NO129807B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for å komprimere pulvere ved anvendelse av sprengstoffer.

Nærværende oppfinnelse vedrører en

fremgangsmåte for å komprimere pulvere, hvorved der kan fremstilles komprimerte produkter med usedvanlig stor tetthet og styrke, og som også muliggjør fremstillingen av kompakte produkter med

store dimensjoner.

Pulvermetallurgi-teknikken er 1 ut-strakt bruk ved behandlingen av metaller

med høy smeltetemperatur, hvilke produkter noen ganger betegnes som ildfaste metaller og ved fremstillingen av metallkom-binasjoner som ikke kan oppnåes på annen måte, fordi metallene ikke er bland-bare på grunn av store differanser med

hensyn til smeltepunkt. I det vesentlige består teknikken i å komprimere løst metallpulver til en sammentrengt masse som

ytterligere kan behandles. I de fleste tilfeller omfatter slik behandling først en

sintringsbehandling for å gjøre massen

sammenhengende. For mange materialers

vedkommende kan den slik fremstilte sammenhengende masse valses eller trekkes

direkte til det ønskete produkt. I andre

tilfeller må det sintrede komprimerte produkt ytterligere behandles før metallet

kan fremstilles til ferdige produkter. I

hvert tilfelle er kvaliteten av det komprimerte produkt i stor grad avhengig av ens-artetheten og graden av kompresjon oppnådd i det første trinn. Styrken av det

sintrede komprimerte produkt er direkte

avhengig av tettheten hos det komprimerte

produkt.

For nærværende fremstilles de fleste komprimerte produkter av pulveriserte metaller ved å innføre det løse pulver i en form og komprimere det ved mekanisk trykk. Denne behandling skaper mange problemer. F. eks. vil det komprimerte metall ha en tetthet på fra 3 til 15 ganger den for det løse pulver; således må slaget av stemplet og størrelsen av formen være tilstrekkelig til å kompensere reduksjonen i volum som opptrer under komprimeringen. Denne faktor alene gir en stor begrensning med hensyn til størrelsen av det komprimerte produkt som kan fremstilles, da presser som 'har tilstrekkelig langt slag ikke kan anvendes, særlig når det kreves meget høye trykk, f. eks. av størrelsesorde-nen 30 t. pr. cm2 eller mere. Den komprimerende virkning i en presse er pro-porsjonal til arealet av pulveret som komprimeres. Derfor for at gjennomsnittlig

komprimeringstrykk på bare 8 t. pr. cm2

ville en 80 t.'s presse bare kunne komprimere 10 cm2. Det er klart at for å presse komprimerte materialer med stort over-flateareal ville enorme presser kreves. Når

trykk på 32 t. pr. cm2 er påkrevet og store

overflatearealer kommer til bearbeidning blir mekaniske presser ikke anvendelige. Fjerningen av det dannede komprimerte produkt fra formen er et ytterligere prob-lem ved noen metaller, da det komprimerte produkt har en tendens til å ekspandere, når det fjernes fra formen. Således når det komprimerte produkt fj ernes vil den del av

produktet som er på utsiden av formen ekspandere fordi delen inne i denne ikke kan dette. Dette vil forårsake sprekker i det komprimerte produkt. Ennvidere må foranstaltninger treffes for at luft kan unnslippe fra formen under kompre-sjonen uten å tillate at pulveret blå-ses ut. Formveggene må være jevne for å lette uttagningen av det komprimerte produkt og være tilstrekkelig sterke til å motstå de store trykk som anvendes. Dessuten innholder mange pulver-blandinger hårde og slipende partikler. Når slike blandinger presses mekanisk blir le-vetiden for formen meget kort og hyppig erstatning er påkrevet. Der eksisterer således mange mekaniske problemer og kost-bart utstyr er nødvendig for mekanisk pressing av metallpulvere.

En annen faktor av største betydning er den kjensgjerning at pulverets kompre-sjonsmotstandsevne øker fort med høyden av pulverkolonnen. På grunn av friksjon partiklene imellom og friksjon ved formveggene vil en betraktelig variasjon i tettheten opptre hvis forsøk gjøres på å forme komprimerte produkter som er mere enn noen få cm lange. Ved mange anvendel-ser betyr denne begrensning et meget al-vorlig handicap. Dette er særlig aktuelt i tilfellet av ildfaste metaller som ytterligere må behandles ved en smelteoperasjon.

Som tidligere nevnt må de komprimerte pulvere sintres for å fremskaffe tilstrekkelig styrke for vanlig bruk. Denne sintring kan utføres ved ytre oppvarmning eller ved indre oppvarmning av det komprimerte produkt og forårsakes ved å lede en elektrisk strøm gjennom den. De anvendte temperaturer er litt lavere enn smeltetemperaturen for enhver av produk-tets komponenter, slik at pulverpartiklene ikke smelter sammen eller smelter, men fastheten av produktet resulterer fra en. omordning av de individuelle partikler og, deres vekst på bekostning av nabopartik-; lene. Dessuten er det blitt funnet å være både vanskelig og dyrt å behandle visse metaller som titan og niob ved konvensjonelle metoder.

Den nærværende måte er jo å fremstille elektroder ved sveising for hånd av flere komprimerte deler og derpå å forme en ingot ved en bue-smeltningsprosess, ved hvilken elektrodene forbrukes. Da pressede komprimerte produkter har Irregulær tetthet inneholder de fremstilte ingots feil og prosessen gjentas under bruk av den første ingot som elektroden for å fremskaffe en blokk eller en plate som er egnet for fremstilling av sluttproduktet. Også tettheten av det komprimerte produkt påvirker direkte mengden av metallet i elektroden, og hvis tettheten er lav, vil en stor elektrode gi en liten ingot og mange ingots må svei-ses sammen for å gi en blokk eller en plate av den ønskede størrelse. Erfaring har vist, at kontinuerlig buesmeltning er påkrevet for å gi en tilfredsstillende blokk. Derfor kan en blokk av ønsket størrelse ikke fremstilles ved å smelte to eller flere ikke-for-bundne elektroder den ene etter den annen.

