RU2007275C1

RU2007275C1 - Method of hot isostatic extrusion of articles of metallic powders

Info

Publication number: RU2007275C1
Authority: RU
Inventors: Е.П. Бувин; В.И. Казмирук; В.Я. Кошелев; В.С. Мешалин
Original assignee: Всероссийский институт легких сплавов
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1990-10-17
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: powder metallurgy. SUBSTANCE: method comprises steps of placing capsules in a vacuum chamber, the capsules having wall thickness, equal to 6 mm, and charging branch pipes, having opening with diameter, equal to 40 mm; with use of plug, having thickness, consisting 1,1- 2,5 of the capsule wall thickness and a diameter, providing a gap with a diameter, consisting 0,01-0,03 of the plug diameter; heating the capsules up to 400 C at vacuum 1×10^-4 mm Hg; filling them by powder of nickel alloy with use of vibration compaction; setting the plugs into the holes and sealing the capsule by melting butt edges of the branch pipe and the plug by a depth, consisting 0,7-0,9 of the plug thickness. Such parameters were provided by electron beam welding. EFFECT: enhanced reliability of sealing at hot isostatic extrusion and in the result yielding, increased by 15-20% . 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам горячего изостатического прессования изделий из порошковых материалов в герметичных капсулах. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for hot isostatic pressing of products from powder materials in sealed capsules.

Известен способ горячего изостатического прессования изделий из порошковых материалов, включающий заполнение контейнера порошковым материалом, нагрев, дегазацию в вакууме, герметизацию путем заварки загрузочного отверстия и последующее горячее уплотнение в условиях всестороннего сжатия. A known method of hot isostatic pressing of products from powder materials, including filling the container with powder material, heating, degassing in vacuum, sealing by welding the loading hole and subsequent hot sealing under full compression.

Известен способ горячего изостатического прессования изделий из порошковых материалов, включающий изготовление капсулы с отверстием, заполнение ее порошковым материалом с вакуумированием при нагреве, герметизацию при помощи сварки отверстия и горячее изостатическое прессование. A known method of hot isostatic pressing of products from powder materials, including the manufacture of a capsule with a hole, filling it with powder material with vacuum during heating, sealing by welding holes and hot isostatic pressing.

Недостатком известного способа является низкий выход годного вследствие плохой надежности герметизации капсулы с металлическим порошком. The disadvantage of this method is the low yield due to the poor reliability of sealing capsules with metal powder.

Целью изобретения является увеличение выхода годного за счет повышения надежности герметизации капсулы с металлическим порошком. The aim of the invention is to increase yield by improving the reliability of sealing capsules with metal powder.

Сущность способа заключается в том, что в известном способе горячего изостатического прессования изделий из металлических порошков, включающем изготовление тонкостенной капсулы с отверстием, заполнение ее порошковым материалом с вакуумированием при нагреве, герметизацию при помощи сварки и горячее изостатическое прессование, капсулу выполняют с загрузочным патрубком для установки герметизирующей пробки, а герметизацию ведут в вакууме электронным лучом, причем пробку выполняют толщиной 1,1-2,5 толщины стенки капсулы, устанавливают ее в отверстие патрубка с зазором, равным 0,01-0,03 диаметра пробки, и производят расплавление стыкуемых кромок на глубину 0,7-0,9 толщины пробки. The essence of the method lies in the fact that in the known method of hot isostatic pressing of products from metal powders, including the manufacture of a thin-walled capsule with a hole, filling it with powder material with evacuation during heating, sealing by welding and hot isostatic pressing, the capsule is made with a loading nozzle for installation sealing tube, and sealing is carried out in vacuum by an electron beam, and the tube is made with a thickness of 1.1-2.5 thickness of the wall of the capsule, set it nozzle hole with a gap equal to 0.01-0.03 tube diameter, and produce melting of the abutting edges to a depth of 0.7-0.9 tube thickness.

