SE440496B - Sett att konsolidera pulver i en behallare genom utovning av tryck pa behallarens utsida samt apparat for genomforande av settet - Google Patents
Sett att konsolidera pulver i en behallare genom utovning av tryck pa behallarens utsida samt apparat for genomforande av settetInfo
- Publication number
- SE440496B SE440496B SE7706426A SE7706426A SE440496B SE 440496 B SE440496 B SE 440496B SE 7706426 A SE7706426 A SE 7706426A SE 7706426 A SE7706426 A SE 7706426A SE 440496 B SE440496 B SE 440496B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- container
- pressure
- powder
- cavity
- walls
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
- B22F3/156—Hot isostatic pressing by a pressure medium in liquid or powder form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/1208—Containers or coating used therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Press Drives And Press Lines (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Tea And Coffee (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
Description
7706426-9 p 2
Varmkonsolidering av pulver kan utföras i en behållare, som
vanligtvis evakueras, innan den fylles med pulvret, och som därefter
hermetiskt tillslutes, varefter behållaren utsättes för värme och
tryck. Detta kan utföras i en autoklav, i vilken behållaren utsättes
för ett över dess yttersida jämnt fördelat gastryck, som bringar be-
hållaren att krympa eller pressas ihop mot pulvret, vilket härigenom
-komprimeras¿ Vid höga tryck verkar med andra ord behållaren som ett
trycköverförande medium, som verkar på pulvret i behållaren. Samti-
digt brännes pulvret ihop genom sintring på grund av värme. Denna
process för komprimering och tätning av pulver kallas vanligen iso-
statisk pressning. Sammanfattningsvis kan sägas att kombinationen
av värme och tryck medger konsolidering av pulvret till en i huvud-
sak fullständigt tät, hopbränd massa, i vilken de individuella pulver-
partiklarna har förlorat sin identitet.
Efter konsolideringen avlägsnas behållaren från den förtätade
pulverkroppen, vilken därefter kan ytterligare behandlas i ett eller
flera steg för framställning av en färdig pulverkropp, exempelvis
genom smidig, maskinbearbetning och/eller värmebehandling.
En synnerligen kritisk faktor vid varmkonsolideringsprocessen
är typen och karaktären av behållaren. Materialet, av vilket be-
hållaren är framställd, måste kunna uppträda som ett trycköverförande
medium vid tillräckligt höga temperaturer för sintring av pulvret,
vilket betyder att behållaren måste vara flexibel eller deformerbar
men ändock bevara sin strukturella integritet vid höjda temperaturer.
Dessutom får behållaren icke vara reaktiv eller i varje fall endast
obetydligt reaktiv med avseende på pulvret eller också måste åt-
cgärder vidtagas för att avskärma behållaren från pulvret. Behållaren,
som måste vara hermetiskt tillsluten och i vissa fall evakuerad till
högt undertryck, måste kunna motstå erforderligt värme och tryck utan
att spricka. Typen av behållare, som användes, är även i hög grad
bestämmande för graden av precision vid framställningen av den kom-
pakta pulverkroppen. Med vissa typen av behållare kan man exempelvis
endast framställa enkla kroppar, som kan användas som approximativt
förformade ämnen avsedda att genomgå omfattande efterbearbetning,
såsom smidning och maskinbearbetning, för framställning av färdiga
produkter.
På grund av höga råmaterialkostnader och höga kostnader för
smidning etc har man gjort stora ansträngningar att framställa be-
hållare, som medger pressning och framställning av pulverkroppar
_ med bättre precision för att på så sätt reducera nyssnämnda kostna-
der. önskemålet är att kunna framställa täta pulverkroppar med hög
Qàfl 3
u-
7706426-9
precision till färdigformade eller nästan färdigformade produkter,
som endast behöver maskinbearbetas eller på sin höjd underkastas er
enkel smidningsoperation för att nå sin färdiga form, varigenom 1
varje fall omfattande smidningsoperationer som mellansteg kan eli-
mineras. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en behållare
för isostatisk pressning, som uppfyller ovan angivna önskemål eller
krav och medelst vilken det är möjligt att framställa färdigformade
eller nästan färdigformade kroppar.
Teknikens ståndpunkt ger många exempel på behållare för varm-
konsolidering av pulver. Dessa behållare kan vara framställda av
olika material, såsom metall, glas och keramik. Behållare för varm-
konsolidering av pulver framställdes i början av metall och är de s
vanligtvis användes för industriellt bruk. Den speciella typ av
metall, som användes för framställning av behållarna, väljes i re-
gel med hänsyn till sammansättningen av pulvret, som skall konsoli-
deras, dvs pulvrets krav på temperatur och tryck för konsolideringe
Metallbehållare för värmekonsolidering av superlegeringar baserade
på nickel framställes vanligtvis av rostfritt stål, men för andra
typer av pulver kan användas andra material.
Exempel på typiska metallbehållare beskrives i de amerikanska
patentskrifterna 3 340 053 och 3 356 496. Dessa metallbehållare är
,relativt tunnväggiga och har enkel form. Skälet till att tunnväggiç
behållare användes är att man strävar att så nära som möjligt eftea
likna uppträdandet hos en flexibel gummibehållare av den typ, som'
har använts för isostatisk pressning av pulver vid nära rumstempere
tur (sådana gummibehållare kan naturligtvis icke användas för de
höga temperaturer som erfordras för värmekonsolidering). Teorin en-
ligt dessa patentskrifter var att en tunnväggig metallbehållare viz
,höga temperaturer skulle få ett uppträdande, som ligger mycket nära
det uppträdande en gummibehållare har nära rumstemperatur, men er-
farenheten har visat att detta icke är fallet. Det har sålunda vis
sig att väggarna hos en tunnväggig behållare icke förmår överföra
ett jämnt tryck på pulvret på grund av att behållarens strukturell
styrka varierar. Tunnväggiga behållare har t ex en tendens att
bli buckliga eller att veckas i svagare sektioner. För framställ-
ning av enkla former, såsom valsämnen eller förformer för smidning
kan ytdefekter på grund av bucklor och veck hos tunnväggiga metall
behållare i vissa fall tolereras, dvs om defekterna kan avlägsnas
genom bearbetning. Däremot är det mycket svårt för att icke säga
omöjligt att framställa mera komplicerade, exakta former med an-
vändande av tunnväggiga metallbehâllare, och en av de största svår
7706426-9 p p 4
heterna för framställning av exakta former med användande av sådana
metallbehållare är att den pressade pulverkroppen missformas på grund
av ojämn minskning av behålíarens storlek. Formen av den resulterande
kroppen efter komprimeringen skiljer sig sålunda avsevärt från den
ursprungliga formen av den tuxnväggiga behållarens hålrum. I de
flesta fall kan man visserligen kompensera för sådana missformningar
genom överdimensionering av pulverkroppens storlek, men detta ökar
kostnaderna för efterbearbetning, såsom mera omfattande smidning
och/eller maskinbearbetning, vartill kommer materialförluster. _
Man har gjort försök att lösa dessa problem med tunnväggiga
behållare och såsom exempel härpå kan nämnas att den brittiska pa-
tentskriften 1 339 669 beskriver en metod att konsolidera metall-
pulver med användande av en relativt tjockväggig behållare, som är
framställd genom hopfogning av två formhalvor av sintrat metallpul-
ver och genom inneslutning av den sålunda framställda formen i en
yttre metallmantel. Dessa formhalvor framställes av sintrat metall-
pulver med relativt stor porositet, dvs densitet, hos form-
halvornas väggar är approximativt lika med den s k skakdensiteten
hos det metallpulver som skall rymmas i formens hålrum. Avsikten är
att densiteten hos behållaren och pulvret i denna genom utövningen
av värme och tryck skall ökas samtidigt till likformig kompakthet
av pulvret utan distortion. I den amerikanska patentskriften
3 230 286 beskrives en annan avvikelse från den traditionella tunn-
väggiga metallbehållaren. Behållaren enligt den sistnämnda patent-
skriften framställes av metall, såsom cerium, vismut, cesium eller
legeringar av dessa metaller, vilken metall undergår en plötslig
förtätning och volymminskning vid ett förutbestämt tryck, varvid
uppstår en omlagring av kristallgitterstrukturen i materialet. Av-
sikten är att volymminskningen skall åstadkomma det önskade trycket
på pulvret i behållaren.