Den beskrevne teknikk for pulverme-tallurgisn anvendes på mange andre materialer enn på rene metaller. Fremstillingen av komprimerte produkter av metall-forbindelser som metalloksyder, metallkar-bider, metallnitrider og metallborider ut-føres i stor målestokk av hensyn til det økende behov for artikler fremstilt fra slike materialer. Ikke-metalliske pulvere som kullstoff, silisium, organiske forbindelser og polymere materialer blir også komprimert ved den beskrevne teknikk. Blandinger av metall og andre materialer f. eks. bindemidler og smøremidler komprimeres for å gi blandinger som har spesielle egen-skaper. De såkalte selv-smørende lagre er et eksempel på denne art komprimerende produkter. I større eller mindre grad opptrer de samme problemer for pressing av slike materialer som ved pressing av metallpulvere.

Av det forangående vil manglene ved de nåværende behandlingsmåter fremgå. Fremstillingen av små komprimerte produkter ved pressing og forbinde dem ved sveising for hånd er meget tidsforbrukende og uøkonomisk. Komprimerte produkter med lav tetthet oppnådd ved den konvensjonelle pressing krever omfattende ytterligere behandling og legger til mere tid og utgifter for å omdanne metallpulveret til en fullt ut brukbar form. Behovet for en bedre metode for å fremstille komprimerte produkter er således åpenbar.

I US-patent nr. 2 648 125 er en fremgangsmåte for fremstiling av komprimerte produkter beskrevet, hvilken består i å fylle pulveret i en uigjennomtrengeilig pose, dykke ned den fylte pose i vann i et kar med sterke vegger og derpå komprimere pulveret ved det hydrostatiske trykk fremkalt ved virkning av et stempel på vannet, og stemplet drives av gasser som fremkalles fra en hurtigforbrenning av eksplosiv ladning. Ifølge patentbeskrivel-sen kan et ensartet trykk ved ca. 3500 kg/ cm2 oppnåes og et ensartet komprimert produkt fremstilles slik. I en artikkel pub-lisert i Business Weak (september 20, 1952) er også fremstillingen av komprimerte produkter beskrevet, 'hvor en pose fylt med pulver senkes ned i vann opptatt i en 355 mm's lukket beholder og detonere en dy-namittladning i den lukkede beholder. I noen grad fjerner forannevnte metode •ulempene ved mekaniske presser ved å eliminere en form og fremskaffe et ensartet trykk på alle sider av pulveret som komprimeres. Imidlertid forblir begrensningen med (hensyn til størrelse, da det ikke er •praktisk å bygge meget store kar med evne til å motstå trykk på 3500 kg/cm2, og mak-simum av trykk som kan overføres til det komprimerte produkt er begrenset på grunn av nødvendigheten å fremskaffe kar med evne til å motstå de utøvede trykk.

Følgelig er det en hensikt med nærværende oppfinnelse å fremskaffe en metode for å komprimere pulvere ved hvilken de foran beskrevne ulemper er redusert eller eliminert. En ytterligere hensikt er å fremskaffe en metode for fremstilling av komprimerte produkter med 1 det vesentlige teoretisk tetthet.

Ifølge nærværende oppfinnelse kan de forannevnte formål oppnås ved å fremstille et ■ komprimert produkt ved en fremgangsmåte for komprimering av pulveret ved bruk av sprengstoffer, hvilken fremgangsmåte karakteriseres ved at en pulvermasse, særlig et metall eller metalloksydpulver utsettes for eksplosjonstrykket fremkalt ved initiering av et sprengstofflag med høy detonasjonshastighet, hvilket sprengstoff omgir nevnte pulvermasse. For å opp-.nå ensartet komprimering av pulveret skal laget i det vesentlige ha jevn mengde av detonerende eksplosivt stoff pr. arealenhet. Ennvidere hvis det eksplosive lag initieres bare på et sted, vil sjokkbølger som konvergerer ved overflaten 180° C fra ini-tieringsstedet fremstilles. De høye trykk ved den konvergerende front innfører spenninger i det komprimerte produkt, som kan forårsake at dette sprekker. Føl-gelig er det derfor foretrukket å initiere det eksplosive lag langs en linje eller lin-j er, slik at fremkallelsen av konvergerende sjokkbølger (detonasjonsfronter) i det eksplosive lag unngås. Den mest tilfredsstillende initiering fremskaffes når det eksplosive lag initieres samtidig langs iiele dettes tverrsnitt transversalt til pulver-massen, som skal komprimeres, og spesielt når det initieres samtidig rundt den totale periferi ved en av endene.

For å lette behandlingen og for å fore-bygge tap av materiale er pulveret som skal komprimeres fortrinnsvis innesluttet i en beholder omgitt av sprengstofflager. Da en søm i beholderen betyr en diskon-tinuitet i dens overflate vil en slik søm gi en defekt på overflaten av det komprimerte metallpulver. Det foretrekkes således å bruke en beholder uten sømmer. Ved å bruke en beholder, særlig en metallbehol-der med tilstrekkelig sterke vegger kan rynkedannelse på beholderen og følgelig irregulære overflater hos det komprimerte materiale unngås, og beholderen vil bli ensartet komprimert for å kompensere reduksjonen i volum som følger med komprimeringen av pulveret. For å eliminere nødvendigheten av å fjerne beholderen etter komprimeringen kan en beholder fremstilt av den samme sammensetning som pulveret komprimeres.