Оптимальным зазором между пробкой и внутренней полостью патрубка является зазор 0,01-0,03 диаметра пробки, выбран экспериментальным путем и обеспечивает высокое качество сварки. The optimal gap between the tube and the internal cavity of the nozzle is a gap of 0.01-0.03 diameter of the tube, selected experimentally and ensures high quality welding.

При зазоре менее 0,01 диаметра пробки трудность вызывает установка пробки по свободной посадке в отверстие патрубка в вакууме манипулятором, что приводит к перекосу пробки и, как следствие, к неравномерному расплавлению кромок пробки и образованию микротрещин в сварном шве при горячем прессовании и появлению брака изделий. If the gap is less than 0.01 of the tube diameter, difficulty is caused by the installation of the tube in a vacuum fit by the manipulator in the vacuum port of the tube, which leads to skewing of the tube and, as a result, uneven melting of the tube edges and microcracks in the weld during hot pressing and the appearance of marriage .

При зазоре более 0,03 диаметра пробки происходит проплавление кромок металла пробки внутрь капсулы, что приводит к загрязнению и браку спеченных изделий. With a gap of more than 0.03 diameter of the cork, the edges of the metal of the cork are melted inside the capsule, which leads to contamination and marriage of sintered products.

Оптимальной глубиной расплавления стыкуемых кромок является глубина 0,7-0,9 толщины пробки, что обеспечивает высокую прочность сварного шва за счет того, что толщина сварного шва сравнима с толщиной стенки капсулы и пробки, вследствие чего при горячем прессовании обеспечивается необходимая жесткость патрубка и не вызывает образование микротрещин сварного шва. The optimum depth of fusion of the joined edges is a depth of 0.7-0.9 of the thickness of the tube, which ensures high strength of the weld due to the fact that the thickness of the weld is comparable to the thickness of the wall of the capsule and tube, as a result of which the necessary rigidity of the nozzle is ensured during hot pressing and not causes the formation of microcracks in the weld.

При глубине провара кромок менее 0,7 толщины пробки прочность сварного шва снижается, что приводит к микротрещинам и браку изделий при прессовании. When the depth of penetration of the edges is less than 0.7 of the thickness of the cork, the strength of the weld decreases, which leads to microcracks and marriage of products during pressing.

При глубине провара кромок более 0,9 толщины пробки металлический порошок припекается к металлу пробки, что вызывает брак изделий. When the depth of penetration of the edges is more than 0.9 of the thickness of the cork, the metal powder is baked to the cork metal, which causes defective products.

Толщина пробки, равная 1,1-2,5 толщины стенок капсулы, обеспечивает надежную жесткость стыкуемых кромок пробки и патрубка после их сварки электронным лучом, что снижает брак изделий при горячем прессовании. The thickness of the cork, equal to 1.1-2.5 of the wall thickness of the capsule, provides reliable stiffness of the abutting edges of the cork and pipe after they are welded by an electron beam, which reduces the marriage of products during hot pressing.

При толщине пробки менее 1,1 толщины стенки капсулы прочность сварного шва кромок снижается и приводит к появлению микротрещин при прессовании. If the plug thickness is less than 1.1 capsule wall thickness, the weld strength of the edges decreases and leads to microcracks during pressing.

При толщине пробки более 2,5 толщины стенок капсулы жесткость патрубка и пробки увеличивается и при прессовании происходит неравномерная усадка корпусного элемента капсулы сварного узла (патрубка с пробкой), что приводит к появлению микротрещин в сварном шве и браку изделий. With a tube thickness of more than 2.5 capsule wall thicknesses, the stiffness of the nozzle and plug increases and during pressing, uneven shrinkage of the body element of the capsule of the welded assembly (nozzle with plug) results in microcracks in the weld and marriage of the products.

