NO127226B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved trykksintring av pulverlegemer og rørovn for høyt arbeidstrykk til utførelse av fremgangsmåten, v

Foreliggende oppfinnelse angår, en fr em gangs rn å te for trykksintring av pulverlegemer og en vertikal, med trykkammer forsynt ovn for semtidig behandling av et materiale ved hoy tempera.tur opp til 1500° E og htiyt trykk fortrinnsvis 50D bar og mer.

Innesluttes metallpulver i en kapsling, evakueres luften fra kapslingen og lukke-s denne og utsettes' kapslingen med innhold samtidig fox hoy-t trykk -og hoy temperatur, sintrer metallpulveret til et fast legeme ved lavere temperatur enn ved atmosfæretrykk.

Ved sintring under hoyt trykk kan man også oppnå stor-re tetthet enn ved sintring ved • atmosfæretrykk og derved i mange hen-seende bedre egenskaper i det ferdige produkt. Fremgangsmåten har vist seg å ha store fordeler ved leqerinner som ved konvensjonell

A K nr Hø- \ j ,. i i/;... i-,.'- ..; „ o smeltemetallurgisk fremstilling lett blir grovkornet og ved stivning har tilbøyelighet 'til segring. Ved "å fremstille disse legeringer av finkornet pulver og deretter med varm isostatisk presning sintre av pulveret dannede legemer kan en homogen og meget finkornet' struktur . oppnås. ; ; •;-:-'■

Hittil kjente fremgangsmåter har bare vært egnet for laboratoriebru k eller for produksjon i meget begrenset -^målestokk. Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er derimot egnet for- industriell-fremstilling-, slik at trykksintring innenfor mange omrader. :kan bli et realistisk alternativ til andre fremstillingsmåter. Fremgangsmåten utmerker seg vesentlig ved at den pulverfylte evakuerte kapsling var-mes opp utenfor den med trykkammer forsynte ovn, settes inn nedenfra i det til sintringstemperatur oppvarmede ovnsrom i trykkammeret gjennom en chargeringsåpning og trykkammeret lukkes, et trykkmedium pumpes inn i trykkammeret, trykk og temperatur innstilles på "for sintring egnede verdier i en bestemt tid, trykket senkes, trykkammeret åpnes og chargen tas ut. For visse formål kan også -trykkmediet være .nitro-gen eller hydrogen. Pulveret i den evakuerte kap"sling kan isotaktisk kompakteres for oppvarmingen ved.atmosfæretrykk.

Oppfinnelsen, angår også en ovn /for utforelse av frem-r-q an g små ten".

Ovnene for trykksintring omfatter et sylindrisk trykk-kammer som består av en hoytrykksylinder og i denne innstikkende endedeksler, i trykkammeret anordnet isolering mellom et ovnsrom og trykk-kammerets vegger, hvilken isolering består av en sylindrisk mantel med isolerende lokk og bunn. Videre kan det være anordnet transport-organer for forskyvning av pressestativet mellom en chargeringsstil-ling og en pressestilling. Ovner med en hoytrykkssylinder med gjenger ved sine ender og i sylinderen med gjenger forbundne endedeksler som opptar de aksiale krefter, er tenkelige ved midlere trykk, men innebærer store sikkerhets-faremomenter ved hoye trykk. Vanligvis anven-des argon som tryKkmedium. Ved det hoye trykk har argon meget hoy tetthet med samtidig meget • liten viskositet, bare 4-5 ganger luftens ved atmosfæretrykk, og- er således meget lett bevegelig. ' Da den med hensyn til tettheten også har meget stor varmekapasitet, er det vesentlig at isoleringen som omgir selve ovnsrommet, er utfort på en slik måte at minst mulig konveksjon fåes mellom selve ovnsrommet og trykk-kammerets innervegger for at varmetapene ikke skal bli urimelig store. Hittil kjente ovner har hatt en fast med Isolering forsynt nedre ende-del-L-.el som bunn. Denne, har båret en isolerende, sylindrisk mantel og utarme element.. Ovnene er' chargert oy-enf ra.-' Det tvar derfor vært nod-vendi-g å ha et av.tegbart lokk: på mantelen, hvilket har inedfort vanske-lige t-etningsproblemer- som imidlertid kunne loses når ovnen kan lukkes og åpnes i kald tilstand.. Ved dårlig tetning oppsiår spalter, gjennom hvilke varm' gass kan- sive ut -fra ovnsrsmmet. Lokk;tetnincen kan il<k- e avkjoles direkte og oppnåelsen av pålite-lig .tetni-nxj ved påsetning av lokket på en varm ovn er neppe mulig. For at ikke'en-ovns indre deler skål utsettes for temperaturs j okk når lokket åpnes og dé var-me gassene stiger opp og erstattes med kald luft, må ovnen avkjoles innen den åpnes. Hurtig avkjnling av -mantelens indre-plater kan også med-f ore risiko far at -isoleri ngs laget innenfor pla"ten skades og sprekker, slik at isolerinqsévnen . avtar. Dessuten -er det ikke h-ens ik-tsmessig at varm mantel og varme varmeelementer utsettes for oxyderende atmosfære. Hvis molybden inngår i mantelen eller varmeelementene, ode-legges disse helt på kort tid. Hvis luft -trenger inn i ovnsrommet, fordres også en tidkrevende evakuering og spyling av ovnen f or å fjEr-ne luftrester. Alt dette bidrar til.at syklustiden blir lang, hvilket med hensyn til ovnens hoye -volumpris er en meget stor ulempe.