Oppfinnelsen er illustrert på vedlagte tegning på hvilke fig. 1 er et oppriss i snitt av en anordning for å komprimere pulveret, og fig. 2 er et enderiss av den samme anordning. Med' henvisning til tegningen betyr 1 en pulvermasse innelukket i et rør 2, som ved den ene ende er festet til en basisplate 3 og i den annen ende lukket med en propp 4 eller liknende. 5 angir en omhylling av et eksplosivt stoff med stor detonasjonshastighet anordnet rundt rø-ret 2 og 6 er et lag av detonerende sprengstoff rundt en inert kegle 9 og 7 er en vanlig tennhette med elektriske tilledninger 8.

Fremgangsmåten etter nærværende oppfinnelse utføres ved at hetten 7 akti-veres og initierer det eksplosive lag 6. På grunn av den koniske form på lag 6 initieres den eksplosive omhylling 5 samtidig rundt kanten som støter til lag 6 og deto-nerimgen skrider frem langs omhyllingen 5 uten dannelse av noen uønskede konvergerende sjokkbølger. Detoneringen av omhyllingen 5 snevrer sammen røret 2 og komprimerer pulveret 1.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen ytterligere. I eksemplene består, hvis ikke annet er angitt, den eksplosive omhylling av et ark av eksplosivt stoff fremstilt ved å blande 85 deler PETN, (pen-taerythrioltetranitrat), 7,5 deler butylgum-mi og 7,5 deler av en termoplastisk terpen-harpiks (blanding av polymerer av (3-pinen, som ihar formelen (C10H1(.)n, i handelen tilgjengelig som «Piccolyte» S-10 fremstilt av The Pennsylvania Industrial Chemical Corporation) og valse blandingen til ark, hvis tetthet bestemmer vekten pr. arealenhet. Blandingen har en detonasjonshastighet på ca. 7200 meter pr. sekund, og arkene er fleksible og ikke fjærende.

Eksempel 1.

Et sømløst rør av koldtrukket stål som har en lengde på 203 mm, en indre diameter på 41,3 mm, og en veggtykkelse på 1,6 mm og montert på en basisplate av stål 76,2 x 76,2 x 12,7 mm ble fyllt inntil 12,7 mm fra toppen med titansvamp og røret vibreres under fyllingen. Titansvampen slik pakket har en tetthet på ca. 1,5 g pr. ems. En gummipropp 19 mm lang ble Inn-satt i den åpne ende og en kjegle av leire 44,45 mm lang ble anbragt på proppen. Røret ble viklet inn i det beskrevne eksplosive ark og den eksplosive ladning er 0,31 g/cm2. Et ark av samme sammnsetning men inneholdende 0,62 g/cm2 ble brukt tii å danne laget rundt kjeglen og dette lag ble forbundet med laget rundt røret med tape. En vanlig detonator (nr. 8 elektrisk fenghette) ble festet på spissen av det koniske lag, og 'hele anordningen ble neddyk-ket i vann. Sprenghetten ble initiert ved elektrisk strøm og forårsaker detonasjon av begge eksplosive lag. Anordningen ble tatt ut og sammentrykkede ytre rør ble f j ernet.

Det fremstilte komprimerte produkt var meget sterkt, hadde utseende av 'en fast metallstang med diameter 25,4 mm og en tetthet på 4,36 g pr. cm?>, hvilket er 97 pst. av den teoretiske tetthet.

Eksempel 2.

Fremgangsmåten etter eksempel 1 ble gjentatt under bruk av dendritisk titan-pulver i stedet for titansvamp. Det komprimerte produkt hadde en diameter på 23,8 mm og en tetthet på 4,40 g pr. ems, dvs. 98 pist. av den teoretiske tetthet. Det komprimerte produkt var sterkt og hadde utseende av en fast metallstang.

Eksempel 3.

Fremgangsmåten i eksempel 1 ble fulgt under bruk av atomisert aluminiumpulver (60 pst. gjennom en 325 mesti sikt) pakket i et rustfritt sømløst stålrør 152,4 mm langt, 57,15 mm indre diameter, og 1,6 mm's veggtykkelse. Det pakkede pulver hadde en massetetthet på ca. 1,5 g pr. cm3. Det fremstilte komprimerte produkt hadde en tetthet på 2,65, 98 pst. av den teoretiske tetthet og var fullstendig fri for sprekker. Diameteren for det komprimerte produkt var 41,67 mm. En skive skåret ut fra produktet ble brukt for å bestemme strekkstyrke og ga som resultat 380 kg pr. cm2.

Eksempel 4.

Fremgangsmåten brukt i eksempel 1 ble brukt til å komprimere kopperpulver som har en tetthet på 4,1 g pr. ems i et støpejernsrør 27 mm indre diameter, 177,8 mm langt og 3,17 mm veggtykkelse ved bruk av en eksplosiv ladning på 0,465 g pr. cm2. Det fremstilte komprimerte produkt hadde en tetthet på 97 pst. av det teoretiske, dvs. 8,92 g pr. ems og en diameter på 17,46 mm. Kjernen var ikke fortettet og diameteren av den ikke fortettede del var oa. 1,27 mm.

Eksempel 5.

Fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1 ble brukt til å komprimere elektrolytisk

jernpulver, som var blitt vibratorpakket i komprimeringsrøret til en tetthet på ca. 3,8 g pr. cm3. Resultatene er angitt i den følgende tabell.

CDS = Koldtrukket. SS = Rustfritt stål. EA = Ekstrudert aluminium.

