DE19910365C1

DE19910365C1 - Process for the production of compacts as an intermediate for the production of near-net shape components, and compacts of this type

Info

Publication number: DE19910365C1
Application number: DE19910365A
Authority: DE
Inventors: Joachim Baumeister; Ulrich Bredenbreuker; Markus Rommerskirchen
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: AU3416800A; WO2000053360A1

Abstract

The invention relates to a method and an intermediate product for producing pressed pieces. Said pieces are used to produce components which have an approximately final shape and are made from a material in powder form. According to the invention, the compacted pressed pieces can be pressed after being heated to a temperature above the solidus temperature or the liquidus temperature, being placed in the feed unit for a casting mould and subsequently being subjected to pressure. The surface of the powder components in the pressed piece base material is covered with a sealed oxide sheath using an oxidation method, and the powder components are compacted in such a way that they are completely interspersed with a support frame which is formed by the oxide sheaths of the powder components lying against one another. This frame separates the non-oxidised inner cores of the oxide sheaths surrounding the individual powder components in the base material from one other. The influencing factors during compaction are chosen in such a way that both the deformation of the oxide sheaths which are formed from the powder components and which lie against one another and the movement of the powder components of the pressed piece in relation to one another are minimised.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Preßlingen als Zwischenpro dukt sowie derartige Preßlinge für die Fertigung von Bauteilen aus in Pulverform vorliegendem Material, wobei die Preßlinge kompaktiert werden, mit den Merkmalen der in den Oberbegriffen der Patent ansprüche 1 und 12 beschriebenen Gattungen.The invention relates to a process for the production of compacts as an intermediate product and such compacts for the production of components from powdered material, the Compacts are compacted with the features of the preamble of the patent Claims 1 and 12 genera described.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von endformnahen Bauteilen aus Vormaterial, wie Bolzen, Barren und dgl., bekannt, wobei das Semi-Solid-Metal Forming- oder Thixo-Forming-Verfahren angewandt wird. Aus der US 5577546 geht hervor, dass auch Granulate aus thixotropen Legierungen verwendet werden können. Diese Vormaterialien in Form von Bolzen, Barren und dgl. müssen eine geeignete, insbe sondere dendritenfreie Gefügestruktur aufweisen, und zu ihrer Herstellung existieren spezielle Verfahren wie beispielsweise der Rheostrangguß z. B. in Form von magnetohydrodynamischen Verfahren (MHD), ferner die chemische Kornfeinung oder auch thermomechanische Behandlungsverfahren. Die vorgenannten Verfahren sind nur mit großem Aufwand durchzuführen und in der Regel auf eine geringe Anzahl von Legierungen beschränkt. Die vorgenannten Verfahrensfälle dienen dazu, ein Material herzustellen, das bei Erwärmung auf Temperaturen in dem Bereich zwischen fest und flüssig, dem Zweiphasengebiet, zum Vergießen in eine Gußform ausreichend formstabil und handhabbar bleibt, und dies trotz der Tatsache, daß durch die Erwärmung auf den Zustand zwischen fest und flüssig, also beispielsweise in teigiger Form, etwa bis zu 60% der Bestandteile des Materials in schmelzflüssiger Form vorliegen. Die US 4694882 be schreibt, dass sogar dendritische Gefügestrukturen verwendet werden können, wobei die Dentriten kurz vor dem Vergießen durch Scherbeanspruchung (z. B. mittels Förder schnecken) zerbrochen werden. There are methods and devices for the production of near-net shape components Pre-material, such as bolts, bars and the like. Known, the semi-solid metal Forming or thixo-forming process is used. From US 5577546 goes shows that granules made of thixotropic alloys can also be used. These materials in the form of bolts, bars and the like must be suitable, in particular have special dendrite-free structure, and exist for their production special processes such as the Rheostrangguß z. B. in the form of magnetohydrodynamic method (MHD), also the chemical grain refinement or also thermomechanical treatment processes. The above procedures are only to carry out with great effort and usually to a small number of Alloys limited. The aforementioned procedural cases serve to create a material produce that when heated to temperatures in the range between solid and liquid, the two-phase area, sufficiently stable for pouring into a mold and remains manageable, despite the fact that the warming to the State between solid and liquid, e.g. in doughy form, up to about 60% the components of the material are in molten form. US 4694882 be writes that even dendritic structures can be used, with the dentrites shortly before shedding due to shear stress (e.g. by means of conveyor snails) are broken.

