可在容器的設(shè)計(jì)和形狀中被提供的。
[0055]本發(fā)明還提供了一種容器，用于在熱等靜壓制過程中用來從金屬粉末形成金屬部件，其中容器通過以下制成:
[0056]a.使用失蠟鑄造法提供陶瓷模具；
[0057]b.在陶瓷模具中澆鑄液態(tài)金屬以形成容器；
[0058]由此，容器:
[0059]在容器的在所述熱等靜壓制過程期間接觸粉末的表面之間沒有焊縫，或
[0060]只在容器的單個(gè)蓋周圍具有焊縫，該蓋關(guān)閉在形成容器的模制過程中留下的孔，并且其中:
[0061 ] 容器具有Imm和5mm之間的壁厚，優(yōu)選2mm和3mm之間。
[0062]—個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管可以圍繞容器中的孔被焊接到容器，所述孔通過橋接陶瓷模具(容器在其中被澆鑄)的芯和殼的突點(diǎn)已經(jīng)被形成。同樣，板可以在容器中的孔周圍被焊接到容器，所述孔通過橋接陶瓷模具(容器在其中被澆鑄)的芯和殼的突點(diǎn)已經(jīng)被形成。
[0063]附圖簡要概述
[0064]將參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中:
[0065]圖1是用于在根據(jù)本發(fā)明的過程中使用的空心陶瓷芯的杯部分的成形的示意圖；
[0066]圖2是通過芯的蓋部分的剖面圖；
[0067]圖3是通過成形的陶瓷模具的示意剖面圖；
[0068]圖4是通過在熱等靜壓制裝備中成形的容器的示意剖面圖；
[0069]圖5a至圖5e是根據(jù)本發(fā)明的容器的不同的實(shí)施方案的制造中的不同階段的圖；
[0070]圖6a和圖6b是另一個(gè)改進(jìn)的容器的制造中的不同階段的圖；以及
[0071]圖7是按圖5a至圖5e所示的布置形成容器毛坯的模具的側(cè)透視圖。
[0072]詳細(xì)描述
[0073]根據(jù)本發(fā)明，低碳鋼的容器40(見圖4)被形成，其中金屬粉末60被包裝用于隨后的熱等靜壓制，以制作具有容器40的基本形狀的金屬部件。
[0074]該過程的第一階段是制造容器40，并且這通過陶瓷模具30的制造來完成，如圖3所示，陶瓷模具30包括芯16和殼24。在圖3中，蠟層22在加熱時(shí)被移除并被鋼液代替，當(dāng)冷卻時(shí)形成容器40，如下面進(jìn)一步描述。
[0075]但是，首先如圖1所示，第一模具10具有芯12，并且在第一模具10和芯12之間模制陶瓷芯16的陶瓷杯部分14。如圖2所示，單獨(dú)模制蓋部分18。蓋部分18與杯部分14配合以形成中空的陶瓷芯16，在圖3中被組裝以虛線示出。
[0076]當(dāng)被組裝時(shí)，芯16具有待制成的最終金屬部件的大致的正確形狀，金屬部件經(jīng)受在熱等靜壓制期間金屬粉末出現(xiàn)的收縮。芯16需要的過大尺寸被預(yù)先計(jì)算，以便在最終形成時(shí)實(shí)現(xiàn)金屬部分的所需的最終尺寸。
[0077]孔形成突點(diǎn)20可以形成在芯16上。在組裝芯16時(shí)，它涂覆有蠟層22。層22與其期望以呈現(xiàn)待形成的最終容器40的壁厚的一樣厚(尺寸t)。尺寸t可以是2mm或3mm或更大。事實(shí)上，在HIP過程期間，在待形成金屬部件可能需要更多支撐的一些區(qū)域中它可以更大。在這種情況下，突點(diǎn)20和所需的厚度t一樣高，使得它們的表面在邊緣突出穿過蠟層。代替蠟，也可以采用其他材料，例如聚苯乙烯。當(dāng)蠟涂層完成時(shí)，蠟被陶瓷漿料24覆蓋以制作外殼24。桿26設(shè)置在蠟涂層上，以當(dāng)陶瓷材料通過干燥或任何其他硬化過程固化并凝固時(shí)在陶瓷外殼24中形成孔28。
[0078]當(dāng)陶瓷殼固化時(shí)，模具30完成。模具30然后被加熱，使得蠟22、26熔化并可以通過孔26從模具30流出。當(dāng)這樣做時(shí)，孔形成突點(diǎn)20支撐在殼24內(nèi)的陶瓷芯16。
[0079]然后熔融金屬(例如低碳鋼)通過孔26倒入模具30中，并且產(chǎn)生與蠟22移除前所具有的相同的形狀。當(dāng)冷卻時(shí)，殼24被破壞以暴露容器40的外部。陶瓷芯16可以以多種不同的方式移除，其中之一是通過孔20之中的一個(gè)孔插入探頭，該探頭沖擊并粉碎芯16，使得它可以通過孔20被取出?？商鎿Q地，陶瓷溶劑可以用于溶解芯16。無論哪種方式，結(jié)果是如圖4所示的容器40。
