SE426662B

SE426662B - Caked and infiltrated object with inner channels and method of producing it

Info

Publication number: SE426662B
Application number: SE8000799A
Authority: SE
Inventors: L M Severinsson
Original assignee: Uddeholms Ab
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1983-02-07
Also published as: SE8000799L

Abstract

Object produced in a casting mould 21 which defines the contour of the object, which object primarily consists of cakeable material, which prior to being caked can produce a relatively easily shapeable condition and which has the property of forming a relatively porous body upon caking, such as metal powder, which material is at least partly caked in said casting mould, and a matrix consisting of a metal or alloy with lower melting point than the caking temperature of the cakeable material, which matrix primarily consists of a matrix metal which is infiltrated into the porous body so that it primarily fills the pores of the caked material at least in the surface of the mould and like the latter-mentioned material it is formed by casting before it is made to solidify. Furthermore, the object contains one or more channels 6 consisting of metal tubes with a melting point which is higher than the caking temperature for the cakeable material, besides which the outside of the tube is metallically joined to the infiltrated matrix metal. In one way of producing the object, one fills the casting mould with powder 20 or grains of the cakeable material so that said tubes are embedded in it. One heats the contents of the casting mould so that the powder cakes into a body while at the same time the matrix metal melts and filters into the powder body and flows around the embedded tube or tubes which are thereby metallically joined to the matrix metal. <IMAGE>

Description

10 20 25 30 8000799-0 framställningskostnaden är lägre, men även genom att de kan tillverkas mycket snabbare, vilket i många fall är av avgörande betydelse. 10 20 25 30 8000799-0 the manufacturing cost is lower, but also because they can be manufactured much faster, which in many cases is crucial.

Det är även känt att anordna kylkanaler i formningsverktyg i syfte att snabbare kunna bringa de produkter, som skall formas i verktyget, till stelning och/eller för att åstadkomma en kontrollerad stelnings- process. Konventionellt framställs dessa kylkanaler genom borrning i verktyget eller i verktygsämnet. Denna konventionella teknik har av naturliga skäl stora begränsningar. Sålunda kan man exempelvis inte borra krökta kylkanaler; endast raka kanaler eller av raka partier samansatta kanaler. Endast undantagsvis kan man därför förlägga kanalerna så att de från kylningssynpunkt "täcker" verktygets alla formytor eller ens väsentliga delar av dessa. En annan nackdel hos kylkanaler som på konventionellt sätt framställts genom borrning är att deras väggar inte har bättre korrosionsmotstånd än korrosionsmot- ståndet hos verktygsmaterialet. Detta gäller både konventionellt fram- ställda formverktyg och formverktyg av det slag som anges i defini- tionen av uppfinningens tekniska område. Vid verktygets användning kan kylvattnet därför korrodera kylkanalerna så att dessa helt eller del- vis sätts igen. Detta kan givetvis i vissa fall motverkas med hjälp av korrosionsinhibitorer eller genom att man invändigt belägger kylkanalerna med ett mer korrosionsbeständigt material. Båda dessa möjligheter har emellertid stora begränsningar och innebär under alla omständigheter komplikationer; när det gäller invändig beläggning så stora komplika- tioner att denna metod i praktiken knappast är realistisk.It is also known to provide cooling channels in forming tools for this purpose to be able to bring more quickly the products to be formed in the tool, to solidification and / or to achieve a controlled solidification process. Conventionally, these cooling channels are produced by drilling in the tool or in the tool blank. This conventional technology has off natural reasons large restrictions. Thus, for example, one can not drill curved cooling ducts; only straight channels or of straight sections composite channels. Only exceptionally can you therefore place the channels so that, from a cooling point of view, they "cover" all of the tool mold surfaces or even essential parts thereof. Another disadvantage of cooling ducts produced in a conventional manner by drilling are that their walls do not have better corrosion resistance than corrosion resistance the condition of the tool material. This applies to both conventional molds and molds of the type specified in the definition technical field of the invention. When using the tool can the cooling water therefore corrodes the cooling channels so that they completely or partially wise is plugged in. This can of course in some cases be counteracted with the help of corrosion inhibitors or by coating the cooling ducts internally with a more corrosion-resistant material. Both of these possibilities have however, great limitations and entails in any case complications; in the case of internal coatings such large complications that this method is hardly realistic in practice.