Sammanfattningsvis kan nämnas att avsikten med de först utveck-
lade behâllarna och metoderna för isostatisk pressning av pulver
har varit att efterlikna verkningssättet från en flexibel gummiblåsa
eller -säck och att man därför valde tunnväggiga metallbehållare.
Under teknikens vidare utveckling har man gjort olika försök att
använda något mera tjockväggiga behållare, men i de fall man då an-
vänt metall, har väggarna varit porösa eller har man använt någon
legering av ovanligt slag, som underkastas en plötslig förtätning
under inverkan av extrema tryck. Anledningen till dessa tämligen
komplicerade metoder var övertygelsen att en tjockväggig behållare
s 7706426-9
icke skulle kunna på ett effektivt sätt överföra tryck till pulvre
Även vid användning av andra material än metall, såsom glas eller
keramiskt material, har behållarens väggar gjorts relativt tunna,
såvida man inte använt material i form av en partikelmassa, i vill
fall åtgärder måste vidtagas för att hålla kvar partikelmassan,
t ex genom användning av inre och yttre behållare enligt den ameri
kanska patentskriften 3 700 435. Trots alla utvecklingsansträngnir
har man icke lyckats få fram en kommersiellt acceptabel behållare
för framställning av pressade kroppar med exakta eller nära exakta
dimensioner och former.
Till grund för föreliggande uppfinning är tanken att en i hög
grad förbättrad behållare för varmkonsolidering av pulver kan fran
ställas av ett i huvudsak okompressibelt och fullständigt tätt (hö
densitet) material om detta material är plastiskt flytbart vid pre
ningstemperaturer och om materialet vid tillräckligt tjocka väggar
hos behållaren därigenom kan verka liksom ett fluidum vid applice-
ringen av värme och tryck för att därigenom utöva hydrostatiskt tr
på pulvret. Härigenom skulle det icke vara nödvändigt att använda
poröst material enligt brittiska patentskriften l 399 669 och amer
kanska patentskriften 3 700 435 eller ett material, som underkasta
en plötslig förtätning enligt den amerikanska patentskriften
3 230 286. Genom föreliggande uppfinning har det visat sig vara
möjligt att få en behållare med tillräckligt tjocka väggar att ver
på det avsedda sättet, när behållarens yttersida icke noggrant föl
konturen av behâllarens hålrum. Yttersidorna av behållarens väggar
skall med andra ord icke följa konturen av behållarens hålrum på
det sätt, som exempelvis anges i den amerikanska patentskriften
3 841 870. Det bör observeras att yttersidorna av väggarna hos den
i den sistnämnda patentskriften beskrivna behållaren skall ha en
form, som är i huvudsak identisk med formen av behållarens hålrum,
vilket är typiskt för tunnväggiga behållare.
Behållaren enligt föreliggande uppfinning utgör ett typskt av
steg från allmänt accepterade principer för behållare avsedda för
varmkonsolidering av pulver. Genom att behållaren enligt uppfinnin
är i stånd att utöva hydrostatiskt tryck på pulvret underlättas jä
krympning och möjliggöres en noggrannare bestämning av de slutliga
dimensionerna med undvikande av missformning, och härigenom är det
möjligt att framställa formkroppar med - eller nästan med - avsedd
slutform. Härför användes enligt uppfinningen en behållare, som är
framställd av ett i huvudsak okompressibelt material med i huvudsa
7706426-9
full täthet. De väggar av behållaren, som omsluter det pulvermot-
tagande hålrumet, är tjockare än väggarna hos tidigare föreslagna
behållare, som är i stånd att överföra tryck. Alla tidigare kända
behållare med väggar av någon betydande tjocklek har framställts av
ett kompressibelt eller partikelformigt material, men nu har det
genom uppfinningen visat sig att tjockleken hos behållaren icke är
till hinders för konsolidering men att det är icke blott önskvärt
utan även väsentligt att ett hydrostatiskt tryck kan åstadkommas i
ytskiktet mellan behållaren och pulvret i hålrummet. Det är med _
andra ord på grund av förmågan att utöva hydrostatiskt tryck på
pulvret som en tjockväggig behållare enligt uppfinningen ger vä-
senligt förbättrade resultat.
Behållaren enligt uppfinningen var först speciellt avsedd för
konsolidering av pulver av superlegeringar, såsom IN-100, som är
en välkänd legering baserad på nickel och innefattar legeringsele-
ment av aluminium, titan, tantal, columbium, molybden, volfram-
karbid, krom och kobolt. IN-100 och andra s k superlegeringar an-
vändes exempelvis för framställning av komponenter för turbinmoto-
rer på grund av sin höga hållfasthet vid höga temperaturer. Denna
höga hållfasthet gör emellertid dessa legeringar svåra att bearbeta
och konventionell gjutteknik är icke lätt att använda på grund av
att de många legeringselementen medför segregationsproblem. Ytter-
ligare en omständighet är att den höga hållfastheten hos dessa le-
geringar vid höga temperaturer innebär att smidningsoperationer
blir svåra och dyra. Det har därför blivit nödvändigt att använda
pulvermetallurgiteknik för framställning av detaljer av superlege-
ringar med optimala fysikaliska egenskaper, men även modern pulver-
metallurgiteknik kräver ofta flera smidnings- och maskinbearbet-
ningsoperationer för framställning av en slutlig form. Stora an-
strängningar har därför gjorts att framställa kompakta pulvermetall-
kroppar av exakt form eller i varje fall nära slutlig form för att
därigenom eliminera eller reducera smidningsoperationer och minska
mängden material, som måste avlägsnas genom maskinbearbetning för
framställning av den slutliga formen. Behållare konstruerade en-
ligt föreliggande uppfinning ger dessa fördelar.
Dessa och andra genom uppfinningen ernådda fördelar och uppfin-
ningens kännetecken, som anges i bifogade patentkrav, beskrives när-
mare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, på
vilka fig l är en längdsektionsvy av en behållare enligt uppfinningen
för varmkonsolidering av pulver, varvid behållaren visas medelst
7 7706426-9
heldragna linjer före och medelst punktstreckade linjer efter vara
konsolideringen, fig 2 visar ett parti av fig 1 och åskådliggör de
förmodade kraftfördelningen vid utövning av tryck på behållaren, f
3 visar i sektion ett annat utförande av en behållare enligt uppfi
ningen för varmkonsolidering av pulver, fig 4 är en tvärsektionsvy
av en förtätad formkropp efter varmkonsolidering i behållaren i fi
3, fig 5 är en liknande vy av formkroppen i fig 4 efter färdigforn
ning genom maskinbearbetning, fig 6 är en tvärsektionsvy av en be-
hållare enligt uppfinningen, vilken är speciellt avsedd för varm-
konsolidering av pulver i en press, och fig 7 visar i tvärsektion
lämpliga övre och nedre pressverktyg avsedda att användas tillsam-
mans med behållaren i fig 6. _
Den i fig l visade behållaren 10 består av en övre sektion 12
och en nedre sektion 14 framställda av vanligt gjutstål med lågt
kolinnehåll, såsom SAE 1008-1015. Stål med lågt kolinnehåll är sär
skilt lämpligt material för behållaren 10 genom att det är relativ
billigt och lätt att bearbeta, men även andra metaller kan använda
och även andra material, såsom glas eller keramiskt material, unde
förutsättning att materialet uppträder på det ovan och i det följa
beskrivna sättet.