Ovnen ifolge oppfinnelsen har en slik utforelse at den kontinuerlig kan holdes fylt med inert gass cg derved også knntinuer-lig kan hold es oppvarmet til arbeidstemperatur fordi isoleringsmantel og varmeelement ikke"utsettes for hurtige varmevekslinger eller for kontakt med luftens O-xy-gen. Den kan derfor med fordel tommes, uten forutgående avk-jolin-g og chargeres med oppvarmede nye emner. Oppvarmingen av emnene til jevn temperatur tvers gjennom tar, særlig for store emner,, meget lang tid. Ved den foreslåtte fremgangsmåte k-an oppvarmingen tii sintringstemperatur i det minste hovedsakelig foregå

ved atmosfæretrykk i ovner- av konvensjonell type.

'Tiden for en arbeidssy.klus kan således holdes .lav og omkostningene blir vesentlig mindre enn fer hittil kjen te ovner. Trykksintring av pulver blir d-erved -en fremstillingsmåte som kan få almin-nelig tilpasning innenfor industrien., f.eks- til fremstilling av stnpe-blokker eller barrer med utgangspunkt i pulver. Fremgangsmåten er særlig fordelaktig for slike legeringer, hvor finkornet struktur,

jevn legeringsfordeling eiler blærefritt gods ikke kan oppnås ved van-lig stopning av barrer. Ovnen utmerker seg hovedsakelig ved at t-rykk-kammerets ovre endedeksel er permanent anordnet, i hoytrykkssylinderen , samt at.det nedre endedeksel bærer den isolerende bunn med chargen og

er hev- og senkbar ved.hjelp av en 16ftemekanisme for chargering av ovnen nedenfra. Ved-denne utfnrelse hindres varm ovnsqass i ved lek-

kasje mellom"den isolerende mantel og det isolerende lokk å stromme til spalten mellom mantelen og trykkammerveggen. Tetningen mellom det isolerende lokk og mantelen har således ikke samme vitale betyd-ning som ved tidligere konstruksjoner. Den er dessuten permanent og åpnes ikke ved chargering av ovnen. Dessuten kjoles den effektivt, hvilket sterkt nedsetter sannsynligheten for lekkasje. Det isolerende lokk utfores eller settes inn slik i mantelen at mellom lokket og endedekslet dannes et lukket rom, hvilket kommuniserer med ovnsrommet bare via en trykkutjevningsåpning. Dette rom kan utnyttes for til-kobling av varmeelem en tet til gjennomforingsledninger og letter mon-tering og demontering av ovnen.

