NO153558B

NO153558B - PROCEDURE AND CONTAINER FOR HEAT CONSOLIDATION OF POWDER.

Info

Publication number: NO153558B
Application number: NO771945A
Authority: NO
Inventors: Walter J Rozmus
Original assignee: Roc Tec Inc
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1986-01-06
Also published as: IL52214A0; SE440496B; JPS5314109A; CA1090623A; FR2400403A1; JPS5625484B2; FR2400403B1; IT1126737B; NO771945L; MX145009A; DE2724524A1; BR7703595A; NO153558C; GB1585583A; CH626550A5; DE2724524B2; IL52214A; SE7706426L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å varmkonsolidere pulver av metallisk eller ikke-metallisk materiale i en beholder ved utøvelse av trykk på beholderens ytterside for fremstilling av et tett, kompakt pulverlegeme, samt en be- The present invention relates to a method for heat-consolidating powder of metallic or non-metallic material in a container by applying pressure on the outside of the container to produce a dense, compact powder body, as well as a

holder for utførelse av fremgangsmåten. holder for carrying out the method.

Varmkonsolidering av metalliske,intermetalliske og ikke-metalliske pulvere utføres gjerne etter industrielle standardmetoder. For-delene ved varmkonsolidering i forhold til annen teknikk for konsolidering av pulver er velkjente, og i visse tilfelle er varmkonsolidering den eneste, fra et pulvermetallurgisk synspunkt praktiske, metode for å konsolidere (presse og sintre) visse materialer med høyt smeltepunkt. Slik varmkonsolidering har eksempelvis funnet vidstrakt anvendelse for meget sterke høytemperaturmaterialer, så Heat consolidation of metallic, intermetallic and non-metallic powders is usually carried out according to standard industrial methods. The advantages of hot consolidation over other powder consolidation techniques are well known, and in certain cases hot consolidation is the only practical, from a powder metallurgical point of view, method of consolidating (pressing and sintering) certain materials with a high melting point. Such hot consolidation has, for example, found extensive use for very strong high-temperature materials, so

som superlegeringer basert på nikkel ( eksempelvis IN-100). as superalloys based on nickel (eg IN-100).

Varmkonsolidering av pulver kan utføres i en beholder som vanligvis evakueres før den fylles med pulveret og som deretter lukkes hermetisk, hvorefter beholderen utsettes for varme og trykk. Dette kan utføres i en autoklav hvor beholderen utsettes for et gasstrykk som er jevnt fordelt på dens ytterside og som bringer beholderen til å krympe eller presses sammen mot pulveret som herved komprimeres. Heat consolidation of powder can be carried out in a container which is usually evacuated before being filled with the powder and which is then hermetically sealed, after which the container is exposed to heat and pressure. This can be carried out in an autoclave where the container is exposed to a gas pressure which is evenly distributed on its outside and which causes the container to shrink or is pressed together against the powder which is thereby compressed.

Ved høye trykk virker med andre ord beholderen som et trykkoverførings-medium som virker på pulveret i beholderen. Samtidig brennes pulveret sammen gjennom sintring på grunn av varme. Denne prosess for komprimering og tetning av pulveret kalles vanligvis isostatisk pressing. Sammenfatningsvis kan det sies at kombina-sjonen av varme og trykk medfører konsolidering av pulveret til en hovedsakelig fullstendig tett, sammenbrent masse hvor de indi-viduelle pulverpartiklene har mistet sin identitet. At high pressures, in other words, the container acts as a pressure transfer medium that acts on the powder in the container. At the same time, the powder is burned together through sintering due to heat. This process of compacting and sealing the powder is usually called isostatic pressing. In summary, it can be said that the combination of heat and pressure results in the consolidation of the powder into an essentially completely dense, fused mass where the individual powder particles have lost their identity.

Etter konsolideringen fjernes beholderen fra det fortettede pulverlegemet, og dette kan deretter behandles ytterligere i et eller flere trinn for fremstilling av et ferdig pulverlegeme, eksempelvis ved smiing, maskinell bearbeiding og/eller varmebehandling. After consolidation, the container is removed from the densified powder body, and this can then be further processed in one or more steps to produce a finished powder body, for example by forging, machining and/or heat treatment.

En meget kritisk faktor ved varmkonsolideringsprosessen er beholderens type og karakter. Materialet som beholderen er fremstilt av, må kunne opptre som et trykkoverførende medium ved tilstrekkelig høye temperaturer for sintring av pulveret, noe som betyr at beholderen må være fleksibel eller deformerbar, men likevel bevare sin strukturelle integritet ved høye temperaturer. Dessuten kan beholderen ikke være reaktiv, eller i hvertfall kun ubetydelig reaktiv, i forhold til pulveret, eller også må det tas forholdsregler for å av-skjerme beholderen fra pulveret. Beholderen, som her må være hermetisk lukket og i visse tilfeller evakuert til høyt vakuum, må kunne motstå nødvendig varme og trykk uten å sprekke. Den type beholdere som benyttes, er dertil i stor grad bestemmende for graden av presisjon ved fremstilling av det kompakte pulverlegeme. Med visse typer beholdere kan man eksempelvis kun fremstille enkle legemer som kan anvendes som delvis pre-formede emner som senere må gjennomgå omfattende etterbearbeidning, så som smiing og maskinell bearbeidning, før fremstilling av ferdige produkter. A very critical factor in the hot consolidation process is the type and character of the container. The material from which the container is made must be able to act as a pressure-transmitting medium at sufficiently high temperatures for sintering the powder, which means that the container must be flexible or deformable, yet retain its structural integrity at high temperatures. Furthermore, the container cannot be reactive, or at least only negligibly reactive, in relation to the powder, or precautions must be taken to shield the container from the powder. The container, which here must be hermetically sealed and in certain cases evacuated to a high vacuum, must be able to withstand the necessary heat and pressure without bursting. The type of containers used is also largely decisive for the degree of precision in the production of the compact powder body. With certain types of containers, for example, you can only produce simple bodies that can be used as partially pre-formed blanks that later have to undergo extensive post-processing, such as forging and machining, before the production of finished products.

På grunn av høye råmaterialomkostninger og høye omkostninger for smiing etc, har man gjort store anstrengelser for å fremstille beholdere som tillater pressing og fremstilling av pulverlegemer med bedre presisjon for på slik måte å redusere nevnte omkostninger. Ønskemålet er å kunne fremstille tette pulverlegemer med høy presisjon til ferdig formede eller nesten ferdig formede produkter som kun behøver maskinbearbeides eller høyst undergis en enkel smiingsoperasjon for å nå sin ferdige form slik at omfattende smiingsoperasjoner som mellomtrinn i alle fall kan elimineres. Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en beholder for isostatisk pressing som oppfyller ovennevnte ønskemål eller krav og ved hjelp av hvilken det er mulig å fremstille ferdig-formede eller nesten ferdig-formede legemer. Due to high raw material costs and high costs for forging etc., great efforts have been made to produce containers that allow pressing and the production of powder bodies with better precision in order to reduce said costs in this way. The aim is to be able to produce dense powder bodies with high precision into fully formed or almost fully formed products that only need to be machined or at most undergo a simple forging operation to reach their finished form so that extensive forging operations as an intermediate step can in any case be eliminated. The purpose of the invention is to provide a container for isostatic pressing which fulfills the above-mentioned wishes or requirements and with the help of which it is possible to produce ready-formed or almost ready-formed bodies.

Teknikkens stand gir mange eksempler på beholdere for varmkonsolidering av pulver. Disse beholdere kan være fremstilt av forskjellig materiale, så som metall, glass og keramikk. Beholdere for varmkonsolidering av pulver ble i begynnelsen fremstilt av metall og er de som vanligvis anvendes for industrielt bruk. Den spesielle type av metall som brukes for fremstilling av beholderne, velges som regel ut fra hensyn til sammensetning av det pulver som skal konsolideres, dvs. pulverets krav med hensyn til temperatur og trykk for konsolideringen. Metallbeholdere for varmkonsolidering av superlegeringer basert på nikkel fremstilles vanligvis av rustfritt stål, men for andre typer av pulver kan andre materialer anvendes. The state of the art provides many examples of containers for hot consolidation of powder. These containers can be made of different materials, such as metal, glass and ceramics. Containers for hot consolidation of powder were initially made of metal and are the ones usually used for industrial use. The special type of metal used to manufacture the containers is usually chosen based on the composition of the powder to be consolidated, i.e. the powder's requirements with respect to temperature and pressure for consolidation. Metal containers for hot consolidation of superalloys based on nickel are usually made of stainless steel, but for other types of powder other materials can be used.

Eksempel på typiske metallbeholdere er beskrevet i de amerikanske patentskriftene 3340053 og 3356496. Disse metallbeholdere er relativt tynnveggede og har enkel form. Grunnen til at tynnveggede beholdere anvendes er at man tilstreber så nær som mulig å etterligne oppførselen av en fleksibel gummibeholder av den type som har vært anvendt for isostatisk pressing av pulver ved temperaturer nær romtemperaturen (slike gummibeholdere kan naturligvis ikke anvendes for de høye temperaturer som kreves for varmkonsolidering). Teorien ifølge disse patentskrifter var at en tynnvegget metallbeholder ved høye temperaturer skulle oppføre seg på en måte som ligger svært nær oppførselen av en gummibeholder nær romtemperatur, men erfaringer har vist at dette ikke er tilfelle. Det har således vist seg at veggene i en tynnvegget beholder ikke formår å overføre et jevnt trykk på pulveret på grunn av at beholderens strukturelle styrke varierer. Tynnveggede beholdere har f.eks. en tendens til å bli buklete eller å brettes i svake partier. For fremstilling av enkle former, så som valseemner eller forforming for smiing, kan over-flatedefekter på grunn av bukler eller bretter i tynnveggede metallbeholdere i visse tilfelle tolereres, dvs. dersom defektene kan fjernes ved bearbeidning. Derimot er det svært vanskelig, for ikke å si umulig, å fremstille mer kompliserte, nøyaktige former med anvendelse av tynnveggede metallbeholdere, og en av de største vanske-lighetene ved fremstilling av nøyaktige former under anvendelse av slike metallbeholdere er at det pressede pulverlegeme misformes på grunn av ujevn minskning av beholderens størrelse. Formen av det resulterende legeme etter komprimeringen skiller seg således betydelig fra den opprinnelige form av den tynnveggede beholders hulrom. I de fleste tilfelle kan man visserlig kompensere for slike misformninger ved overdimensjonering av pulverlegemets størrelse, men dette øker omkostningene for etterbearbeidning, så som mer omfattende smiing og/eller maskinell bearbeidning, og dertil kommer materialtapet. Examples of typical metal containers are described in US patent documents 3340053 and 3356496. These metal containers are relatively thin-walled and have a simple shape. The reason why thin-walled containers are used is that one strives to imitate as closely as possible the behavior of a flexible rubber container of the type that has been used for isostatic pressing of powder at temperatures close to room temperature (such rubber containers cannot of course be used for the high temperatures required for hot consolidation). The theory according to these patents was that a thin-walled metal container at high temperatures should behave in a way that is very close to the behavior of a rubber container near room temperature, but experience has shown that this is not the case. It has thus been shown that the walls of a thin-walled container are unable to transmit a uniform pressure on the powder due to the fact that the container's structural strength varies. Thin-walled containers have e.g. a tendency to become dented or to fold in weak parts. For the production of simple shapes, such as rolling blanks or preforming for forging, surface defects due to dents or folds in thin-walled metal containers can in certain cases be tolerated, i.e. if the defects can be removed by processing. On the other hand, it is very difficult, if not impossible, to produce more complicated, accurate shapes using thin-walled metal containers, and one of the biggest difficulties in producing accurate shapes using such metal containers is that the pressed powder body is deformed on due to uneven reduction in the size of the container. The shape of the resulting body after compression thus differs significantly from the original shape of the thin-walled container cavity. In most cases, one can certainly compensate for such deformities by oversizing the size of the powder body, but this increases the costs for post-processing, such as more extensive forging and/or mechanical processing, and in addition the loss of material.