En vid tillverkníng av de sammansatta föremål som anges i uppfinningens tekniska område specifik komplikation har vidare sin grund i matrix- metallens krympningsbenägenhet i samband med stelnandet. Normalt sker inte stelnandet simultant i alla delar av den porösa kroppen utan först i de delar där kylningen är kraftigast, varvid kroppens form och struk- tur stabiliseras i dessa delar. Genom krympningen kan matrixmetall som icke stelnat härvid i viss utsträckning sugas bort från övriga delar av den porösa kroppen, bland annat från ytpartier vilka ännu ej stabi- liserats. I dessa ytor kommer härvid det sintrade materialet att framstå 10 15 20 25 30 8000799-0 i relief, så att ytorna blir knottriga. Detta kan i vissa fall vara fatalt, i synnerhet om nämnda ytor skall utgöra formytor i ett form- ningsverktyg med höga krav på måttnoggrannhet och ytfinhet. Problemet kan visserligen i de flesta fall lösas genom efterbearbetning i form av slipning och/eller ytbeläggning, en lösning som man av naturliga skäl dock icke vill tillgripa om så är möjligt.In the manufacture of the composite articles set forth in the invention technical area specific complication is further based on matrix the tendency of the metal to shrink in connection with the solidification. Usually happens not the solidification simultaneously in all parts of the porous body but first in the parts where the cooling is strongest, whereby the body's shape and structure luck stabilized in these parts. Through the shrinkage, matrix metal can as not solidified in this case is sucked away from other parts to a certain extent of the porous body, including from surface portions which are not yet lysed. In these surfaces, the sintered material will appear 10 15 20 25 30 8000799-0 in relief, so that the surfaces become lumpy. This may be the case in some cases fatal, in particular if said surfaces are to form mold surfaces in a mold tools with high demands on dimensional accuracy and surface finish. The problem can admittedly in most cases be solved by finishing in form of sanding and / or coating, a solution that one of natural reasons, however, do not want to resort to if possible.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att eliminera ovan angivna begränsningar och nackdelar hos föremålet enligt uppfinningen samt sättet för dettas tillverkning. Mer bestämt är ett syfte att anordna kanaler i föremålet så att man vid tillverkningen av föremålet kan producera ytor vilka inte kräver någon eller endast en minimal efterbehandling.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is to eliminate the above-mentioned limitations and disadvantages of the object according to the invention and the method thereof manufacturing. More specifically, a purpose is to arrange channels in the object so that in the manufacture of the object one can produce surfaces which does not require any or only minimal finishing.

Ett syfte är även att erbjuda ett föremål, företrädesvis en form av- sedd att ingå i ett formningsverktyg, med kylkanaler med mycket gott korrosionsmotstånd mot vanliga kylmedel.An object is also to offer an object, preferably a form of seen to be part of a forming tool, with cooling ducts with very good corrosion resistance to common coolants.

Vidare är ett syfte att erbjuda ett föremål med kylkanaler och en framställningsmetod som kan användas såväl vid föremålets användning i exempelvis formningsverktyg som vid föremålets framställning.Furthermore, one purpose is to provide an object with cooling channels and one production method that can be used both in the use of the object in, for example, forming tools as in the production of the object.

Ytterligare ett syfte är att erbjuda en enkel metod att kontrollera föremålets stabilisering genom styrd stelning av matrixmetallen. Ännu ett ytterligare syfte är att erbjuda en metod som är enkel att praktisera och som inte kräver omfattande investeringar i utrustningar.Another purpose is to offer a simple method of control the stabilization of the object by controlled solidification of the matrix metal. Yet another purpose is to offer a method that is easy to practice and which does not require extensive investment in equipment.

Dessa och andra syften kan uppnås därigenom att föremålet innehåller en eller flera kanaler bestående av i pulverkroppen anordnade metallrör med en smältpunkt som är högre än sintringstemperaturen för det sin- tringsbara materialet, och vilkas utsidor är metalliskt förbundna med den infiltrerade matrixmetallen. Företrädesvis har metallen i nämnda rör en viss inlösningsförmåga i matrixmetallen i dennas smälta till- stånd, så att materialet i röret/rören i området för nämnda utsida av nämnda rör delvis har avverkats, ehuru till för rörets funktion obe- tydligt djup, och har lösts in i matrixmetallen innan denna har bragts att stelna, varigenom matrix och rörmaterial förbundits med varandra. 10 20 30 35 Under matrixmetallens stelnande leder man lämpligen ett kylmedel genom nämnda rör så att man erhåller en snabbare frysning av matrix i området intill nämnda rör än i andra, mer avlägsna delar av pulverkroppen, var- igenom motverkas att matrixmetall sugs in i nämnda mer avlägsna delar av pulverkroppen på grund av krympning av matrix i samband med dennas fortsatta stelnande. Lämpligen förläggs vidare nämnda rör på nära av- stånd, d.v.s. på ett litet djup från en yta på föremålet som man önskar ge en särskilt fin och kontrollerad struktur, t.ex. så att röret eller rören genom spirallindning omkring eller innanför nämnda yta (beroende på om ytan bildar en kavitet eller en utstående del, t.ex. utgör en hon-eller hanform i ett formningsverktyg) från kylningssynpunkt funk- tionellt bringas att "täckaf hela nämnda yta eller utvalda, väsentliga delar av denna. Andra sätt att "täcka" ytan är att bocka röret eller rören på olika sätt, t.ex. så att röret bildar meanderformade kurvor.These and other objects can be achieved in that the object contains a or several channels consisting of metal tubes arranged in the powder body with a melting point higher than the sintering temperature of the sintered permeable material, and the outsides of which are metallically connected to the infiltrated matrix metal. Preferably, the metal in said concerns a certain solubility in the matrix metal in its molten so that the material in the pipe (s) in the area of said outside of said pipe has been partially felled, although for the function of the pipe clearly deep, and has been dissolved in the matrix metal before this has been brought to solidify, whereby matrix and pipe material are connected to each other. 10 20 30 35 During the solidification of the matrix metal, a coolant is suitably passed through said tube so as to obtain a faster freezing of matrix in the area adjacent to said tube than in other, more distant parts of the powder body, each through counteracting that matrix metal is sucked into said more distant parts of the powder body due to shrinkage of matrix associated with it continued solidification. Suitably, said pipes are further placed at close range. stand, i.e. at a small depth from a surface of the object as desired provide a particularly fine and controlled structure, e.g. so that the tube or the tubes by spiral winding around or inside said surface (depending on whether the surface forms a cavity or a protruding part, e.g. constitutes a female or male form in a forming tool) from a cooling point of view be brought to "cover the entire said surface or selected, essential parts of it. Other ways to "cover" the surface are to bend the pipe or the pipes in different ways, e.g. so that the tube forms meander-shaped curves.