För framställning av den i fig 1 visade, av två delar beståen
behållaren 10 användes vanlig teknik för skärande bearbetning. De
längs mot varandra passande ytor sammanfogade formsektionerna 12,
avgränsar ett hålrum 16, som har en förutbestämd, önskad form. Den
i fig 1 visade behållaren 10 är speciellt avsedd för formning av
en turbinskiva för en reamotor, och hålrummet 16 har för den spe-
ciella turbinskiva, som skall framställas, en i huvudsak skivformi
huvudsektion 18 för formning av turbinskivans huvuddel och ringfor
miga partier 20, vilka sträcker sig i huvudsak vinkelrätt utåt frå
den skivformiga huvudsektionen 18.
Hâlrummets storlek och form är bestämda med hänsyn till den
slutliga formen hos den del, som skall framställas av en pulverleg
ring IN-100. Detta pulver har en s k skakdensitet, som är lägre oc
i typiska fall 65% av den teoretiska densiteten, och hålrummet gör
därför tillräckligt stort för att kompensera för erforderlig stor-
leksreduktion för att den pressade kroppen skall nå approximativt
den teoretiska densiteten. Dessutom är behållaren så konstruerad,
storleken av den förtätade kroppen efter konsolideringen är något
större än den färdiga kroppens storlek. Detta extra material kan
avlägsnas för färdigformning av den del, som skall framställas.
Före sammansättningen av formningsverktygets (behållarens) övre
och nedre sektioner 12, 14 borras ett hål 22 i den ena sektionen
12 och införes i hålet ett fyllningsrör 24, som i detta fall är
framställt i ett stycke av ett kalldraget, sömlöst stålrör. Röret
24 förbindes med den övre sektionen 12 genom svetsning. Härvid skall
säkerställas att svetsfogen är tät med hänsyn till att behållaren
efter sammansättningen skall kunna evakueras till ett så lågt tryck
som ca 5-10 um kvicksilverpelare före påfyllningen av pulvret.
Efter förbindningen av påfyllningsröret 24 passas de båda sek-
tionerna 12, 14 ihop och förbindes genom svetsning. För att under-
lätta svetsningen göres sektionernas 12, 14 ytterkanter avfasade
med en vinkel av ca 450, så att efter hopsättningen av de båda sek-
tionerna 12, 14 de båda kantytorna avgränsar ett svetsspår 26 för
svetsmaterialet 28. Svetsningen måste utföras så, att svetsfogen
blir hermetiskt tät för att medge den beskrivna evakueringen.
Utgångsämnena för framställningen av de båda sektionerna l2, 14
skall ha tillräcklig storlek för ernående av relativt tjocka väggar
efter maskinbearbetning. Ett indicium på att behållaren uppvisar
relativt tjocka väggar är att behållarens 10 yttre form icke har
någon relation till den komplexa formen av behâllarens hålrum 16.
Ett annat kännetecknande drag för en tjockväggig behållare enligt
uppfinningen är att hålrummets volym icke är större än den totala
volymen av behållarens väggar. Såsom framgår närmare av det följande
minskas genom användningen av tjocka väggar de distortionsproblem,
som är förknippade med tunnväggiga behållare, och möjliggöres fram-
ställning av formkroppar, vilkas dimensioner ligger nära slutdimen-
sionerna.
I det ovanstående antages att stål med lågt kolinnehåll an-
vändes för framställning av behållaren 10, men även andra material
kan användas. Lämpliga material för behållaren skall ha vissa fysi-
kaliska egenskaper. Ett lämpligt material är sålunda stål med lågt
kolinnehåll, varvid utgångsmaterialet exempelvis kan vara stål i
form av göt, och utgångsmaterialet bör ha i huvudsak materialets
fulla densitet, dvs bortsett från tillverkningsdefekter, såsom
slumpartad porositet eller dylikt, skall stålet ligga så nära som
möjligt den teoretiska densitet som kan uppnås genom konventionella
framställningsmetoder. Stålet skall även vara i huvudsak okompressi-
belt, dvs så att dess volym icke nämnvärt reduceras genom applice-
ring av tryck. För att behållaren skall vara hermetisk tät skall
materialet, såsom stål med lågt kolinnehåll, vara ogenomträngligt
9 7706426-9
för gas. Dessa fysikaliska egenskaper skiljer behållarematerialet
enligt föreliggande uppfinning från många tidigare använda material.
Andra skiljaktiga egenskaper är att behållarens väggar skall ha i
huvudsak likformig sammansättning i hela tvärsektionen från ytter-
sidan till hålrummet och att väggarna har i huvudsak jämn densitet.
Förutom de beskrivna egenskaperna skall materialet ha egenska-
pen att bilda ett trycköverförande medium vid för konsolidering av
pulvret erforderlig temperatur och erforderligt tryck. För detta
ändamål skall materialet kunna bringas till plastiskt flytande till-
stånd vid pressningstemperaturer, vilka till största delen bestämmes
av sammansättningen av den speciella typ av pulver, som skall pressa
Efter bestämning av pressningstemperaturen väljes sålunda ett lämp-
ligt material, som blir plastiskt flytande vid denna temperatur.
De flesta metaller kan bringas till plastiskt flytande tillstånd äve
vid rumstemperatur och därför måste hänsyn även tagas till hur stort
tryck som erfordras för plastisk flytbarhet hos det material, av
vilket behållaren är framställd, vid den lämpliga pressningstempera-
turen. Vid ökning av temperaturen minskas metallens draghållfasthet,
varigenom lägre tryck kan användas för att åstadkomma signifikativ
plastisk flytning. För konsolidering av varje givet pulver måste
med andra ord såväl temperatur som tryck bestämmas, och när dessa
båda parametrar väl är bestämda, kan man för framställning av en
behållare välja material, som blir plastisk, dvs har tillräckligt
låg draghållfasthet vid den speciella temperaturen för att relativt
lätt plastiskt deformeras vid det speciella tryck, som användes.
Vid pressningen av pulver av IN-100 är pressningstemperaturer mellar
l000 och l200°C vanliga. Det är väl känt att stål med lågt kolinne-
håll har egenskapen att bli plastiskt flytande vid tillräcklig spän-
ning och att flytgränsen sänkes med ökande temperatur. Vid temperatu
rer i området 1000-l200°C kan väsentlig plastisk flytning uppnås ge-
nom utövning av tryck av mellan 700 och 1050 kp/cmz, vilka tryck
vanligtvis användes för pulverpressning, ehuru naturligtvis även
lägre och högre tryck kan användas. Under alla omständigheter beror
graden av plastisk flytning på materialets draghâllfasthet (flytgrän
vid pressningstemperaturen.
En annan väsentlig aspekt är att behållaren skall ha en oavbru-
ten strukturell integritet under varmkonsolideringen, dvs den skall
kunna utsättas för varmkonsolideringstemperaturen utan att smält-
punkten för behållarematerialet överskrides. Smälttemperaturen får i
te överskridas för någon väsentlig andel av behållarematerialet, ty
temperaturen överskrider smältpunkten för någon väsentlig fastämnes-
7706426-9 10
komponent av materialet, så att materialet förlorar sin skjuvstyrka,
kan behållaren deformeras. Emellertid finns andra potentiella material,
såsom glas, som kan anses bestå av en s k superkyld, dvs vid normala
'temperaturer stel vätska. Detta material har icke någon smältpunkt,
men en av glas framställd behållare enligt uppfinningen kan anses be-
hålla tillräcklig styrka till dess att dess viskostitet blir så låg,
att glasets flytbarhet överskrider punkten för strukturell integritet
för behållaren. Villkoret för materialet är att det skall ha tillräck-
lig styrka vid pressningstemperaturer för att behållarens strukturel-
la integritet skall bevaras.