Man har forsøkt å løse disse problemer med tynnveggede beholdere, Attempts have been made to solve these problems with thin-walled containers,

og som eksempel på dette kan nevnes at det britiske patent nr. and as an example of this it can be mentioned that the British patent no.

1339669 beskriver en fremgangsmåte for konsolidering av metallpulver under anvendelse av en relativt tykkvegget beholder som er fremstilt ved sammenføyning av to formhalvdeler av sintret metallpulver og ved inneslutning av den således fremstilte form i en ytre metall- 1339669 describes a method for consolidating metal powder using a relatively thick-walled container which is produced by joining two mold halves of sintered metal powder and by enclosing the thus produced mold in an outer metal

mantel. Disse formhalvdeler fremstilles av sintret metallpulver med relativt stor porøsitet, dvs. at densiteten av formhalvdelenes vegger er tilnærmet lik den såkaldte rystedensiteten av det metallpulver som skal fylles i formenes hulrom. Hensikten er at densi- mantle. These mold halves are produced from sintered metal powder with relatively high porosity, i.e. the density of the walls of the mold halves is approximately equal to the so-called shaking density of the metal powder to be filled in the cavity of the moulds. The purpose is that densi-

teten av beholderen og pulveret i denne ved påvirkning av varme og trykk skal økes samtidig til likeformet kompakthet av pulveret uten forvrengning. I det amerikanske patent nr. 3230286 beskrives en annen avvikelse fra den tradisjonelle tynnveggede metallbeholderen. Beholderen ifølge sistnevnte patent fremstilles av metall så som the density of the container and the powder in it under the influence of heat and pressure must be simultaneously increased to uniform compactness of the powder without distortion. In US Patent No. 3,230,286, another deviation from the traditional thin-walled metal container is described. The container according to the latter patent is made of metal such as

cerium, vismut, cesium eller legeringer av disse metaller, hvilket metall undergår en plutselig fortetning og volumminskning ved et forutbestemt trykk, hvorved det oppstår en omlagring av krystall-gitterstrukturen i materialet. Hensikten er at volumminskningen skal avstedkomme det ønskede trykket på pulveret i beholderen. cerium, bismuth, cesium or alloys of these metals, which metal undergoes a sudden densification and volume reduction at a predetermined pressure, whereby a rearrangement of the crystal lattice structure in the material occurs. The purpose is for the volume reduction to produce the desired pressure on the powder in the container.

Sammenfatningsvis kan nevnes at hensikten med de først utviklede beholdere og fremgangsmåtene for isostatisk pressing av pulver har vært å etterligne virkningsmåten av en fleksibel gummiblåse eller sekk og at man derfor valgte tynnveggede metallbeholdere. Under teknikkens videre utvikling har man gjort forskjellige forsøk på å anvende noe mer tykkveggede beholdere, men i de tilfeller hvor man har anvendt metall, har veggene vært porøse eller man har anvendt noen legering av uvanlig slag som undergår en plutselig fortetning under innvirkning av ekstreme trykk. Grunnen til disse temmelig kompliserte metoder var overbevisningen om at en tykkvegget beholder ikke ville kunne overføre trykket til pulveret på en effektiv måte. Selv ved anvendelse av andre materialer enn metall, så In summary, it can be mentioned that the purpose of the first developed containers and methods for isostatic pressing of powder has been to imitate the action of a flexible rubber bladder or sack and that thin-walled metal containers were therefore chosen. During the further development of the technique, various attempts have been made to use somewhat thicker-walled containers, but in the cases where metal has been used, the walls have been porous or some alloy of an unusual type has been used which undergoes a sudden densification under the influence of extreme pressures . The reason for these rather complicated methods was the conviction that a thick-walled container would not be able to transfer the pressure to the powder effectively. Even when using materials other than metal, so

som glass eller keramisk materiale, har beholderens vegger vært gjort relativt tynne, hvis man da ikke har anvendt materiale i form av en partikkelmasse, i hvilket tilfelle det må tas forholdsregler for å holde partikkelmassen på plass, f.eks. ved anvendelse av indre og ytre beholdere ifølge det amerikanske patent nr. 3700435. Til tross for alle utviklingsanstrengelser har man ikke lykkedes such as glass or ceramic material, the walls of the container have been made relatively thin, if material in the form of a particulate mass has not been used, in which case precautions must be taken to keep the particulate mass in place, e.g. using inner and outer containers according to US Patent No. 3,700,435. Despite all development efforts, it has not been successful

i å få frem en kommersielt akseptabel beholder for fremstilling av pressede legemer med eksakte eller nær eksakte dimensjoner og former. in providing a commercially acceptable container for the manufacture of pressed bodies of exact or near exact dimensions and shapes.

Til grunn for foreliggende oppfinnelse er tanken at en i høy grad forbedret beholder for varmkonsolidering av pulver kan fremstilles av et hovedsakelig ukompresibelt og fullstendig tett (høy densitet) materiale dersom dette materiale er plastisk flytbart ved presstemperaturer og dersom materialet ved tilstrekkelig tykke vegger i beholderen derigjennom kan virke som et fluidum ved utøvelsen av varme og trykk f or derigjennom å utøve hydrostatisk trykk på pulveret. Herigjenom skulle det ikke være nødvendig å anvende porøst materiale ifølge britisk patent nr. 1399669 og amerikansk patent nr. 3700435 eller et materiale som underkastes en plutselig fortetning ifølge amerikansk patent nr. 3230286. Gjennom foreliggende oppfinnelse har det vist seg å være mulig å få en beholder med tilstrekkelig tykke vegger til å virke på den tilsiktede måte når beholderens ytterside ikke nøye følger konturen av beholderens hulrom. Yttersidene av beholderens vegger skal med andre ord ikke følge konturen av beholderens hulrom på den måte som eksempelvis angis i det amerikanske patent nr. 3841870. Det bør observeres at yttersidene av veggene i beholderen beskrevet i det sistnevnte patent skal ha en form som hovedsakelig er identisk med formen av beholderens hulrom, noe som er typisk for tynnveggede beholdere. The basis for the present invention is the idea that a highly improved container for hot consolidation of powder can be produced from a mainly incompressible and completely dense (high density) material if this material is plastically flowable at press temperatures and if the material has sufficiently thick walls in the container through can act as a fluid through the application of heat and pressure thereby exerting hydrostatic pressure on the powder. Thereby it should not be necessary to use porous material according to British patent no. 1399669 and US patent no. 3700435 or a material which is subjected to a sudden densification according to US patent no. 3230286. Through the present invention it has been shown to be possible to obtain a container with sufficiently thick walls to act in the intended manner when the exterior of the container does not closely follow the contour of the container cavity. In other words, the outer sides of the walls of the container shall not follow the contour of the cavity of the container in the manner indicated, for example, in US Patent No. 3841870. It should be observed that the outer sides of the walls of the container described in the latter patent shall have a shape which is substantially identical with the shape of the container cavity, which is typical for thin-walled containers.

Beholderen ifølge foreliggende oppfinnelse utgjør et typisk avvik The container according to the present invention constitutes a typical deviation

fra ålment aksepterte prinsipper for beholdere beregnet for varmkonsolidering av pulver. Ved at beholderen ifølge oppfinnelsen er i stand til å utøve hydrostatisk trykk på pulveret, lettes jevn krympning. Videre muliggjøres nøyere bestemmelse av de endelige dimensjoner og misformning unngås, og herigjennom er det mulig å from generally accepted principles for containers intended for hot consolidation of powders. By the fact that the container according to the invention is capable of exerting hydrostatic pressure on the powder, even shrinkage is facilitated. Furthermore, more accurate determination of the final dimensions is made possible and deformation is avoided, and through this it is possible to

fremstille formlegemer med helt eller nesten nøyaktig form. Til dette anvendes ifølge oppfinnelsen en beholder som er fremstilt av et hovedsakelig ukompresibelt materiale med stort sett full tetthet. De vegger i beholderen som omslutter det pulvermottagende hulrommet er tykkere enn veggene i tidligere foreslåtte beholdere som er istand til å overføre trykk. Alle tidligere kjente beholdere med vegger av noen tykkelse av betydning er blitt fremstilt av et kompressibelt eller partikkelformig materiale, men nå har det gjennom oppfinnelsen vist seg at tykkelsen av beholderen ikke er til hinder for konsolidering, men at det ikke bare er ønskelig, men dertil er vesentlig at et hydrostatisk trykk kan bevirkes i over-flateskiktet mellom beholderen og pulveret i hulrommet. Det er med andre ord på grunn av evnen til å utøve hydrostatisk trykk på pulveret at en tykkvegget beholder ifølge oppfinnelsen gir vesentlig forbedret resultat. produce molded bodies with perfect or almost exact shape. For this purpose, according to the invention, a container is used which is made of an essentially incompressible material with mostly full density. The walls of the container enclosing the powder-receiving cavity are thicker than the walls of previously proposed pressure-transmitting containers. All previously known containers with walls of any significant thickness have been made of a compressible or particulate material, but now through the invention it has been shown that the thickness of the container is not an obstacle to consolidation, but that it is not only desirable, but in addition is essential that a hydrostatic pressure can be caused in the surface layer between the container and the powder in the cavity. In other words, it is because of the ability to exert hydrostatic pressure on the powder that a thick-walled container according to the invention gives significantly improved results.