Kombinationer är naturligtvis också tänkbara. Med att "funktionellt täcka" ytan förstås i detta samanhang att kylverkan från röret, då kylmediet leds därigenom, effektivt når alla delar av ytans "täckta" delar, d.v.s. även ytpartier mellan rörens närliggande lindningsvarv respektive slingor.Combinations are of course also possible. With that "functional cover "the surface is understood in this context to be the cooling action of the pipe, then the coolant is thereby guided, effectively reaching all parts of the surface "covered" parts, i.e. also surface portions between the adjacent winding turns of the tubes respective loops.

Olika materialval för sintringsmaterial, matrixmetall och rör är tänk- bara inom ramen för uppfinningen. Företrädesvis består sintringsmaterialet av ett järnbaserat pulver, lämpligen av härdbart stålpulver. Matrixmetal- len (i uttrycket metall innefattas i detta samanhang även legeringar) kan bestå av huvudsakligen en eller flera av metallerna koppar tenn, nickel, zink, aluminium, niob och beryllium. Lämpligen består matrix- metallen huvudsakligen av koppar med en viss halt av tenn och/eller annan metall som nedsätter koppars förmåga att i smält fas lösa in järn. Röret eller rören slutligen består företrädesvis av en metall (även här innefattas i begreppet metall även legeringar) med sama bas som sintringsmaterialet, eller av annat material vars löslighet i den smälta matrixmetallen minskas genom inlösningen av en viss mängd av sintringsmaterialet i matrixmetallen. Företrädesvis utgörs rörmate- rialet av stål, lämpligen rostfritt stål. Även andra rörmaterial kan dock ifrågakoma då så eventuellt önskas för att uppnå särskilda egen- skaper, exempelvis nickelbaserade material. 10 20 25 30 8000799-0 Enligt en föredragen utföringsform av sättet enligt uppfinningen sintras pulverkroppen och smälts matrixmetallen samt bringas att in- filtreras i pulverkroppen i en värmd ugn eller motsvarande vid en temperatur mellan 1 000 och 125000, lämpligen vid en temperatur mellan 1 000 och 1 20000, lämpligen under vakuum eller i en inert gasatmosfär.Different material choices for sintering material, matrix metal and pipes are conceivable. only within the scope of the invention. Preferably, the sintering material is present of an iron-based powder, preferably of hardenable steel powder. Matrix metal (in the term metal, alloys are included in this context) may consist essentially of one or more of the metals copper tin, nickel, zinc, aluminum, niobium and beryllium. Suitably, the matrix the metal mainly of copper with a certain content of tin and / or other metal that reduces the ability of copper to dissolve in the molten phase iron. The tube or tubes finally preferably consist of a metal (also here the term metal also includes alloys) with sama base as the sintering material, or of other material whose solubility in the molten matrix metal is reduced by the redemption of a certain amount of the sintering material in the matrix metal. Preferably, the pipe material steel, preferably stainless steel. Other pipe materials can also however, be questioned as may be desired in order to achieve specific creates, for example, nickel-based materials. 10 20 25 30 8000799-0 According to a preferred embodiment of the method according to the invention the powder body is sintered and the matrix metal is melted and brought to filtered in the powder body in a preheated oven or equivalent at one temperature between 1,000 and 125,000, preferably at a temperature between 1,000 and 120,000, preferably under vacuum or in an inert gas atmosphere.

