NO164080B

NO164080B - PROCESSING MEASUREMENT AND DEVICE FOR HEAT CONSOLIDATION AIALS.

Info

Publication number: NO164080B
Application number: NO833160A
Authority: NO
Inventors: Walter J Rozmus
Original assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1982-09-20
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1990-05-21
Also published as: DK160680C; DE3375286D1; AU3982585A; EP0105653B1; CA1222152A; DK160680B; DK400583A; AU3982685A; AR231811A1; AU561135B2; NO164080C; DK400583D0; MX156866A; AU545852B2; ATE31886T1; NO833160L; EP0105653A1; JPS6239201B2; AU1896983A; BR8305054A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for varmekonsolidering av materiale av metalliske og ikke-metalliske pulverblandinger og kombinasjoner derav som angitt i krav l's ingress for å danne et forut bestemt fortettet kompakt materiale. Konsolideringen utføres normalt ved å evakuere en beholder og fylle beholderen med et pulver som skal konsolideres og deretter hermetisk forsegle beholderen. Trykk påføres så den fylte og forseglede beholder for å komprimere pulveret. Pulveret tilføres også gjerne varme til en sammentrykningstemperatur. Kombinasjonen av varme og trykk letter konsolideringen av pulveret. Oppfinnelsen angår også en anordning som er egnet til slik varnekonsolidering som angitt i krav 13. The present invention relates to a method for heat consolidation of material of metallic and non-metallic powder mixtures and combinations thereof as stated in claim 1's preamble to form a predetermined densified compact material. The consolidation is normally carried out by evacuating a container and filling the container with a powder to be consolidated and then hermetically sealing the container. Pressure is then applied to the filled and sealed container to compress the powder. The powder is also preferably heated to a compression temperature. The combination of heat and pressure facilitates the consolidation of the powder. The invention also relates to a device which is suitable for such warning consolidation as specified in claim 13.

Det er velkjent å plassere en hermetisk forseglet beholder med pulver deri i en autoklav eller varm isostatisk presse hvor det utsettes for varme og gasstrykk. It is well known to place a hermetically sealed container with powder therein in an autoclave or hot isostatic press where it is exposed to heat and gas pressure.

På grunn av omkostningene og begrensningene til en autoklav eller varm isostatisk presse, har det vært foretatt betyde-lige utviklinger hvor pulveret som skal sammentrykkes innkapsles i en i det vesentlige helt fortettet og ukomprimer-, bar beholder som gir et trykkoverføringsmedium som holder sin formintegritet under behandling både ved omgivelses-temperaturer og ved høyere kompresjonstemperaturer, men likevel blir flytende og kan strømme plastisk når trykk påføres hele den utvendige overflaten derav for å komprimere pulveret hydrostatisk. Pulveret innkapsles gjerne hermetisk i det trykkoverførende medium, som'deretter oppvarmes til en tilstrekkelig kompresjonstemperatur og fortettning av pulveret. Etter tilstrekkelig oppvarming kan trykkoverførings-mediet med pulveret deri plasseres mellom to matrisser i en presse som raskt lukkes for å tilføre trykk på hele overflaten av det trykkoverførende medium. Det trykkoverførende medium må, i det minste umiddelbart før dens valgte forutbestemte fortetning, være helt fortettet og ukomprimerbart og kunne flyte slik at det trykk som overføres på pulveret er hydrostatisk og, derfor, kommer fra alle retninger. Due to the cost and limitations of an autoclave or hot isostatic press, significant developments have been made where the powder to be compressed is encapsulated in an essentially fully densified and incompressible container that provides a pressure transfer medium that maintains its shape integrity under treatment both at ambient temperatures and at higher compression temperatures, but still liquefies and can flow plastically when pressure is applied to the entire outer surface thereof to compact the powder hydrostatically. The powder is preferably hermetically encapsulated in the pressure transmitting medium, which is then heated to a sufficient compression temperature and densification of the powder. After sufficient heating, the pressure transfer medium with the powder therein can be placed between two dies in a press which is quickly closed to apply pressure to the entire surface of the pressure transfer medium. The pressure transmitting medium must, at least immediately prior to its chosen predetermined densification, be fully densified and incompressible and able to flow so that the pressure transmitted to the powder is hydrostatic and, therefore, comes from all directions.

Etter at materialet er fortettet i ønsket grad, må trykk-overf øringsmediet som avgrenser beholderen fjernes fra det komprimerte materiale, og derved tapes det trykkoverførende mediums integritet, hvorved enten det trykkoverførende medium ikke lenger er anvendelig eller må resirkuleres fullstendig for å lage en ny beholder. After the material is densified to the desired degree, the pressure-transmitting medium that bounds the container must be removed from the compacted material, thereby losing the integrity of the pressure-transmitting medium, whereby either the pressure-transmitting medium is no longer usable or must be completely recycled to make a new container .

