Hip容器的制造过程的制作方法
Hip容器的制造过程的制作方法
【专利说明】HIP容器的制造过程
[0001 ] 本发明涉及一种用于生产在热等静压制(HIP，hot isostatic pressing)制造过程中使用的容器(can)的方法，以及通过该方法生产的容器。
[0002]背景
[0003]金属产品可以以几种方式制成。一种方式是将铸造块、锻造块或锻造金属机械加工成所需的形状。然而，这常常导致浪费。构造部件的新型的但公知的方式是提供细粉末形式的金属并使其在“容器”中成形，该“容器”近似于所需的最终形状。尽管也可以使用其他材料，但容器通常由低碳钢制成，使得它是可变形的。容器填充有粉末，该粉末然后通过振动尽可能多地沉降在容器中。最终，容器被抽真空并密封。然后，容器被放置在室中，该室被加压和加热，使得容器收缩并给粉末加压。通过被称为扩散接合的过程，粉末的颗粒粘接在一起，以形成具有所需最终产品的近似形状的固体块。然后该合成容器/块通常被加工以使此时是产品上的外壳的容器移除，并且还使粉末块的表面层移除以实现所需的尺寸和光洁度。
[0004]已知的容器是2mm至3mm之间厚的低碳钢。容器正常在中间温度(约300°C)排气、密封、预热且然后在压力容器中经受HIP。在粉末冶金(PM)高温合金(superalloy)的情况下，典型的HIP条件是:1100°C和1260°C之间的温度，以及10Mpa和200MPa之间的压力，使用氩气作为加压介质保持该压力若干小时。在HIP过程期间，高温合金粉末通过压力辅助烧结被固化成全密度。通过粗加工和/或酸洗移除容器以展现近净成形的部件。还可以通过设计具有独立隔室的容器生产合成产品，该隔室用于不同的粉末或封装伴有粉末的固体材料的部分。
[0005]容器的已知的制造方法是通过将低碳钢条焊接在一起形成空心“模具”，在HIP过程开始之前粉末被包含在该空心“模具”中。以这种方式的制造由于在过程中的不一致引入了尺寸误差。而且，它是一个耗时的过程，特别是如果多个部件待被制成，并且它不是可靠地可重复的。此外，焊缝，至少在容器内部不能被控制。因此，在成品的尺寸上必须提供足够的公差，以便在HIP过程已经完成且容器加工去除之后，成品中的由容器的内表面(在接缝处)上的非预期的翻边引起的凹痕可被加工去掉。
[0006]除了通过将板焊接在一起用于HIP制造的容器的生产之外，US-A-4065303、US-A-4861546以及US-A-5000911公开了通过将金属电镀或以其他方式涂覆到毛坯部件的生产。然后移除毛坯以留下形成容器的涂层。
[0007]US-A-5770136、US-A-6355211 以及 US-A-6042780 还构造了模具。模具通过围绕毛坯模制粉末和粘结剂形成，并且最后用粉末填充模具。模制的粉末模具被插入用于HIP的容器(其被焊接)中。容器没有参与最终产品的成形。
[0008]US-A-5000911 似乎公开了:
[0009]?制造待形成的部件的钢坯；
[0010]籲由橡胶或可切割的材料在毛坯周围创建模具；
[0011]?在模具中由蜡或类似物模制可固化的毛坯，并且剥离橡胶模具；
[0012]?用石墨粉末以及相同类型的水泥涂覆蜡毛坯；
[0013]籲熔化蜡；
[0014]?用金属粉末填充石墨模具并执行HIP，所生产的“容器”在HIP过程中被支撑在粉末中。
[0015]本发明的目的是减轻至少一些上述问题，并提供一种使用粉末冶金技术生产金属部件的可重现且有效的方法。
[0016]公开内容的简要概述
[0017]本发明提供了一种由金属粉末形成部件的方法，包括以下步骤:
[0018]a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具；
[0019]b.在陶瓷模具中浇铸液态金属以形成容器；
[0020]c.在容器中形成孔；
[0021]d.穿过孔用金属粉末填充容器；
[0022]e.使金属粉末在容器中沉降，排出容器中的气体并密封容器;以及
[0023]f.使容器和所包含的粉末经历热等静压制环境以使金属粉末结合成固体部件。
[0024]应当理解的是，术语“失蜡铸造法”被用于覆盖模具制备的过程，其中固体模型涂覆有陶瓷，并且随后模型通过熔化(例如在蜡的情况中)、燃烧、加热或溶解被去除。例如，可以使用高密度聚苯乙烯泡沫，该高密度聚苯乙烯泡沫加热时燃烧并且气化。然而，如本文所使用的，术语“失蜡铸造法”(除非上下文另有规定)被用来涵盖像这样可能根本不涉及蜡的类似的过程。
[0025]部件精加工步骤可被实施，该步骤包括从成形的部件机械加工容器并且完成任何最终的尺寸修正。
[0026]陶瓷模具可以通过以下制成:
[0027]a.由第一陶瓷材料形成部件的陶瓷毛坯；
[0028]b.用牺牲层涂覆毛坯，该牺牲层的厚度等于待形成的容器的所需厚度；
[0029]c.为牺牲层提供牺牲杆；
[0030]d.用第二陶瓷材料的陶瓷层涂覆毛坯和牺牲层，留下突出穿过陶瓷层的牺牲杆；
[0031]e.固化陶瓷层；以及
[0032]f.处理模具以除去牺牲层和牺牲杆。
[0033]模具的牺牲部件(S卩，牺牲层和牺牲杆)可以是蜡或蜡类材料，或诸如聚苯乙烯的材料，并且处理步骤可以通过加热进行，该加热熔化和/或气化牺牲部件。
[0034]在陶瓷模具中浇铸液态金属的步骤可同时去除牺牲层和/或牺牲杆。
[0035]以这种方式，容器可被制造而不需要任何焊接。
[0036]在优选的实施方案中，若干孔形成在容器中。
[0037]在替代实施方案中，只有一个孔形成在容器中。
[0038]在优选的实施方案中，在铸造期间通过在芯上提供孔形成突点(hole-formingpip)，形成容器中的孔或多个孔。在蜡已被去除之后，所述孔形成突点然后支撑在壳内的陶瓷芯。
[0039]在替代实施方案中，陶瓷模具可以通过以下制成:
[0040]a.由第一材料形成部件的毛坯，毛坯包括从待形成部件的形状延伸的杆；
[0041 ] b.提供以至少两个部分的壳模具；
[0042]c.通过将杆在模具部分之间夹紧，使毛坯安装在模具中；
[0043]d.在模具中模制牺牲层，该牺牲层的形状等于待形成的容器的形状；
[0044]e.用陶瓷材料的陶瓷层涂覆牺牲层，留下突出穿过陶瓷层的杆；以及
[0045]f.固化陶瓷层。
[0046]最后的步骤可包括:
[0047]g.处理由所述陶瓷层的固化形成的陶瓷模具以去除牺牲层和牺牲杆。