Efter det att matrixmetallen infiltrerats i pulverkroppen och bragts att delvis lösa in det sintrade materialet och rörmaterialet leds ett kylmedel, lämpligen luft eller annan gas, genom nämnda rör tills dess matrixmetallen stelnat åtminstone i de rören närliggande områdena av pulverkroppen så att pulverkroppen stabiliseras inom dessa områden.After the matrix metal has infiltrated into the powder body and brought to partially dissolve the sintered material and the tube material is led one coolant, preferably air or other gas, through said tube until then the matrix metal solidified at least in the adjacent areas of the tubes the powder body so that the powder body is stabilized within these areas.

Lämpligen inleds kylmedlet via anslutningar som sträcker sig ut ur ugnsrummet, eller motsvarande rum där pulverkroppen under åtminstone en del av stelningsprocessen förvaras, tills dess temperaturen i ugns- rummet eller motsvarande sänkts till under matrixmetallens stelnings- temperatur, företrädesvis till under 80000 och lämpligen till under 70000, varefter resten av matrix bringas att stelna, företrädesvis genom forcerad kylning av hela formen med innehåll. Som ett alternativ eller komplement till att förvara gjutformen med innehåll i ugnsrumet eller motsvarande kan man även tänka sig att hålla gjutformen isolerad från utvändig avkylning medan kylmedlet leds genom nämnda rör.Conveniently, the coolant is introduced via connections extending out of it the oven compartment, or equivalent compartment where the powder body under at least part of the solidification process is stored until the temperature in the oven space or equivalent was lowered during the solidification of the matrix metal. temperature, preferably below 80,000 and preferably below 70,000, after which the rest of the matrix is solidified, preferably by forced cooling of the entire mold with contents. As an alternative or complement to storing the mold with contents in the oven compartment or equivalent, one can also imagine keeping the mold insulated from external cooling while the coolant is passed through said tube.

Som metallpulver används lämpligen ett pulver som framställts genom gasgranulering av en metallsmälta. Pulvret bör inte innehålla korn med en storlek överstigande cirka 200 um, och andelen fint pulver med kornstorlekar under cirka 45 um bör vara högst cirka fem viktprocent.As the metal powder, a powder prepared by gas granulation of a molten metal. The powder should not contain grains a size exceeding about 200 μm, and the proportion of fine powder with grain sizes below about 45 microns should be no more than about five weight percent.

Efter satsning i gjutformen hör metallpulvret stötkompakteras och/ eller víbreras till god tätpackningsgrad. Infiltrandmängden kan va- riera beroende på valet av infiltrand och metallpulver men uppgår i normalfallet till cirka 55 - 60 viktprocent av pulvermängden.After investing in the mold, the metal powder is shock-compacted and / or or vibrated to a good degree of tightness. The amount of infiltrate can be depending on the choice of infiltrate and metal powder but amounts to normally to about 55 - 60% by weight of the amount of powder.

Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen framgår av de efterföljande patentkraven samt av följande beskrivning av en före- dragen utföringsform. 10 15 20 25 30 8000799-0 KORT FIGURBESKRIVNING I följande beskrivning av en föredragen utföringsform kommer att hän- visas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar ett par föremål enligt uppfinningen bestående av en han- och en honform.til1 ett plastformningsverktyg, och Fig. 2 illustrerar den uppfinningsenlíga framställningen av den ena verktygsdelen (hanformen).Further features and aspects of the invention will become apparent from the subsequent claims and of the following description of a drawn embodiment. 10 15 20 25 30 8000799-0 BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES In the following description of a preferred embodiment, are shown in the accompanying drawing figures, of which Fig. 1 shows a pair of objects according to the invention consisting of a male and a female mold.to1 a plastic molding tool, and Fig. 2 illustrates the inventive representation of one the tool part (male shape).