Aus der Veröffentlichung "Proc. of the 4^th Intern. Conf. on Semi-Solid-Processing of Alloys and Composites, Sheffield, June 1996, ISBN 0-9522507-1-3, S. 165-168, M. Tsujikawa et al" ist ein Verfahren bekanntgeworden, mit dem unterschiedliche Pulverbestandteile von zwei verschiedenen Materialien vermischt werden. Die Pulverbestandteile des einen Materials besitzen einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Pulverbestandteile des anderen Materials. Diese beiden unterschiedlichen Pulverbestandteile mit unterschiedlicher Verflüssigungsgrenze werden vermischt, dann kompaktiert und dann stranggepreßt. Bei der Erwärmung der Preßlinge in Form von Bolzen oder Barren aus diesen zwei verschiedenen Pulverbestandteilen beginnt dann zuerst derjenige Pulverbestandteil zu schmelzen, der einen niedrigeren Schmelzpunkt gegenüber dem anderen Pulverbestandteil besitzt. D. h., daß die Pulverbestandteile mit dem niedrigen Schmelzpunkt sich verflüssigen und die globulitischen Pulverbestandteile mit dem höheren Schmelzpunkt als feste Pulverbestandteile in einer flüssigen Matrix verbleiben. Ziel dieses Verfahrens und der bereits vorher beschriebenen Verfahren ist es dabei, globulitische also kugelförmige feste Gefügebestandteile in die schmelzflüssige Matrix einzubetten, damit das Material der Preßlinge im erwärmten Zustand gut fließt, d. h. thixotrope Eigenschaften aufweist und mittels Thixocasting verarbeitet werden kann.From the publication "Proc. Of the 4 ^th Intern. Conf. On Semi-Solid-Processing of Alloys and Composites, Sheffield, June 1996, ISBN 0-9522507-1-3, pp. 165-168, M. Tsujikawa et al "a method has become known with which different powder components of two different materials are mixed. The powder components of one material have a lower melting point than the powder components of the other material. These two different powder components with different liquefaction limits are mixed, then compacted and then extruded. When the compacts are heated in the form of bolts or bars from these two different powder components, the powder component that has a lower melting point than the other powder component begins to melt first. That is, the powder components with the low melting point liquefy and the globulitic powder components with the higher melting point remain as solid powder components in a liquid matrix. The aim of this process and the processes already described is to embed globulitic, ie spherical, solid structural components in the molten matrix, so that the material of the compacts flows well when heated, ie has thixotropic properties and can be processed by means of thixocasting.

Es ist ganz offensichtlich, daß der Erwärmung des Materials in Form von Bolzen oder Barren vor der Formgebung in einem Temperaturbereich zwischen fest und flüssig eine besondere Bedeutung zukommt. Wählt man die Temperatur in dem halbflüssigen Zustand zu hoch, so verliert der Bolzen bzw. Barren seine Formstabilität und kann nicht mehr bestimmungsgemäß verwendet werden. Die Gefahr der Zerstörung der Form des Bolzens oder Barrens besteht auch dann, wenn eine zu lange Haltezeit der Erwärmungstemperatur in dem Bereich zwischen fest und flüssig entsteht, weil die Verarbeitung der Bolzen bzw. Barren nicht sofort erfolgen kann und dann durch das lange Halten auf der Erwärmungstemperatur es ebenfalls zu einem Zerfließen der Form der Bolzen kommt. Ein weiterer sehr wesentlicher Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Methoden ist auch, daß während der Erwärmung in dem Bereich zwischen fest und flüssig und während der Haltezeit dieser Temperatur zwischen fest und flüssig die Korngröße des pulverförmigen Materials in unerwünschtem Maße anwächst und damit die Eigenschaften des endformnahen Bauteils in nicht zulässiger Weise verändert. Wählt man die Erwärmungstemperatur für den Bereich zwischen fest und flüssig im Gegensatz dazu zu niedrig, so ist die Viskosität des Materials zu hoch. Dadurch kommt es bei der Formgebung der Bolzen oder Barren dazu, daß keine ausreichende Fließfähigkeit besteht und damit die Formfüllung ungenügend ist und außerdem sind sehr hohe Preßkräfte erforderlich, um die Bolzen bzw. Barren in die Form zu pressen. D. h., daß es einen hohen regelungstechnischen Aufwand erfordert, die exakte Erwärmungstemperatur und das Halten dieser Erwärmungstemperatur über eine definierte Dauer zu erreichen.It is quite obvious that the heating of the material in the form of bolts or Ingots before molding in a temperature range between solid and liquid is of particular importance. Choosing the temperature in the semi-liquid If the condition is too high, the bolt or ingot loses its dimensional stability and cannot more are used as intended. The danger of destroying the shape of the Bolzens or Barrens also exist if the holding time is too long Heating temperature in the area between solid and liquid arises because of the Processing of the bolts or bars can not be done immediately and then by