NO160289B - Fremgangsmaate til foring av et legeme, saasom et ventilhus. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til foring av et legeme, såsom et ventilhus, som omfatter et antall kryssende hulrom, hvor det i avstand fra legemets innervegg anordnes et metallorgan, slik at det dannes et avtettet mellomrom, som fylles med metallpulver og deretter evakueres for gass. Oppfinnelsen vedrører særlig en forbedret isostatisk varmpressingsprosess for utforing av hulrom i et legeme.

Det er et stort behov for en konstruksjon av høy styrke og med korrosjonsbestandige metallinnerflater, f.eks. en glideventil som er installert i en ledning som inneholder tærende væsker under høyt trykk. En slik ventil kan være fremstilt av AISI 4130-stål og være foret innvendig (i ventilkammer og kanaler) med et rustfritt stål av serie 300.

Mange forsøk er gjort på å frembringe slike konstruksjoner. Både US-patentskrift 3.349.789 og 2.497.780 vedrører ventiler som må fastgjøres og avtettes i gjennomløpskanalene, men det er ikke trukket foranstaltninger med henblikk på utforing av ventil-kamrene.

Det er fremstilt produkter ved anvendelse av den isostatiske varmpressingsprosess, hvorved det opprettes et rom som fylles med pulverisert metall og omgis av et fleksibelt materiale som kan opprettholde en avtetning under påvirkning av fremstillings-temperaturen og -trykket. Det pulveriserte metall som utsettes for nevnte varme og trykk, stivner i den ønskete fasong. De tidligere kjente metoder har hatt befatning med tilvirkning av massive konstruksjoner eller påføring av et dekksjikt på yttersiden av en konstruksjon. Andre eksempler på den kjente teknikk er omtalt i US-patentskrifter 3.631.583, 3.992.202 og 4.142.888, men det er ikke beskrevet noen tilfredsstillende fremgangsmåte for anvendelse av den isostatiske varmpressingsprosess for opprettelse av en foring i hulrom i en konstruksjon, såsom et ventilhus eller en utblåsningssperreventilsats som omfatter et antall kryssende hulrom.

Isostatisk varmpressing (HIP) er kjent i seg selv og beskrevet eksempelvis i kapittel 9 i "Powder Metallurgy Equipment Manual", 2. utgave 1977, utgitt av "Powder Metallurgy Equipment Association".

I US-patentskrift 4.065.302 foreslås det videre å anvende en tynnvegget metallbeholder som inneholder et stoff som utvikler trykkgass ved oppvarmning, slik at metallbeholderen komprimerer metallpulveret som er ifylt i mellomrommet mellom beholderen og legemet. Det er imidlertid kun tale om en enkel foring hvor det benyttes en enkel beholder med tilhørende gassutviklende stoff. Denne kjente løsning er følgelig ikke egnet til bruk for formålet ifølge foreliggende oppfinnelse hvor det skal utfores et legemes kryssende hulrom.

Formålet med- den foreliggende oppfinnelse er å angi en forbedret fremgangsmåte til utforing av innbyrdes kryssende hulrom i en metallkonstruksjon.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det anvendes et tynnvegget metallorgan som ved trykkpåvirkning gir etter og trykker pulveret i mellomrommet mot legemets innervegg, idet minst et parti av det tynnveggete metallorgan blokkerer overgangen mellom hulrommene, og at legemet, metallorganet og pulveret på i og for seg kjent måte behandles ved tilstrekkelig høy temperatur og trykk til å herde metallpulveret til en tett og homogen foring i hulrommene.

Ved foretrukne utførelser av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen belegges legemets innervegg på forhånd med nikkel, og det benyttes et trykk på ca. 1060 kp/cm<2> og en temperatur på ca. 1150°C. Dessuten kan det som innvendig metallorgan med fordel anvendes en metallbeholder i hvert hulrom.

Alternativt kan det som metallorgan anvendes en metallbeholder i ett av hulrommene med en gjennomgående tverrgående hylse, og et rørformet tynnvegget metallorgan som er glidbart anordnet gjennom hylsen.

For avtetting av nevnte mellomrom kan hvert rørformet tynnvegget metallorgan utstyres med endelukkedeler som festes til legemet henholdsvis til røret.

Ved en foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes det rustfritt stål både som metallpulver og i det tynnveggete metallorgan. Eventuelt kan det som materiale i legemet anvendes en stållegering med høy fasthet, mens det som metallpulver anvendes rustfritt stål.

