PL93939B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia rur, pretów i tym podobnych ksztaltowych przedmiotów z proszków metali, proszków stopów metali lub ich mieszanin, albo z mieszanin pro¬ szków metali i/lub proszków stopów metali z pro¬ szkiem ceramicznym przez jedno lub kilkustop¬ niowe prasowanie cienkosciennego, wypelnionego tym proszkiem lub mieszanina tych proszków zam¬ knietego pojemnika, dostosowanego do ksztaltu majacego byc wytworzonego przedmiotu lub pól¬ produktu.Znany jest sposób wytwarzania tego rodzaju przedmiotów, polegajacy na tym, ze proszek me¬ talu wprowadza sie bezposrednio do matrycy pra¬ sy i w procesie jednostopniowego prasowania jest bezposrednio wytworzony z niego wyrób konco¬ wy lub tez wyrób koncowy jest wytworzony w procesie wielostopniowego prasowania, przy czym prasowanie proszku dokonuje sie na zimno i na¬ stepnie spieka sie go albo dokonuje sie na goraco.Znany jest równiez sposób wytwarzania wspom¬ nianych wyzej przedmiotów polegajacy na tym, ze gotowy przedmiot wykonuje sie z pólproduk¬ tu, który wklada sie w matryce prasy i wytlacza sie go na gotowy przedmiot.Znany jest w koncu sposób polegajacy na tym, ze napelnia sie pojemnik proszkiem metalu, pro¬ szkiem stopu metalu albo ich mieszanina albo mieszanina proszków metali i/lub proszków sto¬ pów metali z proszkiem ceramicznym, który po li 16 napelnieniu zamyka sie i nastepnie prasuje sie jednostopniowo lub wielostopniowo az do uzyska¬ nia gotowego przedmiotu.Wada tego ostatniego opisanego sposobu jest to, ze stosowane do tego sposobu zazwyczaj cien¬ koscienne pojemniki w trakcie . tloczenia ulegaja zgnieceniu lub faldowaniu, zwlaszcza przedmiotów ciagnacych sie wzdluz, takich jak rury itp., przy których wytwarzaniu konieczne jest, aby stosu¬ nek dlugosci pojemnika do jego srednicy byl wiek¬ szy od jednosci.W celu wyeliminowania tej wady opracowano rózne rozwiazania, ale dotychczas zadne z tych rozwiazan nie dalo zadawalajacego rezultatu pod wzgledem ekonomicznym i technicznym. Przykla¬ dowo poddawano piojemnik prasowaniu na zimno po napelnieniu go proszkiem i zamknieciu. Spo¬ sób ten jednak prowadzi do tego, ze ze wzgledu na wystepujace sily tarcia pomiedzy powierzchnia pojemnika a powierzchnia narzedzia mechanicz¬ nego, stosowanego do prasowania na zimno, re¬ zultat nie jest zadawalajacy, zwlaszcza kiedy dlu¬ gosc pojemnika pozostaje do jej srednicy w sto¬ sunku wiekszym od jednosci. Ze wzgledu na wy¬ stepujace sily tarcia, uzyskiwane calkowite zmniej¬ szanie sie pojemnika, a tym samym gestosci pro¬ szku jest zbyt male i jest rózne w róznych miej¬ scach dlugosci, co miedzy innymi powoduje nie¬ korzystne warunki przy nagrzewaniu prasowane¬ go proszku przed jego prasowaniem. 93 93993 939 3 Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania rur, pretów i innych przedmiotów ksztaltowych z proszków metali, zwlaszcza metali nierdzewnych, przy którym pojemnik nie ulegal¬ by zgniataniu lub faldowaniu. 5 Zadanie to zostalo wedlug wynalazku rozwiaza¬ ne przez to ze pojemnik napelniany proszkiem lub mieszanina proszków, skladajacym sie lub skla¬ dajacych sie w przewazajacej czesci z zasadniczo kulistych ziaren, poddaje sie równoczesnie wibra- io cji i/lub dzialaniu ultradzwieków do osiagniecia 60 do TOf/o gestosci teoretycznej, nastepnie pojem¬ nik ten z zawartoscia Rroszku prasuje sie na zim¬ no, dzialajacym ze wszystkich stron cisnieniem izo¬ statycznym na tyle, alpy gestosc proszku osiagnela 15 przynajmniej' 80 do"9$0/o teoretycznej gestosci, po czym tak otrzymany posredni wyrób ogrzewa sie i poddaje sie. jedno lub wielostopniowemu praso¬ waniu az do uzyskania zadanego przedmiotu o wymaganym'ksztalcie i wymiaraclh. 