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 settet

Info

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
Application number
SE7706426A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7706426L (sv
Inventor
W J Rozmus
Original Assignee
Kelsey Hayes Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/778,009 external-priority patent/US4142888A/en
Application filed by Kelsey Hayes Co filed Critical Kelsey Hayes Co
Publication of SE7706426L publication Critical patent/SE7706426L/sv
Publication of SE440496B publication Critical patent/SE440496B/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • B22F3/156Hot isostatic pressing by a pressure medium in liquid or powder form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/1208Containers or coating used therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary 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)

    -7706426-9 19 PATENTKRAV
  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.
  11. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.
SE7706426A 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 SE440496B (sv)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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