[0080]導(dǎo)管42可以圍繞焊接線44焊接在一些孔20a周圍，而其他孔20b可以用圍繞線48焊接的板46封閉。應(yīng)當(dāng)注意的是，沒有任何理由焊縫44、48會影響容器40的內(nèi)表面50，但即使他們會影響，線是如此的局限以至于內(nèi)表面50可以在焊接線可能突出的位置處向外膨脹，使得它們可以從最終產(chǎn)品機(jī)械加工掉，而沒有很大的困難。[0081 ]導(dǎo)管42可以由閥56來終止。容器40填充有金屬粉末，可能是高溫合金或其他所需的金屬，并且容器40振動以使粉末沉降。當(dāng)沉降完成時(shí)，整個(gè)容器和其中所包含的粉末被插入真空室70中以排空粉末顆粒之間的空隙。當(dāng)完全排空(達(dá)到要求的程度)時(shí)，閥56關(guān)閉，并且容器被插入HIP室70(其可以與真空室相同或不同)中。容器然后被加熱且室被加壓，以使容器被等靜壓地壓縮，將粉末顆粒擠壓在一起直到它們燒結(jié)并熔合，形成固體部件。
[0082]當(dāng)HIP過程完成時(shí)，從現(xiàn)在的整體部件60機(jī)械加工容器40和導(dǎo)管42，容器40和導(dǎo)管42可以被精加工成其最終尺寸。
[0083]—般情況下，與從固體塊加工部件60相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)開始于減少了廢物。這預(yù)示著在一定程度上，部件的金屬是高溫合金、或某些其他外來材料，這往往會遇到兩個(gè)缺陷。第一個(gè)是，它們通常是昂貴的材料，因此廢物要被最小化，即使其可以回收利用。第二個(gè)是，它們經(jīng)常是難以機(jī)械加工的硬質(zhì)材料。事實(shí)上，通常因?yàn)檫@個(gè)原因，這樣的金屬和合金被最初用于部件。然而，如果部件具有復(fù)雜的形狀，這使得機(jī)械加工是非常難以完成的過程。在這種情況下，粉末冶金可以是一種合適的制造方法。在任何情況下，最小化所需的機(jī)械加工總是有利的，即使對于較便宜的或硬質(zhì)的材料。當(dāng)然，這必須平衡以粉末形式的所討論的金屬原材料的大體上較多的成本，以及要平衡容器的制造中所需的預(yù)處理、熱等靜壓制過程、和移除容器并精加工部件所需要的后續(xù)的后處理。
[0084]圖5、圖6和圖7示出了說明管狀容器的制造方法的另一實(shí)施方案。這里，“孔”20’包括容器40’的環(huán)狀端，該環(huán)狀端需要用環(huán)形蓋(未示出)關(guān)閉，環(huán)形蓋本身將設(shè)置有(圖4實(shí)施方案的)導(dǎo)管42，用于容器填充粉末、排出容器中氣體，并且將其密封關(guān)閉。環(huán)將圍繞孔20’的內(nèi)周邊和外周邊焊接，并且部件的那端可以延長，例如，以使來自焊縫的任何侵入體能夠被機(jī)械加工掉。
[0085]容器40’通過下列過程制成:首先，由待制作部件產(chǎn)品的所期望的最終形狀模制毛坯16 ’(包括在HIP過程期間適應(yīng)收縮的任何過大的尺寸)。毛坯由適于澆注低碳鋼的可溶性陶瓷材料模制。但是，其可以由第一蠟型材料制成。毛坯包括環(huán)形“桿”26’。在這一點(diǎn)上，和圖5b和5c所示的相反，還沒有任何容器40 ’在毛坯周圍形成。
[0086]接著，金屬圓柱芯72被插入毛坯16’的孔74中，其中芯緊密滑動配合在環(huán)形桿26’的孔76中，但在芯72和孔74之間形成厚度為的圓柱形間隙。環(huán)76被呈現(xiàn)為足夠長，以使重力不會引起毛坯16 ’在其遠(yuǎn)離環(huán)形26 ’的端部顯著下降，并從而影響在毛坯16 ’的周界周圍的尺寸。’。
[0087]準(zhǔn)備殼模具10’。如圖所示，最有可能的是，殼模具10’包括適于面對面配合的兩個(gè)半模具10a、10b。模具由鋁或類似材料機(jī)械加工，具有對應(yīng)于容器40’的所需外輪廓的內(nèi)輪廓80。然而此外，殼模具包括兩個(gè)另外的表面。第一個(gè)是26x，其是容器40’的輪廓的延伸部，對應(yīng)于環(huán)形桿26’的外表面79。第二個(gè)是在模具的每一端的凹槽82a、82b，以接納并緊密地支撐和包圍芯72的端部。表面26x可以有利地被嵌入，如在26z處以虛線示出，以使環(huán)形桿26’的凸緣(該凸緣未在附圖中示出)接合嵌入表面26z并牢固地定位毛坯16’。
[0088]圖7示出了在透視的側(cè)部剖面圖中的組裝(但未閉合)的模具10’。在模具中留下的未填充的窄U形區(qū)段40〃，在芯72周圍、在芯72與毛坯16’之間(厚度t’)，以及在模具殼1b內(nèi)、在模具殼1b與毛坯16’之間(厚度t2’)是可見的。當(dāng)模具是恰當(dāng)?shù)臅r(shí)，熱蠟注入到空間和40〃中并被允許冷卻。然后，殼模具被打開并且芯被移除，其結(jié)果如圖5b中所示。
[0089]根據(jù)毛坯16’由什么制成，或者它被移除以留下殼“容器”40’(如圖1所示)，或者如果它是適合于鑄鋼的陶瓷材料，它被保留。在第一種情況下，容器40’的所有表面都用陶瓷的自支撐層涂覆。在第二種情況下，組件的外表面(如圖5b所示)被涂覆。在