the Long hold at the heating temperature also causes the mold to melt the bolt is coming. Another very significant disadvantage of the prior art Technique known methods is also that during the heating in the area between solid and liquid and between solid during the holding time of this temperature and liquid the grain size of the powdery material to an undesirable extent grows and thus the properties of the near-net shape component in a non-permissible Way changed. Choosing the heating temperature for the range between fixed and liquid, in contrast, too low, the viscosity of the material is too high. This means that none of the bolts or bars are shaped there is sufficient fluidity and thus the mold filling is insufficient and in addition, very high pressing forces are required to form the bolts or bars to press. This means that it requires a high level of control engineering effort exact heating temperature and keeping that heating temperature above one to achieve a defined duration.

Ein weiterer Nachteil der Verfahren zur Herstellung von Bolzen oder Barren nach dem Stand der Technik ist es auch, daß bei der Verarbeitung in der Gußform von nur teilweise aufgeschmolzenem Material häufig eine Segregation auftritt. D. h., daß die schmelzflüssigen Bestandteile des Materials bei einer Druckbeanspruchung des Bolzens oder Barrens aus dem zu vergießenden Bolzen in den Randbereich des Bolzens gepreßt werden oder daß sie sich entsprechend der Schwerkraft im unteren Bereich des Bolzens oder Barrens ansammeln. Dadurch entsteht eine nachteilige inhomogene Verteilung der Gefügebestandteile im Bolzen, die auch dann eine ungleichmäßige Verteilung der Gefügebestandteile in der Gußform bedingt.Another disadvantage of the process for the production of bolts or bars after the It is also state of the art that when processing in the mold of only partially melted material, segregation often occurs. This means that the molten components of the material when the bolt is subjected to pressure or pressed ingot from the bolt to be cast into the edge region of the bolt be or that they are gravity in the lower part of the bolt or accumulate barrens. This creates a disadvantageous inhomogeneous distribution of the Microstructural components in the bolt, which also result in an uneven distribution of the Structural components conditional in the mold.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein nur geringe Investitionskosten erforderndes und für die Massenfertigung geeignetes Verfahren und ein Zwischenprodukt zur Herstellung von endformnahen Bauteilen zu schaffen, bei dem es während der Herstellung von endformnahen Bauteilen aus Preßlingen, die über die Verflüssigungsgrenze des Materials erhitzt sind, bei entstehenden Fehlern und den daraus resultierenden Wartezeiten bis zur Weiterverarbeitung der Preßlinge sowohl - auch bei praktisch unbegrenzten Haltezeiten der Erwärmungstemperatur - nicht zu einer Zerstörung der Form der Preßlinge kommt, als auch die Materialeigenschaften der Preßlinge trotz der Erhitzung des Materials über die Verflüssigungsgrenze hinaus unverändert bleiben und es z. B. zu keinem Anwachsen der Korngröße des Basismaterials der pulverförmigen Bestandteile über eine vorgegebene und definierte Größe hinaus während der Erwärmung und für die Dauer der Haltezeit der Liquidustemperatur kommt und bei dem in dem Preßling während der Herstellung des endformnahen Bauteils keine Segregation der Pulverbestandteile auftritt, d. h., es soll eine inhomogene Verteilung der unterschiedlichen Bestandteile des Basismaterials vermieden werden.The invention is therefore based on the object of only low investment costs required and suitable for mass production and a To create an intermediate product for the production of near-net shape components, in which it during the production of near-net-shape components from compacts, which over the Liquefaction limit of the material are heated in the event of errors and the resulting errors resulting waiting times for further processing of the compacts both - also at practically unlimited holding times of the heating temperature - not one Destruction of the shape of the compacts comes as well as the material properties of the Compacts despite the heating of the material beyond the liquefaction limit remain unchanged and z. B. no increase in the grain size of the Base material of the powdery components over a predetermined and defined Size in addition during the heating and for the duration of the holding time of the Liquidus temperature comes and at which in the compact during the manufacture of the near-net shape component there is no segregation of the powder components, d. that is, it should an inhomogeneous distribution of the different components of the base material be avoided.