Hensikten ved foreliggende oppfinnelse er å konsolidere materiale av metalliske og ikke-metalliske blandinger og kombinasjoner derav for å danne et fortettet kompakt materiale med en forut bestemt densitet, hvor en mengde av et slikt materiale som er mindre fortettet enn den forut bestemte densitet, oppvarmes og plasseres i et hulrom i et trykk-overf øringsmedium som påføres trykk utenfra på hele mediets overflate, hvilket gir en forut bestemt fortettning av materialet ved det hydrostatiske trykk mediet pålegges som reaksjon på at mediet i det vesentlige er fullstendig fortettet og ukomprimerbart og kan flyte elastisk i det minste rett før den forut bestemte fortettning. Fremgangs-måten ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat det anvendes et elastomert trykkoverføringsmedium og materialet innkapsles i en termisk isolerende barriéreanordning plassert i hulrommet til elatsomermediet for å danne en termisk barriére mellom materialet som skal komprimeres og det elastomere medium før trykk pålegges mediet for å begrense varmeoverføring mellom materialet og elastomermediet. The purpose of the present invention is to consolidate material of metallic and non-metallic mixtures and combinations thereof to form a densified compact material with a predetermined density, where a quantity of such material that is less densified than the predetermined density is heated and is placed in a cavity in a pressure transfer medium which applies pressure from the outside on the entire surface of the medium, which results in a predetermined densification of the material by the hydrostatic pressure applied to the medium in response to the fact that the medium is essentially completely densified and incompressible and can flow elastically at least immediately before the predetermined densification. The method according to the invention is characterized in that an elastomeric pressure transfer medium is used and the material is encapsulated in a thermally insulating barrier device placed in the cavity of the elastomeric medium to form a thermal barrier between the material to be compressed and the elastomeric medium before pressure is applied to the medium to limit heat transfer between the material and the elastomer medium.

For å bevirke hydrostatisk kompresjon gjennom et i det vesentlige helt fortettet og ukomprimerbart medium i en presse, må pressen gi tilstrekkelig kraft til at mediet flyter plastisk. Materialet som skal komprimeres, plasseres gjerne i et trykkoverførende medium, som igjen plasseres i en presse hvor det utsettes for krefter som gjør det flytende og i stand til å overføre krefter hydrostatisk til materiale som skal komprimeres, og derved forandrer trykkoverføringsmediet form. Dertil blir trykkoverførings-mediet som fullstendig innkapsler materialet, trykket sammen og taper sin integritet etter å være fjernet fra det komprimerte materiale. Fordi trykkoverføringsmediet forandrer form under kompresjonen og får sin integritet ødelagt ved å fjernes fra det komprimerte materiale, kan det ikke brukes på nytt eller må gjennomgå betydelig be handling før ny bruk. En fordel ved foreliggende oppfinnelse er at trykkoverføringsmediet omfatter et elastomert medium som blir fullstendig fortettet og ukomprimerbart og i stand til elastisk strøm rett før den forut bestemte fortettning av det kompakte materiale, men likevel er tilstrekkelig elastisk til å vende tilbake til sin opprinnelige konfigurasjon for fortsatt og gjentatt bruk og komprimering. Dette kan oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved å anvende en termisk isolerende barriéreanordning mellom elastomermediet og det oppvarmede materiale som skal komprimeres, slik at integriteten til det elastomere mediet ikke nedbrytes ved varmen og kan brukes gjentatte ganger. In order to effect hydrostatic compression through an essentially fully densified and incompressible medium in a press, the press must provide sufficient force for the medium to flow plastically. The material to be compressed is usually placed in a pressure-transmitting medium, which in turn is placed in a press where it is exposed to forces that make it liquefy and able to transfer forces hydrostatically to the material to be compressed, and thereby the pressure-transmitting medium changes shape. In addition, the pressure transfer medium that completely encapsulates the material is compressed and loses its integrity after being removed from the compressed material. Because the pressure transfer medium changes shape during compression and has its integrity destroyed by removal from the compressed material, it cannot be reused or must undergo significant processing before reuse. An advantage of the present invention is that the pressure transfer medium comprises an elastomeric medium which becomes fully densified and incompressible and capable of elastic flow immediately prior to the predetermined densification of the compact material, yet is sufficiently elastic to return to its original configuration for continued and repeated use and compression. This can be achieved according to the present invention by using a thermally insulating barrier device between the elastomeric medium and the heated material to be compressed, so that the integrity of the elastomeric medium is not degraded by the heat and can be used repeatedly.

Andre fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse sett i forbindelse med de medfølgende tegninger hvor: Figur 1 er et tverrsnitt av en enhet som anvendes ifølge foreliggende oppfinnelse plassert i åpen stilling; Figur 2 er et tverrsnitt i likhet med figur 1 som viser Other advantages of the present invention will appear more clearly with reference to the following detailed description seen in connection with the accompanying drawings where: Figure 1 is a cross-section of a unit used according to the present invention positioned in the open position; Figure 2 is a cross section similar to Figure 1 which shows

enheten i en lukket stilling; the device in a closed position;

Figur 3 er et delvis tverrsnitt tatt langs linjen 3-3 i Figure 3 is a partial cross-section taken along the line 3-3 i

figur 2; og figure 2; and

Figur 4 viser en del av overflaten til et segl anvendt i Figure 4 shows part of the surface of a seal used in

enheten i foreliggende oppfinnelse. the device in the present invention.