[0048]可替代地，毛坯可形成为能够包括陶瓷模具的部分的固体陶瓷部件，容器在该陶瓷模具中被铸造。
[0049]壳模具可以由铝或类似材料块机械加工而成。
[0050]在待形成的部件包括管形状的情况下，通过提供模芯以及在芯和毛坯被一起安装在模具中之前将模芯布置在毛坯内，可补充提供以至少两个部分的壳模具的步骤，芯也被夹紧在模具部分之间。芯也可以是铝或类似材料。
[0051]杆可以包括圆柱形表面，该圆柱形表面当被夹紧在模具部分之间时，将毛坯悬置在模具部分内，以在毛坯和模具之间界定至少一个杯形空间，该空间的形状对应于待形成容器的形状。
[0052]在待形成的部件包括管形状的情况下，杆可以是环状的并紧密滑动配合在所述模芯上，因此在芯和模具部分之间围绕毛坯所界定的空间基本上在截面上是两个平行的U形，即具有底部内旋以形成杯侧的基本上平行的内表面的杯。
[0053]在另一优选的实施方案中，在孔或多个孔周围导管被焊接至容器以促进用粉末填充容器以及容器的后续气体排出。在该实施方案中，焊缝优选不穿透到容器的内部。由于焊缝不在容器的热等静压制期间接触粉末的表面之间，因而应该有这样的渗透不是绝对必要的。但是，如果焊缝确实穿透容器的内部，那么孔优选形成在容器内容器的增补部上，该增补部被提供以在待形成的部件上提供凸缘，该凸缘容纳焊缝的任何翻边并且在部件精加工步骤中从部件机械加工。
[0054]使用这种新工艺可以允许在容器连同部件中制成可变的壁厚。例如在HIP过程期间，在部件受到很大的力的位置处，部件仍可以具有薄的壁厚并且防止部件的特定区域的变形所需要的额外的支撑 可在容器的设计和形状中被提供的。
[0055]本发明还提供了一种容器，用于在热等静压制过程中用来从金属粉末形成金属部件，其中容器通过以下制成:
[0056]a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具；
[0057]b.在陶瓷模具中浇铸液态金属以形成容器；
[0058]由此，容器:
[0059]在容器的在所述热等静压制过程期间接触粉末的表面之间没有焊缝，或
[0060]只在容器的单个盖周围具有焊缝，该盖关闭在形成容器的模制过程中留下的孔，并且其中:
[0061 ] 容器具有Imm和5mm之间的壁厚，优选2mm和3mm之间。
[0062]—个或多个导管可以围绕容器中的孔被焊接到容器，所述孔通过桥接陶瓷模具(容器在其中被浇铸)的芯和壳的突点已经被形成。同样，板可以在容器中的孔周围被焊接到容器，所述孔通过桥接陶瓷模具(容器在其中被浇铸)的芯和壳的突点已经被形成。
[0063]附图简要概述
[0064]将参考附图进一步描述本发明的实施方案，在附图中:
[0065]图1是用于在根据本发明的过程中使用的空心陶瓷芯的杯部分的成形的示意图；
[0066]图2是通过芯的盖部分的剖面图；
[0067]图3是通过成形的陶瓷模具的示意剖面图；
[0068]图4是通过在热等静压制装备中成形的容器的示意剖面图；
[0069]图5a至图5e是根据本发明的容器的不同的实施方案的制造中的不同阶段的图；
[0070]图6a和图6b是另一个改进的容器的制造中的不同阶段的图；以及
[0071]图7是按图5a至图5e所示的布置形成容器毛坯的模具的侧透视图。
[0072]详细描述
[0073]根据本发明，低碳钢的容器40(见图4)被形成，其中金属粉末60被包装用于随后的热等静压制，以制作具有容器40的基本形状的金属部件。
[0074]该过程的第一阶段是制造容器40，并且这通过陶瓷模具30的制造来完成，如图3所示，陶瓷模具30包括芯16和壳24。在图3中，蜡层22在加热时被移除并被钢液代替，当冷却时形成容器40，如下面进一步描述。
[0075]但是，首先如图1所示，第一模具10具有芯12，并且在第一模具10和芯12之间模制陶瓷芯16的陶瓷杯部分14。如图2所示，单独模制盖部分18。盖部分18与杯部分14配合以形成中空的陶瓷芯16，在图3中被组装以虚线示出。
[0076]当被组装时，芯16具有待制成的最终金属部件的大致的正确形状，金属部件经受在热等静压制期间金属粉末出现的收缩。芯16需要的过大尺寸被预先计算，以便在最终形成时实现金属部分的所需的最终尺寸。
[0077]孔形成突点20可以形成在芯16上。在组装芯16时，它涂覆有蜡层22。层22与其期望以呈现待形成的最终容器40的壁厚的一样厚(尺寸t)。尺寸t可以是2mm或3mm或更大。事实上，在HIP过程期间，在待形成金属部件可能需要更多支撑的一些区域中它可以更大。在这种情况下，突点20和所需的厚度t一样高，使得它们的表面在边缘突出穿过蜡层。代替蜡，也可以采用其他材料，例如聚苯乙烯。当蜡涂层完成时，蜡被陶瓷浆料24覆盖以制作外壳24。杆26设置在蜡涂层上，以当陶瓷材料通过干燥或任何其他硬化过程固化并凝固时在陶瓷外壳24中形成孔28。
[0078]当陶瓷壳固化时，模具30完成。模具30然后被加热，使得蜡22、26熔化并可以通过孔26从模具30流出。当这样做时，孔形成突点20支撑在壳24内的陶瓷芯16。
[0079]然后熔融金属(例如低碳钢)通过孔26倒入模具30中，并且产生与蜡22移除前所具有的相同的形状。当冷却时，壳24被破坏以暴露容器40的外部。陶瓷芯16可以以多种不同的方式移除，其中之一是通过孔20之中的一个孔插入探头，该探头冲击并粉碎芯16，使得它可以通过孔20被取出。可替换地，陶瓷溶剂可以用于溶解芯16。无论哪种方式，结果是如图4所示的容器40。
[0080]导管42可以围绕焊接线44焊接在一些孔20a周围，而其他孔20b可以用围绕线48焊接的板46封闭。应当注意的是，没有任何理由焊缝44、48会影响容器40的内表面50，但即使他们会影响，线是如此的局限以至于内表面50可以在焊接线可能突出的位置处向外膨胀，使得它们可以从最终产品机械加工掉，而没有很大的困难。[0081 ]导管42可以由阀56来终止。容器40填充有金属粉末，可能是高温合金或其他所需的金属，并且容器40振动以使粉末沉降。当沉降完成时，整个容器和其中所包含的粉末被插入真空室70中以排空粉末颗粒之间的空隙。当完全排空(达到要求的程度)时，阀56关闭，并且容器被插入HIP室70(其可以与真空室相同或不同)中。容器然后被加热且室被加压，以使容器被等静压地压缩，将粉末颗粒挤压在一起直到它们烧结并熔合，形成固体部件。