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß einmal die Pulverbestandteile des Basismaterials durch ein Oxydationsverfahren an ihrer Oberfläche sämtlich mit einer geschlossenen Oxydhülle überzogen sind und daß zum anderen das Kompaktieren bzw. Formpressen dieser mit einer Oxydhülle versehenen Pulverbestandteile unter Druckausübung derart erfolgt, daß das Basismaterial der Preßlinge, das durch die mit Oxydhüllen versehenen Pulverbestandteile gebildet wird, ganz mit einem aus den aneinandergepressten und damit aneinanderliegenden Oxydhüllen der Pulverteile gebildeten Stützgerüst durchsetzt wird. D. h., die mit einer Oxydhülle versehenen Pulverbestandteile werden in Folge der Druckausübung beim Kompaktieren fest miteinander verklammert, aber nur in einer Weise, die nur eine geringfügige metallische Verbindung zwischen dem Pulverbestandteilen durch Kaltverschweißen oder Diffusion zwischen den einzelnen Pulverbestandteilen entstehen läßt. Die derart miteinander verbundenen Pulverbestandteile besitzen in der Praxis eine fast unverletzte Oxydhülle, und so können diese Oxydhüllen, die durch ihr Aneinanderliegen das Stützgerüst bilden, die nicht oxydierten Innenkerne der aneinanderliegenden Pulverbestandteile des Basismaterials gegeneinander separieren. Das aus den Oxydhüllen der Pulverbestandteile gebildete Stützgerüst, das den ganzen Preßling durchzieht, hat als ersten großen Vorteil die beobachtete Tatsache, daß bei Erwärmung auf eine Temperatur über die Liqudustemperatur, also über die Verflüssigungsgrenze des Basismaterials des Pulvers, zwar der nichtoxydierte Innenkern der Pulverteilchen schmilzt, d. h. ganz oder teilweise flüssig wird, aber von der die Pulverbestandteile umgebenden Oxydhülle zusammengehalten wird, so daß das ganz oder teilweise flüssige Material des nicht oxydierten Innenkerns der Pulverbestandteile von der umgebenden Oxydhülle zusammengehalten wird. Die verflüssigten Schmelzteile der nicht oxydierten Innenkerne der Pulverbestandteile können deshalb nicht aus dem Preßling ausfließen. Der Preßling verliert auch nicht seine Form, obwohl beispielsweise über die Hälfte des Basismaterials nach einer Erwärmung für die Verarbeitung zwischen fest und flüssig die Verflüssigungsgrenze überschritten hat, da die Oxydhüllen der Pulverbestandteile durch das Kompaktieren mittels eines festen Stützgerüsts verbunden sind. Eine Zerstörung der Struktur des Stützgerüstes in dem Preßling durch die aneinanderliegenden und kompaktierten Oxydhüllen der Pulverbestandteile kann auch bei Erwärmung über die Liquidustemperatur nur durch eine Druck- oder Scherbelastung beispielsweise mittels eines Stempels einer Gieß- oder Schmiedeanlage erreicht werden.The advantages of the invention can be seen in particular in that once Powder components of the base material by an oxidation process on their surface are all covered with a closed oxide shell and that the other Compacting or compression molding this provided with an oxide shell Powder components under pressure so that the base material of the Compacts formed by the powder components provided with oxide shells, all with one of the pressed and thus adjacent Oxide shells of the powder parts formed support structure is penetrated. That is, those with a Powder constituents provided with an oxide shell are caused by the pressure exerted on the Compactly clamped together, but only in a way that only one slight metallic connection between the powder components Cold welding or diffusion between the individual powder components occur leaves. In practice, the powder components bonded to one another have one almost undamaged oxide cover, and so these oxide covers can pass through it The support framework, the non-oxidized inner cores of the separate adjacent powder components of the base material. The support structure formed from the oxide shells of the powder components, the whole As the first major advantage, the compact runs through, that at Warming up to a temperature above the liqudus temperature, ie above the Liquefaction limit of the base material of the powder, namely the non-oxidized inner core the powder particle melts, d. H. becomes wholly or partly liquid, but of which Powder components surrounding oxide shell is held together, so that the whole or partially liquid material of the non-oxidized inner core of the powder components is held together by the surrounding oxide shell. The liquefied melted parts the non-oxidized inner cores of the powder components cannot therefore be removed from the Pour out the compact. The compact does not lose its shape either, although for example over half of the base material after heating for processing between solid and liquid has exceeded the liquefaction limit because the oxide casings of the Powder components connected by compacting using a solid support structure are. A destruction of the structure of the support structure in the compact by the adjacent and compacted oxide shells of the powder components can also when heated above the liquidus temperature only by pressure or shear stress can be achieved for example by means of a stamp of a casting or forging plant.