Ännu en fysikalisk egenskap, som måste beaktas, är storleken
av materialets expansion och kontraktion med temperaturen. Vid fram-
ställning av komplexa formkroppar, exempelvis formkroppar med under-
skurna ytor eller dylikt, är det sannolikt att materialets värme-
utvidgningskoefficient skall ligga tämligen nära värmeutvidgnings-
koefficienten för det material, som skall konsolideras. Vid stora
skillnader mellan värmeutvidgningskoefficienterna för dessa två
material kan de i den komprimerade formkroppen uppbyggda spänningarna
under avkylningen framkalla bristningar. Någon kritisk skillnad har
visserligen icke kunnat bestämmas exakt, men det är åtminstone känt
att skillnaden mellan värmeutvidgningskoefficienterna för stål SAE
1010 och pulverlegeringen IN-100 icke är otillåtet hög. För att be-
stämma det bästa materialet för behållare för konsolidering av andra
typer av pulver kan det vara nödvändigt att utföra preliminära prov
för att utröna om de termiska egenskaperna hos resp material är för-
enliga med ett gott resultat.
Pulver av legeringen IN-l00 och andra superlegeringar brukar
normalt komprimeras vid temperaturer av mellan 1000 och l200°C och
vid tryck av mellan 700 och 1050 kp/cmz. Tryck av denna storlek kan
lätt uppnås medelst kommersiellt tillgängliga autoklaver. Vid tem-
peraturer av mellan 1000 och l200°C och tryck av mellan 700 och 1050
verkar väggarna hos en tjockväggig behållare av stål med lågt kol-
innehåll mycket likt ett fluidum. Denna metall kan sålunda flyta
under belastningen, och på grund av den vätskeliknande egenskapen
hos behållarens väggar vid dessa temperaturer och tryck kan ett
hydrostatiskt tryck utövas på pulvret i behållarens hålrum. Med
uttrycket "hydrostatiskt tryck" menas här ett tryck, vid vilket
kraftens verkningsriktning på varje yta av pulvret är vinkelrät
mot ytan. Ett hydrostatiskt tryck kan visserligen utövas på ytter-
sidan av även en tunnväggig behållare, men ett huvudproblem med
tunnväggiga behållare är att dessa icke kan överföra ett hydrostatiskt
11 7706426-9
tryck på pulvret. Det erinras att utövning av ett hydrostatiskt try
enligt uppfinningen skall framkalla en nästan likformig krympning.
Genom uppfinningen har konstaterats att väggarna hos en be-
hållare är tillräckligt tjocka för isostatpressning med avsett re-
sultat, dvs hydrostatisk pressning, om yttersidan hos behållarens
väggar icke noggrant följer hålrummets kontur. Denna beskrivning än
en approximativ definition på en "tjockväggig" behållare och en
annan definition, som har avseende på ett önskat resultat, är att
en tjockväggig behållare är en behållare med tillräckligt tjocka vä
gar för att vid utövning av värme och tryck överföra ett hydrostati
tryck på pulvret. Det största problemet med tunnväggiga behållare å
svårigheten att pressa en kropp, som har ett ringformigt parti, så-
som de ringformiga utsprången på den kropp, som skall pressas me-
delst behållaren i fig l. En typisk tunnväggig behållare, som sett
sektion, omsluter tre sidor av ett sådant ringformigt utsprång men
lämnar den inre volymen tom, vilket leder till allvarliga distor-
tionsproblem under varmkonsolideringen. Tjockleken hos behållaren i
området för det ringformiga partiet måste åtminstone vara tillräck-
lig för att i huvudsak kunna helt fylla den inre volymen, och när
detta villkor är uppfyllt, kan man icke längre säga att yttersidan
av behållaren följer hålrummets kontur. Resultatet är att behålla-
rens väggar bildar ett så massivt stöd för det ringformiga par-
tiets sidor att krympningen blir praktiskt taget likformig och fel-
fri. _ _
Den i fig l visade behållaren 10 användes på följande sätt.
Efter hopsvetsning av sektionerna l2, 14 anslutes en vakuum-
pump till påfyllningsröret 24 och evakueras hålrummet 16 för att
förhindra att pulvret (IN-100) förorenas av atmosfäriska gaser, som
kan leda till oxider och nitrider, och för att eliminera en poten-
tiell källa till porositet i den pressade kroppen. Ett undertryck
i behållaren ökar dessutom tryckskillnaden mellan yttersidan och
insidan under pressningen, varigenom denna underlättas. Det bör
emellertid observeras att dessa åtgärder icke alltid är nödvändiga
för andra typer av pulver. Efter evakueringen av behållaren 10 fyl-
les denna med finfördelat, s k atomiserat, IN-100-pulver. Det är
nödvändigt att fylla alla delar av hålrummet l6 och uppnå högsta
möjliga skakdensitet. Detta kan utföras genom rotering av behålla-
ren, eller medelst slag mot behållarens sidor med en träklubba elle:
dylikt, vilket är en mycket framgångsrik metod för ernående av full-
ständig fyllning och maximal skakdensitet, men den är svår att ut-
7706426-9 É 1¿
föra på en tunnväggig metallbehållare utan att väggarna bucklas och
hålrumsformen ändras. Efter fyllning av behållaren 10 tillslutes
pâfyllningsröret 24 hermetiskt genom hopklämning och svetsning, var-
efter behållaren 10 placeras i en autoklav med argongasatmosfär, i
vilken behållaren upphettas till en temperatur av ca l065°C och ut-
sättes för ett tryck av mellan 700 och 1050 kp/cmz under en tid av
ca 2 h. Genom detta tryck i autoklaven utövas ett isostatiskt tryck
över behållarens yta. .
Vid den angivna pressningstemperaturen, l065°C, mjuknar stålet
i sådan grad, att det vid det utövade trycket (700-1050 kp/cmz) blir
plastiskt flytande, och genom trycket reduceras storleken av hål-
rummet. Detta är möjligt så länge pulvret i behållaren icke har
nått full densitet utan är kompressibelt. Genom trycket kan stor-
leken av hålrummet krympas till dess att pulvret når approximativt
full densitet och under denna komprimering sammansintras pulvret
till en kompakt, solid massa med hög densitet.
Efter konsolideringen avlägsnas behållaren 10 från autoklaven
och kyles och avlägsnas därefter behållaren från den sintrade krop-
pen, vilket kan utföras genom upplösning i ett- salpetersyrabad,
som angriper stål men icke pulverlegeringen IN-100, vilken är
korrosionsresistent. För upplösning av behållaren och frigöring av
den sitrade kroppen kan man i stället för salpetersyralösning an-
vända andra typer av lösningar. Alternativt kan behållaren avlägsnas
genom bearbetning eller genom en kombination av partiell bearbetning
och efterföljande upplösning.
Innan behållaren lp avlägsnas från den sintrade kroppen är det
lämpligt att mäta dess yttre form och registrera uppmätningen, och
efter bortskaffandet av behållaren 10 uppmätes den sintrade kroppen.
Genom att jämföra den sitrade kroppens storlek och form med det
ursprungliga hålrummets storlek och form kan graden och utfallet
av krympningen bestämmas. Dimensionerna av behållaren efter press-
ningen och densifieringen av pulverkroppen visas i fig l medelst
punktstreckade linjer, av vilka den punktstreckade linjen 30 anger
kroppens konturform, medan den punktstreckade linjen 32 anger
behållarens 10 ytterkontur.
Utförda försök visade att krympningen blev förvånansvärt jämn
och att behållarens tjocklek ökade. Att sådana områden som de med
34 och 36 betecknade områdena i fig 1 blir tjockare eller större
under varmpressningen indikerar att den på pulvret utövade kraft-
riktningen var ett resultat av hydrostatiskt tryck, som var oberoende
13 7706426-9
av kraftriktningen på behållarens yttersida. I fig 2 åskådliggöres
de förmodade kraftriktningarna på pulvret och kraftriktningen på
behållaren. Kraftriktningen på behållaren, som visas medelst pilar
38, är vinkelrät mot behållarens yttersida, medan medelst pilar 40
anges de på pulvret verkande kraftriktningarna, vilka är i huvudsal
vinkelräta mot hålrummets begränsningsytor. Kraftriktningarna på
pulvret är sålunda icke nödvändigtvis parallella med kraftriktningz
na på behållarens yttersida och detta är karaktäristiskt för hydro-
statiskt tryck och anger att behållarens väggar faktiskt verkar på
liknande sätt som ett fluidum för trycköverföringen. Resultatet är
en jämnare minskning av hålrummets storlek.