[0082]当HIP过程完成时，从现在的整体部件60机械加工容器40和导管42，容器40和导管42可以被精加工成其最终尺寸。
[0083]—般情况下，与从固体块加工部件60相比，本发明的优点开始于减少了废物。这预示着在一定程度上，部件的金属是高温合金、或某些其他外来材料，这往往会遇到两个缺陷。第一个是，它们通常是昂贵的材料，因此废物要被最小化，即使其可以回收利用。第二个是，它们经常是难以机械加工的硬质材料。事实上，通常因为这个原因，这样的金属和合金被最初用于部件。然而，如果部件具有复杂的形状，这使得机械加工是非常难以完成的过程。在这种情况下，粉末冶金可以是一种合适的制造方法。在任何情况下，最小化所需的机械加工总是有利的，即使对于较便宜的或硬质的材料。当然，这必须平衡以粉末形式的所讨论的金属原材料的大体上较多的成本，以及要平衡容器的制造中所需的预处理、热等静压制过程、和移除容器并精加工部件所需要的后续的后处理。
[0084]图5、图6和图7示出了说明管状容器的制造方法的另一实施方案。这里，“孔”20’包括容器40’的环状端，该环状端需要用环形盖(未示出)关闭，环形盖本身将设置有(图4实施方案的)导管42，用于容器填充粉末、排出容器中气体，并且将其密封关闭。环将围绕孔20’的内周边和外周边焊接，并且部件的那端可以延长，例如，以使来自焊缝的任何侵入体能够被机械加工掉。
[0085]容器40’通过下列过程制成:首先，由待制作部件产品的所期望的最终形状模制毛坯16 ’(包括在HIP过程期间适应收缩的任何过大的尺寸)。毛坯由适于浇注低碳钢的可溶性陶瓷材料模制。但是，其可以由第一蜡型材料制成。毛坯包括环形“杆”26’。在这一点上，和图5b和5c所示的相反，还没有任何容器40 ’在毛坯周围形成。
[0086]接着，金属圆柱芯72被插入毛坯16’的孔74中，其中芯紧密滑动配合在环形杆26’的孔76中，但在芯72和孔74之间形成厚度为的圆柱形间隙。环76被呈现为足够长，以使重力不会引起毛坯16 ’在其远离环形26 ’的端部显著下降，并从而影响在毛坯16 ’的周界周围的尺寸。’。
[0087]准备壳模具10’。如图所示，最有可能的是，壳模具10’包括适于面对面配合的两个半模具10a、10b。模具由铝或类似材料机械加工，具有对应于容器40’的所需外轮廓的内轮廓80。然而此外，壳模具包括两个另外的表面。第一个是26x，其是容器40’的轮廓的延伸部，对应于环形杆26’的外表面79。第二个是在模具的每一端的凹槽82a、82b，以接纳并紧密地支撑和包围芯72的端部。表面26x可以有利地被嵌入，如在26z处以虚线示出，以使环形杆26’的凸缘(该凸缘未在附图中示出)接合嵌入表面26z并牢固地定位毛坯16’。
[0088]图7示出了在透视的侧部剖面图中的组装(但未闭合)的模具10’。在模具中留下的未填充的窄U形区段40〃，在芯72周围、在芯72与毛坯16’之间(厚度t’)，以及在模具壳1b内、在模具壳1b与毛坯16’之间(厚度t2’)是可见的。当模具是恰当的时，热蜡注入到空间和40〃中并被允许冷却。然后，壳模具被打开并且芯被移除，其结果如图5b中所示。
[0089]根据毛坯16’由什么制成，或者它被移除以留下壳“容器”40’(如图1所示)，或者如果它是适合于铸钢的陶瓷材料，它被保留。在第一种情况下，容器40’的所有表面都用陶瓷的自支撑层涂覆。在第二种情况下，组件的外表面(如图5b所示)被涂覆。在 任一种情况下，一旦陶瓷已经凝固，构成“容器”40’的蜡被熔化并且被除去且由低碳钢铸件替代。在钢冷却且凝固后，陶瓷壳被破坏并被移除，并且其余过程如以上参照图1至图4所描述的。
[0090]在图6a和图6b中示出的变型以两个部分40a、40b制作“容器”毛坯40，每个部分在不同的模具1x(图6b)中被模制，这对于每个部件40a、40b是不完整的。对于部件40a，壳模具被正确地示出，其中它的内轮廓80对应于元件40a的外轮廓。然而，芯72’是不准确的，因为它应具有与元件40a的期望的内轮廓对应的外轮廓。同样地，相反，芯72’被正确地示出以便模制元件40b的内表面，但轮廓80’是不正确的并且应与元件40b的外轮廓对应。因此，两个打开和关闭的模具1x被需要用于分别模制部分40a、40b。然而，一旦分开的模具在一起，它们沿互相面对的边缘92连接在一起，以使形成所需的容器毛坯。其随后被用来成形陶瓷模具，钢容器可以在该陶瓷模具中构造。
[0091]因此，本发明的具体优点如下:
[0092]?该方法使得能够制备可重复的模具、提供了可重复的公差，从而使所需的浪费(即使已经通过使用HIP过程最小化)可以进一步减少、在HIP过程期间给出粉末的已知的且可控制的收缩率，所以，使用较少的输入粉末和较少的后期制作加工时间，甚至更近净成形的部件也可以被构造。
[0093]?使用可重复的模具提供了可重复的公差，避免从固体材料机械加工容器的内部细节和外部细节，机械加工容器的内部细节和外部细节比具有容器的钢铸件紧随的“原”模更昂贵。
[0094]?铸造可重复的模具为复杂特征的更多细节提供了机会。
[0095]?铸造可重复的模具减少或消除了容器所需的线性焊接的量，并且在HIP过程期间，提供了较少的容器的潜在裂缝，尤其是如果焊缝能够避免，焊缝将在HIP过程期间受剪切，并且因此暴露于裂缝发展的更大的风险。
[0096]上面提到的第一个优点在需要多个相同的部件处特别重要，在此情况下，陶瓷模具和容器的生产的初始成本可以在多个部件的生产的总成本之间分担并且在多个部件的生产的总成本内下降。
[0097]结合本发明的特定方面、实施方案或示例描述的特征、整体、特点、合成物、化学部分或基团应理解为可适用于本文所述的任何其他方面、实施方案或示例，除非与其不兼容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的全部特征，和/或如此公开的任何方法或过程的全部步骤，可以以任何组合来组合，除了其中这类特征和/或步骤的至少一些相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。
[0098]读者的注意力被指向与本申请有关的与本说明书同时或先于本说明书提交的并且使用本说明书对公众开放查阅的全部论文和文件，所有这类论文和文件的内容通过引用并入本文。