Die Konstruktion des Stützgerüstes aus den Oxydhüllen der Pulverbestandteile hat auch noch den weiteren Vorteil, daß innerhalb der Oxydhüllen das wegen der Veränderung der Materialeigenschaften des Basismaterials unerwünschte Anwachsen der Korngröße der aneinanderliegenden Pulverbestandteile durch die Oxydhüllen verhindert wird. Durch dieses Ansteigen kommt es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und während der Haltezeit der Erwärmungstemperatur zwischen fest und flüssig in der Regel zu schlechten mechanischen Eigenschaften des Preßlings für die Herstellung von endformnahen Bauteilen. Wie vorstehend bereits kurz angedeutet, ist das die Preßlinge ganz durchsetzende Stützgerüst aus den Oxydhüllen der Pulverbestandteile nur mittels einer von außen einwirkenden Druck- oder Scherbelastung zu zerstören, wenn sich das Basismaterial in dem Erwärmungszustand zwischen fest und flüssig vor der Verarbeitung zu einem endformnahen Bauteil befindet, dies bedeutet auch, daß beispielsweise während der Herstellung von endformnahen Bauteilen auftretende Fehler, die beispielsweise darin bestehen, daß die Verarbeitung weiterer Preßlinge sich zeitlich verzögert hat, die aber bereits auf eine Temperatur über der Verflüssigkeitsgrenze erwärmt sind, es nicht zu einer Zerstörung der Form der Preßlinge kommt und zwar unabhängig von der Dauer der Haltezeit der Erwärmungstemperatur zwischen fest und flüssig.The construction of the support structure from the oxide shells of the powder components also has Another advantage is that within the oxide shells because of the change the material properties of the base material undesirable increase in grain size of the powder components lying against one another is prevented by the oxide shells. This increase results in those known from the prior art Procedure and during the holding time of the heating temperature between fixed and liquid usually to poor mechanical properties of the compact for Production of near-net shape components. As already briefly indicated above, is the supporting structure that penetrates the compacts completely from the oxide shells of the Powder components only by means of an external pressure or Destroy shear stress when the base material is in the warming state between solid and liquid before processing into a near-net shape component , this also means that, for example, during the production of Errors occurring near the final shape, which consist, for example, in that the Processing of further compacts has been delayed, but already on one Temperature is warmed above the liquefaction limit, it does not lead to destruction the shape of the compacts comes regardless of the duration of the holding time Warming temperature between solid and liquid.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß infolge des vorhandenen Stützgerüstes innerhalb des Preßlings auch keine Segregation von teilweise und vollkommen aufgeschmolzenen Werkstoffen eintreten kann, da die schmelzflüssigen Gefügebestandteile und die noch nicht ganz schmelzflüssigen nicht durch die Oxydhäute innerhalb des Stützgerüstes zu wandern vermögen und sich deshalb auch nicht in unterschiedlichen Teilen des Bolzens, beispielsweise wenn sie der Schwerkraft folgen, ansammeln können. Deshalb kann es auch zu keiner inhomogenen Verteilung der sich in unterschiedlichem Zustand befindlichen Bestandteile des Basismaterials innerhalb des Preßlings kommen. Another advantage results from the fact that due to the existing scaffolding there is also no partial and complete segregation within the compact melted materials can occur because the molten Structural components and those that are not yet completely molten are not produced by the Oxide skins are able to migrate within the supporting structure and therefore also not in different parts of the bolt, for example if they are gravity can follow, accumulate. Therefore there can be no inhomogeneous distribution the components of the base material that are in different states come inside the compact.