Beholderen ifølge oppfinnelsen var først spesielt beregnet for konsolidering av pulver av superlegeringer, så som IN-100, som er en velkjent legering basert på nikkel og inneholder legeringselementer av aluminium, titan, tantal, columbium, molybden, v/olfram-karbid, krom og kobolt. IN-100 og andre såkaldte superlegeringer anvendes eksempelvis for fremstilling av komponenter for turbinmotorer på grunn av sin høye styrke ved høye temperaturer. Denne høye styrke gjør imidlertid disse legeringer vanskelig å bearbeide, og konven-sjonell støpeteknikk har ikke latt seg anvende på grunn av at de mange legeringselementer medfører seigringsproblemer. Ytterligere en omstendighet er at den høye styrke av disse legeringer ved høye temperaturer innebærer at smiingsoperasjoner blir vanskelige og dyre. Det har derfor blitt nødvendig å anvende pulvermetallurgiteknikk for fremstilling av detaljer av superlegeringer med optimale fysikalske egenskaper, men selv moderne pulvermetallurgiteknikk krever ofte flere smiings- og maskinbearbeidningsoperasjoner for fremstilling av en endelig form. Store anstrengelser er derfor blitt gjort for å fremstille kompakte pulvermetallegemer av nøyaktig form eller i hvert fall nær endelig form, for derigjennom å eliminere eller redusere smiingsoperasjoner og minske mengden av materialet som må fjernes gjennom maskinell bearbeidning før den endelige form nås. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse og beholdere konstruert ifølge oppfinnelsen gir disse fordeler. The container according to the invention was first specifically intended for the consolidation of powders of superalloys, such as IN-100, which is a well-known alloy based on nickel and contains alloying elements of aluminum, titanium, tantalum, columbium, molybdenum, v/tungsten carbide, chromium and cobalt. IN-100 and other so-called superalloys are used, for example, for the production of components for turbine engines due to their high strength at high temperatures. This high strength, however, makes these alloys difficult to process, and conventional casting techniques have not been able to be used due to the fact that the many alloying elements cause tempering problems. A further circumstance is that the high strength of these alloys at high temperatures means that forging operations become difficult and expensive. It has therefore become necessary to use powder metallurgy technology to produce details of superalloys with optimal physical properties, but even modern powder metallurgy technology often requires several forging and machining operations to produce a final shape. Great efforts have therefore been made to produce compact powder metal bodies of exact shape or at least close to final shape, thereby eliminating or reducing forging operations and reducing the amount of material that must be removed through machining before the final shape is reached. The method according to the present invention and containers constructed according to the invention provide these advantages.

kompliserte metoder var overbevisningen om at en tykkvegget beholder ikke ville kunne overføre trykket til pulveret på en effektiv måte. Selv ved anvendelse av andre materialer enn metall, så complicated methods was the conviction that a thick-walled container would not be able to transfer the pressure to the powder effectively. Even when using materials other than metal, so

Disse og andre fordeler ved oppfinnelsen og dennes karakteristiske trekk som angis i patentkravene, skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til vedføyede tegninger, hvor fig. 1 er et lengdesnitt av en beholder ifølge oppfinnelsen for varmkonsolidering av pulver, idet beholderen vises ved hjelp av heltrukne linjer før varmkonsolideringen og ved hjelp av strekprikkede linjer etter denne, fig. 2 viser et parti av fig. 1 og anskueliggjør den formodede kraftfordeling ved utøvelse av trykk på beholderen, fig. 3 viser i snitt en annen utførelse av beholderen ifølge oppfinnelsen for varmkonsolidering av pulver, fig. 4 er et tverrsnitt av et fortettet formlegeme etter varmkonsolidering i beholderen på fig. 3, fig. 5 er et lignende snitt av formlegemet som på fig. 4 etter ferdig-formning ved maskinell bearbeidning, fig. 6 er et tverrsnitt av en beholder ifølge oppfinnelsen, hvilken er spesielt beregnet for varmkonsolidering av pulver i en presse, og fig. 7 viser tverrsnitt av hensiktsmessige øvre og nedre pressverktøy beregnet på anvendelse sammen med beholderen på fig. 6. These and other advantages of the invention and its characteristic features as stated in the patent claims shall be described in more detail below with reference to the attached drawings, where fig. 1 is a longitudinal section of a container according to the invention for hot consolidation of powder, the container being shown by means of solid lines before the heat consolidation and by means of dotted lines after this, fig. 2 shows a part of fig. 1 and illustrates the supposed force distribution when pressure is exerted on the container, fig. 3 shows in section another embodiment of the container according to the invention for hot consolidation of powder, fig. 4 is a cross-section of a densified molded body after hot consolidation in the container of fig. 3, fig. 5 is a similar section of the molded body as in fig. 4 after finished shaping by mechanical processing, fig. 6 is a cross-section of a container according to the invention, which is especially intended for hot consolidation of powder in a press, and fig. 7 shows cross-sections of appropriate upper and lower pressing tools intended for use together with the container in fig. 6.

Den på fig. 1 viste beholder 10 består av en øvre seksjon 12 og The one in fig. 1 shown container 10 consists of an upper section 12 and

en nedre seksjon 14 fremstilt av vanlig støpestål med lavt karboninnhold, så som SAE 1008-1015. Stål med lavt karboninnhold er svært hensiktsmessig materiale for beholderen 10 ved at.det er relativt billig og lett å bearbeide, men selv andre metaller kan anvendes . og selv andre materialer så som glass eller keramisk materiale under forutsetning av at materialet opptrer på den ovenfor og i det følgende beskrevne måte. a lower section 14 made of plain low carbon cast steel such as SAE 1008-1015. Steel with a low carbon content is a very suitable material for the container 10 in that it is relatively cheap and easy to process, but even other metals can be used. and even other materials such as glass or ceramic material, provided that the material behaves in the manner described above and below.

For fremstilling av den på fig. 1 viste beholder 10 bestående av For the production of the one in fig. 1 showed container 10 consisting of

to deler anvendes vanlig teknikk for bearbeidning. De to formseksjoner 12,14 som er sammenføyet langs mot hverandre passende flater, avgrenser et hulrom 16 som har en forutbestemt, ønsket form. Den på fig. 1 viste beholder 10 er spesielt beregnet for forming av et turbinhjul for en jetmotor. For dette spesielle turbinhjul er hulrommet 16 forsynt med en stort sett skiveformet hovedseksjon 18 som utgjør turbinhjulets hoveddel, og ringformede partier 20 som strekker seg hovedsakelig vinkelrett ut fra den skiveformede hovedseksjon 18. two parts, the usual technique is used for processing. The two mold sections 12, 14 which are joined along oppositely fitting surfaces define a cavity 16 which has a predetermined, desired shape. The one in fig. The container 10 shown in 1 is specifically intended for forming a turbine wheel for a jet engine. For this particular turbine wheel, the cavity 16 is provided with a largely disk-shaped main section 18 which constitutes the main part of the turbine wheel, and annular parts 20 which extend mainly perpendicularly from the disk-shaped main section 18.

Hulrommets størrelse og form er bestemt ut fra den endelige The size and shape of the cavity is determined from the final one

form av den del som skal fremstilles av en pulverlegering IN-100. Dette pulver har en såkaldt ristedensitet som er lavere og form of the part to be produced from a powder alloy IN-100. This powder has a so-called shaking density which is lower and

typisk 65% av den teoretiske densitet, og hulrommet gjøres derfor tilstrekkelig stort for å kompensere for den nødvendige størrelses-reduk-sjon for at det pressede legeme skal nå tilnærmet teoretisk densitet. Dessuten er beholderen slik konstruert at størrelsen av det fortettede legeme etter konsolideringen er noe større enn det ferdige legemets størrelse. Dette ekstra materiale kan fjernes for ferdigforming av den del som skal fremstilles. typically 65% of the theoretical density, and the cavity is therefore made sufficiently large to compensate for the necessary size reduction for the pressed body to reach approximately theoretical density. Moreover, the container is constructed in such a way that the size of the densified body after consolidation is somewhat larger than the size of the finished body. This extra material can be removed for final shaping of the part to be produced.

Før sammensetningen av formingsverktøyets (beholderens) øvre og nedre seksjoner 12,14 bores et hull 22 i den ene seksjonen 12 og i hullet innføres et påfyllingsrør 24 som i dette tilfelle er fremstilt i et stykke av et kaldtrukket, sømløst stålrør. Røret 24 forbindes med den øvre seksjon 12 ved sveising. Herunder forsikrer man seg om at sveisefugen er tett fordi beholderen etter sammensetning skal kunne evakueres til et så lavt trykk som ca. 5-10 um før påfylling av pulveret. Before the assembly of the upper and lower sections 12, 14 of the forming tool (container), a hole 22 is drilled in one section 12 and a filling pipe 24 is inserted into the hole, which in this case is made from a piece of cold-drawn, seamless steel pipe. The pipe 24 is connected to the upper section 12 by welding. Here you make sure that the welding joint is tight because the container, after composition, must be able to be evacuated to a pressure as low as approx. 5-10 µm before filling the powder.

Etter festing av påfyllingsrøret 24 føres de to seksjonene 12,14 sammen og forbindes ved sveising. For å lette sveisingen gjøres seksjonene 12,14 ytterkanter avfaset med en vinkel på ca. 45° After fixing the filling pipe 24, the two sections 12,14 are brought together and connected by welding. To facilitate the welding, the outer edges of the sections 12,14 are chamfered at an angle of approx. 45°

slik at kantene av de seksjonene 12,14 etter sammensetning avgrenser et sveisespor 26 for sveisematerialet 28. Sveisingen må utføres slik at sveisefugen blir hermetisk tett for å tillate ovennevnte evakuering. so that the edges of the sections 12,14, after composition, define a welding groove 26 for the welding material 28. The welding must be carried out so that the welding joint becomes hermetically sealed to allow the above-mentioned evacuation.

