonmuotoisella ruostumattomalla krominikkeliteräsjauheella (18 % Cr ja 8 % Ni), jonka raekoko oli pienempi kuin 0,6 mm. Sen jälkeen kun väliseinä oli poistettu, ja ilman poistamisen sekä kapselin sulkemisen jälkeen tämä asetettiin kylmäisostaattisen paineen alaiseksi, joka oli 5000 baaria. Tämän jälkeen puristusaine kuumennettiin ja suulakepuris-tettiin saumattomaksi putkeksi samalla tavalla kuin esimerkissä 1 on selitetty. Kapselimateriaali poistettiin samoin salpietarihappokylvyssä. Yhdistetyn putken rakenteen tarkastelu osoitti, että rakenne oli täysin tiivis ja täysin tasainen. Molempien materiaalien siirtymäalueella liitos oli täydellinen, ts. ilman virhekohtia.

Esimerkki 3

Samaa jauheitta ja kapselimateriaalia kuin esimerkissä 1 ei asetettu isostaattisen puristuksen alaiseksi, vaan se kuumennettiin suoraan noin 1200°C:een ja suulakepuristettiin valmiiksi putkeksi. Putkessa esiintyi voimakkaita pintavikoja, jotka saattoivat johtua kapselin poi-muttumisesta, mikä taas oli seuraus jauhekappaleen alhaisesta lähtö-tiheydestä. Koe osoitti siis, että puristusaineen tiivistäminen ennen suulakepuristamista on välttämätöntä tunnetun kapselin poimuttamisilmiön poistamiseksi ja että pintavikoja esiintyy putkissa siitä johtuen.

Esimerkki 4

Sama jauhe ja kapselimateriaali kuin esimerkissä 1 asetettiin kylmäisostaattisen paineen alaiseksi, joka oli 2500 baaria, jolloin kapseli kutistui rypistymättä ja jauheen tiheys kasvoi 82 %:iin teoreettisesta tiheydestä.

Aine kuumennettiin ja suulakepuristettiin aikaisemmin selitetyllä tavalla. Saatu putki oli virheetön eikä siinä esiintynyt poimuuntumis-ilmiöitä.

Koe osoittaa, että kylmäisostaattinen tiivistäminen 80 %:iin on riittävä virheettömän tuotteen aikaansaamiseksi.

60361

Esimerkki 5

Kahdeksasta kapselista neljä täytettiin epäsäännöllisen raemuodon omaavalla ruostumattomalla teräsjauheella (vesisumutetulla jauheella) ja neljä ruostumattomalla jauheella, jolla oli pallonmuotoinen raemuoto (inertisesti sumutetulla jauheella). Kapselit asetettiin alttiiksi kylmä-isostaattiselle paineella, joka oli välillä 2000, 4000, 6000 ja 8000 baaria, mikä antoi kuviossa olevan diagramman mukaiset tiheydet. Niissä neljässä kapselissa, jotka oli täytetty epäsäännöllisen raemuodon omaavalla jauheella, esiintyi voimakkaita poimuuntumisilmiöitä vaipanpin-nalla. Pallonmuotoisella jauheella, esiintyi voimakkaita poimuuntumisilmiöitä vaipanpinnalla. Pallonmuotoisella jauheella täytetyissä kapseleissa ei sitä vastoin ilmennyt mitään vikoja. Tämä esimerkki osoittaa, että on välttämätöntä käyttää pallonmuotoista jauhetta, joka antaa korkean täyttötiheyden, silloin kun halutaan estää poimuuntumista tai muita vikoja kylmäisostaattista painetta käytettäessä puristettaessa tiheyksiin, jotka ylittävät 80 %.

Diagrammasta ilmenee kylmäisostaattisen paineen ja saavutetun tiheyden välinen suhde puristettaessa inertisesti sumutettua (yhtenäinen viiva) ja vesisumutettua jauhetta (katkoviiva) sekä, että tiheys 80 % saavutetaan huomattavasti alhaisemmalla paineella inertisesti sumutetulla jauheella.

Claims (5)

7 60361

1. Puristusaine, joka on tarkoitettu käytettäväksi ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien suulakepuristukseen, joka aine on varustettu tiiviisti suljetulla kapselilla, johon on kylmä-isostaattisesti puristettu jauhetäyte, joka on valmistettu sumutta-malla sulatetta inerttikaasussa oleellisesti pallomaisia rakeita sisältäväksi ruostumattoman teräksen jauheeksi, tunnettu rengasmaisesta, uiko- ja sisävaipan omaavasta ohutseinämäisestä kapselista, joka on valmistettu hyvin taipuisasta metallista, jonka seinämän vahvuus on enintään 5 % kapselin ulkopuolisesta halkaisijasta, jauheen tiheyden ollessa 80...90 % tiivistetyn jauhetäytteen teoreettisesta tiheydestä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puristusaine, tunnet-t u siitä, että kapselin seinämän vahvuus on välillä noin 0,1 ja 5 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen puristusaine, tunnettu siitä, että kapselin seinämän vahvuus on välillä noin 0,2 ja 3 mm.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristusaine, tunnettu siitä, että jauhetäyte koostuu jauheesta, jonka raekoko on pienempi kuin 1 mm.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen puristusaine, tunnettu siitä, että jauhetäyte koostuu jauheesta, jonka raekoko on pienempi kuin. 0,6 mm (600 ^im) .