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EP2343143A2 - Method for producing components from refractory metals - Google Patents

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Publication number
EP2343143A2
EP2343143A2 EP20100016083 EP10016083A EP2343143A2 EP 2343143 A2 EP2343143 A2 EP 2343143A2 EP 20100016083 EP20100016083 EP 20100016083 EP 10016083 A EP10016083 A EP 10016083A EP 2343143 A2 EP2343143 A2 EP 2343143A2
Authority
EP
European Patent Office
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components
component
electron beam
refractory metals
melting
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20100016083
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Götz Sobisch
Mike Ziesemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Josch Strahlschweisstechnik GmbH
Original Assignee
Josch Strahlschweisstechnik GmbH
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 DE200910060736 external-priority patent/DE102009060736A1/en
Application filed by Josch Strahlschweisstechnik GmbH filed Critical Josch Strahlschweisstechnik GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • 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
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F2003/1051Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding by electric discharge

Definitions

  • the oxidation protection layer may be alloyed with one or more metals from the group of molybdenum, niobium, tantalum and hafnium in a certain weight percent and z. B. be applied by plasma spraying.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

The method for the fabrication of component made of refractory metal, comprises point-wisely melting the powdery component from refractory metal by generative electron beam melt and forming the component in its endform or in an end-forming contour. The electron beam melt consists of molybdenum, tantalum, rhenium, tungsten and/or its alloys. High frequency digital deflection technique is used for the formation of the component. The production of the component is carried out in a double-walled vacuum chamber.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fertigung von Bauteilen aus Refraktärmetallen, wobei der stoffschlüssige Übergang zur Herausbildung der Bauteile durch Schmelzen hergestellt ist.The invention is based on a method for the production of components made of refractory metals, wherein the cohesive transition to the formation of the components is made by melting.

Es sind verschiedene Wege zur Fertigung von Bauteilen mit besonderen Eigenschaften für anspruchsvolle mechanische, thermische, elektrische, strahlenlenkende und -absorbierende sowie chemisch-korrosive Anwendungen bekannt.Various ways of fabricating components with particular properties for demanding mechanical, thermal, electrical, radiation directing and absorbing, and chemical-corrosive applications are known.

Ausgehend von einem Halbzeug werden die notwendigen Bauteile durch trennende, beispielsweise spanabhebende oder elektroerodierende Verfahren mit der gewünschten Endkontur und. Oberflächenqualität erzeugt. Dieser Weg wird von allen bekannten Verfahren beschritten.Starting from a semi-finished product, the necessary components by separating, for example, machining or electro-eroding process with the desired final contour and. Surface quality produced. This route is followed by all known methods.

Pulvermetallurgische Herstellung:

  • Die durch Reduktion (an z. B. Wasserstoffatmosphäre) gewonnenen Pulver werden dotiert bzw. mit den gewünschten Legierungselementen versetzt und gemischt, um die gewünschten Legierungszusammensetzungen zu erreichen. Die Pulverbasis wird anschließend gesiebt, homogenisiert und durch diverse Pressverfahren in die gewünschten Ausgangsformen der Halbzeuge überführt. Anschließend werden die Presslinge gesintert und
  • umgeformt. Evtl. schließt sich eine zusätzliche Wärmebehandlung an. Damit sind die Voraussetzungen für einfache Formgeometrien geschaffen, wie z. B. Drähte und Stangen sowie Bleche und
  • Platten, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen.
Powder Metallurgical Production:
  • The powders obtained by reduction (to eg hydrogen atmosphere) are doped or with the desired Alloy elements added and mixed to achieve the desired alloy compositions. The powder base is then sieved, homogenized and transferred by various pressing processes in the desired starting shapes of the semi-finished products. Subsequently, the pellets are sintered and
  • reshaped. Possibly. joins an additional heat treatment. This creates the conditions for simple shape geometries, such. As wires and rods and sheets and
  • Plates that have the desired properties.