I figurerna har endast sådana detaljer visats vilka är av betydelse för uppfinningens förståelse, medan andra detaljer utelämnats för att det väsentligen bättre skall framträda. I Fig. 1 har exempelvis in- gjutskanal, styrpinnar och styrbussningar samt lyfthjälpmedel ute- lämnats, d.v.s. detaljer som kan appliceras på konventionellt sätt som en avslutande färdigställningsoperation, och i Fig. 2 har till- verkningen endast visats schematiskt för att illustrera dess prin- ciper.In the figures, only such details have been shown which are important for the understanding of the invention, while other details have been omitted to it should appear significantly better. In Fig. 1, for example, casting channel, guide pins and guide bushings as well as lifting aids left, i.e. details that can be applied in a conventional manner as a final completion operation, and in Fig. 2, the effect is shown only schematically to illustrate its principle. ciper.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Refererande först till Fig. 1 har han- och honformarna till ett plast- formningsverktyg för tillverkning av en kanna allmänt betecknats 1 respektive 2. Formhålrumet mellan han- och honformarna 1 och 2 har betecknats 7, medan de formytor som bestämmer formhålrumet har be- tecknats 13 respektive 14. Godset i verktygen 1 och 2 består enligt utföringsformen av ett kolhaltigt, härdbart stålpulver som sintrats till en pulverkropp med samma form som formerna 1 och 2, varefter en matrix har bringats att fylla pulverkroppens porer genom införlivning av en infiltrand i pulverkroppen. Enligt utföringsformen utgörs matrix av en kopparbaslegering, företrädesvis koppar med en viss mängd tenn jämte eventuella ytterligare element i syfte att öka matrixmetallens hårdhet. Viktsförhållandet matrix: stålpulver uppgår till cirka 35:65.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring first to Fig. 1, the male and female molds of a plastic molding tools for the manufacture of a jug commonly referred to as 1 respectively 2. The mold cavity between the male and female molds 1 and 2 has designated 7, while the mold surfaces defining the mold cavity have been drawn 13 and 14, respectively. The goods in tools 1 and 2 consist according to the embodiment of a carbonaceous, hardenable steel powder sintered to a powder body having the same shape as shapes 1 and 2, after which one matrix has been brought to fill the pores of the powder body by incorporation of an infiltrate in the powder body. According to the embodiment, the matrix is constituted of a copper base alloy, preferably copper with a certain amount of tin as well as any additional elements for the purpose of increasing the matrix metal hardness. The weight ratio matrix: steel powder amounts to approx 35:65.

Enligt uppfinningen innehåller vardera verktygsdelarna 1 och 2 där- jämte en kylkanal 3 respektive 4. Dessa består vardera av ett rör 5 respektive 6 av rostfritt stål, varvid rören sträcker sig som en slinga 15 20 25 30 8000799-0 genom respektive form 1 och 2. Röret 5 sträcker sig sålunda först rakt ned mot bottnen av det hanformsparti 11 som skall bilda kannans huvud- del och beskriver där först en slinga 8 över bottnen för att därefter spiralformigt - 9 - klättra uppåt utmed "kannans" väggar. Därefter är röret 5 bockat över "kannans" kant för att med en meanderslinga 10 sträcka sig ned i det hanformsparti 12 som skall bilda handtaget på kannan, varefter röret åter sträcker sig ut ur verktyget 1. Röret 5 som kan sakna skarvar eller bestå av ett antal i förväg sammansvetsade, sammanlödda eller på annat sätt förenade sektioner, beskriver inuti verktyget 1 sålunda en komplicerad kurva av spiraler, krökar och meander- formade partier. Röret 6 är anordnat på likartat sätt i honformen Z.According to the invention, each of the tool parts 1 and 2 contains together with a cooling duct 3 and 4, respectively. These each consist of a pipe 5 respectively 6 of stainless steel, the tubes extending like a loop 15 20 25 30 8000799-0 through the respective shapes 1 and 2. The tube 5 thus first extends straight down towards the bottom of the male mold portion 11 which is to form the main part and describes there first a loop 8 over the bottom and then spiral - 9 - climb upwards along the walls of the "jug". Then there is the tube 5 bent over the edge of the "jug" to with a meander loop 10 extend down into the male mold portion 12 to form the handle the jug, after which the tube again extends out of the tool 1. The tube 5 which may lack joints or consist of a number of pre-welded together, soldered or otherwise joined sections, describes inside the tool 1 thus a complicated curve of spirals, curves and meandering shaped portions. The tube 6 is arranged in a similar manner in the female shape Z.

Rörens 5, 6 yttre diameter är 10 m och tjockleken cirka 1 mm. Avståndet till formarnas 1 och 2 väggar, d.v.s. till formytorna 13 respektive 14, är cirka 10 mm och delningen mellan närliggande rörpartier uppgår till cirka 25 mm. Härigenom kan rörens 5 och 6 kylverkan effektivt nå alla delar av formhålrummets 7 formytor 13 och 14.The outer diameter of the pipes 5, 6 is 10 m and the thickness is about 1 mm. The distance to the walls of the molds 1 and 2, i.e. to the mold surfaces 13 and 14, respectively, is about 10 mm and the division between adjacent pipe sections amounts to about 25 mm. In this way, the cooling action of the pipes 5 and 6 can effectively reach everyone parts of the mold surfaces 7 and 14 of the mold cavity 7.