Die Wahl der Einflußfaktoren und die Einstellung der betragsmäßigen Größe der Einflußfaktoren beim Kompaktieren wird dabei derart getroffen, daß es für die Dauer des Kompaktierens zu einer Minimierung der Verformungen der aus Pulverbestandteilen gebildeten und aneinanderliegenden Oxydhüllen kommt. Gleichzeitig wird auch beim Kompaktieren eine Minimierung der Relativbewegungen der einzelnen Pulverbestandteile gegeneinander erreicht. Dadurch wird erreicht, daß sich in dem den gesamten Preßling durchziehenden Stützgerüst nur minimale metallische Verbindungen zwischen den einzelnen Pulverbestandteilen bilden und damit die Separation der nichtoxydierten Innenkerne der Pulverbestandteile gegeneinander erhalten bleibt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Oxydhüllen an der Oberfläche der Pulverbestandteile der Preßlinge während des Oxydationsverfahrens durch eine entsprechende Beeinflussung in ihrer Schichtdicke verschieden stark ausführbar sind. So lassen sich je nach den verwendeten Basismaterialien unterschiedlich dicke Oxydhüllen zur Ausbildung des Stützgerüstes innerhalb des Preßlings erzielen.The choice of influencing factors and the setting of the amount of the amount Influencing factors in compacting are taken in such a way that it lasts compacting to minimize deformation of the powder components formed and adjacent oxide shells comes. At the same time Compact a minimization of the relative movements of the individual Powder components reached against each other. This ensures that the support frame running through the compact only minimal metallic connections form between the individual powder components and thus the separation of the non-oxidized inner cores of the powder components are preserved against each other. On Another advantage of the invention is that the oxide shells on the surface of the Powder components of the compacts during the oxidation process by corresponding influencing in their layer thickness can be carried out to different extents. So Depending on the base materials used, oxide casings of different thicknesses can be used achieve the formation of the support structure within the compact.

Nachstehend sollen das Verfahren und die Fertigung der Preßlinge als Zwischenprodukt zur Herstellung von endformnahen Bauteilen noch näher erläutert werden. Um zu vermeiden, daß die aus Pulverbestandteilen hergestellten Preßlinge zur Herstellung von endformnahen Bauteilen bei ihrer Erwärmung über die Solidus-Temperatur und erst recht bei der Erwärmung über die Liquidustemperatur wie beim Stand der Technik ihre Formstabilität verlieren und damit zerfließen und somit nicht mehr beispielsweise mit Hilfe eines Stempels unter Druck in die Gußform eingepreßt werden können, wobei auch eine zu lange Haltezeit der Erwärmungstemperatur zwischen fest und flüssig beispielsweise bei Störungen in der Verarbeitung, die zu einer Wartezeit für die bereits erwärmten Preßlinge führen, dazu führt, daß der Preßling unbrauchbar wird, werden bei der vorliegenden Erfindung spezielle Pulverbestandteile des Basismaterials zu einem Preßling geformt und kompaktiert, dies geschieht unter Druckausübung mit formenden Mitteln. Die speziellen Pulverbestandteile der vorliegenden Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß alle Pulverbestandteile des Basismaterials durch ein Oxydationsverfahren an ihrer Oberfläche mit einer geschlossenen Oxydhülle überzogen werden. Es können dabei Pulverbestandteile mit einer geschlossenen Oxydhülle überzogen sein, die herstellungsbedingt entstanden ist, also praktisch natürlichen Ursprungs sind, wie dies bei Aluminium beispielsweise der Fall ist. Es können auch Pulverbestandteile als Basismaterial verwendet werden, bei denen durch geeignete Maßnahmen nachträglich die Dicke der Oxydhülle eingestellt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Pulverbestandteile unter oxydierender oder reduzierender Atmosphäre behandelt werden.The process and the production of the compacts as an intermediate product are described below for the production of near-net shape components will be explained in more detail. In order to avoid that the compacts made from powder components for the production of near-net shape components when heated above the solidus temperature and only quite right when heating above the liquidus temperature as in the prior art Losing dimensional stability and thus flowing away and therefore no longer, for example Can be pressed into the mold under pressure using a stamp, whereby too long a holding time of the heating temperature between solid and liquid For example, in the event of processing disruptions that lead to a waiting period for the already heated heated compacts, which leads to the fact that the compact is unusable in the present invention special powder components of the base material into one Molded and compacted, this is done by applying pressure with forming Means. The special powder components of the present invention stand out characterized in that all powder components of the base material by a Oxidation processes on their surface covered with a closed oxide shell become. Powder components with a closed oxide shell can be used be coated, which arose due to the manufacturing process, i.e. practically natural Are origin, as is the case with aluminum, for example. It can too Powder ingredients are used as the base material, in which by suitable The thickness of the oxide shell is adjusted subsequently. This can happen, for example, that the powder components under oxidizing or reducing atmosphere are treated.