【主权项】
1.一种由金属粉末形成部件的方法，包括以下步骤: a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具； b.在所述陶瓷模具中浇铸液态金属以形成容器； c.在所述容器中形成一个或多个孔； d.用所述金属粉末穿过所述一个或多个孔填充所述容器； e.使所述金属粉末在所述容器中沉积，排出所述容器中的气体并密封所述容器；以及 f.使所述容器和所包含的粉末经历热等静压制环境以使所述金属粉末熔合成固体部件。2.根据权利要求1所述的方法，其中导管被围绕所述孔中的一些或全部焊接到所述容器上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述容器中的所述一个或多个孔在所述容器的铸造期间通过在所述陶瓷模具中提供孔形成突点或多个孔形成突点而形成。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中精加工步骤在所述部件通过所述暴露于热等静压制而形成之后被实施，所述精加工步骤包括从所形成的部件机械加工所述容器以及完成任何最终的尺寸修正。5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述陶瓷模具通过以下步骤制成: a.由第一陶瓷材料形成所述部件的陶瓷毛坯； b.用牺牲层涂覆所述毛坯，所述牺牲层的厚度等于待形成的所述容器的所需厚度； c.为所述牺牲层提供牺牲杆； d.用第二陶瓷材料的陶瓷层涂覆所述毛坯和所述牺牲层，留下突出穿过所述陶瓷层的所述牺牲杆； e.固化所述陶瓷层；以及 f.加热所述模具以除去所述牺牲层和所述牺牲杆。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述牺牲层是蜡、蜡类材料或诸如聚苯乙烯的加热时熔化或气化的材料。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中将所述液态金属浇铸到所述陶瓷模具中的步骤同时去除了所述牺牲层和所述牺牲杆。8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中所述陶瓷毛坯是空心的且通过以下步骤形成: a.在模具和芯之间形成陶瓷杯； b.形成与所述杯配合的陶瓷盖；以及 c.使所述杯与所述盖配合。9.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述陶瓷模具通过以下步骤制成: a.由第一材料形成所述部件的毛坯，所述毛坯包括从待形成的所述部件的形状延伸的杆； b.提供以至少两个部分的壳模具； c.通过将所述杆在所述模具部分之间夹紧，使所述毛坯安装在所述模具中； d.在所述模具中以待形成的所述容器的形状模制牺牲层； e.用陶瓷材料的陶瓷层涂覆所述牺牲层，留下突出穿过所述陶瓷层的所述杆；以及 f.固化所述陶瓷层。10.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤: g.处理通过所述陶瓷层的所述固化形成的所述陶瓷模具以去除所述牺牲层和所述杆。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述毛坯被形成为能够包括所述陶瓷模具的部分的固体陶瓷部件，所述容器在所述陶瓷模具中被铸造。12.根据权利要求9、10或11所述的方法，其中所述壳模具由铝或类似材料块机械加工制得。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中，待形成的所述部件包括管形状，提供以至少两个部分的所述壳模具的所述步骤被补充有提供模芯以及在所述芯和所述毛坯被一起安装在所述模具中之前将所述模芯布置在所述毛坯内，所述芯也夹紧在所述模具部分之间。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述芯是铝或类似材料。15.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中所述杆包括圆柱形表面，所述圆柱形表面当在所述模具部分之间被夹紧时，将所述毛坯悬置在所述模具部分内，以在所述毛坯和所述模具之间界定至少一个杯形空间，所述至少一个杯形空间的形状对应于待形成的所述容器的形状。16.根据从属于权利要求13时的权利要求15所述的方法，其中所述杆是环状的并紧密滑动配合在所述模芯上，从而在所述芯和所述模具部分之间围绕所述毛坯所界定的所述空间基本上在截面上是两个平行的U形。17.—种容器，用于在热等静压制过程中用来从金属粉末形成金属部件，其中所述容器通过以下步骤制成: a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具； b.在所述陶瓷模具中浇铸液态金属以形成所述容器； 从而，所述容器: 在所述容器的在所述热等静压制过程期间接触所述粉末的表面之间没有焊缝，或者 只在所述容器的单个盖周围具有焊缝，所述盖关闭在形成所述容器的模制过程中留下的孔，并且其中: 所述容器具有Imm和5mm之间的壁厚，优选具有2mm和3mm之间的壁厚。18.根据权利要求17所述的容器，还包括一个或多个导管，所述一个或多个导管围绕所述容器中的孔被焊接到所述容器，所述孔通过桥接所述陶瓷模具的芯和壳的突点形成，所述容器在所述陶瓷模具中被浇铸。19.根据权利要求17或18所述的容器，还包括板，所述板围绕所述容器中的孔被焊接到所述容器，所述孔通过桥接所述陶瓷模具的芯和壳的突点形成，所述容器在所述陶瓷模具中被饶铸。20.—种形成金属部件的方法，所述方法基本上如本文关于附图描述的和在所述附图中示出的。
【专利摘要】一种通过热等静压制(HIP)形成部件的改进方法，涉及由陶瓷模具制作用于HIP工艺的容器，减少了在容器的生产中焊接&加工的需要。
【IPC分类】B22F3/15, B22C9/04
【公开号】CN105555435
【申请号】CN201480038037
【发明人】格里·克拉克
【申请人】马赫有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年7月21日