Ur flera olika synpunkter, såsom ekonomiska och tillverknings-
tekniska, förefaller stål med lågt kolinnehåll vara det intressan-
taste materialet för framställning av behâllare enligt uppfinninger
och varmkonsolidering av pulver av legeringen IN-100 och av andra
superlegeringar. Detta stål är relativt billigt i jämförelse med
kilopriset för pulvret, som skall konsolideras, och dessutom kan
som känt stål med lågt kolinnehåll mycket lätt maskinbearbetas och
svetsas,och av detta material framställda behållare är motstånds-
kraftiga mot omild behandling. Det understrykes emellertid att
tjockväggiga behållare enligt uppfinningen kan framställas av andra
metaller eller andra material, exempelvis glas och keramiskt mate-
rial. Av avgörande vikt är plastisk flytbarhet för materialet i
förening med tillräcklig väggtjocklek för överföring av ett hydro-
statiskt tryck på pulvret.
Det understrykes även att uppfinningen icke är begränsad till
framställning av ett hålrum genom materialavverkande bearbetning,
ty även annan välkänd metallbearbetningsteknik, såsom smidning,
eller gjutning kan användas för framställning av behållaren enligt
uppfinningen. En gjuten behållare kan framställas med användande av
en expanderbar kärna, vars form motsvarar det öskade hålrummets for
Efter gjutning av metallen omkring den expanderbara kärnan kan denn
”avlägsnas exempelvis genom urlakning. En tvådelad behållare kan
framställas genom en smidningsprocess, varvid den enda nackdelen är
att man genom smidning icke kan framställa underskärningar, vilka
däremot kan framställas genom gjutning eller bearbetning.
En unik metod att framställa behållare för framställning av
mycket komplicerade delar åskådliggöres i fig 3 - 5. Formkroppen,
som skall framställas, är i fig 5 generellt betecknad med 42 och
består av en ganska komplex turbinskiva med flera underskurna par-
77Û6426f9 M
tier. För framställning av ett densifierat ämne, som kan maskinbe-
arbetas för framställning av turbinskivan 42 i fig 5, framställes
en tjockväggig behållare med ett hålrum 44 av den i fig 3 visade
formen. Det inses lätt att det skulle bli svårt för att icke säga
omöjligt att genom skärande bearbetning framställa ett hålrum av
den visade komplexa formen i en av två delar bestående behållare,
såsom den i fig l visade behållaren. För framställning av turbin-
skivan i fig 5 har hålrummet 44 ett i huvudsak skivformigt parti
46 och två ringformiga partier 48, vilka sträcker sig i tvärrikt-
ningen utåt från det skivformiga partiet 46 och med sådana avvink-
lingar inåt att det är svårt att utforma hålrummet genom skärande
bearbetning. Behållaren är därför gjord i tre sektioner, nämligen
en första huvudsektion 50, en andra huvudsektion 52 och en mellan-
sektion 54. Den ena huvudsektionen 50 och mellansektionen 54 inne-
fattar de ytor 56, 58, som avgränsar hålrummets 44 skivformiga par-
ti 46, och den andra huvudsektionen 52 och mellansektionen 52 inne-
fattar de ytor 60, 62, som avgränsar de ringformiga partierna 48.
Dessa tre sektioner maskinbearbetas var för sig och hoppassas där-
efter för framställningen av en behållare med det komplexa hålrum-
met 46.
Enligt ett utförande av denna behållare har sektionerna 50 och
52 mot varandra passande ytor, vilkas ytterkanter emellertid är av-
fasade för avgränsning av en svetsficka 64 för mottagning av svets-
materialet 66. I den ena 50 av de båda huvudsektionerna borras ett
hål 68 för ett påfyllningsrör 70, vilket fästes genom svetsning.
Såsom visas i fig 3 stödes mellansektionen 54 mellan de båda huvud-
sektionerna 50, 52 av samverkande, med varandra ingripande ytor,
som samtidigt centrerar mellansektionen 54. Sålunda ingriper en
från ett cylindriskt parti av mellansektionen 54 utskjutande del
72 i en cylinderformig urtagning 74 i den ena huvudsektionen 52
och en från ett cylindriskt parti av den andra huvudsektionen 50
utskjutande del 76 ingriper i en cylinderformig urtagning 78 i
mellansektionen 54.
Behållaren i fig 3 kan användas på samma sätt som den först
beskrivna behållaren. Pulverkroppen har efter varmkonsolideringen
den vid 80 i fig 4 visade formen och bearbetas till den slutliga
form den i fig 5 visade kroppen 42 har. Den färdiga delen 42 är
sålunda framställd utan någon smidningsoperation och med relativt
liten materialförlust.
För varmkonsolidering av pulverkroppar behöver de ovan beskrivna
158 77os42s-9
behâllarna icke nödvändigtvis utsättas för värme och tryck i argon
gasatmosfär i autoklav utan kan utsättas för värme och tryck medel
andra medel. Enligt en genom uppfinningen utvecklad metod kan be-
hâllarna exempelvis utsättas för tryck mellan pressverktyg i.en
press.
Härför kan användas en mekanisk eller hydraulisk press av sta
dardtyp med pressdon 82, 84 av exempelvis det i fig 7 visade slage
Det nedre pressdonet 84 i fig 7 har ett hålrum eller urtag 86 för
mottagning av en förvärmd, pulverfylld behållare och det övre pres
donet 82, som är monterat på en presskolv 82, har ett utsprång 88,
som för utövning av tryck mot behållaren införes i urtaget 86. Ge-
nom förvärmningen har godset i behållaren upphettats till en tempe
tur, vid vilken plastisk flytning relativt lätt kan åstadkommas vi
pressning av behållaren mot det nedre pressdonet eller dynan 86,
mot vilken behållaren fasthålles under tryckutövningen, varunder
materialet i behållaren verkar som ett fluidum och utövar en hydro
statisk tryckkraft, varvid pulvret i behållaren, som från början
icke har full densitet, komprimeras intill full densitet. Vid dett
stadium har hela massan, dvs både godset i behållaren och pulvret,
full densitet. Behållaren avlägsnas därefter från dynan 84 genom
någon lämplig utdragnings- eller utskjutningsoperation, varefter
materialet, som bildar behållaren, avlägsnas från den genom press-
ning täta pulverkroppen.
Såsom visas har urtagningen 86 i dynan 84 koniska väggar ooh-
har behållaren 96, som visas i fig 6 i en större skala än de i fig
7 visade pressverktygen och deras hålrum, motsvarande omkretsform
för att underlätta utskjutningen av behållaren från den nedre dyna
84 efter pressningen. Det övre pressverktygets 82 huvud har en mot
hålrummet i den nedre dynan 84 svarande konisk form.
Om man använder en mekanisk press, kan pressen skadas, om
pulvret når full densitet och därigenom icke kan komprimeras ytter
ligare innan kolven når ändläget av sitt nedåtgående slag. Detta
problem undvikes genom användning av en hydraulisk press, vid vilk
kolvens slagrörelse stoppas vid uppnåendet av ett förutbestämt try
För att förhindra bristning av en mekanisk press kan pressdon
82, 84 anordnas så, att reglerad undanträngning av godset i behåll
ren mellan pressdonen medgives vid överskridandet av ett bestämt,
maximalt tryck. För detta ändamål kan en spalt anordnas mellan de
ytor 90, som avgränsar urtagningen 86 i sidled, och motsvarande si
ytor 92 hos det övre pressdonets 82 huvud 88 för att medgiva utfly
ning vid otillåtet höga tryck, men för att säkerställa ett tillräc
7706426-9 16.
ligt högt hydrostatiskt tryck från behållaren för densifiering av
pulvret, kan det vara nödvändigt att anordna pressdonet på sådant
sätt, att metallen från behållaren flyter ut genom en labyrinartad
eller krökt spalt. Härför kan exempelvis det övre pressdonets sido-
ytor 92 följas av krökta, avböjda ytor 94, som bildar ett motstånd
mot utflytning av metall i behållarens väggar genom avböjnifig av
utflytningsriktningen och förlängning av utflytningsvägen. Genom
lämplig utformning av dessa ytor kan sålunda motståndet mot mate-
rialutträngning ökas, men huvudsaken är att de båda pressdonen är
så konstruerade, att tryckbegränsning medges genom reglerad ut-
trängning av material från behållaren.