Utgangsemnene for fremstilling av de seksjonene 12,14 skal ha tilstrekkelig størrelse til å gi relativt tykke vegger etter maskinell bearbeidning. Et indisium på at beholderen oppviser relativt tykke vegger er at beholderens 10 ytre form ikke har noen relasjon til den komplekse form av beholderens hulrom 16. Et annet kjennetegnende trekk for en tykkvegget beholder ifølge oppfinnelsen er at hulrommets volum ikke er større enn det totale volum av beholderens vegger. Slik det fremgår nærmere av det føl-gende, vil anvendelse av tykke vegger minske de formendringsproblemer som forekommer ved tynnveggede beholdere, og muliggjør fremstilling av formlegemer hvis dimensjoner ligger nær sluttdimensjonene. The starting blanks for the production of the sections 12,14 must have a sufficient size to give relatively thick walls after machine processing. An indication that the container has relatively thick walls is that the outer shape of the container 10 has no relation to the complex shape of the container's cavity 16. Another characteristic feature of a thick-walled container according to the invention is that the volume of the cavity is not greater than the total volume of walls of the container. As will be seen in more detail in the following, the use of thick walls will reduce the problems of shape change that occur with thin-walled containers, and enable the production of shaped bodies whose dimensions are close to the final dimensions.

I det ovenstående antas at stål med lavt karboninnhold anvendes for fremstilling av beholderen 10, men også andre materialer kan anvendes. Hensiktsmessige materialer for beholderen skal ha visse fysikalske egenskaper. Et lempelig materiale er således stål med lavt karboninnhold, idet utgangsmaterialet eksempelvis kan være stål i form av støpegods, og utgangsmaterialet bør ha hovedsakelig materialets fulle densitet. Bortsett fra tilvirkningsdefekter så In the above, it is assumed that steel with a low carbon content is used for the production of the container 10, but other materials can also be used. Appropriate materials for the container must have certain physical properties. A flexible material is thus steel with a low carbon content, as the starting material can for example be steel in the form of castings, and the starting material should mainly have the material's full density. Except for manufacturing defects

som slumpartet porøsitet e.l., skal stålet ligge så nær som mulig den teoretiske densitet som kan oppnås ved konvensjonelle fremstil-lingsmetoder. Stålet skal også være hovedsakelig ukompressibelt, dvs. slik at dets volum ikke reduseres nevneverdig når det utsettes for trykk. For at beholderen skal være hermetisk tett skal materialet, så som stål med lavt karboninnhold, være ugjennomtrengelig for gass. Disse fysikalske egenskaper skiller beholdermaterialet ifølge foreliggende oppfinnelse fra mange tidligere anvendte materialer. Andre adskillende egenskaper er at beholderens vegger skal ha hovedsakelig lik sammensetning i hele tverrsnittet fra yttersiden til hulrommet og at veggene har hovedsakelig jevn densitet. such as random porosity etc., the steel must be as close as possible to the theoretical density that can be achieved by conventional manufacturing methods. The steel must also be essentially incompressible, i.e. so that its volume does not decrease significantly when it is subjected to pressure. For the container to be hermetically sealed, the material, such as steel with a low carbon content, must be impermeable to gas. These physical properties distinguish the container material according to the present invention from many previously used materials. Other distinguishing features are that the walls of the container must have essentially the same composition throughout the cross-section from the outside to the cavity and that the walls have an essentially uniform density.

Foruten de beskrevne egenskaper skal materialet ha evne til å danne et trykkoverførende medium ved nødvendig temperatur og trykk for konsolidering av pulveret. For dette formål skal materialet kunne bringes til plastisk flytende tilstand ved presstemperaturer, hvilke i stor grad bestemmes av sammensetningen av den spesielle type pulver som skal presses. Etter bestemmelse av presstemperaturen velges således et egnet materiale som blir plastisk flytende ved denne temperatur. De fleste metaller kan bringes til plastisk flytende tilstand selv ved romtemperatur, og derfor må det også tas hensyn til hvor stort trykk som fordres for plastisk flytbarhet av det materiale som beholderen er fremstilt av ved den egnede presstemperaturen. Ved økning av temperaturen minskes metallets strekkfasthet, slik at lavere trykk kan anvendes for å avstedkomme betydelig plastisk flytning. In addition to the described properties, the material must have the ability to form a pressure-transmitting medium at the necessary temperature and pressure for consolidation of the powder. For this purpose, the material must be able to be brought to a plastic liquid state at press temperatures, which are largely determined by the composition of the particular type of powder to be pressed. After determining the pressing temperature, a suitable material is thus selected which becomes plastically fluid at this temperature. Most metals can be brought to a plastically fluid state even at room temperature, and therefore consideration must also be given to how much pressure is required for plastic fluidity of the material from which the container is made at the suitable pressing temperature. By increasing the temperature, the metal's tensile strength is reduced, so that lower pressure can be used to bring about significant plastic flow.

For konsolidering av hvert gitt pulver må med andre ord så vel temperatur som trykk bestemmes, og når disse to parametre vel er bestemt, kan man for beholderens fremstilling velge et materiale som blir plastisk, dvs. har tilstrekkelig lav strekkstyrke ved den spesielle temperatur til relativt lett å kunne deformeres plastisk ved det spesielle trykk som anvendes. Ved pressing av pulver av IN-100 er presstemperaturer mellom 1000 og 1200° C vanlige. Det er vel kjent at stål med lavt karboninnhold har evne til å bli plastisk flytende ved tilstrekkelig trykk og at flytegrensen senkes med økende temperatur. Ved temperaturer i området 1000-1200° C kan vesentlig plastisk flytning oppnås ved utøvelse av trykk mellom 700 og 1050 kp/cm 2. Slike trykk anvendes vanligvis ved pulverpressing, men høyere og lavere trykk kan naturligvis også anvendes. Under alle omstendigheter beror graden av plastisk flytning på materialets strekkstyrke (flytegrense) ved presstemperaturen. For the consolidation of each given powder, in other words, both temperature and pressure must be determined, and once these two parameters have been determined, a material can be chosen for the container's manufacture that becomes plastic, i.e. has sufficiently low tensile strength at the particular temperature to relatively easily able to be plastically deformed by the particular pressure used. When pressing IN-100 powder, pressing temperatures between 1000 and 1200° C are common. It is well known that steel with a low carbon content has the ability to become plastically fluid at sufficient pressure and that the yield point is lowered with increasing temperature. At temperatures in the range 1000-1200° C, significant plastic flow can be achieved by applying pressure between 700 and 1050 kp/cm 2. Such pressures are usually used in powder pressing, but higher and lower pressures can of course also be used. In all circumstances, the degree of plastic yielding depends on the material's tensile strength (yield strength) at the pressing temperature.

Et annet vesentlig aspekt er at beholderen må ha en uavbrutt struk-turell integritet under varmkonsolideringen, dvs. så lenge temperaturen for konsolideringen ikke overskrider smeltepunktet for det materiale som beholderen er fremstilt av. Konsolideringstemperaturen må ikke overskride smeltetemperaturen for noen del av beholderen. Dersom temperaturen overskrider smeltepunktet slik at materialet mister sin skjærstyrke, kan beholderen deformeres. Slike potensielle materialer som f.eks. glass, som kan anses å bestå av en såkalt superkjølt væske, kan ikke nå flytende tilstand. En beholder ifølge oppfinnelsen fremstilt av glass beholder tilstrekkelig styrke til dens.viskositet blir så lav at glasset flyter. Vilkåret er således at materialet har tilstrekkelig styrke ved presstemperaturer for at beholderens strukturelle integritet skal bevares. Another important aspect is that the container must have an uninterrupted structural integrity during the hot consolidation, i.e. as long as the temperature for the consolidation does not exceed the melting point of the material from which the container is made. The consolidation temperature must not exceed the melting temperature of any part of the container. If the temperature exceeds the melting point so that the material loses its shear strength, the container can be deformed. Such potential materials as e.g. glass, which can be considered to consist of a so-called supercooled liquid, cannot reach the liquid state. A container according to the invention made of glass retains sufficient strength until its viscosity becomes so low that the glass floats. The condition is thus that the material has sufficient strength at press temperatures for the container's structural integrity to be preserved.

Enda en fysikalsk egenskap som må tas hensyn til, er størrelsen Another physical characteristic that must be taken into account is size

av materialets ekspansjon og kontraksjon med temperaturen. Ved fremstilling av komplekse formlegemer, eksempelvis formlegemer med undersnittede flater e.l., antas det at materialets varmeutvidelses-koeffisientmå ligge temmelig nær varmeutvidelseskoeffisienten for det materiale som skal konsolideres. Ved store forskjeller mellom varmeutvidelseskoeffisientene for disse to materialer kan de spenninger som dannes i det komprimerte formlegemet under avkjølningen fremkalle sprekker. Noen kritisk forskjell har riktignok ikke kunnet bestemmes nøyaktig, men det er i det minste kjent at forskjellen mellom varmeutvidelseskoeffisientenefor stål SAE 1010 og' pulverlegeringen IN-100 ikke er utillatelig høy. For å bestemme det beste materiale for beholdere for konsolidering av andre typer av pulver kan det være nødvendig å utføre preliminære prøver for å sikre at de termiske egenskaper for de respektive materialer er forenelige med et godt resultat. of the material's expansion and contraction with temperature. When producing complex molded bodies, for example molded bodies with undercut surfaces etc., it is assumed that the thermal expansion coefficient of the material must be fairly close to the thermal expansion coefficient of the material to be consolidated. If there are large differences between the coefficients of thermal expansion for these two materials, the stresses that form in the compressed molded body during cooling can cause cracks. It is true that some critical difference could not be precisely determined, but it is at least known that the difference between the coefficients of thermal expansion for steel SAE 1010 and the powder alloy IN-100 is not unacceptably high. In order to determine the best material for containers for the consolidation of other types of powder, it may be necessary to carry out preliminary tests to ensure that the thermal properties of the respective materials are compatible with a good result.