Schmelzmetallurgische Herstellung:

  • Ausgehend vom Erschmelzen der refraktären Metallausgangsstoffe in beispielsweise Elektronenstrahlöfen und weiterführender Tröpfchenerstarrung in Kühlkokillen werden die so gewonnenen Blöcke anschließend geschmiedet und spanend bearbeitet, um anschließend durch Umformen und evtl. Wärmebehandlung die gewünschten Halbzeuge abzubilden.
Melt metallurgical production:
  • Starting from the melting of the refractory metal starting materials in, for example, electron beam furnaces and continuing droplet solidification in cooling molds, the blocks thus obtained are then forged and machined in order subsequently to form the desired semi-finished products by forming and possibly heat treatment.

So besteht auch ein umfangreicher Kenntnisstand zum thermischen Materialspritzen metallischer und keramischer Hochtemperaturschutzschichten auf verschiedenste Grundkörpermaterialien.Thus, there is also an extensive knowledge of the thermal spraying of metallic and ceramic high-temperature protective layers on various basic body materials.

Diese Lösungen beziehen sich insbesondere auf das Beschichten von Bauteilen und Halbzeugen. So beschreibt die EP 0 880 607 A 1 die Herausbildung einer Oxidationsschutzschicht zwischen Siliziden oder Alumiden für Refraktärmetalle. Zwischen einem Grundkörper aus einem Refraktärmetall und der Oxidationsschutzschicht ist dabei eine Reaktionssperrschicht angeordnet, die vor : dem Hintergrund langzeitiger Temperatureinwirkung eine Diffusion an der Grenzfläche und die Bildung intermetallischer Phasen, auch wenn diese haftungsfördernd sind, verhindern soll.These solutions relate in particular to the coating of components and semi-finished products. That's how it describes EP 0 880 607 A1 the formation of an oxidation protection layer between silicides or alumides for refractory metals. Between a base body made of a refractory metal and the oxidation protection layer, a reaction barrier layer is arranged, which before: the background of long-term temperature influence diffusion at the interface and the Formation of intermetallic phases, even if they are adhesion-promoting, should prevent.

Die Oxidationsschutzschicht kann mit einem oder mehreren Metallen aus der Gruppe Molybdän, Niob, Tantal und Hafnium in einem bestimmten Gewichtsprozentanteil legiert sein und z. B. durch Plasmaspritzen aufgetragen werden.The oxidation protection layer may be alloyed with one or more metals from the group of molybdenum, niobium, tantalum and hafnium in a certain weight percent and z. B. be applied by plasma spraying.

Die DE 10 2007 016 411 A 1 beschreibt ein Halbzeug aus Refraktärmetallen, insbesondere aus Molybdän, dessen Grundkörper mit einer Schutzschicht versehen ist und sich dadurch auszeichnet, dass die Schutzschicht eine fest haftende und eine Umformbarkeit gewährleistende Oxidationsschutzschicht und/oder eine Wärmedämmschicht ist.The DE 10 2007 016 411 A 1 describes a semifinished product of refractory metals, in particular of molybdenum, whose base body is provided with a protective layer and is characterized in that the protective layer is a firmly adhering and a formability ensuring oxidation protection layer and / or a thermal barrier coating.

Das gleichfalls beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Halbzeuges aus Refraktärmetallen ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Oxidationsschutzschicht und/oder eine Wärmedämmschicht wirkende Schutzschicht durch thermisches Spritzen auf dem Grundkörper aufgebracht wird.The likewise described method for producing a semifinished product from refractory metals is characterized in that the protective layer acting as oxidation protection layer and / or a thermal barrier coating is applied by thermal spraying on the base body.

Die Nachteile dieser bekannten Lösungen sind, dass zur Herausbildung einer Schutzschicht einem Halbzeug oder Grundkörper eine Oxidationsschicht aufgespritzt wird, jedoch der Grundkörper des Halbzeuges nicht aus Refraktärmetallen besteht.The disadvantages of these known solutions are that an oxidation layer is sprayed onto a semifinished product or base body to form a protective layer, but the main body of the semifinished product does not consist of refractory metals.