20 (Zgodnie z wynalazkiem korzystne jest, zwlaszcza przy wytwarzaniu przedmiotów zlozonych, gdy po¬ jemnik zostaje podzielony wspólosiowymi prze¬ grodami na dwa lub wiecej obszarów, przy czym kazdy ze wspomnianych obszarów napelnia sie 25 proszkiem lub mieszanina proszków, korzystnie o innaj jakosci, przy równoczesnym zastosowaniu drgan lub ultradzwieków, po czym przegrody usu¬ wa sie i pojemnik zamyka. ^godnie z wynalazkiem korzystne jest równiez, 30 gdy napelniony proszkiem pojemnik przed zam¬ knieciem zostaje odpompowany i/lub napelniony gazem, zwlaszcza obojetnym.Do sposobu wedlug wynalazku nadaja sie po¬ jemniki cienkoscienne wykonane korzystnie z wy- 35 sokociagliwego materialu, na przyklad z niskowe- glowej stali lub zniklu. ** (Wedlug wynalazku stosuje sie korzystnie po¬ jemniki, których .grubosc scianek wynosi maksi- 40 mura w przyblizeniu 5% srednicy zewnetrznej po¬ jemnika, korzystnie jednak mniej niz 3%, zwla¬ szcza mniej niz Ity© srednicy zewnetrznej pojem¬ nika.Grubosc scianki pojemnika wynosi korzystnie w przyblizeniu 0,1^5 mm/ zwlaszcza 2,0M3 mm.Korzystne jest stosowanie proszku o srednicy zia¬ ren mniejszej niz 1 mm, zwlaszcza mniejszej niz 0,6 mm (610(0 ^m). Pojemnik napelniony proszkiem i zamkniety poddaje sie dzialaniu cisnienia izo¬ statycznego przynajmniej 1'9(W) barów, zwlaszcza przynajmniej 500(0 barów.Ponadto wazne jest, jezeli chce sie otrzymac dobry wyrób, by proszek mial mala zawartosc tlenu, co mozna uzyskac przez stosowanie proszku kulistego, wytworzonego w znany sposób w gazie *5 obojetnym.Dzieki kulistemu ksztaltowi ziaren proszku i p^zez poddawanie go dzialaniu drgan, uzyskuje sie równiez bardzo duza gestosc napelnienia, co jest niezwykle wazna cecha wynalazku, odróznia- °° jaca proszek kulisty od nieregularnych postaci proszku.Zaleta wynalazku polega na tym, ze dzieki du¬ zej gestosci wyjsciowej proszku pojemnik nie ule¬ ga zgniataniu podczas prasowania na zimno i pod- 65 50 czas prasowania na goraco, mimo ze stosunek dlu¬ gosci pojemnika do jego srednicy jest wiekszy od jednosci (przykladowo wynosi cztery) i mimo, ze stosuje sie pojemnik o cienkich sciankach, co jak juz wspomniano jest bardzo wazne ze wzgle¬ dów ekonomicznych. Okazalo sie przy tym, ze stosunek pomiedzy srednica zewnetrzna pojem¬ nika, a gruboscia scianki pojemnika jest krytycz¬ ny. Wedlug wynalazku stosunek ten powinien wy- nosc maksimum 3%, ale korzystnie ponizej lg/o.Grubosc scianki pojemnika wynosi korzystnie 1,0^h5 mm, zwlaszcza 02—2 mm. Nalezy przy tym zwrócic uwage na to, ze wieksze wartosci pro¬ centowe nalezy stosowac przy stosunkowo ma¬ lych srednicach pojemnika, a mniejsze wartosci procentowe przy duzych srednicach.Dzieki temu, ze przy prasowaniu izostatycznym na zimno, cisnienie dziala ze wszystkich stron, posredni wyrób ma zasadniczo równomierna ge¬ stosc na calej swej dlugosci. Dzieki duzej gestosci posredniego wyrobu, zwieksza sie równiez mo¬ zliwosc nagrzewania go z pojemnikiem w krót¬ szym czasie w piecu indukcyjnym lub w inny sposób, w celu poddania go z pojemnikiem^ dal¬ szemu jedno lub dwustopniowemu prasowaniu, az do uzyskania gotowego przedmiotu.Przy jedno lub wielostopniowym prasowaniu po¬ sredniego wyrobu w pojemniku, material pojem¬ nika zostaje przy tym wyciagniety do bardzo cien¬ kiej