Foreliggende oppfinnelse kan brukes for å konsolidere forskjellige metallpulvere og ikke-metallpulvere samt kombinasjoner derav og danne et fortettet kompakt materiale. Ifølge oppfinnelsen økes pulverets densitetsgrad til en forut bestemt eller ønsket densitet som kan være fullstendig densitet eller fortetning eller mindre enn full densitet eller fortetning. The present invention can be used to consolidate various metal powders and non-metal powders as well as combinations thereof and form a densified compact material. According to the invention, the degree of density of the powder is increased to a predetermined or desired density which can be full density or densification or less than full density or densification.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å konsolidere materiale av metalliske og ikke-metalliske blandinger og kombinasjoner derav og danne et fortettet kompakt materi- The invention relates to a method for consolidating material of metallic and non-metallic mixtures and combinations thereof and forming a densified compact material

ale med en forut bestemt densitet hvor en mengde av et slikt materiale som er mindre fortettet enn den forutbestemte endelige densitet innkapsles i et trykkoverføringsmedium som pålegges et utvendig trykk på hele overflaten av mediet for å gi en forutbestemt f ort et iiing av det innkapslede materiale ved hydrostatisk trykk påført mediet som reak- ale of a predetermined density where a quantity of such material which is less densified than the predetermined final density is encapsulated in a pressure transfer medium which applies an external pressure to the entire surface of the medium to produce a predetermined velocity of the encapsulated material by hydrostatic pressure applied to the medium that reacts

sjon på at mediet i det vesentlige er fullstendig fortettet og ukomprimerbart og har evne til elastisk strømning, sion that the medium is essentially completely condensed and incompressible and capable of elastic flow,

i det minste umiddelbart før den forutbestemte fortettning. Med andre ord overfører mediet hydrostatisk trykk som en væske i alle retninger rundt materialet for komprimering av dette. at least immediately before the predetermined densification. In other words, the medium transmits hydrostatic pressure as a liquid in all directions around the material to compress it.

Slik oppfinnelsen er illustrert, fylles og innkapsles en mengde mindre enn fullstendig fortettet pulver i en beholder 12. Beholderen 12 evakueres med et vakuum gjennom et rør (ikke vist) og fylles så med pulveret 10 under vakuum gjennom røret. Etter fylling forsegles røret for hermetisk å tette beholderen 12 med pulveret 10 under vakuum. Beholderen 10 er tynn-vegget og fortrinnsvis av et metallfoliemateriale. Beholderen 12 kan fylles og forsegles som beskrevet i US patent 4.229.872. As the invention is illustrated, a quantity of less than completely densified powder is filled and encapsulated in a container 12. The container 12 is evacuated with a vacuum through a tube (not shown) and then filled with the powder 10 under vacuum through the tube. After filling, the tube is sealed to hermetically seal the container 12 with the powder 10 under vacuum. The container 10 is thin-walled and preferably made of a metal foil material. The container 12 can be filled and sealed as described in US patent 4,229,872.

Beholderen 12 er sirkelformet i tverrsnitt og danner en sylinder og har et fyllingsrør (ikke vist) som går fra en ende derav. Det må imidlertid være klart at beholderens 12 form vil avhenge av den ønskede formen til sluttdelen eller det kompakte materiale. The container 12 is circular in cross-section and forms a cylinder and has a filling tube (not shown) extending from one end thereof. However, it must be clear that the shape of the container 12 will depend on the desired shape of the end part or the compact material.

Som illustrert, inneholder en enhet for utføring av fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse en matrisseskål 14 og et stempel 16 som innebfatter festepunkter 18 for feste av før-ingsnøkler for å føre matrisseskålen 14 og stempelet 16. Matrisseskålen 14 og stempelet 16 inneholder også boringer 2 0 for å oppta festebolter eller stifter for å feste matrisseskålen 14 og stempelet 16 til en presse som kan være av en. eller annen velkjent type. Stempelet 16 og matrisseskålen 14 føres xinder åpning og lukning av pressen mellom den åpne stilling vist i Figur 1 og den lukkede stilling vist i figur 2. As illustrated, a unit for carrying out the method according to the present invention contains a die cup 14 and a piston 16 which includes attachment points 18 for attaching guide keys to guide the die cup 14 and the piston 16. The die cup 14 and the piston 16 also contain bores 20 for to accommodate attachment bolts or pins to attach die cup 14 and piston 16 to a press which may be of a. or other well-known type. The piston 16 and the die cup 14 are moved during opening and closing of the press between the open position shown in Figure 1 and the closed position shown in Figure 2.

Et trykkoverføringsmedium omfattende første og andre elastomerkomponenter 22 og 24, danner et hulrom for innkapsling av materiale som skal konsolideres. Matrisseskålen 14 er laget av et ukomprimerbart materiale såsom stål, og inneholder et matrisseskålhulrom 26. På lignende måte er stempelet 16 laget av et ukomprimerbart materiale såsom stål, og inneholder et stempelhulrom 28. Stempelet 16 inn-befatter en hevet flens eller kant 30 som omgir stempel-hulrommet 28.Matrisseskålhulrommet 26 har utvendige overflater for å ta imot og for glidende samvirke med de utvendige overflatene av den hevede flens 30 av stempelet 16. Med andre ord føres de innvendige flatene av hulrommet 2 6 A pressure transfer medium comprising first and second elastomeric components 22 and 24 forms a cavity for encapsulating material to be consolidated. The die cup 14 is made of an incompressible material such as steel, and contains a die cup cavity 26. Similarly, the piston 16 is made of an incompressible material such as steel, and contains a piston cavity 28. The piston 16 includes a raised flange or rim 30 that surrounds the piston cavity 28. The matrix cup cavity 26 has external surfaces for receiving and for sliding cooperation with the external surfaces of the raised flange 30 of the piston 16. In other words, the internal surfaces of the cavity 2 6 are guided