I en utforelse av varmelegemet er e.t ror som omgir selve ovnsrommet, opphengt i det isolerende lokk. På dets utside er ovnens varmeelement opphengt og kan holdes fiksert ved hjelp av-vertikale skinner med slisser, gjennom hvilke elementene passerer. Roret kan .også være forsynt med innvendige vertikale beskyttelsesskinner. Avsluttes reiret et stykke nedenfor det isolerende- lokk og er det opphengt i dette ved .hjelp av de nevnte skinner, fåes åpninger, gjennom hvilke elementene kan trekkes til gj ennf tir i nger i lokket. Elektrisk strom og trykkmedium tilfores naturligvis gjennom det faste ovre endedeksel. Det er hensiktsmessig å utfore det nedre endedeksel i to deler med en i hoytrykkssylinderen permanent opphengt ringformet del og et inne i denne anordnet hev- og senkbart lokk som bærer den isolerende bunn og chargen. På den ringformede del er festet en isolerende ring som stikker opp i den isolerende mantel. Når varmeelementene er opphengt ps et ror, stikker ringen opp i en spalte mellom mantelen og roret, slik at. i ovnens nedre del fåes en labyrinttetning mellom spalten mellom hSytrykkssylinderen og mantelen og selve ovnsrommet. Ved denne utforelse er det mulig effektivt å beskytte den isolerende mantel mot kontakt med luften når endedekslets lokk er avtatt. Ved kontinuerlig å tilfore gass til spalten mellom hoytrykkssylinderen og den isolerende mantel får man i denne en nedovergående gasstrom som i den nedre delomboyes, presses inn i spalten mellom den isolerende mantel og roret som bærer varmeelementene. Den stadig tilforsel av gass, f.eks. argon, til denne spalte innebærer at'den isolerende mantel og varmeelementene stadig vil befinne seg i en kontrollert og for materialet uskadelig inert atmosfære, også ved hoye temperaturer. Den eventuelle luftinnblandinq kan begrenses til ovnsrommets nedre del. Utfores roret som omgir selve ovnsrommet, av et også ved hoy temperatur oxydåsjonsfast materiale, f.eks. inconel, behover heller

- JL. rm . w r* nø VF

ikke denne innblanding-medfnre noen materialskader. Oppfinnelsen gir således slor valgfrihet med hensyn til materiale i de fleste i ovnen inngående, vitale -komponenter. 1 den ringformede del av endedekslet k.an også bygges inn strålingsbeskyttelse som automatisk senkes når bunnen senkes, slik at tetningsflaten mellom bunnen og den ringformede del ved charger.ingen beskyttes mot varmestrålingen fra chargen. Den ' ringformede del kan også utgjore, en beskyttelses- eller styrering som hindrer at chargen innfores på en slik måte at ovnens indre deler treffes av chargen -og skades.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hv.or fig. 1 viser et totaloppriss av en ovn delvis i snitt, fig. 2 og 3 er seksjoner av et parti av h6ytrykkskammerets ovre og nedre del og fin. 4 er et horisontalsnitt. av hoy trykkskammeret.

På figurene betegner 1 et.pressestativ som er bevegelig anordnet mellom den på figuren viste stilling og en stilling, hvor det omgir hoytrykkskammeret 2. Pressestativet er av den type som består av åk 3 og 4, mellomliggende avstandsstykker 5 og en sammenhold-ende båndmantel 6. Stativet bæres på hjul 7 som loper på skinner 8. H6ytrykkskammeret 2 bæres av en soyle 9. Det inneholder en hoytrykkssylinder som er bygget opp av indre ror 10 og en omgivende båndmantel 11, samt gavlri.nger 12 som aksielt holder sammen båndmantelen og ut-gjor feste for konsoller, ved.hjelp av hvilke hriy trykkskammeret. er festet til soylen .9. Kammeret 2 har et ovre endedeksel 13 som stikker inn i hoytrykkskammerets ror. 10. Mellom roret og endedekslet foreligger en tetningsring -14. Selve ovnsrommet 15, hvori chargen 16 er satt inn, omgis av en isolerende mantel 17 som består av tre konsen-triske plateror 18, 19 og-20, skikt 21 og 22 av isoleringsmateriale, samt to gavlringér-23 og 24. Mantelen 17 er ved hjelp av ringen 23 opphengt i. det ovre endedeksel 13 og gasstett forbundet med"det te.