Förutom den ursprungliga infiltranden innehåller matrix även järn, kol och eventuellt andra förekommande element som lösts in i matrixmetallen från stålpulvret. Även material från stålrörets utsida har delvis lösts in i matrix. Genom inlösningen av järn i infiltranden från i första hand stålpulvret, men delvis även från stålröret 5, 6, har matrixen mättats med avseende på järn. I samband med denna upplösningsprocess har stål- rörets 5, 6 yta effektivt förenats med matrix, samtidigt som rörets läge fíxerats i den stabilíserade pulverkroppen.In addition to the original infiltrate, the matrix also contains iron and carbon and any other elements that are dissolved in the matrix metal from the steel powder. Materials from the outside of the steel pipe have also been partially dissolved in the matrix. Through the redemption of iron in the infiltrate from in the first place the steel powder, but partly also from the steel pipe 5, 6, the matrix has been saturated with respect to iron. In connection with this dissolution process, steel the surface of the tube 5, 6 is effectively joined to the matrix, at the same time as the tube position is fixed in the stabilized powder body.

Refererande till Fig. 2 har för rörets fem olika delar använts samma beteckningar som i Fig. 1. Det i förväg bockade -och eventuellt skar- vade röret 5 - anordnas och fixeras provisoriskt med hjälp av en fix- tur i en keramisk gjutform 21 med en formningsyta 22 som bestämmer kon- turen på formen 1. Framställningen av gjutformen 1, som inte utgör nå- gon del av denna uppfinning, kan utföras på i och för sig känt sätt men kan även i och för sig ske med okonventionella metoder. Därefter satsas en mot formens 1 svarande volym stålpulver 20 (jämte pulver för avverkningsmån i formens bakplatta) som stötkompakteras och/eller vibreras så att pulverbädden får en hög tätpackningsgrad och så att 15 20 25 30 800 0799-0 pulvret packas tätt mot gjutformens 21 alla formningsytor 22, vilka kan ha försetts med ett släppningsmedel. Därefter placeras en mot pulvermängden svarande mängd av infíltrandlegeringen i form av ett eller flera stycken 23 ovanpå pulverbädden 20. Gjutformen 21 med innehåll sätts därefter in i en schematiskt visad ugn 24 med värme- spiraler 25. Rörets 5 båda ändar leds ut genom ugnen via en genom- föring 26. Ett par ventiler har betecknats 27 och 28.Referring to Fig. 2, the same has been used for the five different parts of the pipe designations as in Fig. 1. The pre-bent -and possibly cut- pipe 5 - is arranged and fixed provisionally by means of a fixed in a ceramic mold 21 with a molding surface 22 which determines the the production of the mold 1. The production of the mold 1, which does not part of this invention, can be carried out in a manner known per se but can also be done per se with unconventional methods. Then a volume of steel powder 20 (together with powder) corresponding to the mold 1 is charged for felling moon in the mold back plate) which is shock compacted and / or vibrate so that the powder bed has a high degree of tight packing and so that 15 20 25 30 800 0799-0 the powder is packed tightly against all the molding surfaces 22 of the mold 21, which may have been provided with a release agent. Then a mot is placed the amount of powder corresponding to the amount of the infiltrate alloy in the form of a or several pieces 23 on top of the powder bed 20. The mold 21 with contents are then placed in a schematically shown oven 24 with heating spirals 25. Both ends of the tube 5 are led out through the oven via a line 26. A pair of valves have been designated 27 and 28.

Luften i ugnen 24 evakueras och istället inleds en inertgas, före- trädesvis argon, i ugnsrummet 30 genom en ledning 29. Under det fort- satta förfarandet genomspolas ugnsrumet 30 av nämnda inertgas som inleds genom ledningen 29 och leds ut genom en evakueringsledning 31.The air in the furnace 24 is evacuated and instead an inert gas is introduced, argon, in the furnace space 30 through a conduit 29. During the In this process, the furnace chamber 30 is purged with said inert gas which begins through line 29 and is led out through an evacuation line 31.