Ausgehend von den Erkenntnissen, dass vielstufige, energie- und kostenaufwendige Fertigungsprozesse, die bei geometrischkomplexen Bauteilen keine zufrieden stellende ökonomische und technische Basis liefern können und dennoch die so erzeugten Bauteile hohe Festigkeits- und Qualitätseigenschaften besitzen, sind häufig diese hohen Eigenschaften nicht erforderlich, sondern nur bestimmte, wie Korrosionsbeständigkeit, Biegebruchfestigkeit oder Kerbschlagzähigkeit.Based on the knowledge that multistage, energy and costly manufacturing processes that can not provide a satisfactory economic and technical basis for geometrically complex components and yet the components thus produced have high strength and quality properties, these high properties are often not required, but only certain, such as corrosion resistance, bending strength or notched impact strength.

Werkstoffe, wie Stahl, Titan und ihre Legierungen sowie CoCr, können mit dem Verfahren des generativen Elektronenstrahlschmelzens für verschiedene Zwecke, insbesondere der Medizin (Prothesen) und der Luftfahrt verarbeitet werden.Materials such as steel, titanium and their alloys, as well as CoCr, can be processed by the process of generative electron beam melting for various purposes, in particular in medicine (prostheses) and aviation.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bauteile in ihrer Ganzheit aus Refraktärmetallen herzustellen und gleichfalls ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Refraktärmetallen anzugeben.It is therefore an object of the present invention to produce components in their entirety from refractory metals and also it is an object of the invention to provide a method for producing components of refractory metals.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the features of claim 1.

Besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen sind Gegenstände der Unteransprüche.Particular embodiments and advantageous solutions are subject matters of the subclaims.

So besteht ein nach der Erfindung hergestelltes Bauteil aus pulverförmigen Refraktärmetallen, die durch Elektronenstrahlschmelzen untereinander verbunden werden und so Bauteile oder auch Halbzeuge in ihrer Gesamtheit aus einem pulverförmigen Refraktärmetall herausgebildet werden.Thus, a component produced according to the invention consists of pulverulent refractory metals, which are connected to one another by electron beam melting and so components or semifinished products are formed in their entirety from a powdered refractory metal.

Die Herstellung eines derartigen Bauteiles erfolgt unter Vakuum, so in einer doppelwandigen Vakuumkammer durch punktweises Schmelzen der pulverförmigen Refraktärmetalle. Eine hochfrequente digitale Ablenktechnik gibt die Gewähr zur Herausbildung qualitativer Bauteile.The production of such a component takes place under vacuum, so in a double-walled vacuum chamber by point melting of the powdered refractory metals. A high-frequency digital deflection technique guarantees the formation of qualitative components.

Ausschließlich das Elektronenatrahlschmelzen eignet sich, aufgrund der hohen Energiedichte und flexiblen Steuerbarkeit zur Erschmelzung von Bauteilen aus Molybdän, Tantal, Rhenium und Wolfram sowie deren Legierungen.Solely electron-beam melting is suitable for melting components of molybdenum, tantalum, rhenium and tungsten and their alloys, due to the high energy density and flexible controllability.

Im Gegensatz zum Laserstrahlschmelzen können wesentlich höhere Strahlablenkraten erreicht werden, um somit einen möglichst geringen Temperaturgradienten innerhalb der Arbeitskammer zu sichern. Dies führt zu homogenen Schmelzbildern und ermöglicht grundsätzlich die Verarbeitung von Refraktärmetallen.In contrast to laser beam melting, significantly higher beam deflection rates can be achieved in order to ensure the lowest possible temperature gradient within the working chamber. This leads to homogeneous melt patterns and basically allows the processing of refractory metals.

Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren des generativen Elektronenstrahlschmelzens für die Fertigung von Bauteilen aus den Werkstoffen, Mo, Ta, Re und W und ihren Legierungen werden folgende Vorteile erreicht:

  • Die Bauteile werden in einem einzigen Arbeitsgang aus dem Pulver in die Endform oder in eine endformnahe Gestalt gebracht.
With the proposed method of generative electron beam melting for the manufacture of components made of the materials, Mo, Ta, Re and W and their alloys, the following advantages are achieved:
  • The components are brought from the powder into the final shape or in a near-net shape in a single operation.

