SE451550B - Forfarande for framstellning av en sammansatt metallkropp med inre halighet - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 35 451 550 2 s Üvannämnda och övriga särdrag och ändamål med före- liggande uppfinning beskrivs nedan med hänvisning till på bifogade ritningar visade föredragna utföringsformer av uppfinningen.

På ritningen visar fig. l en längdsnittsvy över en föredragen utföringsform enligt förfarandet för framställ- -_ ning av en sammansatt metallkropp, fig. 2 en tvärsnitts- vy längs linjen II-I1 i fig. l, fig. 3 en längdsnittsvy visande en annan föredragen utföringsform, fig. 4 en tvär- snittsvy längs linjen IV-IV i fig. 3, fig. 5 en sidovy över ett inre parti av en förbränningskammare med regene- rativ kylning hos en raketmotor för flytande bränsle, fig. 6 en tvärsnittsvy längs linjen IV-IV i fig. 5, fig¿ 1 en vy i större skala över det av pilen VII indikerade partiet i fig. 6, íig¿_§ en längdsnittsvy över ett till- stånd för framställning av ovannämnda förbränningskammare för regenerativ kylning genom utnyttjande av förfarandet för framställning av en sammansatt metallkropp enligt före- liggande uppfinning, fig. 9 en del av ett tvärsnitt längs , linjen IX-IX i fig. 8, fig. 10 en tvärsnittsvy visande ett provstycke framställt under samma tillstånd som det i fig. 8 och 9 visade, fig. ll en längdsnittsvy över en mo- dell av en mottagarkon hos en startmotor framställd genom användning av förfarandet för framställning av en samman- satt metallkropp enligt föreliggande uppfinning, fig. 12 en tvärsnittsvy längs linjen XII-XII i fig. ll, och íig¿ lå visar en längdsnittsvy av en sammansatt metallkropp be- stående av två inre och yttre lager, framställd genom an- vändning av förfarandet för framställning av en sammansatt metallkropp enligt föreliggande uppfinning.

Med hänvisning till fig. l och Z vilka visar eníföre- dragen utföringsform av förfarandet för framställning av en sammansatt kropp, betecknas med 1 och 2 stympat koniska ihåliga metalldelar av olika diameter, med 3 metallpulver, med 4 smält metall, med 5 och 6 formar och med 7 kärnor.

De två metalldelarna l och 2 och ett stort antal kärnor 7 är placerade mellan formarna 5 och 6, såsom visas i fig. 5 l och 2, för att bilda en ihålig sektion mellan respektive metalldelar l och 2. Sedan fylles den ihåliga sektionen med 10 15 20 25 30 40 3 451 sso metallpulvret 3, varpå metallpulvret 3 impregneras med den smälta metallen 4, vars smältpunkt är lägre än smältpunkten hos metalldelarna 1 och 2, metallpulvret 3, formarna 5 och 6 samt kärnorna 7, varigenom kan framställas en sammansatt metall- kropp bestående av metalldclarna 1 och 2 samt ett metallskikt 3, 4. Det bör observeras att ovan nämnda smälta metall 4 normalt bringas att impregnera eller genomdränka genom dess egenvikt och kapíllärverkan mellan metallpulvrets 3 partiklar. I det fa1l_ där metalldelarnas 1 och 2 innerytor har komplicerad form eller kan befaras otillräcklig.impregneríng eller kan alstras krymp- håligheter i metallpulvret 3, bringas den smälta metallen att impregnera genom påförande av ett tryck.