i matrisseskålen 14 på linje med de utvendige overflatene og flensen 30 til stempelet 16 slik at de kommer i tett glidende forbindelse med hverandre når matrisseskålen 14 in the matrix bowl 14 in line with the external surfaces and the flange 30 of the piston 16 so that they come into close sliding connection with each other when the matrix bowl 14

og stempelet 16 lukkes. Den første komponent 22 av det elastomere medium holdes i matrisseskålhulrommet 26 ved å være fastklemt deri eller ha små mengder klebemiddel som fester elastomerkomponenten til hulrommet 26. På lignende måte holdes den andre elastomerkomponent 24 i stempelhul-rommet 28. Den første og andre elastomerkomponent 22 og 24 danner et sylindrisk hulrom som omgir materialet 10 for sammentrykning av dette. Elastomerkomponentene 22 og 24 kan i tillegg til naturlig gummi bestå av elastomere såsom neo-pren, polysiloksanelastomere, polyuretan, polysulfidgummi, polybutadien, buna-S osv. Elastomermediet som utgjør komponentene 22 og 2 4, er elastiske ved at de kan sammenpresses og likevel vende tilbake til sin opprinnelige form. Etter at elastomermediet som danner komponentene 22 og 24sammenpresses i en viss grad, blir det hovedsakelig ukomprimerbart, men likevel flytende, dvs. i stand til elastisk strømning, slik at ved punktet for kompresjon og den ønskede fortettning av pulveret 10 påfører det hydrostatisk trykk i alle retninger rundt beholderen 12 for å and the piston 16 is closed. The first component 22 of the elastomeric medium is held in the die cup cavity 26 by being clamped therein or having small amounts of adhesive that secures the elastomeric component to the cavity 26. Similarly, the second elastomeric component 24 is held in the piston cavity 28. The first and second elastomeric components 22 and 24 forms a cylindrical cavity which surrounds the material 10 for compressing it. The elastomer components 22 and 24 can, in addition to natural rubber, consist of elastomers such as neo-prene, polysiloxane elastomers, polyurethane, polysulfide rubber, polybutadiene, buna-S, etc. The elastomer medium that makes up the components 22 and 2 4 are elastic in that they can be compressed and yet turn back to its original form. After the elastomeric medium forming the components 22 and 24 is compressed to a certain extent, it becomes essentially incompressible, but nevertheless fluid, i.e. capable of elastic flow, so that at the point of compression and the desired densification of the powder 10 it applies hydrostatic pressure in all directions around the container 12 to

sammenpresse pulveret 10 inne i denne. Beholderen 12 er av et materiale som er tynnvegget og reduseres i volum for å sammenpresse pulveret 10. compress the powder 10 inside this. The container 12 is made of a material that is thin-walled and is reduced in volume to compress the powder 10.

Pulveret 10 oppvarmes til en "høyere temperatur for å The powder 10 is heated to a higher temperature to