Es ist möglich, Hinterschneidungen und Hohlräume zu fertigen, die mit anderen trennenden Verfahren nicht oder nur mit großem Aufwand zu fertigen sind.It is possible to produce undercuts and cavities that are not or only with great effort to produce with other separating methods.

Es ist möglich, durch den Pulverauftrag unterschiedliche Materialzusammensetzungen innerhalb eines Bauteils und damit graduierte Eigenschaften zu erzeugen.It is possible to produce different material compositions within a component and thus graded properties by the powder application.

Es ist möglich, homogene "eingefrorene" Werkstoffzustände zu erzeugen.It is possible to produce homogeneous "frozen" material states.

Die Bauteile können mit einer beliebigen Struktur gefertigt werden, die ein Ausfüllen mit anderen Werkstoffen, z. B. ein Eingießen in andere Werkstoffe oder das Umgießen mit anderen Werkstoffen ermöglicht.The components can be manufactured with any structure that can be filled with other materials, eg. B. allows pouring into other materials or casting around with other materials.

Bereits hergestellte - auch verfahrensfremd erzeugte - Bauteile können mit Überzügen oder Beschichtungen auf ebenen und nichtebenen Strukturen versehen werden.Already produced components, which are also produced without external processing, can be provided with coatings or coatings on flat and non-planar structures.

Während der Generierung können unterschiedliche Eigenschaften durch eine in Echtzeit steuerbare, stochastische Punktbelichtungsstrategie innerhalb von definierten Arealen, ohne Verwendung eines weiteren Pulvers, hervorgerufen werden.During generation, different properties can be evoked by a real-time controllable stochastic point exposure strategy within defined areas without the use of another powder.

Während der Generierung können mehrere Bauteile mit unterschiedlichen Pulvern und damit verschiedenen mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.During the generation several components with different powders and thus different mechanical properties can be produced.

Im Anschluss an die Generierung erfolgt eine exakt steuerbare Abkühlung zum Erhalt oder zur Schaffung von definierbaren Werkstoffeigenschaften.Following the generation, a precisely controllable cooling takes place to maintain or to create definable material properties.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung des Prinzips des Elektronenstrahlschmelzens,
Fig. 2
das Auftreten von Schichtablösungen,
Fig. 3
das Erzeugen komplexer Bauteilgeometrien,
Fig. 4
das Prinzip der Mehrfachpulverzuführung,
Fig. 5
ein Bauteil mit graduierten Werkstoffeigenschaften,
Fig. 6
den gleichzeitigen Aufbau unabhängiger Bauteile,
Fig. 7
eine Beschichtung gekrümmter Geometrien,
Fig. 8
einen Schnitt durch die Wandung einer Fertigungskammer und
Fig. 9
eine Elektronenstrahlschweißung verschiedener generierter Bauteile.
An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and described in more detail below. In the drawings show:
Fig. 1
a schematic representation of the principle of electron beam melting,
Fig. 2
the occurrence of delamination,
Fig. 3
the creation of complex component geometries,
Fig. 4
the principle of multiple powder feed,
Fig. 5
a component with graduated material properties,
Fig. 6
the simultaneous construction of independent components,
Fig. 7
a coating of curved geometries,
Fig. 8
a section through the wall of a production chamber and
Fig. 9
an electron beam welding of different generated components.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Prinzips des Elektronenstrahlschmelzens. Die gewünschten Bauteile werden mittels eines Elektronenstrahls 1 direkt aus pulverförmigen Refraktärmetallen erschmolzen. Das Elektronenstrahlschmelzen folgt dabei der einstufigen, generativen Technologie, d. h. es wird schichtweise Refraktärmetallpulver 2 auf eine Substratplatte 3 aufgetragen und punktweise konturangepasst verschmolzen. Die aus dem Refraktärmetallpulver 2 aufgetragene Schicht wurde mit der Bezugszahl 4 gekennzeichnet. Das punktweise Verschmelzen ist durch die drei oberhalb dieser Schicht 4 nebeneinander dargestellten Elektronenstrahlen 1 schematisch veranschaulicht. Fig. 1 shows a schematic representation of the principle of electron beam melting. The desired components are melted by means of an electron beam 1 directly from powdered refractory metals. The electron beam melting follows the one-stage, generative technology, ie layer by layer refractory metal powder 2 is applied to a substrate plate 3 and fused point-wise contour-matched. The layer applied from the refractory metal powder 2 was identified by the reference numeral 4. Point-by-point fusion is illustrated schematically by the three electron beams 1 shown side by side above this layer 4.