Das Basismaterial kann bei der vorliegenden Erfindung aus einem homogenen Grundmaterial, wie beispielsweise Aluminium, Magnesium, Eisen, Titan, Kupfer oder jedem anderen dafür geeigneten Material bestehen oder aus einer Grundlegierung aus mehreren unterschiedlichen Grundmaterialien zusammengesetzt sein. Jedes Grundmaterial beziehungsweise jede Grundlegierung aus verschiedenen Grundmaterialien liegt jeweils in Form von Pulverbestandteilen vor und wird bei Legierungen entsprechend gemischt. Dem Basismaterial aus Pulverbestandteilen können Zusätze zur Beeinflussung der Eigenschaften des Basismaterials beigemengt werden. Diese Zusätze können der Verfeinerung des Korn des Materials dienen, es können ferner viskositätsändernde Substanzen zugesetzt werden, ferner Keramikpartikel oder jede andere Form von Zusatz, der die mechanischen Eigenschaften, die Vergießbarkeit, die Gefügestruktur oder weitere in dem jeweiligen Anwendungsfall gewünschte Gebrauchseigenschaften beeinflussen kann. Die Zusätze des Basismaterials bestehen ebenfalls aus pulverförmigen Substanzen und können dabei ohne Oxydhülle sein oder auch mit einer Oxydhülle versehen sein, da die Zusätze nur einen vernachlässigbar kleinen Anteil an der Gesamtmenge des Basismaterials besitzen, ist die Beeinflussung des später noch geschilderten Aufbaus des Stützgerüstes innerhalb des Preßlings vernachlässigbar klein. Die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche optimale Schichtdicke der Oxydhüllen der Pulverbestandteile der Preßlinge kann durch entsprechende Wahl der Parameter bei der Herstellung der Oxydhülle verschieden stark ausgeführt werden. Die für den Anwendungsfall in Abhängigkeit von den verwendeten Basismaterialien optimale Dicke für den jeweiligen Preßling kann in Vorversuchen einfach bestimmt werden. In der Regel liegen geeignete Oxydschichtdicken im Bereich zwischen 1 nm und 10 µm, jedoch läßt sich für den erfindungsgemäßen Gerüstaufbau durch die Oxydhüllen innerhalb des Preßlings auch jede andere für den jeweiligen Anwendungszweck geeignete Oxydschichtdicke verwenden. Um ein zu starkes und damit ungünstiges Anwachsen der Oxydschichtdicke während der Erwärmung der Preßlinge und vor der Verarbeitung der bereits mit einer Oxydhülle versehenen Pulverbestandteile der Preßlinge zu vermeiden, kann eine Vorerwärmung unter dem Einfluß einer inerten Atmosphäre erforderlich sein.In the present invention, the base material can be made of a homogeneous Base material such as aluminum, magnesium, iron, titanium, copper or any other suitable material or made of a basic alloy be composed of several different basic materials. Each Base material or each base alloy from different Basic materials are in the form of powder components and are included Alloys mixed accordingly. The base material from powder components can Additives to influence the properties of the base material are added. These additives can serve to refine the grain of the material, it can also viscosity-changing substances are added, also ceramic particles or any other form of additive, the mechanical properties, the castability, the Structure or other desired in the respective application Can influence usage properties. The additions of the base material exist also made of powdery substances and can be without an oxide shell or also be provided with an oxide cover, since the additives are negligible have a small share in the total amount of base material is the influence the construction of the scaffolding within the compact which will be described later negligible small. The optimal one required for the respective application Layer thickness of the oxide shells of the powder components of the compacts can be corresponding choice of parameters in the manufacture of the oxide shell different strengths be carried out. The for the application depending on the used Base materials optimal thickness for the respective compact can be done in preliminary tests can be easily determined. Suitable oxide layer thicknesses are usually in the range between 1 nm and 10 μm, but can be used for the scaffold structure according to the invention due to the oxide shells within the compact, each other for the respective Use a suitable oxide layer thickness for the intended application. Too strong and thus unfavorable increase in the oxide layer thickness during the heating of the Compacts and before processing those already provided with an oxide shell To avoid powder components of the compacts, preheating under the Influence of an inert atmosphere may be necessary.