Pulver av legeringen IN-100 og andre superlegeringer blir normalt Powders of the alloy IN-100 and other superalloys become normal

komprimert ved temperaturer mellom 1000 og 1200 C og ved trykk compressed at temperatures between 1000 and 1200 C and under pressure

2 2

mellom 700 og 1050 kp/cm . Trykk av denne størrelse kan lett oppnås ved hjelp av kommersielt tilgjengelige autoklaver. Ved temperaturer mellom 1000 og 1200° C og trykk mellom 700 og 1050 kp/cm^ virker veggene av en tykkvegget beholder av stål med lavt karboninnhold mye likt et fluidum. Dette metall kan således flyte under belastning, og på grunn av den væskelignende egenskapen hos beholderens vegger ved disse temperaturer og trykk kan et hydrostatisk trykk utøves på pulveret i beholderens hulrom. Med uttrykket "hydrostatisk trykk" menes her et trykk hvor kraftens virkeretning er vinkelrett på overflaten på hver flate av pulveret. Et hydrostatisk trykk kan visserlig utøves på yttersiden av en tynnvegget beholder også, men et hovedproblem med tynnveggede beholdere er at disse ikke kan overføre et hydrostatisk trykk på pulveret. Det vil erindres at utøving av et hydrostatisk trykk ifølge oppfinnelsen skal fremkalle en nesten likeformet krympning. between 700 and 1050 kp/cm. Pressures of this magnitude can be easily achieved using commercially available autoclaves. At temperatures between 1000 and 1200° C and pressure between 700 and 1050 kp/cm^, the walls of a thick-walled container made of low carbon steel act much like a fluid. This metal can thus flow under load, and due to the liquid-like property of the walls of the container at these temperatures and pressures, a hydrostatic pressure can be exerted on the powder in the cavity of the container. With the expression "hydrostatic pressure" here is meant a pressure where the force's direction of action is perpendicular to the surface on each surface of the powder. A hydrostatic pressure can certainly be exerted on the outside of a thin-walled container as well, but a main problem with thin-walled containers is that they cannot transfer a hydrostatic pressure to the powder. It will be recalled that the application of a hydrostatic pressure according to the invention shall induce an almost uniform shrinkage.

Gjennom oppfinnelsen er det konstatert at veggene av en beholder Through the invention it has been established that the walls of a container

er tilstrekkelig tykke for isostatpressing med tilsiktet resultat, dvs. hydrostatisk pressing, dersom yttersiden av beholderens vegger ikke nøye følger hulrommets kontur. Denne beskrivelse er en tilnærmet definisjon på en "tykkvegget" beholder, og en annen definisjon, som er rettet mot et ønsket resultat, er at en tykkvegget beholder er en beholder med tilstrekkelig tykke vegger til ved ut-øving av varme og trykk å overføre et hydrostatisk trykk til pulveret. Det største problemet med tynnveggede beholdere er vanskelig-heten med å presse et legeme som har et ringformet parti, så som de ringformige utspring på det legeme som skal presses ved hjelp av beholderen på fig. 1. En typisk tynnvegget beholder omslutter tre sider av utspringet, sett i snitt, og etterlater det indre volum tomt. Dette fører til alvorlige formendringsproblemer under varmkonsolideringen. Tykkelsen av beholderen i området for det ringformige partiet må minst være tilstrekkelig til hovedsakelig helt å kunne fylle det indre volum, og når dette vilkår er oppfylt, kan man ikke lenger si at yttersiden av beholderen følger hulrommets kontur. Resultatet er at beholderens vegger danner en så massiv støtte for are sufficiently thick for isostatic pressing with the intended result, i.e. hydrostatic pressing, if the outside of the container's walls do not closely follow the contour of the cavity. This description is an approximate definition of a "thick-walled" container, and another definition, which is aimed at a desired result, is that a thick-walled container is a container with sufficiently thick walls to transfer a hydrostatic pressure to the powder. The biggest problem with thin-walled containers is the difficulty in pressing a body which has an annular portion, such as the annular protrusions on the body to be pressed by means of the container in fig. 1. A typical thin-walled container encloses three sides of the outcrop, seen in section, leaving the inner volume empty. This leads to serious deformation problems during hot consolidation. The thickness of the container in the area of the annular portion must at least be sufficient to essentially completely fill the inner volume, and when this condition is met, it can no longer be said that the outer side of the container follows the contour of the cavity. The result is that the walls of the container form such a massive support for

det ringformige partiets sider at krympningen blir praktisk talt likeformig og feilfri. the sides of the annular portion that the shrinkage is practically uniform and error-free.

Den på fig. 1 viste beholderen 10 benyttes på følgende måte. The one in fig. 1, the container 10 shown is used in the following way.

Etter sammensveising av seksjonene 12, 14 tilkobles en vakuumpumpe til påfyllingsrøret 24 og evakuerer hulrommet 16 for å forhindre at pulveret (IN-100) forurenses av atmosfæriske gasser som kan føre til oksyder og nitrider, og for å eliminere en potensiell kilde til porøsitet i det pressede legeme. Et undertrykk i beholderen øker dessuten trykkforskjellen mellom yttersiden og innersiden under pressingen slik at denne lettes. Det bør imidlertid observeres at disse forholdsregler ikke alltid er nødvendige for andre typer pulver. Etter evakuering av beholderen 10 fylles denne med finfordelt, såkaldt atomisert, IN-100-pulver. Det er nødvendig å fylle alle deler av hulrommet 16 og oppnå høyst mulig ristedensitet. Dette kan utføres ved rotering av beholderen eller ved hjelp av slag mot beholderens sider med en treklubbe e.l., hvilket er en meget vellykket fremgangsmåte for oppnåelse av fullstendig fylling og maksimal ristedensitet, men den er vanskelig å utføre på en tynnvegget metallbeholder uten at veggene bukles og hulromsformen endres. Etter fylling av beholderen 10 lukkes påfyllingsrøret hermetisk After welding the sections 12, 14 together, a vacuum pump is connected to the filling tube 24 and evacuates the cavity 16 to prevent the powder (IN-100) from being contaminated by atmospheric gases which can lead to oxides and nitrides, and to eliminate a potential source of porosity in it pressed body. A negative pressure in the container also increases the pressure difference between the outer side and the inner side during pressing so that this is relieved. However, it should be observed that these precautions are not always necessary for other types of powder. After evacuation of the container 10, it is filled with finely divided, so-called atomized, IN-100 powder. It is necessary to fill all parts of the cavity 16 and achieve the highest possible shaking density. This can be done by rotating the container or by hitting the sides of the container with a wooden mallet etc., which is a very successful method for achieving complete filling and maximum shake density, but it is difficult to carry out on a thin-walled metal container without the walls buckling and the cavity shape changes. After filling the container 10, the filling tube is hermetically closed

ved sammenklemming og sveising, hvorefter beholderen 10 plasseres i en autoklav med argongassatmosfære. Her oppvarmes beholderen til en temperatur av ca. 1065° C og utsettes for et trykk på mellom 700 og 1050 kp/cm 2 i ca. 2 timer. Ved dette trykk i autoklaven utøves et isostatisk trykk på beholderens overflate. by clamping and welding, after which the container 10 is placed in an autoclave with an argon gas atmosphere. Here, the container is heated to a temperature of approx. 1065° C and subjected to a pressure of between 700 and 1050 kp/cm 2 for approx. 2 hours. At this pressure in the autoclave, an isostatic pressure is exerted on the surface of the container.

Ved den angitte presstemperatur, 1065° C, mykner stålet i en slik grad at det ved det utøvede trykk (700-1050 kp/cm 2) blir plastisk flytende, og på grunn av trykket reduseres størrelsen av hulrommet. Dette er mulig så lenge pulveret i beholderen ikke har nådd full densitet, men er kompressibelt. Ved hjelp av trykket kan størrelsen av hulrommet krympes til pulveret har nådd tilnærmet full densitet, og under denne komprimering sammenfiltres pulveret til en kompakt, solid masse med høy densitet. At the specified pressing temperature, 1065° C, the steel softens to such an extent that at the applied pressure (700-1050 kp/cm 2 ) it becomes plastically fluid, and due to the pressure the size of the cavity is reduced. This is possible as long as the powder in the container has not reached full density, but is compressible. With the help of the pressure, the size of the cavity can be shrunk until the powder has reached almost full density, and during this compression the powder tangles into a compact, solid mass with a high density.

Etter konsolideringen fjernes beholderen 10 fra autoklaven og kjøles, og deretter fjernes beholderen fra det sintrede legemet, noe som kan gjøres ved oppløsning i et salpetersyrebad som angriper stålet, men ikke pulverlegeringen IN-100 som er korrosjonsmotstandsdyktig. For oppløsning av beholderen og frigjøring av det sintrede legemet kan man isteden for saltpetersyreoppløsning anvende andre typer avløsninger. Alternativt kan beholderen fjernes ved bearbeidning eller ved en kombinasjon av partiell bearbeidning og etter følgende oppløsning. After consolidation, the container 10 is removed from the autoclave and cooled, and then the container is removed from the sintered body, which can be done by dissolution in a nitric acid bath which attacks the steel but not the IN-100 powder alloy which is corrosion resistant. For dissolving the container and releasing the sintered body, other types of solutions can be used instead of nitric acid solution. Alternatively, the container can be removed by processing or by a combination of partial processing and following dissolution.

Før beholderen 10 fjernes fra det sintrede legemet er det hensiktsmessig å måle dens ytre form og registrere målene, og etter fjerning av beholderen 10 måles det sintrede legemet. Ved å sammenligne det sintrede legemets størrelse og form med det opprinnelige hulroms størrelse og form kan graden av krympning bestemmes. Dimen-sjonene av beholderen etter pressingen og fortetningen av pulverlegemet er vist på fig. 1 ved hjelp av strekprikkede linjer, av hvilke den strekprikkede linjen 30 angir legemets konturform, mens den strekprikkede linjen 32 angir beholderens 10 ytre kontur. Before the container 10 is removed from the sintered body, it is appropriate to measure its external shape and record the measurements, and after removing the container 10, the sintered body is measured. By comparing the size and shape of the sintered body with the size and shape of the original cavity, the degree of shrinkage can be determined. The dimensions of the container after the pressing and densification of the powder body are shown in fig. 1 by means of dotted lines, of which the dotted line 30 indicates the contour shape of the body, while the dotted line 32 indicates the outer contour of the container 10.