I mantelens 17 ovre del er ånnsatt et isolerende lokk 25 sorn består

av en platekapsling 26 som er fylt med isoleringsmateriale 27, og er forsynt med gjennomfbringer 2B for elektrisk ledning til varmeelementer 47. Kapslingen 26 er festet til en holdering 29 som er fastklemt mellom ringen 23 og det ovre endedeksel 13. I ringen 29 finnes spor for tetningsringer 30 og 31. Mellom lokket 25 og det ovre endedeksel 13 dannes et lukket rom 32 som kommuniserer med ovnsrommet 15 bare gjennom en trykkutjevningsåpning 33. I rommet 32 kan et varmeelement forbindes med en matningsledning, hvilket ikke er vist på figurene.

I det ovre endedeksel foreligger en gjennomforinoskanal 34 med tet-ningsorganer 36 for en matningsledning 35. I dekslet finnes også en kanal'37' f ør ^tilf orsel av trykkmedium og et spor for tetningsringen 14. Kanalen 37 munner ut' i spalten 39 mellbm rorets 10 innervegg og det ytre ror 18 i mantelen 17. Varmeelementene'47 bæres av et"ror"40 som omgir ovnsrommet 15. Elementene er festet på rorets 40 ytterside ved hjelp av skinner 41 méd slisser,' gjennom hvilke varmeelementene' kan passere. Roret 40 er opphengt i lokket 25 ved hjelp av beskyt-télsesskinnene 43 på rorets innerside. Mellom lokket 25 og roret 40 foreligger en spalte 44, slik åt der dannes åpninger, gjennom hvilke varmeelementenes tilkoblingsdel kan passere fra spalten 46 mellom mantelens 17 ror 20 og roret 40. Over det ovre endedeksel 13 ligger en trykkplate. 45 med spor for den elektriske ledning 35.

Trykkammeret har et nedre endedeksel som består av en til hoytrykkssylinderen permanent ' festet ytre ringformet del 50 og et i dette innstikkende lokk 51. I endedekslets 2 deler foreligger spor for tetningsringer 52 og 53. - En platerin.g 54 er festet til lokket 51. I denne finnes e.t ■ tykt, lag av isoleringsmateriale 55 samt.

en plate 65 på hvilken.chargen, plasseres. -Denne ' plate er hensiktsmessig utfort av et materiale med god varmeledningsevne ag kan. være forsynt med radielle kanaler 66 og 67 mellom omkretsen og et sentralt rom 68. Ved at platen 65 har god varmeledningsevne kan .emnets 16., sentrale del tilfores varme gjennom platen. Ved avkjoling av gassen i■rommet oppnås sirkulasjon av gass fra spalten 39 inn gjennom kanalen 66 og ut gjennom kanalen 67, hvilk et bidrar 1 til at emnets sentrale.del hurtigere oppvarmes . På . ringen 50 er anbragt en. isolerende ring'5'6 som stikker opp i spalten 46," sl ik ■ at : der mellom ovnsromméts 15 nedre del og spalten 39 dannes en labyrinttetning-, I den ringformede del 50 er. anordnet plateringer 57 og 58 som ved chargering■faller ned'et stykke når lokket 51 senkes,.slik at tetningsplaten i ringen 50, mot hvilken tetningen 53 ligger an,~beskyttes mot varmestrålingen fra chargen 16 ved chargeringen. Lokket 51 er'ved hjelp'av konsoller 59 festet til.en hylse 60 som.loper langs en styring 61 som er festet til soylen 9. Hylsen kan senkes med en manoversylinder 62, hvis ma-noverstang 63 er festet på konsollen 64 på.hylsen 60.