Die Erschmelzung des Refraktämetallptglvers 2, 4 erfolgt dabei mittels einer in Echtzeit steuerbaren, stochastischen Punktbelichtungsstrategie, um eine gleichmäßige Schmelzstruktur, d. h. Schmelzbadenthalpie und -oberflächenspannung zu erreichen und ein thermisches Gleichgewicht zu sichern. Dadurch ist es auch möglich, die Ablösung bzw. Aufwölbung bereits aufgeschmolzener Refraktärmetallpulverschichten 5, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, zu minimieren. Außerdem können durch Variation der Belichtungsparameter unterschiedliche Werkstoffeigenschaften innerhalb von definierten Arealen, unter Verwendung des gleichen Pulvermaterials, erzeugt werden.The melting of the Refraktämetallptglvers 2, 4 takes place by means of a controllable in real time, stochastic Punktbelichtungsstrategie to achieve a uniform melt structure, ie Schmelzbadenthalpie and surface tension and to ensure a thermal equilibrium. As a result, it is also possible for the detachment or bulging of already refractory refractory metal powder layers 5, as they are in FIG Fig. 2 are shown to minimize. In addition, through Variation of the exposure parameters different material properties within defined areas, using the same powder material can be generated.

Aufgrund des schichtweisen Aufbaus ist es möglich, komplexe Bauteilgeometrien zu erzeugen. Hierzu zeigt Fig. 3 ein Bauteil 6 mit einer definierten Hinterschneidung 7 und einem Hohlraum 8 innerhalb des Bauteils 6. Die beliebigen Strukturen können anschließend mit anderen Werkstoffen umgossen bzw. als Gesamtheit eingegossen werden.Due to the layered structure, it is possible to produce complex component geometries. This shows Fig. 3 a component 6 with a defined undercut 7 and a cavity 8 within the component 6. The arbitrary structures can then be encapsulated with other materials or poured in as a whole.

Fig. 4 zeigt das Prinzip der Mehrfachpulverzuführung. Im vorliegenden Beispiel wird von einer Seite Molybdänpulver 9 und von der anderen Seite Wolframpulver 10 zugeführt. Die Pulverzuführung erfolgt über Hohlwellen 11, welche über Einspritzdüsen mit definierbaren Pulvermengen beschickt werden können. Durch diese zweiseitige Pulverzuführung wird es möglich, unterschiedliche Materialzusammensetzungen innerhalb eines Bauteils und damit graduierte Werkstoffeigenschaften zu erzeugen. Hierzu zeigt Fig. 5 ein Bauteil 12, das aus einer im Querschnitt keilförmigen Molybdänschicht 13 und einer so auf diese aufgetragenen Wolframschicht 14 besteht, dass das Bauteil 12 in diesem Bereich einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Auf diese Weise sind die Werkstoffeigenschaften im Raum frei variierbar. Fig. 4 shows the principle of the multiple powder feed. In the present example, molybdenum powder 9 is fed from one side and tungsten powder 10 from the other side. The powder is supplied via hollow shafts 11, which can be charged via injectors with definable amounts of powder. This two-sided powder feed makes it possible to produce different material compositions within a component and thus graded material properties. This shows Fig. 5 a component 12, which consists of a wedge-shaped in cross-section molybdenum layer 13 and a tungsten layer 14 applied thereto, that the component 12 has a rectangular cross section in this area. In this way, the material properties in the room are freely variable.