Den i fig 6 visade behållaren 96 är speciellt konstruerad för
samverkan med en press av exempelvis det i fig 7 visade slaget. Hål-
rummet hos behållaren i fig 6 kan ha relativt komplicerad form för
framställning av motsvarande formkroppar till slutlig form eller
nära formkropparnas slutform. Behållaren 96 har en övre sektion 98
och en nedre sektion 100, vilka är utformade av stål med lågt kol-
innehåll genom maskinbearbetning och en av samma material och på
samma sätt framställd kärna 102 är placerad mellan dessa båda sek-
tioner. Liksom i de ovan beskrivna fallen är behållarens övre och
nedre sektioner 98, 100 förbundna genom svetsning, såsom visas vid
l04, vid mot varandra passande ytor.
För fyllning av hålrummet i behållaren 96 med pulver är den
övre sektionen 98 försedd med en eller flera kanaler l04, vilka
leder till hålrummet. Kanalerna 104 sträcker sig genom ett koniskt
format parti 106 av den övre sektionen 98 och är förenade med varand-
ra via ett gemensamt inlopp 108. Ett påfyllningsrör ll0 är fastsvetsat
vid den övre sektionen 98 i anslutning till inloppet l08 och medger
påfyllning av pulver. Påfyllningsröret ll0 är även avsett att an-
vändas för anslutning till en vakuumpump för att medge evakuering
av hålrummet före påfyllning av pulver.
Efter evakuering av behållaren 96 och påfyllning av pulver
tillslutes påfyllningsröret ll0 genom hopklämning av rörets ände och
eventuellt svetsning.
Om pulvret skall komprimeras medelst en press är det nödvändigt
att skydda påfyllningsröret ll0 från skador för att förhindra läckage
till det under undertryck stående hålrummet i behållaren 96, vilket
både leder till minskning av undertrycket och förorening av pulvret.
På grund därav är en skyddshuv ll2 bestående av en hylsa 114 och en
ändvägg ll6 anbragt över pâfyllningsröret ll0 och fastsvetsad vid
~ 17 7706426-9
behållaren 96. För.stöd kan pulver vara anbragt i en spalt mellan
huven och påfyllningsröret.
Det i fig 7 visade övre pressdonet 82 har en speciell form,
som svarar mot den yttre formen av behållarens 96 övre parti 106,
vilket är koniskt. Det övre pressdonet har ett motsvarande konisk
hålrum 118 med en cylinderformig förlängning 120, som är avsedd a
upptaga skyddshuven ll2. Det bör observeras att hålrumsdelen 120
icke är fullständigt cylinderformigt utan svagt koniskt med lämpl
släppningsvinkel för att underlätta undanföringen av det övre pre
donet 82 från behållaren 96.
Ett väsentligt kännetecken på behållaren 96 i fig 6 är det
kupolliknande partiet 106, men i ett alternativt utförande kan be
hållaren 96 ha den enklare form, som antydes medelst en punktstre
linje 121. Den medelst heldragna linjer visade behållaren föredra
emellertid genom att den kräver mindre material än det alternativ
utförandet.
Ett typiskt förfarande för komprimering av pulver med använd
av en press innefattar följande steg. Efter framställning av be-
hållaren 96 anslutes en vakuumpump till pâfyllningsröret ll0, och
medelst pumpen evakueras behållaren till ett så lågt tryck som ca
10 um. Efter evakueringen fylles behållaren med pulver, varunder
hålrummet hålles under vakuum. Detta kan utföras genom att påfylb
ningsröret 110 anslutes till ett T-rörstycke, vars ena gren anslu
tes till vakuumpumpen och genom vars andra gren pulvret tillföres
Efter påfyllningen tillslutes röret ll0, vilket, såsom redan nämn=
kan utföras genom hopklämning och därefter svetsning av röränden.
Den beskrivna skyddshuven ll2 förbindes därefter med behålla:
96, så att den omsluter påfyllningsröret 110.
Den med pulver fyllda behållaren 96 uppvärmes därefter i en x
till den temperatur, vid vilken pulvret skall komprimeras. Materiz
let, av vilket behållaren är framställd, skall vid den valda komp:
meringstemperaturen kunna bringas till plastiskt flytande tillståx
när behållaren utsättes för det för komprimeringen av pulvret valz
trycket. För de flesta användningsområden har det visat sig vara
lämpligt att upphetta den i fig 6 visade behållaren till en tempel
tur av mellan ca 925 och l250°C, men naturligtvis väljes temperatz
ren med hänsyn till den pulverlegering, som skall komprimeras, ock
lämpliga konsolideringstemperaturer är välkända för de vanligen få
kommande legeringarna. Vid en behållare av kolfattigt stål behålla
materialet inom detta temperaturområde sin strukturella integritei
men genom ett tryck av ca 350 kp/cmz kan materialet bringas till
7706426--9 18
plastiskt flytande tillstånd. Den sålunda upphettade behållaren över-
föres till en press för konsolidering av pulvret.
'Med användande av en behållare 96 av det i fig 6 visade slaget
framställdes en provkropp av titanpulver, varvid förvärmning till
en temperatur av ca 925°C utfördes och ett tryck av ca 1050 kp/cmz
utövades medelst en mekanisk press av standardtyp och utrustad med
pressverktyg av det i fig 7 visade slaget. Behållaren upphettades
i en ugn under tillräcklig tid för ernående av en likformig tempera-
tur genom hela behållaren och dess innehåll och infördes därefter
i pressen, medelst vilken pressning utfördes i ett enda presslag, I
varvid behållaren stöddes mot den nedre pressdynan 82 i fig 7. Ma-
terialet i behållaren bragtes härvid till plastiskt flytande till-
stånd och utsatte pulvret för ett hydrostatiskt tryck, som var till-
räckligt för densifiering av pulvret. Därefter utstöttes behållaren
96 från dynan 82 och kyldes samt avlägsnades behållaren från den
framställa kompakta pulverkroppen.
Det är fördelaktigt att använda en press i stället för en autos
klav på grund av att pressnïngsoperationen vid maximal temperatur
därigenom kan avsevärt minskas. I typiska fall kan behandlingstiden
i en autoklav ofta överskrida 4 h från det ögonblick.behållaren
införes till dess att den uttages, medan behandlingstiden i en press
kan mätas i minuter. Dessutom är autoklaver, som skall kunna arbeta
vid ett så högt tryck som l05Q kp/cm2, relativt komplicerade och
dyra apparater, och användning av mekaniska eller hydrauliska prese
sar medför därför betydande förenklingar av konsolideringsprocessen,
Det bör observeras att den i det ovanstående använda terminolo-
gin har valts huvudsakligen i beskrivande och icke begränsande syfte
och att många modifikationer och variationer av uppfinningen är möj-
liga inom ramen för uppfinningen, vilken anges i efterföljande pa- I
tentkrav.
Claims (26)
- l. Sätt att konsolidera pulver av metalliskt eller icke-me- talliskt material i en behållare genom utövning av tryck på behål- larens yttersida för framställning av en tät, kompakt pulverkropp, k ä n n e t e c k n a t därav, att pulvret anbringas och inneslu- tes i ett hâlrum av önskad kontur i en behållare (10), vars väg- gar (l2, 14), som med insidan bildar behàllarens hàlrumskontur, har tillräcklig tjocklek för att ge behållarens yttersida en kontu som avviker från att noggrant följa behållarens hàlrumskontur, och vilka väggar består av tätt, fast material, som är i huvudsak okom ressibelt och som genom att utsättas för tillräckligt tryck är öve förbart från det fasta tillståndet till plastiskt flytande till- stånd, och att på behållarens yttersida utövas ett aktivt tryck så, att trycket bringas att verka över behållarens hela yttre om- kretsyta och är tillräckligt högt vid använd eller förekommande temperatur för att omvandla väggmaterialet från det fasta tillstån det till sådant plastiskt flytande tillstånd att det genom att bringas att verka som ett fluidum överför konsolideringstrycket på pulvret i behållaren via hydrostatiskt tryck alstrat i behålla: väggarna relativt oberoende av behàllarens ytterkontur och av hur det aktiva trycket på behållaren utövas.