Eksempel 6.

Fremgangsmåten etter eksempel 1 ble fulgt for å komprimere niobpulver (gjennom sikt 30-mesh, tilbake på sikt 80-mesh) i et 952,5 mm langt rør av koldtrukket stål med en indre diameter på 31,75 mm og en veggtykkelse på 1,6 mm, og den eksplosive ladning var 0,78 g pr. cm2.

Diameteren av det komprimerte produkt var 25,4 mm og tettheten var større enn 95 pat. av det teoretiske. Det komprimerte produkt var (tilstrekkelig sterkt til å brukes direkte som konsumerbar elektrode for ytterligere behandling av niob.

Dette spesielle pulver kunne ikke for-tettes ved mekanisk presser under bruk av opp til over 4,65 t./cm2. Høyere mekanisk trykk var ikke mulig å anvende på grunn av den store slitasje av formene på grunn av hårdheten og slipeevmen hos niobpar-tiklene.

Eksempel 7.

Fremgangsmåten etter eksempel 1 ble fulgt for å komprimere krystallinsk uranoksyd (U02) pakket med en tetthet på 7,1 g/cm3 i et koldtrukket stålrør, 203,2 mm langt med en indre diameter på 31,75 mm, og en veggtykkelse på 1,6 mm. De oppnådde resultater var som følger:

Den teoretiske tetthet for uranoksyd er 10,9 g pr. ems.

Produkt A hadde den brune farge for det ikke komprimerte pulver, og tilnærmet 19,05 mm av den sentrale del var ikke fortettet. Produkt B var også brunt og hadde en sentral del ca. 9,52 mm i diameter med ikke komprimert pulver. Produkt C hadde en sort metallisk farge og ingen ikke-komprimert del.

Eksempel 8.

Dette eksempel gjengir fremstillingen av et komprimert produkt av beryl under anvendelse av fremgangsmåten i eksempel

1. Berylpulver, med en partikkelstørrelse

på ca. 50 mikroner, når vibratorpakket til en tetthet på ca. 0,6 g/cm3 i et sømløst stålrør 203,2 mm langt, diameter 73,02 mm og 1,6 mm veggtykkelse, ble komprimert ved detonering av en eksplosiv ladning på 0,075 g/cma og gjennomgår en reduksjon til ca. % av sitt opprinnelige volum, dvs. til en diameter på 41,67 mm og resulterer i et sammenhengende kompakt produkt som har en tetthet på ca. 95 pst. av det teoretiske.

Eksempel 9.

Wolfram-pulver ble vibratorpakket til en tetthet på 7,3 g pr. cm3 i et koldtrukket sømløst stålrør med 31,75 mm indre diameter, 1,6 mm veggtykkelse, 203,2 mm langt. Et blad sprengstoff med en ladning på 1,24 g pr. cm2 ble pakket rundt røret og fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1 ble fulgt for å komprimere pulveret. Diameteren av det oppnådde komprimerte produkt var 19,45 mm og tettheten var 97,82 pst. av den teoretiske tetthet som er 19,3 g pr. ems. Det komprimerte produkt hadde tilstrekkelig styrke til å motstå ordinær behandling.

Eksempel 10.

Zirkonpulver (tetthet — 2,8 g/cm<3>) ble ført inn i stedet for Wolfram-pulveret beskrevet i eksempel 9 og ladningen redusert 'til 0,39 g/mm2 for å oppnå et komprimert produkt som har en tetthet på 95 pst. av det teoretiske, som er 6,4 g pr. cm3, med en diameter på 20,64 mm.

Eksempel 11.

Silisium i form av nåler ble malt i kulemølle og vibratorpakket til en diameter på 73,02 mm i et stålrør, 203,2 mm langt og med veggtykkelse 1,6 mm. Ved å følge fremgangsmåten i eksempel 1 under bruk av en ladning på 0,39 g pr. cm2 ble der oppnådd et komprimert produkt på 38,74 mm i diameter. Tettheten var 95 pst. av den teoretiske, som er 2,4 g pr. ems.

Eksempel 12.

Dendritisk krompulver ble komprimert til 95 pst. av den teoretiske tetthet som er 7,1 g pr. ems, ved bruk av fremgangsmåten i eksempel 1. Krompulveret ble vibratorpakket til en tetthet på 1,8 g pr. cm3 i en sømløst stålrør med en indre diameter på 47,62 mm, en veggtykkelse på 1,6 mm og en lengde på 203 mm, og til komprimeringen ble "brukt en ladning på ■0,47'g pr. mm. og diameteren etter komprimeringen-var 26,99 mm.

Eksempel 13.

Et . rustfritt stålrør '203,2 mm langt, :57,15 mm i diameter og veggtykkelse 1,6 :mm: ble pakket med 88,9 mm kopperpulver og 88,9 mm atomisert aluminiumpulver. Fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1 ble fulgt for å forme det ■'komprimerte produkt og ladningen var 0,31 g pr. cm2. Det komprimerte aluminium og kopper hadde

■en '.tetthet. på 98 pst. av deres teoretiske •tetthet, og de to metaller var fast forbundet • med hinannen.

Eksempel 14.

-En pulverblanding bestående av 60 vektsdeler elektrolytisk jern, 30 deler atomisert aluminium og 10 deler kopper ble komprimert ved bruk av fremgangsmåten som i eksempel 1, ved bruk av et rustfritt stålrør-på 57,15 mm indre diameter, veggtykkelse 1,6 mm og 203,2 mm langt under bruk av en ladning på 0,62 g pr. mm2. Det komprimerte 'produkt hadde en diameter på 33,4 mm.

Eksempel 15.