lette fortetningen av dette. For å beskytte elastomermediet som avgrenser komponenténe 22 og 24, danner en termisk isolerende barriéreanordning en termisk barriére mellom pulvermaterialet 10 og det elastomere medium 22 og 2 4 før trykk pålegges mediet 22 og 2 4 ved lukning av matrisseskålen 14 og stempelet 16 for å begrense varmeover-føringen mellom materialet 10 og det elastomere medium 22 og 24. Den termisk isolerende barriéreanordning inneholder en første termisk isolerende kappe 32 som fullstendig omgir beholderen 12 for å begrense varmetapet fra materialet 10, og en andre termisk isolerende kappe 34 som omgir den første kappe 32 for å beskytte de elastomere komponeneter 24 og 22 fra varme som unnslipper fra den første kappe 32. facilitate the condensation of this. To protect the elastomeric medium that bounds the components 22 and 24, a thermally insulating barrier device forms a thermal barrier between the powder material 10 and the elastomeric medium 22 and 2 4 before pressure is applied to the medium 22 and 2 4 by closing the die cup 14 and the piston 16 to limit heat transfer - the guide between the material 10 and the elastomeric medium 22 and 24. The thermally insulating barrier device contains a first thermally insulating jacket 32 which completely surrounds the container 12 to limit heat loss from the material 10, and a second thermally insulating jacket 34 which surrounds the first jacket 32 to protect the elastomeric components 24 and 22 from heat escaping from the first jacket 32.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er kappene 32 og 34 laget av et keramisk materiale med meget lav varmeledningsevne. Dertil er materialet som kappene 32 og 34 er laget av, flytende eller i stand til å flyte i det minste rett før den ønskede kompresjon av pulveret 10 når trykket pålegges rundt dette hydrostatisk gjennom de elastomere komponenter 22 og 24. Analogt kan materialet i kappene 32 og 34 flyte på samme måte som kvikksand rett før komprimering. I en foretrukket form har beholderen 12 den første kappe 32 støpt rundt seg i en form slik at kappen 32 fullstendig innkapsler beholderen 12 og utgjør et homogent materiale. Den første kappe 32 med beholderen 12 og materialet deri oppvarmes til en høyere temperatur som er tilstrekkelig for komprimering. Under denne oppvarmingen blir kappen 32 var-met. Deretter plasseres kappen 32 med beholderen 12 og materialet 10 deri i en andre kappe i hulrommet avgrenset av elastomerkomponentene 22 og 24. Den andre kappen 34 er laget av to komplementære seksjoner som passer sammen og fullstendig innkapsler og omgir den første kappen 32. Den andre kappen 34 er også flytende eller i stand til å flyte rett før den ønskede fortettning av pulveret 10. Såsnart det oppvarmede materiale 10 i beholderen 12, som igjen er innkapslet i den første kappen 32, plasseres i den andre kappen 34 som illustrert på Figur 1, lukkes pressen og lukker matrisseskålen 14 og stempelet 16, hvorved flensen 30 av stempelet 16 kommer inn i matrisseskålens 14 hulrom 26. Det er viktig å merke seg at flensen 30 kommer inn i hulrommet 26 av matrisseskålen 14 før elastomerkomponentene 22 og 24 kommer i kontakt med hverandre og trykkes sammen til et hydrostatisk trykk når de blir ukomprimerbare og flytende for å overføre hydrostatisk trykk fra alle retninger mot den andre kappe 34, som igjen overfører det hydrostatiske trykk gjennom kappen 32 og beholderen 12 for å komprimere og fortette det pulveriserte metall 10. According to the present invention, the jackets 32 and 34 are made of a ceramic material with very low thermal conductivity. In addition, the material of which the jackets 32 and 34 are made is liquid or able to flow at least immediately before the desired compression of the powder 10 when the pressure is applied around it hydrostatically through the elastomeric components 22 and 24. Analogously, the material of the jackets 32 can and 34 flow in the same way as quicksand immediately before compaction. In a preferred form, the container 12 has the first cover 32 molded around it in a shape so that the cover 32 completely encapsulates the container 12 and constitutes a homogeneous material. The first jacket 32 with the container 12 and the material therein is heated to a higher temperature which is sufficient for compression. During this heating, the jacket 32 is heated. Next, the jacket 32 with the container 12 and the material 10 therein is placed in a second jacket in the cavity defined by the elastomeric components 22 and 24. The second jacket 34 is made of two complementary sections which fit together and completely enclose and surround the first jacket 32. The second jacket 34 is also liquid or able to flow just before the desired densification of the powder 10. As soon as the heated material 10 in the container 12, which is again encapsulated in the first jacket 32, is placed in the second jacket 34 as illustrated in Figure 1, closes the press and closes the die cup 14 and the piston 16, whereby the flange 30 of the piston 16 enters the cavity 26 of the die cup 14. It is important to note that the flange 30 enters the cavity 26 of the die cup 14 before the elastomer components 22 and 24 come into contact with each other and are compressed to a hydrostatic pressure when they become incompressible and fluid to transmit hydrostatic pressure from all directions towards the second jacket 34, which in turn transmits the hydrostatic pressure through the jacket 32 and the container 12 to compress and densify the powdered metal 10.

For å kompensere for forskjellene i termisk ekspansjons-koef f isienter, kan en av eller begge kappene 32 og 34 være laget av et keramisk materiale med forsterkningsfibere deri som tillater noe kontraksjon eller ekspansjon av de grunn-leggende materialer som danner kappene 32 eller 34. Med andre ord kan en av kappene 32 og 34 ha fibere fordelt deri for forsterkning. Videre kan kappene 32 og 34 være laget av et smuldrende materiale som kan knuses for å bli ukomprimerbart, merl likevel flytende nok til å overføre trykket hydrostatisk fra elastomerkomponentene 22 og 24 til beholderen 12 og således til det pulveriserte metall 10. To compensate for the differences in coefficients of thermal expansion, one or both of the jackets 32 and 34 may be made of a ceramic material with reinforcing fibers therein which allow some contraction or expansion of the base materials forming the jackets 32 or 34. In other words, one of the sheaths 32 and 34 may have fibers distributed therein for reinforcement. Furthermore, the jackets 32 and 34 may be made of a crumbly material that can be crushed to become incompressible, yet fluid enough to transfer the pressure hydrostatically from the elastomeric components 22 and 24 to the container 12 and thus to the powdered metal 10.

Det er viktig at flensen 30 av stempelet 16 kommer inn i hulrommet 26 av matrisseskålen 14 før elastomerkomponentene 22 og 24 kommer sammen for å kontrollere bevegelsen til elastomerkomponentene 22 og 24. Dertil er en forsegling 36 av et hårdere materiale enn elastomermediet som avgrenser komponentene 22 og 2 4 plassert i og under den øvre kant av hulrommet 26 til matrisseskålen 14, slik at etter at flensen 30 av stempelet 16 kommer inn i matrisseskålen 14 og påfører elastomerkomponenetene 22 og 24 trykk, tvinges forseglingen It is important that the flange 30 of the piston 16 enters the cavity 26 of the die cup 14 before the elastomeric components 22 and 24 come together to control the movement of the elastomeric components 22 and 24. In addition, a seal 36 of a harder material than the elastomeric medium bounds the components 22 and 2 4 located in and below the upper edge of the cavity 26 of the die cup 14 so that after the flange 30 of the piston 16 enters the die cup 14 and applies pressure to the elastomeric components 22 and 24, the seal is forced