- 2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därax att behållaren och pulvret i densamma uppvärmes för minskning av det erforderliga trycket för att överföra behållarmaterialet till plastiskt flytande tillstånd och för åstadkommande av nämnda kcn- solidering. _
- 3. Sätt enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a därav, att pulvret i behållaren inneslutes hermetiskt genom tätnn av behållaren.
- 4. Sätt enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c" n a t därav, att konsolideringen utföres i en behållare av sådan väggtjocklek och hålrumsvolym, att den totala volymen av behålla- rens väggar är större än behållarens hålrumsvolym.
- 5. Sätt enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a t dära att konsolideringen utföres i en behållare av sådant material att den totala volymen av behållarens väggar förblir i huvudsak konstant, medan hålrumsvolymen minskar genom det för konsolide- ringen utövade trycket. ~ 7706-426-9 _ ie- r
- 6. Sätt enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - t e c k n a t därav, att behållaren avlägsnas från den kompakte- rade kroppen efter konsolideringen.
- 7. Sätt enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - t e c k n a t därav, att behållaren och den kompakterade kroppen kyles och att behållaren därefter avlägsnas från den kompakterade kroppen.
- 8. Sätt enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det trvcket åstadkommes på behållarens hela omkretsyta medelst gastrvck i en autoklav. g
- 9. Sätt enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att för utövning av nämnda trvck, så att det verkar över behållarens hela omkretsvta, utövas det aktiva trvcket endast på en bråkdel av omkretsvtan och utövas mothåll på resten av om- kretsvtan.
- 10. Sätt enligt något av patentkraven 1 - 7 och 9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att trvcket på behållaren åstadkommas genom att behållaren pressas mellan pressdon (82, 84) hos en press och genom att mothåll i förekommande fall àstadkommes i områden, där pressdonen icke angriper.
- ll. Sätt enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a t därav, att reglerad avgång av metall från behållaren mellan pressdonen medgives, innan det utövade trvcket överskrider ett trvck, vid vil- ket pressen överbelastas.
- 12. Apparat för utövning av sättet i patentkravet l att kon- solidera pulver av metalliska eller icke-metalliska material och kombinationer därav i en behållare (10) genom utövningen av tryck på behållaren, k ä n n e t e c k n a d därav, att apparaten inne- fattar en anordning (82, 84) för aktiv utövning av ett trvck på behållaren och så att trycket bringas att verka över behållarens hela yttre omkretsyta, att behållaren (10) består av ett fast ma- terial, som har i huvudsak full teoretisk densitet och är i huvud- sak okompressibelt, att behållare uppvisar en ytterkontur, som genom konturutjämnande väggtjocklek avviker från att noggrant följa be- hållarens hålrumskontur, och att behållarens väggmaterial har egen- skapen att vid det tryck, eventuellt i kombination med temperatur- höjning, som behållaren skall utsättas för medelst nämnda anordning för konsolidering av pulver i behållaren, överföres från det fasta tillståndet till plastiskt flytande tillstånd för att genom att verka som ett fluidum överföra konsolideringstrycket på pulvret 7706426-9 tåla 1 via hydrostatiskt tryck alstrat i behàllarväggen relativt oberoené av behållarens ytterkontur och hur det aktiva trvcket pà behålla- ren utövas. '
- 13. Apparat enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att behållaren består av ett på metall baserat material.
- 14. Apparat enligt patentkravet 12, k ä n n e t e k n a d därav, att behållaren består av metall, som blir plastiskt flytan- de vid en temperatur över 265°C utan att förlora sin strukturella integritet. ,
- 15. Apparat enligt patentkraven 13 och 14, k ä n n e t e c k n a d därav, att metallen är stål med lågt kolinnehåll.
- 16. Apparat enligt något av patentkraven 12 - 14, k ä n n e - t e c k n a d därav, att behållarens väggar består av gasogenom- trängligt material.
- 17. Apparat enligt något av patentkraven 12 - 16, k ä n n e- t e c k n a d därav, att behållarens väggar har i huvudsak lik- formig sammansättning i hela tvärsektionen från yttersidan till hålrummet.
- 18. Apparat enligt patentkravet 17, k ä n n e t e c k n a d därav, att behållarens väggar har i huvudsak jämn densitet.
- 19. Apparat enligt något av patentkraven 12 - 18, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den består av åtminstone-två sektioner (50, 52, 54), som är förbundna genom svetsning.
- 20. Apparat enligt patentkravet 15, k ä n n e t e c k n a d därav, att behàllarens hàlrumskontur har en komplex form, som inn fattar ett i huvudsak skivformigt parti (46) och åtminstone ett i huvudsak ringformigt parti (48), vilket sträcker sig i huvudsak ..i tvärriktningen från det skivformiga partiet, och att behållaren består av två huvudsektioner (50, 52) och en mellan dessa belägen mellansektion (54), varvid den ena huvudsektionen (50) och mellan sektionen (54) avgränsar det skivformiga partiet av hålrummet, me den andra huvudsektionen (52) och mellansektionen avgränsar nämnd ringformiga parti eller partier (48) av hàlrummet.
- 21. Behållare enligt patentkravet 19 eller 20, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den omfattar åtminstone två sektioner (50, 52, 54), som uppvisar för förbindning med varandra anordnade mot varandra passande ytor.
- 22. Apparat enligt något av patentkraven 19 - 21, k ä n n e- t e-c k n a d därav, att behållaren består av tvâ ändsektioner och en mellansektion (50, 52 resp 54) och innefattar anordningar 27706426-9 i nä? (72, 74, 76, 78) för samverkande ingrepp med och för centrering och stöd av den mellan ändsektionerna (52, 54) belägna mellan- sektionen (54).
- 23. Apparat enligt något av patentkraven 12 - 22, k ä n n e- t e c k n a d därav, att den innefattar en förbindelse (70) från behâllarens yttersida till hålrummet för påfyllning av pulvret.
- 24. Apparat enligt något av patentkraven 12 - 23, k ä n n e- t e c k n a d därav, att behâllarens hålrumsvolym icke överskri- der den totala volymen av behållarens väggar.
- 25. Apparat enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckutövningsanordningen är en anordning för utövning av gastryck över hela behållaren.