I fig. 3 och 4 är en cylindrisk metalldel 1 placerad på en form S för bildande av en ihålig sektion dem emellan. Sedan fylles metallpulver 3 i den ihåliga sektionen varpå metall- pulvret 3 ímpregneras eller genomdränkes med den smälta metallen. 4 från ett metallmaterial med en lägre smältpunkt än metall- delen 1, metallpulvret 3 och formen S. Därigenom kan framställas en sammansatt metallkropp bestående av metalldelen 1 och ett metallískt skikt 3, 4. Detta är en andra utföringsform av för- farandet för framställning av en sammansatt metallkropp enligt föreliggande uppfinning. 7 Ovannämnda förfarande för framställning av en sammansatt metallkropp kommer nu att förklaras i samband med praktiska exempel. En förbränningskammare med regenerativ kylning hos en raketmotor för flytande bränsle är en sammansatt metallkropp. uppvisande en komplex konfiguration, såtillvida att ett parti vänt mot en förbränningskammare är framställt av syrefri koppar, ett utvändigt parti är framställt av rostfritt stal (SUS 347 rost- fritt stàl) och dessutom är ett innerskiktparti försett med kyl- banor genom vilka flytande väte eller flytande syre passerar. ' Vid framställning av denna sammansatta metallkropp under använd- ning av förfarandet för framställning av en sammansatt metall- W kropp enligt föreliggande uppfinning,framställdes en del 1 upp- visande ett stort antal spár la på dess yttre periferiyta som visas i fig. 5, 6 och 7 av syrefri koppar, en avskild del 2 uppvisande en form överensstämmande med ovan nämnda del 1 fram- ställdes av rostfritt stål, som visas i fig. 8 och 9, varefter spåren 1a hos ovannämnda del 1 fylldes med ett slamliknande fyllmedel 8 bestående av keramiskt pulver, vattenlösligt salt 10 15 20 25 30 35 40 -451 550 4 och vatten. Fyllmedlet 8 härdades genom upphettning och tork- ning i två timmar vid 400°C, varefter ovannämnda delar 1 och 2 placerades pä en form 5 enligt fig. 8 för bildande av en ihålig sektion dem emellan, och de åtskilda partierna hos delen 2 svetsades.

Sedan fylldes sfäriskt metallpulver 3 om 80-120 Mesh i ovannämnda ihåliga sektion, varefter en metall 4 bestående av S8,5% Ag - 31,5% Cu - 10% Pd (fast faslinje vid omkring 825°C och en vätske- Ü faslinje vid omkring 8S0°C) placerades på metallpulvret S, och denna metall 4 smältes genom upphettning till och upprätthållande + av en temperatur om 88D°C i vakuum. Till följd härav inträngde metallen fullständigt i metallpulvret 3, varvid erhölls en _ legering, varigenom respektive delar blev fullständigt inte- grerade. Dessutom avlägsnades det keramiska fyllmedlet 8 genom het- vattentvätt, varigenom kylbanorna bildades. D ' Fig. 10 visar ett provstycke erhållet genom förbindning av en metallplatta 1 framställd av syrefri koppar och en metall- platta 2 framställd av rostfritt stål under samma tillstånd som beskrivits ovan. När ett draghållfasthetsprov genomfördes, under vilket metallstycket 1 av syrefri koppar brast, varken brast eller sönderslets gränsytan mellan metallstycket 1 och legerings- skiktet 3, 4, eller gränsytan mellan legeringsskiktet 3, 4 och metallstycket 2 av rostfritt stål. Därigenom bekräftades att håll- fastheten hos dess delar var större än hållfastheten hos metall- stycket 1 av syrefrí koppar. D Nedan beskrivs med hänvisning till fig. 11 och 12 ett exempel från en provframställning av en modell av en mottagar- kon för en startmotor. En tunn plåt 1 (tjocklek OQS mm) av Inconel 625 (nominell sammansättning: 22% Cr, 9% Mo, 4% Nb, 3% Fe, 0,2% Ti, 0,2% Al, resten Ni) och rör 2 framställda av samma metallmateríal ihopsvetsades till en plâtkonstruktion.

Därefter fylldes under tät packning kopparpulver 3 om 80-120 Mesh i den ihåliga sektionen mellan den tunna plåten och rören 2.

Ovanpå placerades sedan en eutektísk legering av Ag-Cu (eutek- tisk temperatur om 779°C) samt uppvärmdes i vakuum till 810°C.i Härigenom erhölls en sammansatt metallkropp med ett flertal rör Q 2 och ett ytterhölje av Inconel 625. Genom observation av den metallurgiska mikrostrukturen hos ett tvärsnitt bekräftades i detta fall att inträngningen av den eutektiska Ag-Cu-legeringen i kopparpulvrct var så fullständig att gränsytorna mellan det inträngda materialet och rören och ytterhöljet var perfekt för- 10 15 20 25 30 35 '40 5 p 0 se 451 sso bundna och integrerade med varandra.