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble fulgt for å' fremstille et komprimert produkt av et stållegeringspulveir tilgjengelig i handelen for bruk ved pulverfabrikasj on. Legeringen hadde en sammensetning på 0,5 pst. kullstoff, 0,35 pst. silisium, 0,75 pst. mangan, 0,010 pst. Svovel, 0,01 pst. fosfor, 1,85 pst. nikkel, 0,25 pst. molybden og resten jern. Ved vanlig pulvermetal-lurgipraksis: komprimeres dette ved 4,65 — 8 t. pr. cm2 og sintres ved fra 1100 til

1150° 'C. For å oppnå større styrke og duktilitet gjenbehandles de sintrede deler ved . sortering og .gjensintring. Prosessen •skulle resultere i et komprimert produkt som har.tilnærmet 95 pst. av den teoretiske tetthet.

Når pulveret. ble -komprimert med en eksplosiv ladning på 0,78 g pr. cm2 i et

-koldtrukket sømløst, stålrør med indre diameter på :33,34 mm, 152,4 mm langt og' en

■veggtykkelse på 1,6 mm ble et komprimert produkt fremstillet med en diameter på 30,16 mm og en tetthet på 97 pst. av det teoretiske ..uten sintring.

Eksempel 16.

Et produkt bestående av- en jernkjerne omgitt av et aluminiumark ble fremstilt ved å sentrere et tynnvegget rør med 12,7 mm diameter med et .koldtrukket sømløst stålrør 33<34 mm indre diameter (16 mm veggtykkelse) og oppfylling av det tett-veggede rør med . elektrolytisk jernpulver og det ringformede rom rundt det tynn-veggede rør med aluminiumpulver, og rørene vibreres under fyllingsbehfandlin-gen. Det itynnveggede rør ble derpå fjernet, og sammenstillingen komprimert under bruk av eksplosive ark med en ladning på 0;31 g pr. cm2. Det komprimerte produkt er fritt for sprekker og 'hadde en diameter på 31,75 mm og en. meget sterk forbindelse var opprettet mellom de to metaller ved deres •.grensef later.

Eksempel 17.

Fremgangsmåten etter eksempel 1 ble fulgt under bruk av ein pulverisert niob-. legeringsblanding bestående av 75 pst. niob, 15 pst. molybden og 10 pst. titan. Tilfredsstillende komprimering ble oppnådd.

De forangående eksempler illustrerer anvendelse av fremgangsmåten etter oppfinnelsen på forskjellige pulvere. Den nærværende fremgangsmåte ' kan med fordel i virkeligheten brukes ved komprimeringen av ethvert pulver, som kan komprimeres mekanisk og også på pulvere som ikke kan komprimeres mekanisk. Fordi ds eksplosive arkene kan fremstilles så lange som ønsket er der ingen grenser med hensyn til det komprimerte produkt, som således kan fremstilles. Som vist i eksemplene ble komprimerte produkter av jern med 138,7 mm i diameter fremstillet. Det er ikke noen grunn<p>il å tro, at slik diameter på langt nær betyr den maksimale diameter hos komprimerte produkter som kan fremstilles, særlig da en eksplosiv ladning på bare 2,48 g pr. cma var nødvendig. Eksemplene viser videre at de oppnådde komprimerte produkter har meget større tetthet enn den som er-oppnåelig etter vanlige fram-gangsmåter, sel vom :disse Inkluderer sintring. Forsåvidt styrke og artaeidskarakteri-stika for et komprimert produkt er direkte avehngig av dets tetthet, er oppnåelsen av slike høye tettheter i en enkel behandling av aller største betydning. For mange formål kan det slik fremstilte komprimerte produkt brukes uten ytterligere behandling. Hvis ytterligere behandling er ønsket, som f. eks. ved fremstilling av blokker av komprimerte produkter ved kontinuer-lige elektrodeprosesser, er mengden av materialet i en elektrode av en angitt stør-relse øket ved den 'høyere tetthet, den høyere styrke og ensartet fordeling av materialet bevirker en mere regulær og ensartet smeltesone. Dette siste trekk kan tillate eliminering av en annen omsmelt-ningsbehandling som ellers er nødvendig for å gi en ensartet blokk.

De meget høyere tettheter, vanligvis nesten teoretiske, for de komprimerte produkter antas å bero på de enorme trykk fremkalt av detonasjonsbølgen, som virker på pulveret. Beregninger tiar angitt at trykket av detonasjonsbølgen ved overflaten av et eksplosiv med høy detonasjonshastighet er i nærheten av 200 000 atmos-færer. Da detonasjonsbølgen skrider frem utover fra en eksplosiv charge dempes den normalt fort, slik at trykket faller fort. F. eks. hvis en sfærisk charge initieres sentralt, går den fremkalte sjokkbølge som en sfærisk bølge og hvis areal øker med kvadratet av radius. Trykket må derfor falle tilsvarende. Når imidlertid eksplo-sivchargen omgir gjenstanden forsterkes heller trykket som rettes mot sentret enn dempes. Fordi komprimeringen av metallet således absorberer energi fart, frem-skaffer konsentreringen av sjokkbølgen mot sentret den nødvendige energi for å komprimere utover overflaten.

At den radielle symmetriske virkning av trykket fra detonasjonsbølgen er an-svarlig for den høye oppnådde tetthet, illustreres fullt ut av de følgende sammen-liknende eksempler.

Eksempel 18.