Som etterbehandling maskinarbeides de forede hulrom.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et snitt av et ventilhus hvori det er innført en konstruksjon for opprettelse av et rom i ventilhusets hulrom.

Fig. 2 viser et delsnitt langs linjen 2-2 i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt av den fullførte konstruksjon med den herdete og bearbeidete metallforing.

Ventilhuset 10 som er vist i fig. 1, består av en legerings-stålkonstruksjon med kryssende hulrom som innbefatter gjennom-løpskanaler 12 og et ventilkammer 14 som skal påføres en korrosjonsbestandig foring.

Innen det tilsettes metallpulver, bli det i ventilkammeret 14 innmontert et metallorgan i form av en metallbeholder 16 som omfatter et tynnvegget rør 18, et plant bunnparti 20 og en tynnvegget hylse 2 2 som forløper gjennom midtpartiet av røret 18. Bunnen 20 er tettsluttende forbundet med enden av røret 18, f.eks. ved sveising, og hylsen 22 er på tilsvarende måte tettsluttende forbundet med røret 18. Et tynnvegget rør 24 er innført gjennom kanalene 12 og hylsen 22, slik som vist. En ring 26 er, som vist, fastsveiset til yttersiden av beholderen 16 og til yttersiden av ventilhuset 10, og ringer 28 og 30 er fastsveiset rundt endene av røret 24 og til yttersiden av ventilhuset 10. Et påfyllingsrør 32 forløper gjennom ringen 26 og et påfyllingsrør 34 gjennom ringen 30. Beholderen 16, røret 24 og de tilhørende tetningsringer 26, 28 og 30 avgrenser et hulrom 36 innenfor innerveggene av kanalene 12 og kammeret 14. Den sammensatte konstruksjon fungerer som en trykkoverførende fleksibel form eller en tynn, avtettet metallkonstruksjon, som beskrevet i det etterfølgende. Det er viktig at samtlige sveiseskjøter i kon-struksjonen som er dannet av beholderen 16, hylsen 22 og røret 24, er lufttette og bibeholdes i denne tilstand under herdnings-prosessen, for å hindre innstrømning av luft i det varme metallpulver .

Rommet 36 i ventilhusrommene 12 og 14 fylles deretter, gjennom påfyllingsrørene 32 og 34, med et egnet metallpulver, f.eks. rustfritt stål av typen 316. Det anbefales at ventilhuset 10 vibreres under fyllingen av rommet 36, slik at rommet fylles fullstendig med metallpulver innen overgangen til det påfølgende prosesstrinn. Det foretrekkes at materialet i beholderen 16, røret 24 og ringene 26, 28 og 30 er det samme som det materiale som benyttes i foringen. Videre bør rommet ha tilstrekkelig størrelse med henblikk på opprettelse av en foring med en tykkelse som er tilstrekkelig til å tillate maskinbearbeiding til endelig form uten fordypninger eller "helligdager" i den ferdige foring. Når samme materiale anvendes i beholderen 16 og røret 24 kan et parti av den ferdige foring bestå av materialet i beholderen 16 og røret 24.

Etter at rommet 36 er fullstendig fylt, bringes rommet under vakuumpåvirkning ved tilkobling av et egnet middel, f.eks. en vakuumpumpe (ikke vist), til det ene eller begge påfyllingsrør 32 og 34. Vakuumvirkningen bør være tilstrekkelig til å hindre at den tilstedeværende gassmengde i rommet 3 6 innvirker forstyrrende på opprettelsen av en hensiktsmessig, herdet metallforing. Når den tilstrekkelige grad av vakuum er oppnådd, blir rørene 32 og 34 lukket og forseglet. Rørene kan om ønskelig være forbundet med egnete ventiler (ikke vist), for å kunne stenges når vakuum-prosessen avsluttes. Det anbefales å benytte ventiler som er lekkasjesikre under rådende forhold ved tilvirkningen.

Ventilhuset 10 anbringes deretter i en autoklav (ikke vist) eller annen, egnet anordning, hvori det utsettes for en forme-temperatur (ca. 1150°C) og et formetrykk (ca. 1060 kp/cm<2>). Ventilhuset påvirkes i flere timer av disse rådende forhold, hvoretter det får avkjøles.