warstwy. Przy opuszczaniu prasy warstwa ta utlenia sie na powietrzu i czesciowo zluszcza sie.Reszta materialu pojemnika zostaje usunieta przy pózniejszym wyzarzaniu, przy trawieniu w kwa¬ sie azotowym i przez piaskowanie. Nastepnie wy¬ tworzony przedmiot mozna dalej obrabiac w nor¬ malny sposób./Wytworzone wedlug wynalazku przedmioty, na przyklad rury, prety lub inne rozciagajace sie wzdluz profile, maja zaskakujaco równomierna strukture i zaskakujaco równomierne wlasciwo¬ sci fizyczne i dhemiczne. Szczególnie wyrazne sa róznice przedmiotów wytwarzanych sposobem we¬ dlug wynalazku w stosunku do przedmiotów otrzy¬ mywanych znanymi sposobami, jesli chodzi o twar¬ dosc i o odpornosc chemiczna. Dotyczy to rów¬ niez zlozonych z dwóch proszków o róznej jakosci przedmiotów wytwarzanych sposobem wedlug wy¬ nalazku. Te wlasciwosci rur i podobnych przed¬ miotów wytworzonych wedlug wynalazku sa spo¬ wodowane tym, ze nie moga tu wystapic segre¬ gacje, zwlaszcza w postaci pasmowej, wystepuja¬ ce zawsze przy znanym wytwarzaniu.Jezeli jest to potrzebne, pojemnik moze byc wy¬ konany z wysokowartosciowego materialu ulep¬ szonego powierzchniowo, tak ze wytloczona na przyklad rura itp. ma pozostajace pokrycie z ma¬ terialu pojemnika. Grubosc takiego pokrycia po¬ wierzchniowego mozna przy tym ustalac przez od¬ powiednie dobranie grubosci scianek pojemnika.Jako material na pojemniki do wytwarzania ta¬ kich warstw powierzchniowych nadaja sie zwla¬ szcza materialy o wysokiej ciagliwosci.Wynalazek jest wyjasniony blizej za pomoca przykladów jego wykonania:5 Przyklad I. Do przestrzeni ladowczej po¬ jemnika, utworzonej z dwóch usytuowanych osio¬ wo 'jedna w drugiej rur wprowadzono przy uzy¬ ciu wibracji lub ultradzwieków rozdrobniony w atmosferze argonu proszek z nierdzewnej stali o ziarnach kulistych i o wielkosci ziaren ponizej 600 jim oraz o niskiej calkowitej zawartosci tlenu1.Rura zewnetrzna miala srednice zewnetrzna oko¬ lo 140 mm i byla wykonana ze stali o niskiej za¬ wartosci wegla. Grubosc scianek tych rur wyno¬ sila 3 mm, a dlugosc 950 mm. Zawartosc wegla w stali z której byl wykonany pojemnik byla nie¬ wielka, aby uniknac naweglania zawartego w nim proszku podczas ogrzewania i wytlaczania.Pojemnik odpompowano i zamknieto w znany sposób. Nastepnie pojemnik poddano na zimno ze wszystkich stron dzialaniu cisnienia izostatycznego wynoszacego 9000 barów przez to, ze zanurzono go w cieczy (w przedmiotowym przypadku w wodzie).Pojemnik ulegl skurczowi, a gestosc proszku wzro¬ sla z okolo 68l°/o do okolo 901% bez wystapienia zgniatania lub faldowania materialu pogemnika.Wytworzony pod wplywem cisnienia izostopowe- go na zimno w ten sposób posredni wyrób ogrze¬ wano wstepnie w piecu do temperatury 900°C i w koncu w cewce indukcyjnej do 124'0°C, po czym z tego posredniego wyrobu wytloczono przez prasowanie rure bez szwu. Rure ochlodzono w kapieli wodnej, a material pojemnika usunieto za pomoca kapieli kwasu azotowego. Rura byla bez uszkodzen.Przyklad II. W drugim przykladzie wytwo¬ rzono rure zlozona, w nastepujacy sposób: Do blaszanego rurowego pojemnika wedlug przykla¬ du 1 wlozono, w polowie odleglosci pomiedzy ze¬ wnetrzna i wewnetrzna rura pojemnika, rure cien¬ koscienna dzielaca przestrzen pojemnika, zawarta miedzy tymi rurami, na dwie posrednie przestrze¬ nie. Do zewnetrznej przestrzeni posredniej nasy¬ pano, przy równoczesnym stosowaniu wibracji (lub ultradzwieków), kulisty proszek wykonany ze stali zawierajacej 25% chromu oraz wysoka