【公告号】EP3033189A1, US20160144432, WO2015022487A1
【专利说明】HIP容器的制造过程
[0001 ] 本发明涉及一种用于生产在热等静压制(HIP，hot isostatic pressing)制造过程中使用的容器(can)的方法，以及通过该方法生产的容器。
[0002]背景
[0003]金属产品可以以几种方式制成。一种方式是将铸造块、锻造块或锻造金属机械加工成所需的形状。然而，这常常导致浪费。构造部件的新型的但公知的方式是提供细粉末形式的金属并使其在“容器”中成形，该“容器”近似于所需的最终形状。尽管也可以使用其他材料，但容器通常由低碳钢制成，使得它是可变形的。容器填充有粉末，该粉末然后通过振动尽可能多地沉降在容器中。最终，容器被抽真空并密封。然后，容器被放置在室中，该室被加压和加热，使得容器收缩并给粉末加压。通过被称为扩散接合的过程，粉末的颗粒粘接在一起，以形成具有所需最终产品的近似形状的固体块。然后该合成容器/块通常被加工以使此时是产品上的外壳的容器移除，并且还使粉末块的表面层移除以实现所需的尺寸和光洁度。
[0004]已知的容器是2mm至3mm之间厚的低碳钢。容器正常在中间温度(约300°C)排气、密封、预热且然后在压力容器中经受HIP。在粉末冶金(PM)高温合金(superalloy)的情况下，典型的HIP条件是:1100°C和1260°C之间的温度，以及10Mpa和200MPa之间的压力，使用氩气作为加压介质保持该压力若干小时。在HIP过程期间，高温合金粉末通过压力辅助烧结被固化成全密度。通过粗加工和/或酸洗移除容器以展现近净成形的部件。还可以通过设计具有独立隔室的容器生产合成产品，该隔室用于不同的粉末或封装伴有粉末的固体材料的部分。
[0005]容器的已知的制造方法是通过将低碳钢条焊接在一起形成空心“模具”，在HIP过程开始之前粉末被包含在该空心“模具”中。以这种方式的制造由于在过程中的不一致引入了尺寸误差。而且，它是一个耗时的过程，特别是如果多个部件待被制成，并且它不是可靠地可重复的。此外，焊缝，至少在容器内部不能被控制。因此，在成品的尺寸上必须提供足够的公差，以便在HIP过程已经完成且容器加工去除之后，成品中的由容器的内表面(在接缝处)上的非预期的翻边引起的凹痕可被加工去掉。
[0006]除了通过将板焊接在一起用于HIP制造的容器的生产之外，US-A-4065303、US-A-4861546以及US-A-5000911公开了通过将金属电镀或以其他方式涂覆到毛坯部件的生产。然后移除毛坯以留下形成容器的涂层。
[0007]US-A-5770136、US-A-6355211 以及 US-A-6042780 还构造了模具。模具通过围绕毛坯模制粉末和粘结剂形成，并且最后用粉末填充模具。模制的粉末模具被插入用于HIP的容器(其被焊接)中。容器没有参与最终产品的成形。
[0008]US-A-5000911 似乎公开了:
[0009]?制造待形成的部件的钢坯；
[0010]籲由橡胶或可切割的材料在毛坯周围创建模具；
[0011]?在模具中由蜡或类似物模制可固化的毛坯，并且剥离橡胶模具；
[0012]?用石墨粉末以及相同类型的水泥涂覆蜡毛坯；
[0013]籲熔化蜡；
[0014]?用金属粉末填充石墨模具并执行HIP，所生产的“容器”在HIP过程中被支撑在粉末中。
[0015]本发明的目的是减轻至少一些上述问题，并提供一种使用粉末冶金技术生产金属部件的可重现且有效的方法。
[0016]公开内容的简要概述
[0017]本发明提供了一种由金属粉末形成部件的方法，包括以下步骤:
[0018]a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具；
[0019]b.在陶瓷模具中浇铸液态金属以形成容器；
[0020]c.在容器中形成孔；
[0021]d.穿过孔用金属粉末填充容器；
[0022]e.使金属粉末在容器中沉降，排出容器中的气体并密封容器;以及
[0023]f.使容器和所包含的粉末经历热等静压制环境以使金属粉末结合成固体部件。
[0024]应当理解的是，术语“失蜡铸造法”被用于覆盖模具制备的过程，其中固体模型涂覆有陶瓷，并且随后模型通过熔化(例如在蜡的情况中)、燃烧、加热或溶解被去除。例如，可以使用高密度聚苯乙烯泡沫，该高密度聚苯乙烯泡沫加热时燃烧并且气化。然而，如本文所使用的，术语“失蜡铸造法”(除非上下文另有规定)被用来涵盖像这样可能根本不涉及蜡的类似的过程。
[0025]部件精加工步骤可被实施，该步骤包括从成形的部件机械加工容器并且完成任何最终的尺寸修正。
[0026]陶瓷模具可以通过以下制成:
[0027]a.由第一陶瓷材料形成部件的陶瓷毛坯；
[0028]b.用牺牲层涂覆毛坯，该牺牲层的厚度等于待形成的容器的所需厚度；
[0029]c.为牺牲层提供牺牲杆；
[0030]d.用第二陶瓷材料的陶瓷层涂覆毛坯和牺牲层，留下突出穿过陶瓷层的牺牲杆；
[0031]e.固化陶瓷层；以及
[0032]f.处理模具以除去牺牲层和牺牲杆。
[0033]模具的牺牲部件(S卩，牺牲层和牺牲杆)可以是蜡或蜡类材料，或诸如聚苯乙烯的材料，并且处理步骤可以通过加热进行，该加热熔化和/或气化牺牲部件。
[0034]在陶瓷模具中浇铸液态金属的步骤可同时去除牺牲层和/或牺牲杆。
[0035]以这种方式，容器可被制造而不需要任何焊接。
[0036]在优选的实施方案中，若干孔形成在容器中。
[0037]在替代实施方案中，只有一个孔形成在容器中。
[0038]在优选的实施方案中，在铸造期间通过在芯上提供孔形成突点(hole-formingpip)，形成容器中的孔或多个孔。在蜡已被去除之后，所述孔形成突点然后支撑在壳内的陶瓷芯。
[0039]在替代实施方案中，陶瓷模具可以通过以下制成:
[0040]a.由第一材料形成部件的毛坯，毛坯包括从待形成部件的形状延伸的杆；
[0041 ] b.提供以至少两个部分的壳模具；
[0042]c.通过将杆在模具部分之间夹紧，使毛坯安装在模具中；
[0043]d.在模具中模制牺牲层，该牺牲层的形状等于待形成的容器的形状；
[0044]e.用陶瓷材料的陶瓷层涂覆牺牲层，留下突出穿过陶瓷层的杆；以及
[0045]f.固化陶瓷层。
[0046]最后的步骤可包括:
[0047]g.处理由所述陶瓷层的固化形成的陶瓷模具以去除牺牲层和牺牲杆。