Ugnsrummet 30 värms elektriskt med värmeelementen 25 till stålpulvrets sintringstemperatur, lämpligen till 1 1S0°C och hålls vid denna tempe- ratur med hjälp av termostat under den därefter följande sintringen av pulverkroppen 20 och smältningen av infiltranden 23. Ventilerna 27, 28 hålls under denna fas stängda. Pulverkroppen 20 sintras nu ihop till ett mer eller mindre fast samanhängande skelett. Efter hand smälter infiltranden 23 och rinner ned i den nu sintrade pulverkroppen 20 och utfyller dennas alla porer och når även fram till gjutformens 21 alla formningsytor 22 mellan pulverkornen. När all infiltrandmetall 23 run- nit ned i pulverkroppen 20 upprätthålls temperaturen i ugnsrummet 30 vid cirka 1 15000 under ytterligare minst 30 minuter eller mera beroende på den framställda produktens storlek. lnfiltranden hålls alltså under hela denna tid i smält tillstånd, varvid i första hand stålpulvret 20 partiellt, men därjämte även stålrörets 5 ytdelar löses in i infil- tranden så att denna mättas med avseende på järn. Genom stålpulvrets fínkornighet (huvudsakligen 45 - 200 um) och därmed relativt stora yta svarar i första hand inlösningen av järn från stålpulvret för infil- trandens mättnad med avseende på järn, varigenom förhindras att stål- röret 5 avverkas i oacceptabel grad innan matrix mättats på järn och ytterligare avverkning av stålröret därmed förhindras.The oven compartment 30 is electrically heated with the heating elements 25 of the steel powder sintering temperature, preferably to 11 ° C and maintained at this temperature. using a thermostat during the subsequent sintering of the powder body 20 and the melting of the infiltrate 23. The valves 27, 28 kept closed during this phase. The powder body 20 is now sintered together to a more or less firmly cohesive skeleton. Gradually melts infiltrate 23 and flows down into the now sintered powder body 20 and fills all its pores and also reaches all of the mold 21 forming surfaces 22 between the powder grains. When all the infiltrate metal 23 run- riveted down into the powder body 20, the temperature in the oven chamber 30 is maintained at about 1 15000 for at least another 30 minutes or more depending on the size of the product produced. The infiltration is thus maintained all this time in the molten state, the steel powder 20 being primarily partially, but also the surface parts of the steel pipe 5 are dissolved in the infiltrate. trend so that it is saturated with respect to iron. Through the steel powder fine-grained (mainly 45 - 200 μm) and thus relatively large surface area is primarily responsible for the redemption of iron from the steel powder for saturation of the trend with respect to iron, thereby preventing steel from the tube 5 is harvested to an unacceptable degree before the matrix is saturated on iron and further felling of the steel pipe is thus prevented.

Värmetillförseln till ugnsrnmmet 30 slås därefter ifrån. Ventilerna 27 , 28 öppnas och kylluft leds genom röret 5 tills dess temperaturen i ugnsrumet 30 har sjunkit till 700°C. Genom att luft leds genom . ,___.___.___.- 15 8000799-0 röret 5 frysas inledningsvis matrixmetallen i rörets 5 närliggande delar, d.v.s. bland annat de verksamma formytor 13, Fig. 1, vilka tillsamans med motsvarande formytor på hondelen 2, Fíg. 1, skall definiera formhålrummet 7 i det färdiga, kompletta verktyget. Efter hand stelnar även matríxmetallen i övriga delar av pulverkroppen.The heat supply to the furnace chamber 30 is then switched off. The valves 27, 28 are opened and cooling air is passed through the pipe 5 until the temperature in the oven compartment 30 has dropped to 700 ° C. By passing air through . , ___.___.___.- 15 8000799-0 the tube 5 is initially frozen in the matrix metal in the adjacent tube 5 parts, i.e. including the active mold surfaces 13, Fig. 1, which together with the corresponding mold surfaces on the female part 2, Fig. 1, shall define the mold cavity 7 in the finished, complete tool. After hand also solidifies the matrix metal in other parts of the powder body.

Den krympning som härvid inträder resulterar i att fortfarande smält matrixmetall sugs in från andra delar av pulverkroppen, dock icke från de inledningsvis stelnade och därmed stabíliserade områdena nära röret 5, d.v.s. icke från de verksamma formytorna 13. Dessa får därmed den önskade fina struktur och ytfinhet som gjutformen 21 kan medge.The shrinkage that occurs as a result results in still melting matrix metal is sucked in from other parts of the powder body, but not from the initially solidified and thus stabilized areas near the tube 5, i.e. not from the active mold surfaces 13. These may thus the desired fine structure and surface finish that the mold 21 can admit.

När temperaturen i ugnsrummet har sjunkit till 70000 har alla form- ytor stabiliserats och gjutformen 21 med innehåll kan nu föras till en icke visad kylkammare, där den fortsatta nedkylningen kan ske ge- nom forcerad kylning med hjälp av fläktar. Som en slutoperation av- lägsnas den framställda verktygsdelen 1 ur gjutformen 21, rörändarna kapas av och verktygets bakplatta 15, Fig. 1, jämnas till genom fräs- ning eller slipning.When the temperature in the oven compartment has dropped to 70,000, all surfaces have been stabilized and the mold 21 with contents can now be moved to a cooling chamber (not shown), where the continued cooling can take place forced cooling by means of fans. As a final operation, the manufactured tool part 1 is removed from the mold 21, the pipe ends cut off and the back plate 15 of the tool, Fig. 1, is smoothed by milling grinding or grinding.

Claims

8000799-0 10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

An article made in a mold defining the contour of the article, which article mainly consists of a sinterable material which, before being sintered, can be given a relatively easy-to-shape condition and which has the property of forming a relatively porous body during sintering, such as metal powder, which material is at least partially sintered in said mold, partly a matrix consisting of a metal or alloy with a lower melting point than the sintering temperature of the sinterable material, which matrix mainly consists of a matrix metal which is infiltrated into the porous body so that it mainly fills the pores of the sintered material at least in the mold surface and is, like the latter material, formed by the mold before it is made to solidify, characterized in that the object further contains one or more channels (6) consisting of one or more in the powder body arranged metal tubes with a melting point higher than the sintering temperature of the sintering the pourable material, and the outside of the tube or tubes are metallically connected to the infiltrated matrix metal (23), and that the material in the tube (s) in the region of said outside of said tube has been partially cut off, before it has been made to solidify, whereby matrix and pipe materials have been connected to each other.