Ebenfalls können mehrere Bauteile 15 mit unterschiedlichen Refraktännetallpulvem 16, 17 (Fig. 6) und damit verschiedenen mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.Likewise, a plurality of components 15 with different refractory metal powders 16, 17 (FIG. Fig. 6 ) and thus different mechanical properties are produced.

Aufgrund der punktweisen Belichtung, bei der die Pulververschmelzung mittels definierter Parametersätze erfolgt, wird eine hohe Endkonturnähe erreicht, wodurch homogene "eingefrorene" Werkstoff zustände erzeugt werden können.Due to the pointwise exposure, in which the powder fusion takes place by means of defined parameter sets, a high Endkontorenähe is achieved, whereby homogeneous "frozen" material states can be generated.

Wie aus Fig. 7 erkennbar, können ferner bereits hergestellte - auch verfahrensfremd erzeugte - Bauteile 18 mit partiellen Beschichtungen 19 auf ebenen und nichtebenen Strukturen versehen werden.How out Fig. 7 Recognizable, also already produced - even foreign parts produced - 18 can be provided with partial coatings 19 on flat and non-planar structures.

Die punktweise Belichtung basiert auf einer hochfrequenten digitalen Ablenkeinheit des Elektronenstrahls, welche ausschließlich die notwendige Strahlablenkgeschwindigkeit bereitstellen kann. Die einzelnen, mathematisch bestimmten Schmelzorte werden in einer nicht-linearen Abfolge abgearbeitet. Dadurch werden ein günstigeres thermisches Gleichgewicht und eine homogene Gefügeausbildung gegenüber anderen generativen Verfahren erreicht.The pointwise exposure is based on a high frequency digital deflection unit of the electron beam which can provide only the necessary beam deflection speed. The individual, mathematically determined melting points are processed in a non-linear sequence. This achieves a more favorable thermal equilibrium and a homogeneous microstructure formation compared to other generative methods.

Nach der Generierung der Bauteile 6, 12, 15 und 18 sind nur wenige Nachbearbeitungsprozesse, beispielsweise Trennverfahren, jedoch keine Wärmebehandlung zur Erreichung der gewünschten Werkstoffeigenschaften notwendig.After the generation of the components 6, 12, 15 and 18, only a few post-processing processes, for example separation processes, but no heat treatment to achieve the desired material properties are necessary.

Das Erschmelzen erfolgt unter Vakuum, sodass keine Oxidationsneigung zu erwarten ist und keine anderen Schutzgase zur Minimierung von negativen Erscheinungen notwendig werden. Hierzu zeigt Fig. 8 einen Querschnitt durch eine Arbeitskammer in doppelwandiger Ausführung, zwischen deren beiden Wänden 20 Heiz- und Kühlmedien 21 zum Einsatz kommen können, die eine geregelte Temperierung der Arbeitskammer ermöglichen und die Verluste durch Wärmestrahlung erheblich verringern.The melting takes place under vacuum, so that no tendency to oxidation is to be expected and no other protective gases are necessary to minimize negative phenomena. This shows Fig. 8 a cross-section through a working chamber in double-walled design, between the two walls 20 heating and cooling media 21 can be used, which allow a controlled temperature of the working chamber and reduce the heat radiation losses significantly.

Fig. 9 zeigt die Generierung von gleichartigen oder verschiedenen Bauteilen 22 durch Elektronenstrahlschweißen. Hierzu werden die mittels Elektronenstrahlschmelzen erzeugten Bauteile 22 durch Elektronenstrahlschweißnähte 23 zu einer größeren Baugruppe 24 gefügt, wodurch wirtschaftliche Lösungen zur Fertigung von Baugruppen 24 mit größeren Abmessungen sowie von aus gemischten Werkstoffen bestehenden Baugruppen 24 hergestellt werden können. Fig. 9 shows the generation of similar or different components 22 by electron beam welding. For this purpose, the components produced by means of electron beam melts 22 are joined by electron beam welds 23 to a larger assembly 24, whereby economical solutions for the production of assemblies 24 of larger dimensions and of assemblies consisting of mixed materials 24 can be produced.

BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Elektronenstrahlelectron beam
22
Refraktärmetallpulverrefractory metal
33
Substratplattesubstrate plate
44
Aufgetragene RefraktärmetallpulverschichtApplied refractory metal powder layer
55
Aufgeschmolzene RefraktännetallpulverschichtMelted refractory powdered powder layer
66
Bauteilcomponent
77
Hinterschneidungundercut
88th
Hohlraumcavity
99
Molybdänpulvermolybdenum powder
1010
Wolframpulvertungsten powder
1111
Hohlwellehollow shaft
1212
Bauteilcomponent
1313
Molybdänschichtmolybdenum layer
1414
Wolframschichttungsten layer
1515
Bauteilcomponent
1616
Refraktärmetallpulverrefractory metal
1717
Refraktärmetallpulverrefractory metal
1818
Bauteilcomponent
1919
Partielle BeschichtungPartial coating
2020
ArbeitskammerwandWorking chamber wall
2121
Heiz- und KühlmediumHeating and cooling medium
2222
Bauteilcomponent
2323
Elektronenstrahlschweißnahtelectron beam welding
2424
Baugruppemodule

Claims (4)

Verfahren zur Fertigung von Bauteilen aus Refraktärmetallen, dadurch gekennzeichnet,
dass pulverförmige Bestandteile (4, 9, 10, 16, 17) von Refraktärmetallen mittels Elektronenstrahlschmelzen punktweise aufgeschmolzen und die Bauteile (6, 12, 15, 18) in ihrer Endform oder in einer endformnahen Kontur herausgebildet werden.
Process for the manufacture of components of refractory metals, characterized
that pulverulent constituents (4, 9, 10, 16, 17) of refractory metals are melted pointwise by means of electron beam melting, and the components (6, 12, 15, 18) are formed in their final shape or in a contour near the final shape.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Elektronenstrahlschmelzen ein generatives Elektronenstrahlschmelzen ist, dieses für die Fertigung von Bauteilen (6, 12, 15, 18) aus den Werkstoffen Molybdän, Tantal, Rhenium und Wolfram und ihren Legierungen zur Anwendung kommt.
Method according to claim 1,
characterized,
that the electron beam melting is a generative electron beam melting, this for the manufacture of components (6, 12, 15, 18) made of the materials molybdenum, tantalum, rhenium and tungsten and their alloys is used.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schmelzen punktweise erfolgt und eine hochfrequente digitale Ablenktechnik für die Ausbildung von Bauteilen (6, 12, 15, 18) zum Einsatz kommt oder auf der Grundlage der digitalen Ablenktechnik diese Bauteilen (6, 12, 15, 18) hergestellt werden.
Method according to claim 1 or 2,
characterized,
that melting point by point takes place and a high-frequency digital deflection technique for the formation of components (6, 12, 15, 18) for use is, or on the basis of the digital deflection technique these components (6, 12, 15, 18) are prepared.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Herstellung dieser Bauteile (6, 12, 15, 18) in einer doppelwandigen Vakuumkammer erfolgt.
Method according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the production of these components (6, 12, 15, 18) takes place in a double-walled vacuum chamber.
EP20100016083 2009-12-23 2010-12-23 Method for producing components from refractory metals Withdrawn EP2343143A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE200910060736 DE102009060736A1 (en) 2009-12-29 2009-12-29 Method for producing components from refractory metals, comprises melting powdered components from the refractory metals by electron beam melting in point-wise manner, and developing the components in its end form

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Publication Number Publication Date
EP2343143A2 true EP2343143A2 (en) 2011-07-13

Family

ID=43920318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20100016083 Withdrawn EP2343143A2 (en) 2009-12-23 2010-12-23 Method for producing components from refractory metals

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2343143A2 (en)
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