To elektriske sprenghylser av aluminium (6,6 mm indre diameter, 0,254 mm veggtykkelse ble vibratorpakket med elektrolytisk jernpulver og endene av hylsene forseglet med en gummiplugg. En hylse ble pakket inn i eksplosivark i overens-stemmelse med nærværende oppfinnelse og den totale eksplosivladning (PETN) er 1,6 g. Det hele ble dykket ned i en åpen mengde vann og det eksplosive ark initiert med en elektrisk sprenghylse nr. 6. Det komprimerte fremstilte produkt hadde en tetthet på 7,68 g pr. cm3, dvs. 97,5 pst. av det teoretiske.

Den annen hylse ble anbragt i en bombe, og samme mengde ark tilsvarende 1,6 g sprengstoff og sprenghylise nr. 6 tale anbragt i bomben og bomben fylt med vann og forseglet av en gummiplate festet med bolt og anordninger var blitt truffet for å føre elektriske ledninger til bombens utside. Fenghetten' ble initiert, som på sin side detonerer PETN-arket. Det komprimerte produkt som ble dannet hadde en tetthet på bare 6,23 g pr. cm», 'hvilket til-svarer 79,5 pst. av den teoretiske tetthet.

Dette viser klart at det ikke-sentrali-serte hydrostatiske trykk fremkalt ved de-tonasjonene av et sprengstoff i et sam-menhengt legeme av vann eir meget mindre enn trykket utøvet av samme mengde sprengstoff når eksplosivsprengstoffet omgir materialet som skal komprimeres. I foranstående eksempler tale toåre små mengder komprimerte produkter fremstilt på grunn av nødvendigheten av en bombe som har tilstrekkelig styrke til å motstå de trykk som fremkalles av en lille anvendt mengde sprengstoff. De hydrostatiske trykk på veggene av bomben såvel som på veggene av hylsen, som inneholder det komprimerte produkt var ca. 3520 kg pr. cm2.

Den gunstige effekt av å sentralisere trykket fremkalt ved detoneringen av den eksplosive ladning avhenger ikke av at sprengstoffet er i kontakt med eller støter opp til materialet som komprimeres. De følgende eksempler viser dette.

Eksempel 19.

Wolframpulver tole vibratorpakket til en tetthet på ca. 7,3 pr. cm3 1 et koldtrukket stålrør med 31,75 mm indre diameter, 1,6 mm veggtykkelse, og 203,2 mm langt. Bunnen av dette rør var sveiset til en 6,35 mm tykk stålplate med 101,6 mm's diameter og toppen var lukket med en gummipropp. Anordningen ble derpå plasert i en boks med en diameter på 101,6 mm og med en veggtykkelse på 0,4 mm. Ringrommet mellom boksen og røret ble fylt med vann og åpningen på boksen ble lukket med en konisk propp. Sprengstoff i arkform med et innhold på 0,62 g pr. cm2 ble viklet rundt boksen og kjeglen og anordningen ble dykket ned i vann og sprengstoffet initiert ved toppen av konen med sprenghette nr. 8.

Det fremstilte komprimerte produkt hadde en diameter på 19,84 mm og en tetthet på 98 pst. av den teoretiske. Det komprimerte produkt var fritt for sprekker og hadde tilstrekkelig styrke for røff behandling.

Sprengstoffet kan imidlertid, hvis ønsket, være 1 kontakt med pulveret som komprimeres og det følgende eksempel illustrerer en iSlik fremgangsmåte.

Eksempel 20.

Et sprengstoff i arkform med en ladning på 0,31 g pr. cm2 tole anbragt på inn-siden av et stålrør med 41,27 mm indre diameter, 1,6 mm veggtykkelse og en lengde på 203,2 mm, slik at den lindre overflate av røret overalt var dekket av sprengstoff-arket. Jernpulver ble derpå vibratorpakket i røret foret med sprengstoff til gjennomsnittlig tetthet på 3,809 g pr. cm2. Toppen av røret tole lukket med en konisk gummiplugg og et sprengstoffark med 0,62 g pr. cm2 sprengstoff Me brukt rundt konen og ca. 12,7 mm av røret som støtter opp til konen. Anordningen ble dykket ned i vann og sprengstoffet Initiert med sprenghetJte nr. 8. Detonerlngen av laget som ligger rundt røret initierer sprengstoffet inne i røret. Røret selv ble brutt i stykker, men et komprimert jempulver-produkt med en diameter på 25,4 mm og en tetthet på 95 pst. av det teoretiske ble utvunnet. Det komprimerte produkt viste overflateuregelmessigheter tilsvarende lin-jen dannet av de møtende kanter av sprengstoffarkene, og 'slik uregelmessig-het kan elimineres ved å bruke ekstrudert sprengstoff r ør 1 steden for sprengstoff i. arkform.

For å fremskaffe de høye trykk som er nødvendige for komprimeringen i over-ensstemmelse med nærværende oppfinnelse må sprengstoffet detonere med stor hastighet. Et løst deflagnerende sprengstoff kunne ikke fremskaffe de ønskede trykk. Ved uttrykket «sprengstoff som detonerer ved høy hastighet» forstås en ladning, som 'har, ikke fortettet, en detonasjonshastighet på minst 1200 m pr. sekund. Valget av spesielt sprengstoff som detonerer med stor hastighet og som brukes vil være avhengig av størrelsen av det komprimerte produkt som skal 'fremstilles. Det ex klart av mengden sprengstoff i laget som omgir det komprimerte produkt må være (tilstrekkelig, isttik at detonerlngen vil for-.plante seg over lagets hele lengde. I tilfelle av "komprimerte produkter med liten diameter er mengden nødvendig sprengstoff pr. overflate enhet slik, at mindre føl-some sprengstoffer som er RDX (syklonit) HMX, TNT og liknende ikke ville forplante detomeringen. På den annen side vil de mere følsomme sprengstoffer som PETN (pentaerytrotetraniitrat) og sprengstoffer på nitroglycerintoasis, som vil forplante detonerlngen selv i et tynt lag, også forplante de<p>oneringen 1 itykke lag. Hvis således komprimerte produkter med stor diameter er ønsket kan sprengstoffblan-dinger innenfor et større område brukes.

