DE3517494C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum konturnahen Kalt- Isostatpressen bei der Herstellung von Formteilen aus Pul­ vern.

Aus der DE-OS 22 00 066 ist ein Verfahren zum Herstellen von metallkeramischen Gegenständen bekannt, bei dem Me­ tallpulver in eine Form und diese in einen Behälter einge­ bracht und von einem sekundären Druckmittel wie Gas oder Feststoff heißisostatisch verdichtet wird.

Aus der DE-OS 33 28 954 ist ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch kaltisostatisches Pressen bekannt mit einer dünnwandigen elastischen Hülle, die mit pulverförmi­ gem Formmaterial gefüllt und verschlossen und anschließend einem Preßdruck ausgesetzt wird. Die Form ist in einer äußeren zweiteiligen Stützform gehalten, damit diese leicht auseinandernehmbar ist. Sowohl die äußere Stützform als auch die Hülle muß unter Unterdruck gesetzt werden.

Das Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen für die Serienfertigung insbesondere von Großserien auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellverfahren zum konturnahen Kaltisostatpressen anzugeben, mit dem auch kleine Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden. Außerdem soll eine hohe Formtreue des herzustellenden Teils gewährleistet sein.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen benannt.

Die Vorteile der Erfindung sind vielfältig:

Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt formtreue Bauteile auch komplizierter Form, z.B. mit Hinterschneidungen. Es ermöglicht ein zeitsparendes und einfaches Herstellen. Die Vorrichtung kommt ohne zweiteilige Stützform aus. Ein Evakuieren ist nicht nötig. Das Füllen von Form und Be­ hälter erfolgt gleichzeitig. Das Pulver kann leicht ein­ geschüttet und das Formteil leicht aus dem Behälter ent­ fernt werden.

Bei der Erfindung wird die Formgenauigkeit mit Hilfe der äußeren Pulverschüttung erreicht, welche in den Behälter eingeführt wird. Wählt man dieses so, daß seine Eigen­ schaften gleich oder gleichartig denjenigen des Preß­ pulvers für den Formkörper sind, so können Verwechslungen oder unterschiedliche Behandlungsmöglichkeiten entfallen. Das neue Verfahren gewährleistet hohe Genauigkeit dadurch, daß das Pulver beim langsamen schichtweisen Einfüllen, z.B. durch Schütten, schon verdichtet werden kann, z.B. auf der Platte eines Rüttlers. Dadurch liegt an der Innenwand sowie an der Außenwand der Gummiform stets der gleiche Druck an, so daß keine unkontrollierten Formänderungen möglich sind. Die Wahl des Pulvermaterials kann nahezu beliebig erfolgen, insbesondere können Metalle, Metall­ legierungen, Gläser, Keramiken oder Kombinationen hiervon verwendet werden. Obwohl im Ausführungsbeispiel ein Ro­ tationskörper, wie Rotor einer Turbomaschine, dargestellt ist, bei dem in vorteilhafter Weise auch zugleich Schau­ feln angepreßt werden, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern hat auch bei anderen unregelmäßig geformten Körpern gute Anwendungen, da die lose Pulver­ schüttung des Behälters das Entformen nach dem Kalt­ isostatpressen vereinfacht.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit dem Formkörper 1, hier Rotor, einem Zentrierring 2 als Stützeinrichtung oder Distanzhalter zwischen dem Formkörper 1 und dem Behälter 3, an dem die Stützeinrichtung gut lösbar befestigt ist. Der Distanz­ halter kann auch aus einem Stützgerüst einzelner Elemente wie z.B. Drähte zusammengesetzt sein. Die Einzelelemente wie Drähte können auch stellenweise, wie gewünscht, an gefährdeten Stellen der Form, verstärkt werden. Die Hül­ le 7 besteht aus einem sehr dünnen elastischen Werkstoff, der den Formkörper - hier dessen äußere Oberfläche, wel­ che dem Behälterhohlraum zugekehrt ist - eng anliegend umgibt. Im Beispiel hat sich eine Gummiform oder -hülle bewährt, deren Dicke im mm-Bereich und darunter liegt, auch ähnlich geeignete dünne und dichte elastomere oder andere Kunststoffe sind anwendbar. Die Hülle wird vor dem Einbringen in den Behälter z.B. im Blasverfahren oder ähnlichem bekannten und geeigneten Gummiverformungsver­ fahren mit Hilfe eines Modells hergestellt.