36 i tettende kontakt med hulrommets 26 innvendige flater i matrisseskålen 14 på det kritiske øyeblikk med flensens 30 utvendige flate av stempelet 16 for å forhindre lekkasje av elastomerkomponentene 22 og 24 mellom stempelet 16 og matrisseskålen 14. Seglet 36 er av høyere hårdhetsgrad enn elastomerkomponentene 22 og 24, og har derfor mindre evne til plastisk strømning selv om forseglingsmaterialet 36 har evnen til plastisk strømning. 36 in sealing contact with the inner surfaces of the cavity 26 in the die shell 14 at the critical moment with the flange 30 outer surface of the piston 16 to prevent leakage of the elastomer components 22 and 24 between the piston 16 and the die shell 14. The seal 36 is of a higher degree of hardness than the elastomer components 22 and 24, and therefore has less capacity for plastic flow even though the sealing material 36 has the capacity for plastic flow.

Såsnart flensen 30 av stempelet 16 kommer inn i hulrommet As soon as the flange 30 of the piston 16 enters the cavity

26 av matrisseskålen 14, kommer elastomerkomponentene 22 og 26 of the matrix bowl 14, the elastomer components 22 and

2 4 i kontakt med hverandre og begynner å komprimere til et punkt ved hvilket de blir ukomprimerbare og overfører trykk hydrostatisk i alle retninger for å presse sammen det pulveriserte metall 10. Under den begynnende "kompresjon av elastom-er komponentene 22 og 24, beveger de seg eller glir i forhold til overflatene av hulrommene hvor de er plassert i matrisseskålen 14 og stempelet 16. Følgelig inneholder komponentene 22 og 2 4 samt forseglingen 36 flere smøringsspor 38 og 40 i ytterflatene derav for å lette bevegelsen i forhold til den tilstøtende bærende overflate av hulrommene hvori de er plassert. Fortrinnsvis plasseres et smøre- 2 4 in contact with each other and begin to compress to a point at which they become incompressible and transmit pressure hydrostatically in all directions to compress the powdered metal 10. During the initial "compression of the elastomer components 22 and 24, they move themselves or slide relative to the surfaces of the cavities where they are located in the die cup 14 and the piston 16. Accordingly, the components 22 and 2 4 and the seal 36 contain several lubrication grooves 38 and 40 in the outer surfaces thereof to facilitate movement relative to the adjacent bearing surface of the cavities they are placed in. Preferably, a lubrication

middel i sporene 38 og 40 for å gjøre det mulig for materialet å. presses sammen og gli i forhold til de tilstøtende overflater. Som illustrert i Figur 2, reduseres sporene etter fullstendig kompresjon av komponentene i størrelse slik at de blir umerkelige, men sporene eksisterer likevel for å oppfange ukomprimerbart smøremiddel under full kompresjon. means in the grooves 38 and 40 to enable the material to be pressed together and slide relative to the adjacent surfaces. As illustrated in Figure 2, after full compression of the components, the grooves are reduced in size to become imperceptible, but the grooves still exist to trap incompressible lubricant during full compression.

Ifølge oppfinnelsen fyller det pulveriserte metall 10 en tynnvegget beholder 12 som igjen innkapsles i en første varmeisolerende kappe 32 ved at kappen 32 er støpt rundt denne, hvoretter de oppvarmes til en tilstrekkelig høyere temperatur for sammentrykkning av pulveret 10. Deretter kan en nedre del av den andre kappe 34 plasseres i et hulrom i elastomerkomponenten 22 av matrisseskålen 14 og den første kappe 32 med pulveret deri plasseres i den nedre del 34 av den ytre kappe. Den øvre halvdel eller del av den andre kappe 34 plasseres så over den oppvarmede indre første kappe 32 og stempelet og matrisseskålen beveges sammen til den stilling som er vist i Figur 2 for å fortette og sammen presse pulveret i et fortettet kompakt materiale 10'. Elastomermediet som avgrenser komponentene 22 og 24, kan først være komprimerbart, men etter å ha nådd et visst punkt av påført trykk blir de ukomprimerbart og overfører hydrostatisk trykk i alle retninger over alt rundt kappene 32 og 34 til pulveret 10 for å komprimere og fortette pulveret i det kompakte materiale 10' til denønskede tetthetsgrad. Matrisseskålen 14 og stempelet 16 kan åpnes og slippe elastomerkomponentene 22 og 2 4 tilbake til sin form før komprimering og fjerne det kompakte materiale 10' slik at beholderen 10 og kappene 32 og 34 deretter kan fjernes og eksponere det kompakte materiale 10'. Normalt vil kappene 32 og 34 være for engangs-bruk,og nye kapper vil anvendes etter på-følgende åpning og lukning av matrisseskålen 14 og stempelet 16 for påfølgende forming av kompaktmaterialet 10'. According to the invention, the powdered metal 10 fills a thin-walled container 12 which is again enclosed in a first heat-insulating jacket 32 by the jacket 32 being molded around this, after which they are heated to a sufficiently higher temperature for compression of the powder 10. Then a lower part of the second jacket 34 is placed in a cavity in the elastomer component 22 of the matrix bowl 14 and the first jacket 32 with the powder therein is placed in the lower part 34 of the outer jacket. The upper half or part of the second jacket 34 is then placed over the heated inner first jacket 32 and the piston and die bowl are moved together to the position shown in Figure 2 to densify and compress the powder into a densified compact material 10'. The elastomeric media bounding the components 22 and 24 may initially be compressible, but after reaching a certain point of applied pressure they become incompressible and transmit hydrostatic pressure in all directions all around the jackets 32 and 34 to the powder 10 to compress and densify the powder in the compact material 10' to the desired degree of density. The die cup 14 and piston 16 can be opened and release the elastomeric components 22 and 24 back to their pre-compression form and remove the compact material 10' so that the container 10 and jackets 32 and 34 can then be removed and expose the compact material 10'. Normally, the sheaths 32 and 34 will be for one-time use, and new sheaths will be used after subsequent opening and closing of the matrix bowl 14 and the piston 16 for subsequent shaping of the compact material 10'.