Claims (15)

1. F remganqsmåte ved fremstilling, av sintrede legemer med utgangspunkt i pulver ved å innesLutte pulveret i en kapsling,. evaku-ere luften fra kapslingen og lukke kapslingen, sette kapslingen med innhold inn i en ovn med et ovnsrom som er innesluttet i et trykkammer, og utsette den for hoyt trykk ved hoy temperatur, hvorved <p>ulv-eret sintres, karakterisert ved at rien pulverfylte evakuerte kapsling (16) oppvarmes utenfor den med trykkammer (2) forsynte ovn, settes inn nedenfra i det til sintringstemoeratur oppvarmede ovnsrom (15) i trykkammeret gjennom en chargeringsåpning og trykkammeret lukkes, et trykkmedium pumpes inn i trykkammeret (2), trykk og temperatur innstilles på for sintring egnede verdier i en bestemt tid, trykket senkes, trykkammeret (2) å<p>nes og chargen (16) tas ut.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at den pulverTylte evakuerte kapsling (|6) isotaktisk kompakteres for oppvarmingen ved atmosfæretrykk.

3. Ovn for utforelse av fremgangsmåten ifolge krav 1, om-fattende et sylindrisk trykkammer bestående av en hciytrykkssylinder, i denne innstikkende endedeksler, i trykkammeret anordnet isolering mellom et ovnsrom og trykkamme rets vegger, hvilken isolering består av en isolerende mantel med isolerende lokk og bunn, karakterisert ved at trykkammerets (2) ovre endedeksel (13) er permanent anordnet i hoytrykksylinderen, og at det nedre endedeksel (51) bærer den isolerende bunn (55) samt chargen (16) og er hev- og senkbart ved hjelp av en Inftemekanisme (59 - 64) for chargering av ovnen nedenfra.

4. Ovn ifolge krav 3, karakterisert ved at den isolerende mantel (17) og det isolerende lokk (25) er opphengt i det tivre endedeksel (13).

5. Ovn ifolge krav 3, karakterisert vedat motstandselementene (47) for ovnens oppvarming er opphengt i det ovre endedeksel (13).

6. Ovn ifolge krav 3, karakterisert ved at den isolerende mantel (17) er gasstett forbundet med det ovre endedeksel (13).

7. Ovn ifolge krav b, karakterisert ved at der mellom det isolerende lokk (25) og riet ovre endedeksel (13) finnes et rom (32) som kommuniserer med ovnsrommet gjennom en ttykkut- jevnirigsåpnihg (33).

8. Ovn ifolge krav 3, karakterisert ved at et i det isolerende lokk (25) opphengt ror (40) som omgir selve ovnsrommet (15)," bærer motstandselementene (47) for ovnens oppvarming.

9. Ovn ifolge krav 8, karakterisert ved at motstandselementene (47) er anordnet på utsiden av det bærende ror (40).

10. Ovn ifolge krav 9, karakterisert ved at motstandselementene (47) er opphengt i vertikale skinner (41) med horisontale mot roret vendende slisser, gjennom hvilke motstandselementene (47) passerer.

11. Ovn ifolge krav 9 eller 10, karakterisert ved at roret (40) som bærer motstandselementene, er opphengt i det isolerende lokk (25) ved hjelp av nevnte skinner (43) og i en avstand fra lokket (25), hvorved der mellom skinnene (43) dannes åpninger mellom lokk (25) og ror (40).

12. Ovn ifolge krav 6, karakterisert vedat i det isolerende lokk (25) foreligger gasstette gjennomffiringer (28) for tilforselsledninger (35).

13. Ovn ifolge krav 3, karakterisert ved at det nedre endedeksel utgjores av en i hoytrykkssylinderen permanent opphengt ringformet del (5'.)) og et inne i'denne anordnet hev- og senkbart lokk (51) som bærer den isolerende bunn (55) og chargen (16).

14. Ovn ifolge krav 13, karakterisert ved at endedekslets ringformede del (50) bærer en isolerende ring (56) som stikker opp innenfor den isolerende mantel (17), slik at der mellom denne og ringen dannes en smal spalte.

15. Ovn ifbMge krav 13, karakterisert ved at det i endedekslets ringformede del (50) er anordnet en ringformet aksielt senkbar strålingsbeskyttelse (57, 58) som ved senking av lokket (51) senkes og beskytter tetningsflaten i den ringformede del (50) mot å bli truffet av stråling fra chargen (16).