Das Pulver, welches in die Hülle 7 zur Herstellung des Körpers 1 eingefüllt wird, soll gleich oder gleichartig hinsichtlich der Eigenschaften wie Fließeigenschaften und/oder Preßeigenschaften sein mit dem Pulver, das in den Behälter 3 eingefüllt wird, insbesondere das Pulver 4. Beide Pulver werden beim Ausführungsbeispiel (vgl. die Zeichnung) von oben gleichmäßig, vorzugsweise kontinuier­ lich eingefüllt. Das Füllen beginnt schichtweise von unten nach oben, ausgehend vom Bodenbereich 5 des Behäl­ ters 3, wo das Pulver 4 noch relativ locker ist, während es eingefüllt wird. Gleichzeitig wird es durch den Rüttler 6 auf dessen Platte der Behälter 3 abgestellt ist, auf einen gewünschten Grad verdichtet. Idealerweise liegt dieser Verdichtungsgrad bereits hoch (≧85%), um das Pres­ sen zu vereinfachen und zu verkürzen. Der eigentliche isostatische Preßvorgang erfolgt in bekannter Weise, wie auch beim Pressen von Keramikpulvern wie z.B. Silizium­ karbid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Glas, Glaskerami­ ken, Metallen und Metallegierungen bereits beschrieben.

Die Ausführung des isostatischen Pressens erfolgt im übrigen zu den gleichen Bedingungen und in gleichem Ab­ lauf wie in der DE-PS 33 28 954 erwähnt. Auch der Behäl­ ter, seine Evakuierung bzw. sein Unter-Druck-Setzen sowie die Gummiform können gleich sein. Der kaltisostatisch auf­ gebrachte Preßdruck kann in weiten Grenzen, z.B. zwischen etwa 500 bis 6000 bar variieren. Anstelle des gas- und flüssigkeitsdichten äußeren Behälters (Druckbehälters) kann auch ein in einer kaltisostatischen Presse einge­ bautes Teil diesen äußeren Behälter oder die äußere Form (porös) wenigstens teilweise bilden. Wichtig ist dessen leichte Entfernbarkeit (zur Entformung). Gewünschtenfalls kann sich auch eine mechanische und/oder thermische Nachbehandlung oder -bearbeitung, wie heißiso­ statisches Pressen (HIP), Kalibrierung oder sonstige Fein­ bearbeitung, Oberflächenvergütung, -beschichtung und/oder Endformherstellung (z.B. 100% Dichte) bzw. Finish an das kaltisostatische Pressen (CIP) anschließen, je nach Ver­ wendungszweck des Endprodukts.

Claims (8)

1. Verfahren zum konturnahen Kalt-Isostatpressen von Pul­ ver zu Formteilen, das in eine dünnwandige elastische Form eingefüllt und gepreßt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Form in einen äußeren Behälter eingebracht und darin abgestützt wird, dann schichtweise Behälter und Form mit gleichem oder gleichartigem Material gleichmäßig, vorzugsweise kontinuierlich gefüllt und danach kaltisostatisch gepreßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form und/oder der Behälter während des kaltiso­ statischen Pressens gasdicht abgeschlossen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß Form und/oder Behälter vor dem Pressen, vor­ zugsweise während des Pulvereinfüllens evakuiert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß während des Einfüllens auf dem Boden von Form und Behälter das Pulver verdichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter auf einem Rüttler abgesetzt oder in Wirk­ kontakt gebracht wird.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstel­ lung von Formkörpern aus Werkstoffen der Gruppe Metall oder Glas oder Keramik einzeln oder zu mehreren.

7. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Rotationskörpern, insbesondere Rotoren von Strömungsmaschinen.

8. Vorrichtung zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 5 mit einem Behälter, in dem die Form mittels Stützen festgehalten wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützen im Behälter für die Halterung der Form als Zentriermittel ausgeführt sind.