I de forangående eksempler ble en PETN-tolanding formet som et ark brukt for å fremskaffe kompmmeringsenergi. Dette er en foretrukketiformforsprengstoff på grunn av lettheten ved dets anvendelse og kontrollen av ladniingstettheten. De føl-gende eksempler illustrerer bruken av et sprenggelatin inneholdende 91 pst. nitro-glycerin, 8 pst. nitrocelulose og 1 pst. kalk.

Eksempel 21.

Et koldtrukket sømløst stålrør 41,27 mm indre diameter, 203,2 mm langt og 1,5 mm veggtykkelse montert på en basis plate 76,2 x 76,2 x 12,7 mm ble vibratorpakket med elektrolytisk jernpulver og den åpne ende ble forseglet med en gummipropp. En lerkjegle ble satt på røret og overflaten av røret og kjeglen dekket med et 12,7 mms tykt lag av sprenggelatin (ca. 1,08 g pr. cm2). Sprenggelatinet ble initiert ved spissen av kjeglen ved hjelp av en elektrisk sprenghylise nr. 6. Det fremstilte komprimerte produkt hadde en diameter på 30,16 mm og var av 97,7 pst.'s teoretisk tetthet. Denne eksplosive ladning betyr en betraktelig overladning og effekten av overtadnlngen var å fremstille et sam-mensmeltet areal i sentret for det komprimerte produkt, som et resultat av kon-seintrerlnigen av sjokkbølgene og dette sammensmeltede areal resulterte i en liten aksial kanal.

Som tidligere nevnt et komprimert produkt som har godt utseende kan oppnåes bare ved å Initiere det eksplosive lag på slik måte, at sjokkbølgene fra detonasjonen konvergerer bare ved sentret av det komprimerte produkt. Hvis bare et punkt på periferien for det eksplosive lag blir initiert ville detonasjonen forplante seg rundt periferien såvel som aksialt og de-tanasjonsfronten vil konvergere i 'en linje på 180° fra initieringspunktet. Denne kon-vergering av detonasj onsbølger vil gi trykk langs denne linj e langt større enn dem ellers på overflaten av det komprimerte produkt og forårsake vridning, hvis likke sprekkdannelse. Videre vil tettheten i det komprimerte produkt ikke være ensartet i fravær av den sentralt konvergerende sjokkbølge. Som vist ved den beskrevne arbeidsmåte, kan dannelsen av uønskede konvergerende sjokkbølger unngås ved å initiere den totale kant samtidig. I nærværende eksempel tole brukt en konisk charge initiert ved toppunktet. Andre må-ter 'for å gi en lineær sjokkbølge kan også ten for anordningen. Når det hele initieres brukes. Hvis ønsket kunne en flat skive i luft er det ikke nødvendig å forhindre initiert ved sentrum brukes. Hvis en ko- det komprimerte produkt fra å bli kastet nisk charge brukes, skal det indre av kjeg- vekk av eksplosjonen,

len fylles med et inert materiale for å fore- Det 'etterfølgende eksempel illustrerer bygge dannelsen av en jet som ville kunne komprimeringen av pulveret li luft og også skade endestykket av det komprimerte virkningen av den eksplosive ladning på produkt. komprimeringen.

For å redusere støy og luftforplanting

fra detonasjonen av det eksplosive lag fore- Eksempel 22.

trekkes det å dykke den hele anordning Fremgangsmåten beskrevet i eksempel ned i vann før initieringen av sprengstof- 1 ble fulgt bortsiett fra at anordningen var fet. Da vannet ikke er nødvendig for å uten dekke under 'detonasjonen av det overføre trykket fra detonasjonen av den eksplosive lag. Rørene var av koldtrukket eksplosive charge er ingen sammentreng- sømløst stål og hadde en indre diameter ning av vannet nødvendig. Den anvendte på 41,27 mm, en veggtykkelse på 1,6 mm og eksplosive blanding må selvfølgelig, når en lengde på 203,2 mm. Det anvendte pul^ anordningen er dykket ned 1 vann være ver var elektrolytisk jern og ble vibrator-motstandsdyktig mot vann. For å lette ut- pakket til en tetthet på ca. 3,8 g pr. cm» vinningen av deit komprimerte produkt er i røret.

det foretrukket å forbinde holdermidler De oppnådde resultater er satt sam-slik som en kabel «eller kjede til baslspla- men i den følgende' tabell:

Overflatene for alle komprimerte produkter hadde et jevnt metallisk utseende.

Produkt A hadde et ikke-fortettet sentrum,

27,78 mm i diameter, men den rørformede

hylse av fortettet j/em ga fremragende

stivhet. Produkt B hadde et ikke-fortettet

sentrum 17,46 mm i diameter og pa-odukt

C hadde et ikke-fortettet sentrum 9,52 mm

i diameter. Både produkt B og C hadde

fremragende styrke og en gjennomsnittlig

tetthet på mere enn 90 pst. av det teoretiske. Som man kan f omstå ved henvisning

til eksempel V, når en liknende komprimering av jernpulver ble gjort under vann i

et rør, som har samme diameter og veggtykkelse og under bruk av 4 g sprengstoff

pr. cm2, ble en tetthet på 98 pst. av den

teoretiske oppnådd. Denne høyere tetthet

er tilsynelatende oppnådd på grunn av den

sammentoengning forårsaket av vannet,

som omgir den eksplosive ladning heller

enn moen overføring av trykk gjennom

vannet. Når således komprimeringen ut-føres i et tettere medium, kan et lavere

forhold sprengstoff til pulver brukes, enn

når komprimeringen utføres i et mindre

tett medium. Nærværet av et omgivende relativt tett medium slik som vann, tjener også til å redusere sannsynligheten for at det komprimerte produkt blir splintret som et resultat av usedvanlig påvirkning på grunn av den store forskjell på lydhas-tigheten i de to media.