П р и м е р. В вакуумную камеру устанавливали капсулы, у которых загрузочные патрубки были выполнены с отверстиями, равными 40 мм. Пробки были выполнены диаметром, обеспечивающим зазор общий в отверстии патрубка, равный 0,01-0,03 диаметра пробки. Толщину пробки брали равной 1,1-2,5 толщины стенок капсулы, при толщине стенок капсулы во всех примерах, равной 6 мм. Проводили нагрев пустых капсул до 400^оС при разрежении 1˙ 10^-4 мм рт. ст. Затем производили заполнение капсул порошком никелевых сплавов фракции -200+50 мкм с виброуплотнением. После этого устанавливали в вакууме в загрузочный патрубок пробку и производили герметизацию капсул электронным лучом путем расплавления стыкуемых кромок патрубка и пробки на глубину 0,7-0,9 толщины пробки.PRI me R. Capsules were installed in the vacuum chamber, in which the loading nozzles were made with holes equal to 40 mm. The plugs were made with a diameter that ensured a common gap in the nozzle opening equal to 0.01-0.03 of the plug diameter. The cork thickness was taken equal to 1.1-2.5 of the capsule wall thickness, with the capsule wall thickness in all examples equal to 6 mm. Heating was carried out empty capsules to 400 ° ^C under vacuum 1˙ 10 ^-4 mm Hg. Art. Then, capsules were filled with powder of nickel alloys of a fraction of -200 + 50 μm with vibrational compaction. After that, a tube was installed in a vacuum in the loading nozzle and the capsules were sealed with an electron beam by melting the abutting edges of the nozzle and tube to a depth of 0.7-0.9 of the tube thickness.

Глубину провара стыкуемых кромок, равную 0,7-0,9 толщины пробки подбирали экспериментальным путем, а именно подбирали параметры электронно-лучевой сварки: ускоряющее напряжение 27-32 кВ, ток луча 30-40 мА, линейная скорость луча 2-5 мм/с, диаметр фокального пятна луча 2-4 мм. Такие параметры сварки обеспечивали глубину провара стыкуемых кромок, равной 7-8 мм, т. е. 0,7-0,9 толщины кромки. The depth of penetration of the joined edges equal to 0.7-0.9 of the tube thickness was selected experimentally, namely, the parameters of electron beam welding were selected: accelerating voltage 27-32 kV, beam current 30-40 mA, linear beam speed 2-5 mm / s, the diameter of the focal spot of the beam is 2-4 mm. Such welding parameters provided a penetration depth of the joined edges equal to 7-8 mm, i.e., 0.7-0.9 edge thickness.

Герметизированные капсулы с порошком нагревали до 1220^оС и подвергали горячему изостатическому прессованию при давлении 14 кгс/мм² и выдержке 4 ч.Sealed capsules of the powder was heated to 1220 ^C and subjected to hot isostatic pressing at a pressure of 14 kgf / mm ² and an exposure time of 4 hours.

В таблице представлены результаты сравнительных экспериментальных данных, полученных предложенным и известным способом. The table shows the results of comparative experimental data obtained by the proposed and known method.

Использование предложенного способа позволяет повысить выход годного на 15-20% за счет повышения надежности герметизации капсул с металлическим порошком дорогостоящих никелевых сплавов. Using the proposed method allows to increase the yield by 15-20% by increasing the reliability of sealing capsules with metal powder of expensive nickel alloys.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1060097, кл. В 22 F 3/14, 1976. (56) Copyright certificate of the USSR N 1060097, cl. B 22 F 3/14, 1976.

Claims

METHOD FOR HOT ISOSTATIC PRESSING OF PRODUCTS FROM METAL POWDERS, including the manufacture of a thin-walled capsule with a hole, filling it with powder material with evacuation during heating, sealing by welding and hot isostatic pressing, characterized in that the capsule is filled with a sealing pipe lead in a vacuum by an electron beam, and the plug is made with a thickness of 1.1 - 2.5 of the wall thickness of the capsule, set it in the hole of the nozzle with a gap equal to 0.01 - 0.03 of the tube diameter, and the abutting edges are fused to a depth of 0.7 - 0.9 of the tube thickness.