zawartosc krzemu i aluminium. Wielkosc ziaren wynosila mniej niz 600 |xm.Wewnetrzna przestrzen posrednia napelniono, przy równoczesnym dzialaniu wibracji (lub ultra¬ dzwieków), kulistym nierdzewnym proszkiem, wy¬ konanym ze stali chromo-niklowej zawierajacej 18% Cr i 8% Ni, o wielkosci ziaren mniejszej niz 600 [im. Po usunieciu cienkosciennej rury, usy¬ tuowanej pomiedzy zewnetrzna i wewnetrzna ru¬ ra pojemnika i odpompowaniu oraz po zamknieciu pojemnika poddano go w stanie zimnym dziala¬ niu cisnienia izostatycznego wynoszacego 5000 ba¬ rów. Uzyskany w ten sposób posredni wyrób ogrze¬ wano i wytloczono przez prasowanie z niego rure bez szwu, jak opisano w przykladzie 1. Material pojemnika równiez usunieto za pomoca kapieli kwasu azotowego. Badanie struktury rury zlozo¬ nej z dwóch proszków o innej jakosci wykazalo, ze struktura byla calkowicie zwarta i calkowicie w 939 6 równomierna. W obszarze przejsciowym obu ma¬ terialów polaczenie bylo calkowite, to znaczy bez miejsc wadliwych.Przyklad III. Taki sam i z-takiego samego ' materialu pojemnik jak w przykladzie 1 napel¬ niony proszkiem równiez takim samym jak w przykladzie 1 poddano dzialaniu cisnienia izosta¬ tycznego wynoszacego 20100 barów, przy czym po¬ jemnik skurczyl sie bez niepozadanego zgniecenia i pofaldowania. Gestosc proszku zostala zwiekszo¬ na do 82'% gestosci teoretycznej.Uzyskany w ten sposób posredni wyrób nagrza¬ no i wytlaczano w opisany poprzednio sposób.Uzyskano rure bez wad i bez objawów zgniatania i faldowania.Badanie wykazalo, ze zageszczanie materialu po¬ jemnika i proszku cisnieniem izostatycznym na zimno do 8Wo jest wystarczajace dla wytworzenia przedmiotu bez wad. [ PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania rur, pretów i tym po¬ dobnych przedmiotów ksztaltowych z proszków metali, proszków stopów metali lub ich miesza¬ nin, albo mieszanin proszków metali i/lub prosz¬ ków stopów metali z proszkiem ceramicznym, przez jedno lub kilkustopniowe prasowanie cien¬ kosciennego, wypelnionego tym proszkiem lub mieszanina tycih proszków zamknietego pojemnika, dostosowanego do ksztaltu majacego byc wytwo¬ rzonego przedmiotu lub pólproduktu, znamienny tym, ze pojemnik napelniony proszkiem lub mie¬ szanina proszków, skladajacym sie lub skladaja- 35 cych sie w przewazajacej czesci z zasadniczo ku¬ listych ziaren, poddaje sie równoczesnie wibracji lub dzialaniu ultradzwieków do osiagniecia 60 do 70fVa gestosci teoretycznej, nastepnie pojemnik ten z zawartoscia proszku prasuje sie na zimno, 40 dzialajacym ze wszystkich stron cisnieniem izo¬ statycznym na tyle, aby gestosc proszku osiagnela przynajmniej 80 do 90,°/o teoretycznej gestosci, po czym tak otrzymany posredni wyróib ogrzewa sie i poddaje sie go jedno lub wielostopniowemu pra- 45 sowaniu az do uzyskania zadanego przedmiotu o wymaganym ksztalcie i wymiarach.
2. 2. £. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przy wytwarzaniu przedmiotów zlozonych, prze¬ strzen pojemnika dziel! sie wspólosiowymi prze¬ grodami na dwa lub wiecej obszarów, przy czym kazdy ze wspomnianych obszarów napelnia sie proszkiem lub mieszanina proszków, korzystnie o innej jakosci, przy równoczesnym zastosowa¬ niu drgan lub ultradzwieków, po czym przegrody usuwa sie i pojemnik zamyka.
3. 3. Sposóo wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze napelniony proszkiem lub mieszanina pro¬ szków pojemnik przed jego zamknieciem odpom¬ powuje sie i/lub napelnia gazem, zwlaszcza gazem obojetnym. PL