Utførte forsøk viser at krympningen ble forbausende jevn og at beholderens tykkelse økte. At slike områder som de som er betegnet med 34 og 36 på fig.l blir tykkere eller større under varmpressingen indikerer at retningen av de krefter som ble utøvet på pulveret, Tests carried out show that the shrinkage was surprisingly smooth and that the thickness of the container increased. That such areas as those denoted by 34 and 36 in fig.l become thicker or larger during the hot pressing indicates that the direction of the forces exerted on the powder,

var et resultat av hydrostatisk trykk som var uavhengig av kraftretningen på beholderens ytterside. På fig. 2 anskueliggjøres de formodede kraftretninger på pulveret og kraftretningen på beholderen. Kraftretningen på beholderen, som vises ved hjelp av piler 38, er vinkelrett mot beholderens ytterside, mens piler 4 0 angir kraftretningene som virket på pulveret, hvilke hovedsakelig er vinkel-rette mot hulrommets begrensningsflater. Kraftretningene på pulveret er således ikke nødvendigvis parallelle med kraftretningene på beholderens ytterside, og dette er karakteristisk for hydrostatisk trykk og angir at beholderens vegger faktisk virker på lignende måte som et fluidum ved trykkoverføringen. Resultatet er en jevnere minskning av hulrommets størrelse. was a result of hydrostatic pressure that was independent of the direction of force on the container's exterior. In fig. 2, the supposed force directions on the powder and the force direction on the container are visualized. The direction of force on the container, shown by means of arrows 38, is perpendicular to the outside of the container, while arrows 40 indicate the directions of force that acted on the powder, which are mainly perpendicular to the boundary surfaces of the cavity. The force directions on the powder are thus not necessarily parallel to the force directions on the outside of the container, and this is characteristic of hydrostatic pressure and indicates that the walls of the container actually act in a similar way as a fluid during the pressure transfer. The result is a more even reduction in the size of the cavity.

Fra flere forskjellige synspunkter, så som økonomiske og tilvirknings-tekniske, synes stål med lavt karboninnhold å være det mest interes-sante materiale for fremstilling av beholdere ifølge oppfinnelsen og varmkonsolidering av pulver av legeringen IN-100 og av andre superlegeringer. Dette stål er relativt billig sammenlignet med kiloprisen for pulveret som skal konsolideres, og dessuten kan som kjent stål med lavt karboninnhold svært lett bearbeides maskinelt og sveises. Beholdere fremstilt av dette materiale er motstands-dyktige mot røff behandling. Det understrekes imidlertid at tykkveggede beholdere ifølge oppfinnelsen kan fremstilles av andre metaller eller andre materialer, eksempelvis glass og keramisk materiale. Av avgjørende vekt er plastiske flytbarhet for materialet forenet med tilstrekkelig veggtykkelse for overføring av et hydrostatisk trykk til pulveret. From several different points of view, such as economic and production-technical, steel with a low carbon content seems to be the most interesting material for the production of containers according to the invention and hot consolidation of powders of the alloy IN-100 and of other superalloys. This steel is relatively cheap compared to the price per kilo of the powder to be consolidated, and furthermore, as is well known, low carbon steel can be machined and welded very easily. Containers made from this material are resistant to rough treatment. However, it is emphasized that thick-walled containers according to the invention can be made of other metals or other materials, for example glass and ceramic material. Of decisive importance is the plastic flowability of the material combined with sufficient wall thickness to transfer a hydrostatic pressure to the powder.

Det understrekes likeledes at oppfinnelsen ikke er begrenset til fremstilling av en beholder ved materialavvirkende bearbeidning, idet også annen velkjent metallbearbeidningsteknikk, så som smiing eller støping, kan anvendes for fremstilling av beholdere ifølge oppfinnelsen. En støpt beholder kan fremstilles under anvendelse av en engangskjerne hvis form tilsvarer det ønskede hulroms form. Etter støping av metallet omkring engangskjernen kan denne fjernes, f.eks. ved utluting. En todelt beholder kan fremstilles ved en smiingsprosess, idet den eneste ulempe er at man ved smiing ikke kan fremstille undersnitt, hvilke derimot kan fremstilles ved støp-ing eller bearbeidning. It is also emphasized that the invention is not limited to the production of a container by material removal processing, since other well-known metalworking techniques, such as forging or casting, can also be used for the production of containers according to the invention. A molded container can be produced using a disposable core whose shape corresponds to the shape of the desired cavity. After casting the metal around the disposable core, this can be removed, e.g. by leaching. A two-part container can be produced by a forging process, the only disadvantage being that you cannot produce under-sections by forging, which, on the other hand, can be produced by casting or machining.

En unik fremgangsmåte for fremstilling av beholdere for fremstilling av meget kompliserte deler anskueliggjøres på fig. 3-5. Formlegemet som skal fremstilles, er på fig. 5 generelt betegnet med 42 og består av et ganske komplekst turbinhjul med flere underskårne partier. For fremstilling av et fortettet emne som kan maskinbearbeides for fremstilling av turbinhjulet 42 på fig. 5, fremstilles en tykkvegget beholder med et hulrom 44 med form som vist på fig. 3. Det vil lett innses at det ville være vanskelig, for ikke å si umulig, å fremstille et hulrom av den viste komplekse form ved hjelp av skjærende bearbeidning i en beholder bestående av to deler, så som beholderen vist på fig. 1. For fremstilling av turbinhjulet på fig. A unique method for the production of containers for the production of very complicated parts is illustrated in fig. 3-5. The shaped body to be produced is shown in fig. 5 generally denoted by 42 and consists of a rather complex turbine wheel with several undercut sections. For the production of a densified blank which can be machined for the production of the turbine wheel 42 in fig. 5, a thick-walled container with a cavity 44 of the shape shown in fig. 3. It will be readily appreciated that it would be difficult, if not impossible, to produce a cavity of the complex shape shown by means of cutting in a container consisting of two parts, such as the container shown in fig. 1. For the production of the turbine wheel in fig.

5 har hulrommet 44 et hovedsakelig skiveformet parti 46 og to ringformede partier 48 som strekker seg i tverretningen utover fra det skiveformede partiet 46 og har slike avvinklinger innad at det er meget vanskelig å utforme hulrommet ved skjærende bearbeidning. Beholderen er derfor laget i tre seksjoner, nemlig en første hovedseksjon 50, en andre hovedseksjon 52 og en mellomseksjon 54. Den ene hovedseksjonen 50 og mellomseksjonen 54 omfatter de flater 56 5, the cavity 44 has a mainly disc-shaped part 46 and two ring-shaped parts 48 which extend in the transverse direction outwards from the disc-shaped part 46 and have such inward angles that it is very difficult to shape the cavity by cutting. The container is therefore made in three sections, namely a first main section 50, a second main section 52 and an intermediate section 54. The one main section 50 and the intermediate section 54 comprise the surfaces 56

og 58 som begrenser hulrommets 44 skiveformede parti 46, og den andre hovedseksjon 52 og mellomseksjonen 54 omfatter de flater 60,62 som begrenser de ringformede partiene 48. Disse tre seksjoner and 58 which limit the disc-shaped part 46 of the cavity 44, and the second main section 52 and the intermediate section 54 comprise the surfaces 60,62 which limit the annular parts 48. These three sections

maskinbearbeides hver for seg og sammenpasses deretter for fremstilling av en beholder med det komplekse hulrom 46. machined separately and then assembled to produce a container with the complex cavity 46.

Ifølge en utførelse av denne beholder har seksjonene 50 og 52 According to one embodiment of this container, the sections 50 and 52 have

mot hverandre passende flater hvis ytterkanter imidlertid er av-fasede for avgrensning av en sveisefuge 64 for opptagelse av sveisematerialet 66. I den ene 50 av de to hovedseksjonene bores et hull 68 for et påfyllingsrør 70 som festes ved sveising. Slik det er vist på fig. 3, støttes mellomseksjonen 54 mellom de to hovedseksjonene 50,52 av samvirkende, med hverandre inngripende flater som samtidig sentrerer mellomseksjonen 54. Således griper en del 72 mutually fitting surfaces whose outer edges are, however, chamfered to define a welding joint 64 for receiving the welding material 66. In one 50 of the two main sections, a hole 68 is drilled for a filling pipe 70 which is attached by welding. As shown in fig. 3, the intermediate section 54 is supported between the two main sections 50,52 by interacting, mutually engaging surfaces which at the same time center the intermediate section 54. Thus, a part 72 grips

som rager ut fra et sylindrisk parti av mellomseksjonen 54, inn i en sylinderformet uttagning 74 i den ene hovedseksjonen 52, og en del 76 som rager ut fra et sylindrisk parti av den andre hovedseksjonen 50, griper inn i en sylinderformet uttagning 78 i mellom-seks jonen 54. which protrudes from a cylindrical part of the intermediate section 54, into a cylindrical recess 74 in the one main section 52, and a part 76 which protrudes from a cylindrical part of the second main section 50, engages into a cylindrical recess 78 in the intermediate six ion 54.

Beholderen på fig. 3 kan anvendes på samme måte som den først beskrevne beholderen. Pulverlegemet har etter varmkonsolideringen den form som er vist med 80 på fig. 4 og bearbeides til endelig form som legemet 42 har på fig. 5. Den ferdige delen 42 er således fremstilt uten noen smiingsoperasjon og med relativt lite material-tap. The container in fig. 3 can be used in the same way as the first described container. After the hot consolidation, the powder body has the shape shown by 80 in fig. 4 and processed to the final shape that the body 42 has in fig. 5. The finished part 42 is thus produced without any forging operation and with relatively little material loss.

For varmkonsolidering av pulverlegemer behøver de ovenfor beskrevne beholderene ikke nødvendigvis utsettes for varme og trykk i argon-gass-atmosfære i autoklav, men kan utsettes for varme og trykk ved hjelp av andre midler. Ifølge en gjennom oppfinnelsen utviklet fremgangsmåte kan beholderene eksempelvis utsettes for trykk mellom pressverktøy i en presse. For heat consolidation of powder bodies, the containers described above do not necessarily need to be exposed to heat and pressure in an argon gas atmosphere in an autoclave, but can be exposed to heat and pressure using other means. According to a method developed through the invention, the containers can, for example, be subjected to pressure between pressing tools in a press.