[0048]可替代地，毛坯可形成为能够包括陶瓷模具的部分的固体陶瓷部件，容器在该陶瓷模具中被铸造。
[0049]壳模具可以由铝或类似材料块机械加工而成。
[0050]在待形成的部件包括管形状的情况下，通过提供模芯以及在芯和毛坯被一起安装在模具中之前将模芯布置在毛坯内，可补充提供以至少两个部分的壳模具的步骤，芯也被夹紧在模具部分之间。芯也可以是铝或类似材料。
[0051]杆可以包括圆柱形表面，该圆柱形表面当被夹紧在模具部分之间时，将毛坯悬置在模具部分内，以在毛坯和模具之间界定至少一个杯形空间，该空间的形状对应于待形成容器的形状。
[0052]在待形成的部件包括管形状的情况下，杆可以是环状的并紧密滑动配合在所述模芯上，因此在芯和模具部分之间围绕毛坯所界定的空间基本上在截面上是两个平行的U形，即具有底部内旋以形成杯侧的基本上平行的内表面的杯。
[0053]在另一优选的实施方案中，在孔或多个孔周围导管被焊接至容器以促进用粉末填充容器以及容器的后续气体排出。在该实施方案中，焊缝优选不穿透到容器的内部。由于焊缝不在容器的热等静压制期间接触粉末的表面之间，因而应该有这样的渗透不是绝对必要的。但是，如果焊缝确实穿透容器的内部，那么孔优选形成在容器内容器的增补部上，该增补部被提供以在待形成的部件上提供凸缘，该凸缘容纳焊缝的任何翻边并且在部件精加工步骤中从部件机械加工。
[0054]使用这种新工艺可以允许在容器连同部件中制成可变的壁厚。例如在HIP过程期间，在部件受到很大的力的位置处，部件仍可以具有薄的壁厚并且防止部件的特定区域的变形所需要的额外的支撑 可在容器的设计和形状中被提供的。
[0055]本发明还提供了一种容器，用于在热等静压制过程中用来从金属粉末形成金属部件，其中容器通过以下制成:
[0056]a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具；
[0057]b.在陶瓷模具中浇铸液态金属以形成容器；
[0058]由此，容器:
[0059]在容器的在所述热等静压制过程期间接触粉末的表面之间没有焊缝，或
[0060]只在容器的单个盖周围具有焊缝，该盖关闭在形成容器的模制过程中留下的孔，并且其中:
[0061 ] 容器具有Imm和5mm之间的壁厚，优选2mm和3mm之间。
[0062]—个或多个导管可以围绕容器中的孔被焊接到容器，所述孔通过桥接陶瓷模具(容器在其中被浇铸)的芯和壳的突点已经被形成。同样，板可以在容器中的孔周围被焊接到容器，所述孔通过桥接陶瓷模具(容器在其中被浇铸)的芯和壳的突点已经被形成。
[0063]附图简要概述
[0064]将参考附图进一步描述本发明的实施方案，在附图中:
[0065]图1是用于在根据本发明的过程中使用的空心陶瓷芯的杯部分的成形的示意图；
[0066]图2是通过芯的盖部分的剖面图；
[0067]图3是通过成形的陶瓷模具的示意剖面图；
[0068]图4是通过在热等静压制装备中成形的容器的示意剖面图；
[0069]图5a至图5e是根据本发明的容器的不同的实施方案的制造中的不同阶段的图；
[0070]图6a和图6b是另一个改进的容器的制造中的不同阶段的图；以及
[0071]图7是按图5a至图5e所示的布置形成容器毛坯的模具的侧透视图。
[0072]详细描述
[0073]根据本发明，低碳钢的容器40(见图4)被形成，其中金属粉末60被包装用于随后的热等静压制，以制作具有容器40的基本形状的金属部件。
[0074]该过程的第一阶段是制造容器40，并且这通过陶瓷模具30的制造来完成，如图3所示，陶瓷模具30包括芯16和壳24。在图3中，蜡层22在加热时被移除并被钢液代替，当冷却时形成容器40，如下面进一步描述。
[0075]但是，首先如图1所示，第一模具10具有芯12，并且在第一模具10和芯12之间模制陶瓷芯16的陶瓷杯部分14。如图2所示，单独模制盖部分18。盖部分18与杯部分14配合以形成中空的陶瓷芯16，在图3中被组装以虚线示出。
[0076]当被组装时，芯16具有待制成的最终金属部件的大致的正确形状，金属部件经受在热等静压制期间金属粉末出现的收缩。芯16需要的过大尺寸被预先计算，以便在最终形成时实现金属部分的所需的最终尺寸。
[0077]孔形成突点20可以形成在芯16上。在组装芯16时，它涂覆有蜡层22。层22与其期望以呈现待形成的最终容器40的壁厚的一样厚(尺寸t)。尺寸t可以是2mm或3mm或更大。事实上，在HIP过程期间，在待形成金属部件可能需要更多支撑的一些区域中它可以更大。在这种情况下，突点20和所需的厚度t一样高，使得它们的表面在边缘突出穿过蜡层。代替蜡，也可以采用其他材料，例如聚苯乙烯。当蜡涂层完成时，蜡被陶瓷浆料24覆盖以制作外壳24。杆26设置在蜡涂层上，以当陶瓷材料通过干燥或任何其他硬化过程固化并凝固时在陶瓷外壳24中形成孔28。
[0078]当陶瓷壳固化时，模具30完成。模具30然后被加热，使得蜡22、26熔化并可以通过孔26从模具30流出。当这样做时，孔形成突点20支撑在壳24内的陶瓷芯16。
[0079]然后熔融金属(例如低碳钢)通过孔26倒入模具30中，并且产生与蜡22移除前所具有的相同的形状。当冷却时，壳24被破坏以暴露容器40的外部。陶瓷芯16可以以多种不同的方式移除，其中之一是通过孔20之中的一个孔插入探头，该探头冲击并粉碎芯16，使得它可以通过孔20被取出。可替换地，陶瓷溶剂可以用于溶解芯16。无论哪种方式，结果是如图4所示的容器40。
[0080]导管42可以围绕焊接线44焊接在一些孔20a周围，而其他孔20b可以用围绕线48焊接的板46封闭。应当注意的是，没有任何理由焊缝44、48会影响容器40的内表面50，但即使他们会影响，线是如此的局限以至于内表面50可以在焊接线可能突出的位置处向外膨胀，使得它们可以从最终产品机械加工掉，而没有很大的困难。[0081 ]导管42可以由阀56来终止。容器40填充有金属粉末，可能是高温合金或其他所需的金属，并且容器40振动以使粉末沉降。当沉降完成时，整个容器和其中所包含的粉末被插入真空室70中以排空粉末颗粒之间的空隙。当完全排空(达到要求的程度)时，阀56关闭，并且容器被插入HIP室70(其可以与真空室相同或不同)中。容器然后被加热且室被加压，以使容器被等静压地压缩，将粉末颗粒挤压在一起直到它们烧结并熔合，形成固体部件。