I mange tilfeller kan bare en varmeisolerende kappe anvendes mellom det oppvarmede pulverformige materiale 10 og elastomerkomponentene 22 og 24. Dertil kan tykkelsene av de varmeisolerende barriéreanordninger variere avhengig av størrelsene, formene, massen osv. av pulveret 10 som skal sammentrykkes og fortettes. In many cases, only a heat-insulating jacket can be used between the heated powdery material 10 and the elastomer components 22 and 24. In addition, the thicknesses of the heat-insulating barrier devices can vary depending on the sizes, shapes, mass, etc. of the powder 10 to be compressed and densified.

Oppfinnelsen er beskrevet på en illustrerende måte, og det må være klart at de uttrykk som er brukt er ment kun å være beskrivende ord og ikke begrensende. The invention is described in an illustrative manner, and it must be clear that the expressions used are only meant to be descriptive words and not limiting.

Claims

1. Method for heat consolidation of material (10) of metallic and non-metallic mixtures and combinations thereof into a densified compact material (10') with a predetermined density where a quantity of such material (10) that is less dense than the predetermined density is heated and placed in a cavity in a pressure transfer medium (22, 24) which is subjected to external pressure on the entire surface of the medium (22, 24) to effect a predetermined densification of the material by hydrostatic pressure applied by the medium (22, 24) in response to that the medium is mainly completely densified and incompressible and is capable of elastic flow at least immediately before the predetermined densification, characterized in that an elastomeric medium (22,24) is used and the material (10) is encapsulated in a heat-insulating barrier device (32, 34) in the cavity to establish a heat barrier between the material (10) and the elastomeric medium (22, 24) before the medium (22, 24) is pressurized to limit heat transfer between the material (10) and the elastomer medium (22, 24).

2. Method according to claim 1, characterized in that the material (10) is encapsulated in a heat-insulating barrier device containing a first heat-insulating jacket (32) to limit heat loss from the material (10) and a second heat-insulating jacket (34) which surrounds the first jacket (32) ) to protect the elastomeric medium (22, 24) from heat from the first jacket (32).

3. Method according to claim 2, characterized in that the material (10) in the first jacket (32) is heated and encapsulated before placing the first jacket (32) and the material (10) in the second jacket (34) in the medium (22, 24 ).

4. Method according to claim 3, characterized in that the material (10) is encapsulated in a sealed container (12) and the container (12) is then placed together with the material (10) in the first jacket (32).

5. Method according to claim 4, characterized in that the first cover (32) is molded around the container (12) so that the first cover (32) consists of a monolithic material.

6. Method according to claim 5, characterized in that the first sheath (32) is placed in the second sheath (34) of several sections which are joined together and surround the first sheath (32).

7. Method according to claims 1-6, characterized in that a heat barrier device (32, 34) is used which is at least partially liquid and able to flow immediately before the predetermined densification.

8. Method according to claims 1-6, characterized in that a heat barrier device (32, 34) is used which is at least partially reinforced with fibers dispersed therein.

9. Method according to claims 1-6, characterized in that the elastomer medium (22, 24) is subjected to pressure by placing the elastomer medium (22, 24) between a piston (16) and matrix bowl (14) of a press.

10. Method according to one of the claims 1-6, characterized in that the elastomer medium (22, 24) is pressurized by attaching a first component (22) of the elastomer medium in a matrix bowl cavity (26) and attaching a second component (24) of the elastomer medium to a piston (16) which is movable in and out of the die cup cavity (26) in close sliding connection with this and the first (22) and second (24) elastomer components are positioned so that the piston (16) enters the cavity (26) of the die cup ( 14) before the first (22) and second (24) elastomer components contact each other and surround the heat barrier means (32,34) in the cavity defined by the first (22) and second (24) components of the elastomer medium so that the first and other components of the elastomeric medium in sequence can be opened and closed with the opening and closing of the piston (16) and the die cup (14) in a press and in sequence form several densified compact materials (10')•

11. Method according to each of the claims 1-6, characterized in that the elastomer medium (22, 24) is applied pressure by attaching a first component (22) of the elastomer medium in a matrix shell cavity (26) and attaching a second component (2 4) of the elastomeric medium of a piston (16) which is movable in and out of the die cup cavity (26) in tight sliding connection therewith and the first (22) and second (24) elastomeric components are positioned so that the piston (16) enters the cavity (26) of the matrix cup (14) before the first (22) and second (24) elastomer components come into contact with each other and surround the heat barrier device (32, 34) in the cavity defined by the first (22) and second (24) components of the elastomer medium so that they first (22) and second (24) components of the elastomeric medium can be sequentially opened and closed by the opening and closing of the piston (16) and die cup (14) in a press and sequentially form several densified compact materials (10'), and arranges several lubrication grooves (38) in the surface attached to at least one of the components (22, 24) of the elastomeric medium to facilitate movement thereof relative to the adjacent bearing surface of the piston (16) or die cup (14).