Under innvirkning av formingsforholdene i autoklaven vil beholderen 16 og røret 24 som begge består av ettergivende materiale, ekspandere og sammentrykke pulvermetallet mot veggene i kanalene 12 og kammeret 14. Derved vil varmen og trykket bevirke at metallet stivner i ventilhuset til en massiv foring som er fullstendig forbundet med veggene i kanalene 12 og kammeret 14. Hvis beholderen 16 og røret 24 består av samme materiale som foringen, vil de to førstnevnte deler gå i ett med foringen og utgjøre en del av det endelige produkt.

Det avkjølte ventilhus 10 behandles på nødvendig måte for oppnåelse av de ønskete, mekaniske egenskaper, og blir deretter maskinbearbeidet til den form som er vist i fig. 3. Innerveggene i kanalene 12 og i beholderen 14 blir på denne måte forbundet med en jevn, glatt og korrosjonsbestandig foring 40. Hvis beholderen 16 og røret 24 er fremstilt av et annet materiale enn foringen, vil de fortrinnsvis bli fjernet fullstendig under maskinbe-arbeidingsprosessen.

Det anbefales at veggene som skal utfores ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, blir nikkelbelagt som forbe-redelse til opprettelsen av en foring ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Det antas at nikkelbelegget forhindrer oksy-dering, medvirker til oppnåelse av kontinuerlig sammenbinding og hindrer at krommet i metallpulveret trekker inn i legeringen og danner en uønsket, martensittisk struktur.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er bestemt for anvendelse ved opprettelse av foringer av nikkel, nikkellegeringer, tantal, hastelloylegeringer, kobber, kobberlegeringer, koboltlegeringer, rustfritt stål og titanlegeringer og karbider som er forbundet med en gjenstand av legert stål, karbonstål eller rustfritt stål av forskjellig kvalitet.

Det kan ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anordnes en foring på innerveggene av innbyrdes kryssende kanaler eller hulrom i en tykkvegget trykk-beholder, idet trykkbeholderen fungerer som det grunnmetall som skal forbindes med det isostatisk varmpressede metallpulver. Den viste og beskrevne konstruksjon består av et ventilhus av legert stål som er utforet med rustfritt stål. Fremgangsmåten kan benyttes til å fore kanalen og føringene i en utblåsningssperreventilsats, ved at det, istedenfor det tidligere beskrevne rør og beholder, anvendes to rør av rustfritt stål som anordnes som form rundt den sone hvori metallpulveret innføres.

Tilvirkningsforholdene (temperatur, trykk, tid og vakuum-grad) er velkjent og må tilpasses det spesielle materiale som anvendes.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til foring av et legeme, såsom et ventilhus, som omfatter et antall kryssende hulrom (12,14), hvor det i avstand fra legemets innervegg anordnes et metallorgan, slik at det dannes et avtettet mellomrom, som fylles med metallpulver og deretter evakueres for gass, karakterisert veda) at det anvendes et tynnvegget metallorgan (16,24) som ved trykkpåvirkning gir etter og trykker pulveret i mellomrommet mot legemets (10) innervegg (12), idet minst et parti av det tynnveggete metallorgan blokkerer overgangen mellom hulrommene, og b) at legemet (10), metallorganet (16,24) og pulveret på i og for seg kjent måte behandles ved tilstrekkelig høy temperatur og trykk til å herde metallpulveret til en tett og homogen foring i hulrommene (36).

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at legemets (10) innervegg (12) på forhånd belegges med nikkel.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det benyttes et trykk på ca. 1060 kp/cm<2 >og en temperatur på ca. 1150°C.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det som innvendig metallorgan (16,24) anvendes en metallbeholder i hvert hulrom.

5. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at det som metallorgan (16,24) anvendes en metallbeholder i ett av hulrommene (12,14) med en gjennomgående tverrgående hylse (22), og et rørformet tynnvegget metallorgan (24) som er glidbart anordnet gjennom hylsen (22).

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4 eller 5, karakterisert ved at hvert rørformet tynnvegget metallorgan (16,24) utstyres med endelukkedeler (20,26;28,30) som festes til legemet (10) henholdsvis til røret for. avtetting av nevnte mellomrom.

7. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det som metall i det tynnveggete metallorgan (16,24) og som metallpulver anvendes rustfritt stål.

8. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-6, karakterisert ved at det som materiale i legemet (10) anvendes en stållegering med høy fasthet, og at det som metallpulver anvendes rustfritt stål.

9. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at de forede hulrom (12,14) maskinbearbeides.