[0082]当HIP过程完成时，从现在的整体部件60机械加工容器40和导管42，容器40和导管42可以被精加工成其最终尺寸。
[0083]—般情况下，与从固体块加工部件60相比，本发明的优点开始于减少了废物。这预示着在一定程度上，部件的金属是高温合金、或某些其他外来材料，这往往会遇到两个缺陷。第一个是，它们通常是昂贵的材料，因此废物要被最小化，即使其可以回收利用。第二个是，它们经常是难以机械加工的硬质材料。事实上，通常因为这个原因，这样的金属和合金被最初用于部件。然而，如果部件具有复杂的形状，这使得机械加工是非常难以完成的过程。在这种情况下，粉末冶金可以是一种合适的制造方法。在任何情况下，最小化所需的机械加工总是有利的，即使对于较便宜的或硬质的材料。当然，这必须平衡以粉末形式的所讨论的金属原材料的大体上较多的成本，以及要平衡容器的制造中所需的预处理、热等静压制过程、和移除容器并精加工部件所需要的后续的后处理。
[0084]图5、图6和图7示出了说明管状容器的制造方法的另一实施方案。这里，“孔”20’包括容器40’的环状端，该环状端需要用环形盖(未示出)关闭，环形盖本身将设置有(图4实施方案的)导管42，用于容器填充粉末、排出容器中气体，并且将其密封关闭。环将围绕孔20’的内周边和外周边焊接，并且部件的那端可以延长，例如，以使来自焊缝的任何侵入体能够被机械加工掉。
[0085]容器40’通过下列过程制成:首先，由待制作部件产品的所期望的最终形状模制毛坯16 ’(包括在HIP过程期间适应收缩的任何过大的尺寸)。毛坯由适于浇注低碳钢的可溶性陶瓷材料模制。但是，其可以由第一蜡型材料制成。毛坯包括环形“杆”26’。在这一点上，和图5b和5c所示的相反，还没有任何容器40 ’在毛坯周围形成。
[0086]接着，金属圆柱芯72被插入毛坯16’的孔74中，其中芯紧密滑动配合在环形杆26’的孔76中，但在芯72和孔74之间形成厚度为的圆柱形间隙。环76被呈现为足够长，以使重力不会引起毛坯16 ’在其远离环形26 ’的端部显著下降，并从而影响在毛坯16 ’的周界周围的尺寸。’。
[0087]准备壳模具10’。如图所示，最有可能的是，壳模具10’包括适于面对面配合的两个半模具10a、10b。模具由铝或类似材料机械加工，具有对应于容器40’的所需外轮廓的内轮廓80。然而此外，壳模具包括两个另外的表面。第一个是26x，其是容器40’的轮廓的延伸部，对应于环形杆26’的外表面79。第二个是在模具的每一端的凹槽82a、82b，以接纳并紧密地支撑和包围芯72的端部。表面26x可以有利地被嵌入，如在26z处以虚线示出，以使环形杆26’的凸缘(该凸缘未在附图中示出)接合嵌入表面26z并牢固地定位毛坯16’。
[0088]图7示出了在透视的侧部剖面图中的组装(但未闭合)的模具10’。在模具中留下的未填充的窄U形区段40〃，在芯72周围、在芯72与毛坯16’之间(厚度t’)，以及在模具壳1b内、在模具壳1b与毛坯16’之间(厚度t2’)是可见的。当模具是恰当的时，热蜡注入到空间和40〃中并被允许冷却。然后，壳模具被打开并且芯被移除，其结果如图5b中所示。
[0089]根据毛坯16’由什么制成，或者它被移除以留下壳“容器”40’(如图1所示)，或者如果它是适合于铸钢的陶瓷材料，它被保留。在第一种情况下，容器40’的所有表面都用陶瓷的自支撑层涂覆。在第二种情况下，组件的外表面(如图5b所示)被涂覆。在 任一种情况下，一旦陶瓷已经凝固，构成“容器”40’的蜡被熔化并且被除去且由低碳钢铸件替代。在钢冷却且凝固后，陶瓷壳被破坏并被移除，并且其余过程如以上参照图1至图4所描述的。
[0090]在图6a和图6b中示出的变型以两个部分40a、40b制作“容器”毛坯40，每个部分在不同的模具1x(图6b)中被模制，这对于每个部件40a、40b是不完整的。对于部件40a，壳模具被正确地示出，其中它的内轮廓80对应于元件40a的外轮廓。然而，芯72’是不准确的，因为它应具有与元件40a的期望的内轮廓对应的外轮廓。同样地，相反，芯72’被正确地示出以便模制元件40b的内表面，但轮廓80’是不正确的并且应与元件40b的外轮廓对应。因此，两个打开和关闭的模具1x被需要用于分别模制部分40a、40b。然而，一旦分开的模具在一起，它们沿互相面对的边缘92连接在一起，以使形成所需的容器毛坯。其随后被用来成形陶瓷模具，钢容器可以在该陶瓷模具中构造。
[0091]因此，本发明的具体优点如下:
[0092]?该方法使得能够制备可重复的模具、提供了可重复的公差，从而使所需的浪费(即使已经通过使用HIP过程最小化)可以进一步减少、在HIP过程期间给出粉末的已知的且可控制的收缩率，所以，使用较少的输入粉末和较少的后期制作加工时间，甚至更近净成形的部件也可以被构造。
[0093]?使用可重复的模具提供了可重复的公差，避免从固体材料机械加工容器的内部细节和外部细节，机械加工容器的内部细节和外部细节比具有容器的钢铸件紧随的“原”模更昂贵。
[0094]?铸造可重复的模具为复杂特征的更多细节提供了机会。
[0095]?铸造可重复的模具减少或消除了容器所需的线性焊接的量，并且在HIP过程期间，提供了较少的容器的潜在裂缝，尤其是如果焊缝能够避免，焊缝将在HIP过程期间受剪切，并且因此暴露于裂缝发展的更大的风险。
[0096]上面提到的第一个优点在需要多个相同的部件处特别重要，在此情况下，陶瓷模具和容器的生产的初始成本可以在多个部件的生产的总成本之间分担并且在多个部件的生产的总成本内下降。
[0097]结合本发明的特定方面、实施方案或示例描述的特征、整体、特点、合成物、化学部分或基团应理解为可适用于本文所述的任何其他方面、实施方案或示例，除非与其不兼容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的全部特征，和/或如此公开的任何方法或过程的全部步骤，可以以任何组合来组合，除了其中这类特征和/或步骤的至少一些相互排斥的组合之外。本发明不限于任何前述实施方案的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或延伸到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。