12. Method according to one of claims 1-6, characterized in that the elastomer medium is pressurized by attaching a first component (22) of the elastomeric medium in a matrix bowl cavity (26) and attaching a second component (24) of the elastomer medium to a piston (16) ) which is movable in and out of the matrix bowl cavity (26) in tight sliding connection therewith and position the first and second elastomer components so that the piston (16) enters the cavity (26) of the matrix bowl (14) before the first (22) and second (24) elastomer components come into contact with each other and surround the heat barrier device (32, 34) in the cavity defined by the first (22) and second (2 4) components of the elastomer medium such that the first and second components of the elastomer medium can be sequentially opened and is closed by the opening and closing of the piston (16) and the die cup (14) in a press and successively forming several densified compact materials (IO<1>), and placing a seal (36) of a harder material e nn the elastomer medium (22) in and below the edge of the cavity (26) in the matrix bowl (14) so that after the piston (16) enters the matrix bowl (14) and applies pressure to the elastomer medium, the seal (36) is forced into a sealing connection with the cavity ( 26) to the die cup (14) at the decisive moment with the piston (16) to prevent leakage of the elastomer medium (22) between the piston (16) and the die cup (14).

13. Device for heat consolidation of material (10) of metallic and non-metallic mixtures and combinations thereof for the production of a densified compact material (IO<1>) with a predetermined density, comprising a pressure transfer medium (22,24) in a cavity enclosing a quantity of the material (10) which is less densified than the predetermined density, which medium is essentially completely densified and incompressible and has the ability to elastic flow at least immediately before the predetermined densification, as well as pressure devices for supply of pressure to the entire exterior of the medium (22,24) to provide a predetermined densification of the material (10), characterized in that the pressure transfer medium (22,24) is elastomeric and contains a heat-insulating barrier device (32,34) to surround the material ( 10) which is placed inside the cavity of the elastomeric medium (22,24) to establish a thermal barrier that limits heat transfer between the material (10) and the elastomeric medium (22,24) .

14. Device according to claim 13, characterized in that the heat-insulating barrier device (32, 34) contains a first heat-insulating jacket (32) in order to limiting heat loss from the material (10) and a second heat insulating jacket (34) surrounding the first jacket (32) to protect the elastomeric medium (22, 24) from heat from the first jacket (32).

15. Device according to claim 14, characterized in that it contains a sealed container (12) which encapsulates the material (10), the first jacket (32) having an internal cavity corresponding to the external shape of the container (12) to surround the container (12) ).

16. Device according to claim 15, characterized in that the first jacket (32) forms a monolithic material which surrounds the container (12).

17. Device according to claim 16, characterized in that the second sheath (34) contains several parts that fit together and surround the first sheath (32).

18. Device according to claims 13-17, characterized in that the heat barrier device (32) is at least partially liquid and has the ability to flow just before the predetermined densification.

19. Device according to claims 13-17, characterized in that the heat barrier means (32, 34) at least partially contain reinforcing fibers dispersed therein.

20. Device according to claims 13-17, characterized in that it contains a piston (16) and matrix bowl (14) for applying pressure to the medium (22, 24).

21. Device according to claims 13-17, characterized in that the elastomer medium (22, 24) is delimited by first (22) and second (24) components, the first component (22) of the elastomer medium being fixed in a cavity (26) in the matrix bowl (14), and the second component (24) of the elastomer medium is attached to the piston (16), the piston (16) being movable in and out of the cavity (26) in the matrix bowl (14) in tight sliding connection with this, and the first and second elastomeric components (22, 24) and the piston (16) and the matrix shell (14) are so shaped that the piston (16) enters the cavity (26) of the matrix shell (14) before the elastomeric components (22, 24) enter contact each other and surround the heat barrier device (32, 34) in the cavity defined by the first and second elastomeric components (22, 24) so that the first and second elastomeric components (22, 24) can be sequentially opened and closed by opening and closing of the piston (16) and the die cup (14) in a press and in sequence form several forte sealed compact materials (10').

22. Device according to claims 13-17 and 21, characterized in that at least one of the elastomer components (22, 24) has several lubrication grooves (38) in its surface which rest against the piston (16) or the matrix bowl (14) to facilitate movement of the elastomer components relative to the adjacent bearing surface of the piston or die cup.

23. Device according to claims 13-17 and 21, characterized in that a seal (36) of harder material than the elastomer medium (22) is placed in and under the edge of the cavity (26) of the matrix bowl (14) so that the piston (16) enters in the matrix bowl (14) and applies pressure to the elastomer medium (22, 24), and the seal (36) is forced into sealing connection with the cavity (26) in the matrix bowl (14) at the critical moment thereof with the piston (16) to prevent leakage of the elastomer medium (22) between the piston (16) and the die cup (14).

24. Device according to 13-17 and 21 and 23, characterized in that the seal (36) has a bevelled surface placed at an acute angle in relation to the direction of movement of the piston (16) in the matrix bowl (14) and faces into the cavity (26) of the matrix bowl (14), which seal (36) has grooves (40) on the outer surface.