De komprimerte produkter fremstilt etter nærværende oppfinnelse har vist seg å ha betraktelig høyere tettheter enn oppnådd ved de konvensjonelle pressemetoder. F. eks. under bruk av elektrolytisk jern inneholdende 1 vektspst. sinkstearat som smøremiddel angir offentliggjorte data, at de følgende tettheter kan ventes.

Som vist i eksempel 5 og 21 er tett-

heten oppnådd etter nærværende opp-

finnelse 7,6 g pr. cm'-' og mer. Offentlig-

gjorte data viser at for deit samme pulver ved en usintiret 'tetthet på 6,0 g pr. cm3

kan en maksimal styrke på 275 kg/cm2

ventes, og for eit slintret komprimert pro-

dukt av denne tetthet en maksimums-

styrke på 1350 om2 oppnåes. En striekk-styrkeprøve 'ble tatt for det komprimerte produkt beskrevet 1 eksempel 13 og en må-

ling på 950 kg/om2 ble fastlagt. Det forangående viser følgelig overlegenheten både med hensyn til styrke og tetthet opp-

nådd ved metoden ifølge nærværende opp-

finnelse 1 relasjon til tidligere kjente me-

toder for å komprimere pulvere.

Nærværende fremgangsmåte for å komprimere pulvere er særlig anvendelig for fremstillingen av komprimerte pro-

dukter av ildfaste materialer som titan og niob og for komprimeringen av pulver-blanidinger som består av hårde og/eller slipende partikler. Pulvere, som har vært komprimerte etteir foreliggende metode i tillegg til dem som er vist i eksemplene omfatter jernoksyd, ferrosiliisium, natrium-

klorid, blydioksyd, mønje, alundum og kar-borundum. Som tidligere angitt kan pulv-

erne komprimeres i et rør av samme sammensetning som pulverne og således elimi-

nere nødvendigheten av å fjerne røret fra det komprimerte pulver. 'For å fremskaffe lineær styrke, kan wire eller stenger av materialet, som komprimeres anbringes i pulveret før komprimeringein. Slik wire og stenger vil da styrke det oppnådde kompri-

merte produkt og ikke gi noen forurens-

ning.

I de tilfeller hvor nærværet av luft

eller andre gassier kan være skadelige for pulveret, som komprimeres, kan røran-ordnlngen evakueres før detonasjonen av det eksplosive lag. Hvis bare luft er skade-

lig kan luften erstattes med en inent gass.

Det er også klart at en gass, som ville

meddele ønskede karakteristika til pulve-

ret kan innføres i røret.

Hvis ønsket, kan pulveret oppvarmes

før det komprimeres. Induksj onsoppvarm-

ning kan brukes for å oppvarme pulveret i røret, og et sprengstoff som har høy ter-

mal stabilitet brukes. På liknende, måte kan et magnetfelt påtrykkes pulveret for å orientere magnetisk materiale 1 pulve-

ret før komprimeringen.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for å komprimere pulvere ved anvendelse av sprengstoffer, karakterisert ved at en pulver-

masse, særlig et metall- eller metalloksydpulver, utsettes for eksplosjonstrykket fremkalt ved initiering av et sprengstoff med høy detoniaBjonshastighet, hvilket sprengstoff omgir nevnte pulvermasse.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at sprengstofflaget inneholder i det vesentlige en ensartet mengde sprengstoff pr. arealenhet.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at spreng - stofflaget initieres langs en eller fliere lineære soner, slik at fremkomsten av konvergerende sjokkbølger i det eksplosive lag unngås.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 3, karakterisert ved at sprengstoff - laget initieres samtidig langs dettes hele tverrsnitt transversalt til pulvermasisen som skal komprimeres.

5. Fremgangsmåte Ifølge påstand 4,karakterisert ved at sprengstof f - laget initieres samtidig rundt hele periferien ved en av dettes ender.

6. Fremgangsmåte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at en rørformet pulvermasse omgis av laget med sprengstoff, som detonerer ved høy hastighet, og at et detonerende sprengstoff som har konisk form anbringes med bunnen av kjeglen støtende til en kant av sprengstoff - laget, og at sprenigstofflaget Initieres ved toppen av kjeglen.

7. Fremgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at det eksplosive lag initieres mens pulveirmassen og sprengstoffet er neddyk-ket i et fluidum med høy tetthet.

8. Fremgangsmåte ifølge påstand 5, karakter i is e r t ved at pulvermasisen og sprengstoffet neddykkes 1 vann.

9. Fremgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert v e d at pulveret foirtrinsvis pakkes i en sømløs beholder, og at beholderen omgis av sprengstofflaget.

10. Fremgangsmåte etter påstand 9, karakterisert ved at beholderen utformes av metall med tilstrekkelig tyk-kelse itil å motstå rynkedanneilse eller Ilig-nende.

11. Fremgangsmåte etter påstand 9 eller 10, karakterisert ved at beholderen gis samme mateiiialsammenset-ning som pulveret.

12. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 9 til1 11, karakterisert ved at et ringformet lag av vann anbringes mellom beholderen og sprengstofflaget.

13. Fremgangsmåte som angitt i en av de foregående påstander, karakterisert ved at en stang eller wire anbringes 1 pulvermasisen som skal1 komprimeres.