[0098]读者的注意力被指向与本申请有关的与本说明书同时或先于本说明书提交的并且使用本说明书对公众开放查阅的全部论文和文件，所有这类论文和文件的内容通过引用并入本文。
【主权项】
1.一种由金属粉末形成部件的方法，包括以下步骤: a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具； b.在所述陶瓷模具中浇铸液态金属以形成容器； c.在所述容器中形成一个或多个孔； d.用所述金属粉末穿过所述一个或多个孔填充所述容器； e.使所述金属粉末在所述容器中沉积，排出所述容器中的气体并密封所述容器；以及 f.使所述容器和所包含的粉末经历热等静压制环境以使所述金属粉末熔合成固体部件。2.根据权利要求1所述的方法，其中导管被围绕所述孔中的一些或全部焊接到所述容器上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述容器中的所述一个或多个孔在所述容器的铸造期间通过在所述陶瓷模具中提供孔形成突点或多个孔形成突点而形成。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中精加工步骤在所述部件通过所述暴露于热等静压制而形成之后被实施，所述精加工步骤包括从所形成的部件机械加工所述容器以及完成任何最终的尺寸修正。5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述陶瓷模具通过以下步骤制成: a.由第一陶瓷材料形成所述部件的陶瓷毛坯； b.用牺牲层涂覆所述毛坯，所述牺牲层的厚度等于待形成的所述容器的所需厚度； c.为所述牺牲层提供牺牲杆； d.用第二陶瓷材料的陶瓷层涂覆所述毛坯和所述牺牲层，留下突出穿过所述陶瓷层的所述牺牲杆； e.固化所述陶瓷层；以及 f.加热所述模具以除去所述牺牲层和所述牺牲杆。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述牺牲层是蜡、蜡类材料或诸如聚苯乙烯的加热时熔化或气化的材料。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中将所述液态金属浇铸到所述陶瓷模具中的步骤同时去除了所述牺牲层和所述牺牲杆。8.根据权利要求5、6或7所述的方法，其中所述陶瓷毛坯是空心的且通过以下步骤形成: a.在模具和芯之间形成陶瓷杯； b.形成与所述杯配合的陶瓷盖；以及 c.使所述杯与所述盖配合。9.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述陶瓷模具通过以下步骤制成: a.由第一材料形成所述部件的毛坯，所述毛坯包括从待形成的所述部件的形状延伸的杆； b.提供以至少两个部分的壳模具； c.通过将所述杆在所述模具部分之间夹紧，使所述毛坯安装在所述模具中； d.在所述模具中以待形成的所述容器的形状模制牺牲层； e.用陶瓷材料的陶瓷层涂覆所述牺牲层，留下突出穿过所述陶瓷层的所述杆；以及 f.固化所述陶瓷层。10.根据权利要求9所述的方法，还包括步骤: g.处理通过所述陶瓷层的所述固化形成的所述陶瓷模具以去除所述牺牲层和所述杆。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述毛坯被形成为能够包括所述陶瓷模具的部分的固体陶瓷部件，所述容器在所述陶瓷模具中被铸造。12.根据权利要求9、10或11所述的方法，其中所述壳模具由铝或类似材料块机械加工制得。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中，待形成的所述部件包括管形状，提供以至少两个部分的所述壳模具的所述步骤被补充有提供模芯以及在所述芯和所述毛坯被一起安装在所述模具中之前将所述模芯布置在所述毛坯内，所述芯也夹紧在所述模具部分之间。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述芯是铝或类似材料。15.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中所述杆包括圆柱形表面，所述圆柱形表面当在所述模具部分之间被夹紧时，将所述毛坯悬置在所述模具部分内，以在所述毛坯和所述模具之间界定至少一个杯形空间，所述至少一个杯形空间的形状对应于待形成的所述容器的形状。16.根据从属于权利要求13时的权利要求15所述的方法，其中所述杆是环状的并紧密滑动配合在所述模芯上，从而在所述芯和所述模具部分之间围绕所述毛坯所界定的所述空间基本上在截面上是两个平行的U形。17.—种容器，用于在热等静压制过程中用来从金属粉末形成金属部件，其中所述容器通过以下步骤制成: a.使用失蜡铸造法提供陶瓷模具； b.在所述陶瓷模具中浇铸液态金属以形成所述容器； 从而，所述容器: 在所述容器的在所述热等静压制过程期间接触所述粉末的表面之间没有焊缝，或者 只在所述容器的单个盖周围具有焊缝，所述盖关闭在形成所述容器的模制过程中留下的孔，并且其中: 所述容器具有Imm和5mm之间的壁厚，优选具有2mm和3mm之间的壁厚。18.根据权利要求17所述的容器，还包括一个或多个导管，所述一个或多个导管围绕所述容器中的孔被焊接到所述容器，所述孔通过桥接所述陶瓷模具的芯和壳的突点形成，所述容器在所述陶瓷模具中被浇铸。19.根据权利要求17或18所述的容器，还包括板，所述板围绕所述容器中的孔被焊接到所述容器，所述孔通过桥接所述陶瓷模具的芯和壳的突点形成，所述容器在所述陶瓷模具中被饶铸。20.—种形成金属部件的方法，所述方法基本上如本文关于附图描述的和在所述附图中示出的。
【专利摘要】一种通过热等静压制(HIP)形成部件的改进方法，涉及由陶瓷模具制作用于HIP工艺的容器，减少了在容器的生产中焊接&加工的需要。
【IPC分类】B22F3/15, B22C9/04
【公开号】CN105555435
【申请号】CN201480038037
【发明人】格里·克拉克
【申请人】马赫有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2014年7月21日
【公告号】EP3033189A1, US20160144432, WO2015022487A1
最新回复(0)