- 26. Apparat enligt patentkravet l2, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckutövningsanordningen är en press (82, 84) med press- don (80, 82) för utövning av tryck på behållaren och omfattar en anordning för att förhindra eller endast medge en kontrollerad, begränsad expandering av viss del eller vissa delar av behållaren under det medelst pressdonen utövade trvcket.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US69231076A | 1976-06-03 | 1976-06-03 | |
US05/778,009 US4142888A (en) | 1976-06-03 | 1977-03-16 | Container for hot consolidating powder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE7706426L SE7706426L (sv) | 1977-12-04 |
SE440496B true SE440496B (sv) | 1985-08-05 |
Family
ID=27104942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE7706426A SE440496B (sv) | 1976-06-03 | 1977-06-02 | Sett att konsolidera pulver i en behallare genom utovning av tryck pa behallarens utsida samt apparat for genomforande av settet |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5314109A (sv) |
BR (1) | BR7703595A (sv) |
CA (1) | CA1090623A (sv) |
CH (1) | CH626550A5 (sv) |
DE (1) | DE2724524B2 (sv) |
FR (1) | FR2400403A1 (sv) |
GB (1) | GB1585583A (sv) |
IL (1) | IL52214A (sv) |
IT (1) | IT1126737B (sv) |
MX (1) | MX145009A (sv) |
NO (1) | NO153558C (sv) |
SE (1) | SE440496B (sv) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE411854B (sv) * | 1976-12-01 | 1980-02-11 | Asea Ab | Forfarande vid isostatisk varmpressning av en kropp av ett pulver i ett gastett holje samt holje for genomforande av forfarandet |
US4341557A (en) * | 1979-09-10 | 1982-07-27 | Kelsey-Hayes Company | Method of hot consolidating powder with a recyclable container material |
CA1172015A (en) * | 1980-12-16 | 1984-08-07 | Walter J. Rozmus | Method of forming an article |
DE3205158C1 (de) * | 1982-02-13 | 1983-08-25 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Kapsel fuer das heissisostatische Pressen von hochbeanspruchten und kompliziert geformten Werkstuecken fuer Turbomaschinen |
IL68071A (en) * | 1982-04-28 | 1985-12-31 | Roc Tec Inc | Method of consolidating material with a cast pressure transmitter |
SE8204133L (sv) * | 1982-07-05 | 1984-01-06 | Nyby Uddeholm Ab | Pressning med sneva toleranser |
US4772450A (en) * | 1984-07-25 | 1988-09-20 | Trw Inc. | Methods of forming powdered metal articles |
JPS61162297A (ja) | 1985-01-09 | 1986-07-22 | Ube Ind Ltd | 圧力伝達方法 |
DE3645065C2 (de) * | 1985-01-09 | 1992-01-02 | Ube Industries | Vorrichtung zur Druck}bertragung beim Drucksinternvon metallischem oder keramischem Pulver oder von mit Fasern durchsetztem Metallpulver |
KR20010074460A (ko) * | 1998-03-26 | 2001-08-04 | 오카다 마사토시 | 고강도 금속 고화체와 산소강 및 그들의 제조방법 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3230286A (en) * | 1961-01-23 | 1966-01-18 | Engelhard Ind Inc | Compacting of particulate materials |
US3340053A (en) * | 1965-11-23 | 1967-09-05 | Edwin S Hodge | Gas-pressure bonding |
US3356496A (en) * | 1966-02-25 | 1967-12-05 | Robert W Hailey | Method of producing high density metallic products |
SE315085B (sv) * | 1968-10-24 | 1969-09-22 | Asea Ab | |
US3611546A (en) * | 1968-11-26 | 1971-10-12 | Federal Mogul Corp | Method of highly-densifying powdered metal |
GB1302610A (sv) * | 1970-12-11 | 1973-01-10 | ||
US3700435A (en) * | 1971-03-01 | 1972-10-24 | Crucible Inc | Method for making powder metallurgy shapes |
DE2133724A1 (de) * | 1971-07-07 | 1973-01-25 | Hermsdorf Keramik Veb | Vorrichtung zur herstellung von koerpern mit komplizierten innen- und/oder aussenkonturen, insbesondere zuendkerzengehaeusen, nach dem pulvermetallurgischen verfahren |
GB1387415A (en) * | 1971-07-28 | 1975-03-19 | Lucas Industries Ltd | Method of and apparatus for producing a hot pressed component |
CA990106A (en) * | 1972-03-27 | 1976-06-01 | Joseph M. Wentzell | Methods and apparatus for consolidating powder |
SE363748B (sv) * | 1972-06-13 | 1974-02-04 | Asea Ab | |
US3841870A (en) * | 1973-03-07 | 1974-10-15 | Carpenter Technology Corp | Method of making articles from powdered material requiring forming at high temperature |
US3866303A (en) * | 1973-06-27 | 1975-02-18 | Bethlehem Steel Corp | Method of making cross-rolled powder metal discs |
US3982934A (en) * | 1974-05-31 | 1976-09-28 | United Technologies Corporation | Method of forming uniform density articles from powder metals |
-
1977
- 1977-05-31 DE DE2724524A patent/DE2724524B2/de not_active Ceased
- 1977-06-01 IL IL52214A patent/IL52214A/xx unknown
- 1977-06-01 CH CH672677A patent/CH626550A5/de not_active IP Right Cessation
- 1977-06-02 GB GB23452/77A patent/GB1585583A/en not_active Expired
- 1977-06-02 BR BR7703595A patent/BR7703595A/pt unknown
- 1977-06-02 NO NO771945A patent/NO153558C/no unknown
- 1977-06-02 SE SE7706426A patent/SE440496B/sv not_active IP Right Cessation
- 1977-06-02 CA CA279,680A patent/CA1090623A/en not_active Expired
- 1977-06-02 FR FR7716899A patent/FR2400403A1/fr active Granted
- 1977-06-03 MX MX169336A patent/MX145009A/es unknown
- 1977-06-03 JP JP6562177A patent/JPS5314109A/ja active Granted
- 1977-06-03 IT IT49712/77A patent/IT1126737B/it active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5314109A (en) | 1978-02-08 |
NO771945L (no) | 1977-12-06 |
FR2400403A1 (fr) | 1979-03-16 |
NO153558C (no) | 1986-04-16 |
IL52214A (en) | 1980-12-31 |
SE7706426L (sv) | 1977-12-04 |
GB1585583A (en) | 1981-03-04 |
IL52214A0 (en) | 1977-08-31 |
JPS5625484B2 (sv) | 1981-06-12 |
CA1090623A (en) | 1980-12-02 |
NO153558B (no) | 1986-01-06 |
FR2400403B1 (sv) | 1983-06-03 |
DE2724524B2 (de) | 1979-04-05 |
BR7703595A (pt) | 1978-03-21 |
MX145009A (es) | 1981-12-14 |
IT1126737B (it) | 1986-05-21 |
CH626550A5 (en) | 1981-11-30 |
DE2724524A1 (de) | 1977-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4142888A (en) | Container for hot consolidating powder | |
US4582678A (en) | Method of producing rocket combustors | |
US4673549A (en) | Method for preparing fully dense, near-net-shaped objects by powder metallurgy | |
US4341557A (en) | Method of hot consolidating powder with a recyclable container material | |
EP0202735B1 (en) | Process for making a composite powder metallurgical billet | |
CA2725311C (en) | Composite preform having a controlled fraction of porosity in at least one layer and methods for manufacture and use | |
US3824097A (en) | Process for compacting metal powder | |
JP2634213B2 (ja) | アイソスタテイックプレスによる粉体成形物品の製造方法 | |
JPS6213306B2 (sv) | ||
JP5777306B2 (ja) | 熱間等方圧加圧容器用装置及び方法 | |
SE440496B (sv) | Sett att konsolidera pulver i en behallare genom utovning av tryck pa behallarens utsida samt apparat for genomforande av settet | |
US5184769A (en) | Tooling and method for consolidating a filamentary reinforced metal matrix composite | |
DE2724769A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von gegenstaenden mit komplexer gestalt | |
US4368074A (en) | Method of producing a high temperature metal powder component | |
USRE31355E (en) | Method for hot consolidating powder | |
US5956561A (en) | Net shaped dies and molds and method for producing the same | |
US4627958A (en) | Densification of metal powder to produce cladding of valve interiors by isodynamic compression | |
US4008023A (en) | Mold pack for making metal powder articles | |
DE2945513A1 (de) | Verfahren zum heissisostatpressen von poroesen formkoerpern aus siliziumkeramik | |
Morgan et al. | Isostatic compaction of metal powders | |
US5043137A (en) | Method and device to produce a coating from metal powder metallurgically bonded to a metallic part | |
US6451385B1 (en) | pressure infiltration for production of composites | |
US5623727A (en) | Method for manufacturing powder metallurgical tooling | |
US5985207A (en) | Method for manufacturing powder metallurgical tooling | |
JPS61190008A (ja) | 粉末冶金法による熱間押出しクラツド金属管の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NAL | Patent in force |
Ref document number: 7706426-9 Format of ref document f/p: F |
|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7706426-9 Format of ref document f/p: F |