Nedan kommer förfarandet för framställning av en samman- satt metallkropp enligt föreliggande uppfinning att förklaras med hänvisning till fíg. 13. Med 1 betecknas en cylindrisk be- 'hållare av ren kopparplåt med en tjocklek om 1 mm. Ett pulver 3 av aluminiumkorn om 100-200 Mesh fylldes i behållaren. På detta placerades sedan en hållform 6 för smältmetall och en eutektisk Al-Si-legering 4 (eutektisk temperatur om 577°C).

Därpå placerades dessutom ett tryckverktyg 9. Sedan upphettades aggregatet till 600°C för smältning av den eutektiska Al-Si- -legeringen 4 och med hjälp av tryckverktyget 9 pàfördes ett tryck till legeringen 4. Härigenom erhölls en sammansatt metall- kropp med ett ytterhölje av koppar vars inre del var framställd av en aluminiumlegering. Genom observation av den metalliska mikrostrukturen hos ett tvärsnitt bekräftades även i detta fall att vid gränsytan mellan koppar och alumíniumlegering hade åstadkommits ett legeringsskikt genom diffusion av koppar och aluminiumlegering med varandra och vid andra delar hade dess- utom åstadkommits ett legeringsskikt av aluminiumpulver och eutektisk Al-Si-legering, och det bekräftades att resp. delar. var fullständigt integrerade med varandra. Ovannämnda samman- satta metallkropp har låg vikt och utmärkt elektrisk lednings- förmåga.

Det bör observeras att användningen av kärnorna 7, formen hos metalldelarna 1 och 2 samt materialen hos metalldelarna 1, 2 metallpulvret 3 och den smälta metallen 4 bestäms av form och funktion hos den sammansatta metallkropp som skall framställas och är ej begränsade till ovan nämnda exempel. Om exempelvis en titanlegering används till metalldelen 1, ett pulver av aluminiumlegering till metallpulvret 3 och en metall med en lägre smältpunkt än ovannämnda del l och metallpulver 3 används för den smälta metallen 4, kan erhålla; en sammansatt metall- kropp med ett ytterhölje av titanlegering och med en inre del av aluminiumlegering. Om rostfritt stål används till metall- delen 1, järnpulver till metallpulvret 3 och gjutjärn används till den smälta metallen 4 kan även erhållas en sammansatt metallkropp med ett ytterhölje av rostfritt stål och med en inre del av låglegerat stal. Om i detta fall aggregatet hälles upphettat under sådant tillstànd att det smälta gjutjärnet har trängt in i järnpulvret, så att isotermisk stelning fram- 451 550 6 skrider, orsakad av en sänkning av kolinnehållet i gjutjärnet och även genom ömsesidig dlffusion hos de båda elementens komponenter, sä att den sammansatta kroppen$ inre del kommer att bilda ett homogent läglegefat stål. Ovan nämnda homogena legeríng erhållen genom isotermísk stclning av den inre delen är möjlig i de flesta fall under förutsättning att samma materialseríer används för metallpulvret 3 och den smälta metal- len 4.

Claims (1)

1. 0 451 550 7 Patentkrav 'Förfarande För framställning av en sammansatt metall- kropp med inre håligheter, såsom kylkanaler, genom förbind- ning av två delar av inbördes lika eller olika metallma- terial, k ä n n e t e c k n a t av att delarna anord- nas så att dem emellan bildas ett slutet hålrum, varvid den ena delen (1) är utbildad med ett flertal mot den and- ra delen (2) riktade flänsar mellan vilka avgränsas spår (la), vilka är fyllda med fyllmedel (8), att ett metall- pulver (3) fylles i hålrummet mellan delarna (l, 2), att under värmebehandling metallpulvret (3) impregneras med en smält metall (4) av lägre smältpunkt än metalldelarna, fyllmedlet och metallpulvret för bildande av ett metallde- larna förbindande homogent legeringsskikt, och att fyll- medlet (8) därefter avlägsnas Från spåren (la).