Til dette kan det anvendes en mekanisk eller hydraulisk presse av standardtype med pressverktøy 82, 84, f.eks. av det slag som er vist på fig. 7. Det nedre pressverktøyet 84 på fig. 7 har et hulrom eller en uttagning 86 for mottagning av en forvarmet, pulver-fylt beholder, og det øvre pressverktøyet 82, som er montert på et presstempel/ har et utspring 88 som innføres i uttagningen 86 For this, a standard type mechanical or hydraulic press with press tools 82, 84, e.g. of the kind shown in fig. 7. The lower press tool 84 of fig. 7 has a cavity or recess 86 for receiving a preheated, powder-filled container, and the upper press tool 82, which is mounted on a press piston/ has a projection 88 which is inserted into the recess 86

for utøvelse av trykk mot beholderen. Ved forvarmingen er godset i beholderen blitt oppvarmet til en temperatur hvor plastisk flytning for exerting pressure against the container. During preheating, the goods in the container have been heated to a temperature at which plastic flow occurs

relativt lett kan avstedkommes ved pressing av beholderen mot det nedre presseverktøyet 84, mot hvilken beholderen fast-holdes under trykkutøvningen, hvorunder materialet i beholderen virker som et fluidum og utøver et hydrostatisk trykk. Da pulveret i beholderen i utgangspunktet ikke har full densitet, vil trykket fra beholdermaterialet komprimere pulveret, og komprimeringen vil fort-sette inntil pulveret har fått full densitet. På dette stadium har hele massen, dvs. både godset i beholderen og pulveret, full densitet. Beholderen fjernes derpå fra presseverktøyet 84 ved en hensiktsmessig utdragnings- eller utskyvningsoperasjon, hvoretter materialet som danner beholderen,fjernes fra det fortettede pulverlegemet. can be relatively easily accomplished by pressing the container against the lower pressing tool 84, against which the container is held during the application of pressure, during which the material in the container acts as a fluid and exerts a hydrostatic pressure. As the powder in the container does not initially have full density, the pressure from the container material will compress the powder, and the compression will continue until the powder has gained full density. At this stage, the entire mass, i.e. both the material in the container and the powder, has full density. The container is then removed from the press tool 84 by an appropriate extraction or push-out operation, after which the material forming the container is removed from the densified powder body.

Som vist har uttagningen 86 i verktøyet 84 koniske vegger, og beholderen 96, som på fig. 6 er vist i større skala enn pressverktøyene og deres hulrom vist på fig. 7, har tilsvarende omkretsform for å lette ut-skyvning av beholderen fra det nedre pressverktøyet 84 etter pressingen. Det øvre pressverktøyets 82 hode har en konisk form tilsvarende formen av det nedre verktøy 84. As shown, the recess 86 in the tool 84 has conical walls, and the container 96, as in fig. 6 is shown on a larger scale than the pressing tools and their cavities shown in FIG. 7, has a corresponding circumferential shape to facilitate pushing out of the container from the lower pressing tool 84 after the pressing. The head of the upper pressing tool 82 has a conical shape corresponding to the shape of the lower tool 84.

Ved anvendelse av en mekanisk presse kan denne skades dersom pulveret når full densitet og derigjennom ikke kan komprimeres ytterligere innen stempelet har nådd endestillingen for sitt nedadgående slag. Dette problem unngås ved anvendelse av en hydraulisk presse hvor stempelets slagbevegelse stoppes ved oppnåelse av et forutbestemt trykk. When using a mechanical press, this can be damaged if the powder reaches full density and thereby cannot be compressed further before the piston has reached the end position of its downward stroke. This problem is avoided by using a hydraulic press where the impact movement of the piston is stopped when a predetermined pressure is reached.

For å forhindre skader på en mekanisk presse kan pressverktøyene 82, 84 anordnes slik at regulert uttrengning av godset i beholderen mellom pressverktøyene tillates ved overskridning av et bestemt, maskimalt trykk. For dette formål kan det anordnes en spalte mellom flatene 90 som begrenser uttagningen 86 i sideretning, og tilsvarende sideflater 92 på det øvre pressverktøyet 82 hode 88 for å tillate utflytning ved utilatelig høye trykk, men for å sikre et tilstrekkelig høyt hydrostatisk trykk fra beholderen før densifisering av pulveret, kan det være nødvendig å anordne pressverktøyet på slik måte at metallet fra beholderen flyter ut gjennom en labyrintartet eller kroket spalte. For dette formål kan eksempelvis det øvre press-verktøyets sideflate 92 være forlenget med en krom flate 94 som vil utgjøre motstand mot utflytning av beholdermetall ved avbøyning av utflytningsretningen og forlenging av utflytningsveien. Ved hensiktsmessig utformning av disse flater kan således motstanden mot •materialuttrengning økes,men hovedsaken er at de to pressverktøyene er slik konstruert at trykkbegrensing oppnås ved regulert uttrengnin av beholdermaterialet. In order to prevent damage to a mechanical press, the press tools 82, 84 can be arranged so that regulated extrusion of the goods in the container between the press tools is permitted when a certain maximum pressure is exceeded. For this purpose, a gap can be arranged between the surfaces 90 which limit the outlet 86 in the lateral direction, and corresponding side surfaces 92 on the upper press tool 82 head 88 to allow flow out at unacceptably high pressures, but to ensure a sufficiently high hydrostatic pressure from the container before densification of the powder, it may be necessary to arrange the pressing tool in such a way that the metal from the container flows out through a labyrinth-like or hooked slot. For this purpose, for example, the upper pressing tool's side surface 92 can be extended with a chrome surface 94 which will resist the flow of container metal by deflection of the flow direction and extension of the flow path. By appropriately designing these surfaces, the resistance to • material extrusion can be increased, but the main thing is that the two pressing tools are constructed in such a way that pressure limitation is achieved by regulated extrusion of the container material.

Den på fig. 6 viste beholder 96 er spesielt konstruert for samvirk-ning med en presse av det slag som f.eks. er vist på fig. 7. Hulrommet i beholderen på fig. 6 kan ha relativt komplisert form for fremstilling av tilsvarende formlegemer til endelig form eller nær endelig form. Beholderen 96 har en øvre seksjon 98 og en nedre seksjon 100 som er utformet av stål med lavt karboninnhold ved maskinell bearbeidning, samt en av samme materiale og på samme måte fremstilt kjerne 102 som er plassert mellom disse to seksjoner. I likhet med de ovenfor beskrevne tilfeller, er beholderens øvre og nedre seksjoner 98, 100 forbundet ved sveising, slik det er vist ved 10 5 ved mot hverandre passende flater. The one in fig. 6 shown container 96 is specially constructed for interaction with a press of the kind which e.g. is shown in fig. 7. The cavity in the container in fig. 6 can have a relatively complicated form for the production of corresponding molded bodies to final form or close to final form. The container 96 has an upper section 98 and a lower section 100 which are formed from low carbon steel by machining, as well as a core 102 of the same material and similarly manufactured which is placed between these two sections. Similar to the cases described above, the upper and lower sections 98, 100 of the container are connected by welding, as shown at 10 5 by mating surfaces.

Før fylling av hulrommet i beholderen 96 med pulver, er den øvre seksjon 98 blitt forsynt med en eller flere kanaler 104 som fører til hulrommet. Kanalene 104 strekker seg gjennom et konisk formet parti 106 i den øvre seksjonen 98 og er forenet med hverandre via et felles innløp 108. Et påfyllingsrør 110 er fastsveiset til den øvre seksjonen 98 i tilslutning til innløpet 108 og tillater påfylling av pulver. Påfyllingsrøret 110 er likeledes beregnet for tilknytning til en vakuumpumpe for evakuering av hulrommet før påfylling av pulver. Before filling the cavity in the container 96 with powder, the upper section 98 has been provided with one or more channels 104 leading to the cavity. The channels 104 extend through a conically shaped part 106 in the upper section 98 and are united with each other via a common inlet 108. A filling tube 110 is welded to the upper section 98 in connection with the inlet 108 and allows the filling of powder. The filling pipe 110 is also intended for connection to a vacuum pump for evacuating the cavity before filling with powder.

Etter evakuering av beholderen 96 og påfylling av pulver lukkes på-fyllingsrøret 110 ved sammenklemming av rørets ende og eventuelt sveising. After evacuating the container 96 and filling with powder, the filling tube 110 is closed by clamping the end of the tube and possibly welding.

Dersom pulveret skal komprimeres ved hjelp av en presse, er det nødvendig å beskytte påfyllingsrøret 110 mot skader for å forhindre lekkasje til det undertrykk som består i hulrommet i beholderen 96, noe som ville føre både til minskning av undertrykket og forurensninc av pulveret. Derfor er en beskyttelseshette 112 bestående av en hylse 114 og en endevegg 116 anbragt over påfyllingsrøret 110 og fastsveiset til beholderen 96. Pulver kan være anbragt i spalten mellom hetten og påfyllingsrøret for å virke som støtte. If the powder is to be compressed by means of a press, it is necessary to protect the filling pipe 110 from damage in order to prevent leakage to the negative pressure that exists in the cavity in the container 96, which would lead to both a reduction of the negative pressure and contamination of the powder. Therefore, a protective cap 112 consisting of a sleeve 114 and an end wall 116 is placed over the filling tube 110 and welded to the container 96. Powder can be placed in the gap between the cap and the filling tube to act as a support.

Det øvre pressverktøyet 82 vist på fig. 7 har en spesiell form The upper pressing tool 82 shown in fig. 7 has a special shape

som tilsvarer den ytre form av beholderens 96 øvre parti 106 which corresponds to the outer shape of the upper part 106 of the container 96

som er konisk. Det øvre pressverktøyet har et tilsvarende konisk hulrom 118 med en sylinderformet forlengelse 12 0 for opptagelse av beskyttelseshetten 112. Merk at hulromsdelen 120 ikke er fullstendig sylinderformet, men svakt konisk med hensiktsmessig slippvinkel for å lette fjerning av det øvre pressverktøyet 82 fra beholderen 96. which is conical. The upper pressing tool has a corresponding conical cavity 118 with a cylindrical extension 120 for receiving the protective cap 112. Note that the cavity part 120 is not completely cylindrical, but slightly conical with an appropriate drop angle to facilitate removal of the upper pressing tool 82 from the container 96.

Et vesentlig kjennetegn ved beholderen 96 på fig. 6 er det kuppel-lignende partiet 106, men i en alternativ utførelse kan beholderen 96 ha en enklere form som antydet med strekprikket linje 121. Beholderen vist med heltrukne linjer foretrekkes imidlertid fordi den krever mindre materiale enn den alternative utførelse. An essential characteristic of the container 96 in fig. 6 is the dome-like portion 106, but in an alternative embodiment the container 96 may have a simpler shape as indicated by the dash-dotted line 121. The container shown in solid lines is preferred, however, because it requires less material than the alternative embodiment.