An article according to claim 1, characterized in that the sinterable material (20) also has a certain solubility in the matrix metal in its molten state, and that the sinterable material by its dissolution in the matrix metal limits the dissolution of the tubular material in said matrix.

3. An article according to claim 2, characterized in that sintering material and tubular material mainly consist of the same metal, preferably iron.

4. An article according to claim 3, characterized in that the sintered material consists of carbonaceous, hardenable steel powder, and that said tube consists of steel tubes, preferably stainless steel tubes. 10 20 25 30 35 8000799-0 ll

5. An article according to claim 3, characterized in that the matrix consists of a metal or alloy consisting essentially of one or more of the metals copper, tin. nickel, zinc, niobium, aluminum and beryllium, preferably mainly of copper as well as a certain amount of tin and / or other metal which reduces the ability of copper to dissolve iron.

An article according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is a mold intended to be used for molding moldable material, and that it is preferably a mold for a plastic molding tool comprising a mold surface (13, 14). ) which essentially determines the contour and structure of the moldable material to be formed by the mold.

Object according to claim 6, characterized in that the pipe channel (5, 6) is located at a close distance, i.e. at a small depth from the mold surface (13, 14) and that it is spirally wound around or inside the mold surface depending on whether it is a question of a nest or male shape, by meander-like bending or by combinations of different winding or bending patterns, functionally "covering" substantially the entire mold surface or selected, essential parts thereof.

8. A method of producing an object with one or more cooling channels and which consists mainly of a sinterable material, which before sintering can be given a relatively easily moldable condition and which has the property of forming a relatively porous body, such as metal powder, when sintered matrix consisting of a metal with a lower melting point than the sintering temperature of the sinterable material, said cooling channel (s) consisting of one or more tubes of a metal or alloy with a melting point higher than the sintering temperature of the sinterable material, characterized by arranging and fixing in a mold (21) having a mold surface (22) defining the shape of the object one or more of said tubes (6) of a metal or alloy with a melting point higher than the sintering temperature of the sinterable material, fills the mold with powder (20) or granules of the sinterable material so that said tube is embedded in the sinterable material heating the contents of the mold to the sintering temperature of the sinterable material so as to obtain a powder body, and melting the matrix metal and causing it to be filtered into the powder body and to flow around said tubes embedded in the powder body. and metallically connected thereto.

9. A method according to claim 8, characterized in that the tube material has a certain solubility in the matrix metal in its molten state and that the metal in said tube in the area of the outside of the tube is felled to a smaller depth and dissolved in the matrix metal before it is brought to stelna.

10. A method according to claim 9, characterized in that during the solidification of the matrix metal a coolant is passed through said tube so as to obtain a faster freezing of matrix in the area adjacent to said tube than in other more distant parts of the powder body, thereby preventing matrix metal into said more distant parts of the powder body due to shrinkage of matrix in connection with its continued solidification.

11. A method according to any one of claims S - 10, characterized in that said pipe is placed at a close distance, i.e. at a small depth from a surface of the object which it is desired to give a particularly fine and controlled structure and that said tube by spiral winding around or inside said surface (depending on whether the surface forms a cavity or a protruding part), by meander-like bending or by combinations of different winding or bending patterns, from a cooling point of view functionally caused to "cover" the entire said surface or selected, essential parts thereof.

12. A method according to claim 10, characterized in that the sintering material consists of carbonaceous, hardenable steel powder, and that said tube consists of steel tubes, preferably stainless steel tubes.

13. A method according to any one of claims 8 ~ 12, characterized in that the matrix metal consists of a metal or alloy consisting mainly of one or more of the metals copper, tin, nickel, zinc, aluminum, niobium and beryllium. preferably consisting mainly of copper together with a certain content of tin and / or other metal which reduces the ability of copper to 1 '. melted phase loose iron.

A method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the powder body is sintered and the matrix metal is melted and caused to infiltrate the powder body in a heated oven or equivalent at a temperature between 1,000 and 1,200 ° C, suitably under vacuum or in inert gas atmosphere, that coolant, preferably air, is passed through said tube via connections extending out of the oven compartment or corresponding compartment where the powder body is stored during at least part of the solidification phase until the temperature in the oven compartment or equivalent is lowered below 800 ° C, preferably to below 70,000 and at least as long as the freezing of the area in the matrix adjacent to said tube has been stabilized, and that the rest of the matrix is then caused to solidify, preferably by forced cooling of the entire mold with contents.