En typisk fremgangsmåte for komprimering av pulver under anvendelse av en presse omfatter følgende trinn. Etter fremstilling av beholderen 96 tilkobles en vakuumpumpe til påfyllingsrøret 110, og ved hjelp av pumpen evakueres beholderen til et så lavt trykk som ca. 10 jim. Etter evakueringen fylles beholderen med pulver mens hulrommet holdes under vakuum. Dette kan utføres ved at påfyllingsrøret 110 tilkobles et T-rørstykke hvis ene gren kobles til vakuumpumpe mens pulveret tilføres gjennom den andre gren. Etter påfyllingen lukkes røret 110, og dette kan som allerede nevnt, skje ved sammenklemming og påfølgende sveising av rørenden. A typical method for compacting powder using a press includes the following steps. After manufacturing the container 96, a vacuum pump is connected to the filling pipe 110, and with the help of the pump the container is evacuated to a pressure as low as approx. 10 jim. After evacuation, the container is filled with powder while the cavity is kept under vacuum. This can be done by connecting the filling pipe 110 to a T-pipe, one branch of which is connected to a vacuum pump while the powder is supplied through the other branch. After filling, the pipe 110 is closed, and this can, as already mentioned, be done by clamping and subsequent welding of the pipe end.

Den beskrevne beskyttelseshetten 112 forbindes deretter med be^ holderen 96 slik at den omslutter påfyllingsrøret 110. The protective cap 112 described is then connected to the container 96 so that it encloses the filling tube 110.

Beholderen 96 fylt med pulver oppvarmes deretter i en ovn til den temperatur som pulveret skal ha under komprimeringen. Materialet som beholderen er fremstilt av, skal ved den valgte komprimerings-temperatur kunne bringes til plastisk flytende tilstand når beholderen utsettes for det for komprimering av pulveret valgte trykk. For de fleste anvendelsesområder har det vist seg å være hensiktsmessig å oppvarme den på fig. 6 viste beholder til en temperatur på mellom 925 og 1250° C, men naturligvis velges temperaturen med hensyn til den pulverlegering som skal komprimeres, og hensiktsmessige konsolideringstemperaturer er velkjente for de vanlig forekommende legeringer. Ved en beholder av karbonfattig stål bibeholder materialet i dette temperaturområde sin strukturelle integritet, men ved et trykk på ca. 3 50 kp/cm 2 kan materialet bringes til plastisk flytende tilstand. Den således oppvarmede beholder overføres til en presse for konsolidering av pulveret. The container 96 filled with powder is then heated in an oven to the temperature that the powder should have during compression. The material from which the container is made must, at the chosen compression temperature, be able to be brought to a plastic liquid state when the container is subjected to the pressure chosen for compressing the powder. For most areas of application, it has been shown to be appropriate to heat it in fig. 6 shown container to a temperature of between 925 and 1250° C, but of course the temperature is chosen with regard to the powder alloy to be compressed, and appropriate consolidation temperatures are well known for the commonly occurring alloys. In the case of a low-carbon steel container, the material retains its structural integrity in this temperature range, but at a pressure of approx. 3 50 kp/cm 2 the material can be brought to a plastic liquid state. The thus heated container is transferred to a press for consolidation of the powder.

Ved anvendelse av en beholder 96 av det slag som er vist på fig. 6, ble det fremstilt et prøvelegeme av titanpulver, idet forvarming til en temperatur på ca. 925° C ble utført og det ble benyttet et trykk på ca. 1050 kp/cm ved hjelp av en mekanisk presse av standard type utrustet med pressverktøy av det slag som er vist på fig. 7. Beholderen ble oppvarmet i en ovn tilstrekkelig lenge til oppnåelse av jevn temperatur gjennom hele beholderen og dens innhold. Beholderen ble deretter ført inn i pressen hvor pressingen ble utført i et eneste presslag mens beholderen ble støttet mot det nedre pressverktøyet 82 vist på fig. 7. Materialet i beholderen ble herved bragt til plastisk flytende tilstand og utsatte pulveret for et hydrostatisk trykk som var tilstrekkelig for densifisering av pulveret. Deretter ble beholderen 96 utstøtt av pressverktøyet 82 og avkjølt, og beholderen ble fjernet fra det fremstilte, komprimerte pulverlegemet. When using a container 96 of the type shown in fig. 6, a test body of titanium powder was produced, preheating to a temperature of approx. 925° C was carried out and a pressure of approx. 1050 kp/cm using a mechanical press of standard type equipped with press tools of the type shown in fig. 7. The container was heated in an oven long enough to achieve uniform temperature throughout the container and its contents. The container was then introduced into the press where the pressing was carried out in a single pressing stroke while the container was supported against the lower pressing tool 82 shown in fig. 7. The material in the container was thereby brought to a plastic liquid state and exposed the powder to a hydrostatic pressure which was sufficient for densification of the powder. Then, the container 96 was ejected by the pressing tool 82 and cooled, and the container was removed from the produced compacted powder body.

Det er fordelaktig å anvende en presse istedenfor en autoklav på grunn av at pressningstiden ved maksimal temperatur derigjennom kan minskes betydelig. I typiske tilfelle kan behandlingstiden i en autoklav ofte overskride 4 timer fra det øyeblikk beholderen innføres til den tas ut, mens behandlingstiden i en presse kan måles i minutter. Dessuten er autoklaver som skal kunne arbeide ved et så høyt trykk som 1050 kp/cm 2, relativt kompliserte og dyre apparate og anvendelse av mekaniske eller hydrauliske presser medfører derfor betydelige forenklinger av konsolideringsprosessen. It is advantageous to use a press instead of an autoclave because the pressing time at maximum temperature can thereby be significantly reduced. In typical cases, the processing time in an autoclave can often exceed 4 hours from the moment the container is introduced until it is removed, while the processing time in a press can be measured in minutes. Moreover, autoclaves which must be able to work at a pressure as high as 1050 kp/cm 2 are relatively complicated and expensive devices and the use of mechanical or hydraulic presses therefore entails significant simplifications of the consolidation process.

Claims

1. Process for heat consolidating metallic or non-metallic powders. material in a container by exerting pressure on the outside of the container to produce a dense, compact powder body, characterized in that the powder is placed and enclosed in a cavity of the desired contour in a container (10), whose walls (12, 14), which with the interior forms the container cavity contour, has sufficient thickness to give the container exterior a contour that deviates from precisely following the container cavity contour, and which walls consist of dense, solid material which is substantially incompressible and which, when subjected to sufficient pressure, is transferable from the solid state into a plastic liquid state, and that an active pressure is exerted on the outside of the container so that the pressure is brought to work over the entire outer peripheral surface of the container and is sufficiently high to convert the solid container material into such a plastic liquid state at the temperature used that it transfers the consolidation pressure on the powder in the container via hydrostatic pressure formed in the container wall e is relatively independent of the outer contour of the container and of how the active pressure on the container is exerted.

2. Method according to claim 1, characterized in that the container and the powder therein are heated to reduce the necessary pressure to transfer the container material to a plastic liquid state and to provide said consolidation.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the powder in the container is hermetically enclosed by sealing the container.

4. Method according to one of claims 1-3, characterized in that the consolidation is carried out in a container with such a wall thickness and cavity volume that the total volume of the container's walls is greater than that of the container's cavity volume.

5. Method according to claim 4, characterized in that the consolidation is carried out in a container of such a material that the total volume of the walls of the container remains largely constant, while the cavity volume decreases due to the pressure exerted for the consolidation.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure is provided on the entire circumferential surface of the container by means of gas pressure in an autoclave.

7. Method according to one of claims 1-5, characterized in that the pressure on the container is provided by the container being pressed between pressing means (82, 84) in a press.

8. Method according to claim 7, characterized in that regulated departure of metal from the container between the press members is permitted before the exerted pressure exceeds a pressure at which the press is overloaded.

9. Container for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the container (10) consists of a solid material which has mainly full theoretical density and is mainly incompressible, and an outer contour which, due to contour equalizing wall thickness, deviates from exactly following the cavity contour of the container, and that the container's wall material has the property, at the pressure, possibly in combination with temperature increase, to which the container is to be exposed, for the consolidation of powder in the container, to be transferred to a plastic liquid state in order to, by acting as a fluid, transfer the consolidation pressure on the powder via hydrostatic pressure formed in the container wall relatively independently of the container's outer contour and how the active pressure on the container is exerted.

10. Container according to claim 9, characterized in that the container consists of a material based on metal.

11. Container according to claim 9, characterized in that the container consists of metal which becomes plastically liquid at a temperature above 265°C without losing its structural integrity.

12. Container according to claims 10 and 11, characterized in that the metal is steel with a low carbon content.

13. Container according to one of claims 9-11, characterized in that the walls of the container consist of gas-impermeable material.

14. Container according to one of claims 9-13, characterized in that the walls of the container have essentially uniform composition throughout the cross-section from the outside to the cavity.

15. Container according to claim 14, characterized in that the walls of the container have a largely uniform density.

16. Container according to one of claims 9-15, characterized in that it consists of at least two sections (50, 52, 54) which are connected by welding.

17. Container according to claim 12, characterized in that the cavity contour of the container has a complex shape comprising a mainly disc-shaped part (46) and at least one mainly ring-shaped part (48), which extends largely in the transverse direction from the disc-shaped part , and that the container consists of two main sections (50, 52) and an intermediate section (54) situated between them, the one main section (50) and the intermediate section (54) delimiting it. disc-shaped part of the cavity while the second main section (52) and the intermediate section define said annular part or parts (48) of the cavity.

18. Container according to claim 16 or 17, characterized in that it comprises at least two sections (50, 52, 54) which have mutually suitable surfaces arranged for connection with each other.

19. Container according to one of claims 16-18, characterized in that the container consists of two end sections and an intermediate section (50, 52 or 54) and includes devices (7 2, 74, 76, 78) for cooperative engagement with and for centering and supporting the intermediate section (54) situated between the end sections (52, 54).

20. Container according to one of claims 9-19, characterized in that it comprises a connection (70) from the outside of the container to the cavity for filling the powder.

21. Container according to one of claims 9-20, characterized in that the container's cavity volume does not exceed the total volume of the container.