Die Preßlinge aus Pulverbestandteilen für die Herstellung von endformnahen Bauteilen beispielsweise durch Guß oder Schmieden werden dabei derart kompaktiert, daß dadurch das Basismaterial der Preßlinge für die endformnahen Bauteile komplett mit einem aus den aneinanderliegenden Oxydhüllen der Pulverbestandteile gebildeten Stützgerüst durchsetzt wird. D. h., daß sich die Oxydhüllen aller aneinanderliegenden Pulverteile berühren und durch das Kompaktieren untereinander befestigen, so findet durch das Kompaktieren eine feste Verklammerung einzelner Pulverbestandteile miteinander in dem Preßling statt, wobei das Kompaktieren erfindungsgemäß jedoch durch die Wahl der Einflußfaktoren beim Kompaktieren derart ausgeführt wird, daß für die Dauer des Kompaktierens es zu einer Minimierung der Verformungen der aus den Pulverbestandteilen gebildeten und aneinanderliegenden Oxydhüllen kommt. Das bedeutet, daß sich nur geringfügige metallische Verbindungen beispielsweise durch Kaltverschweißen oder durch Diffusion zwischen den einzelnen Pulverbestandteilen bilden. Dadurch werden die Oxydhüllen, die jeden einzelnen Pulverbestandteil umgeben, praktisch nur in einer vernachlässigbar kleinen Größenordnung durch aneinanderliegende Teile verletzt. Deshalb ist es möglich, eine Abgrenzung der Pulverbestandteile zu erzielen, nämlich dadurch, daß durch das Stützgerüst die nichtoxydierten Innenkerne der aneinanderliegenden Oxydhüllen der einzelnen Pulverbestandteile des Basismaterials gegeneinander separiert werden. Durch diese erfindungsgemäße Separation der einzelnen Pulverbestandteile gegeneinander wird beim Erwärmen des kompaktierten Basismaterials im Preßling auf Erwärmungstemperaturen über der Solidustemperatur bis über die Liquidustemperatur zwar das Material im nichtoxydierten Innenkern der aneinanderliegenden Oxydhüllen flüssig, das in den nichtoxydierten Innenkernen der Oxydhüllen flüssige Material kann jedoch nicht wegfließen, da es von der das Pulverbestandteil umgebenden Oxydhülle zusammengehalten wird, so daß die entstandene teilflüssige oder vollkommen flüssige Schmelze in den nichtoxydierten Innenkernen der Pulverbestandteile nicht aus dem Preßling ausfließen kann. Der Preßling besteht bei Erwärmung über die Solidustemperatur bis über die Liquidustemperatur also aus einer Vielzahl von ganz oder teilweise aufgeschmolzenen Schmelztröpfchen im nichtoxydierten Innenkern der aneinanderliegenden Oxydhüllen der Pulverbestandteile, die durch das Stützgerüst aus den Oxydhüllen voneinander separiert werden. Durch die erfindungsgemäß verwendeten Oxydhüllen und Pulverbestandteile wird gleichzeitig verhindert, daß während der Anwärmphase bzw. der Haltezeit für die Temperaturen in den Preßlingen zwischen fest und flüssig ein unerwünschtes Anwachsen der Korngröße des Basismaterials entsteht, was zu schlechten mechanischen Eigenschaften bzw. Verhalten des Preßlings führen würde, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.The compacts from powder components for the production of near-net shape components for example by casting or forging are compacted in such a way that thereby the base material of the compacts for the near-net shape components completely with one formed from the adjacent oxide shells of the powder components Support structure is interspersed. This means that the oxide shells of all adjoining one another Touch powder parts and fix them together by compacting, so you can find by compacting a firm interlocking of individual powder components with each other in the compact, but compacting according to the invention by the choice of influencing factors in compacting is carried out in such a way that for the duration of compacting it to minimize the deformations from the Powder components formed and adjacent oxide shells comes. The means that only minor metallic compounds, for example, by Cold welding or by diffusion between the individual powder components form. This will make the oxide shells that each powder ingredient surrounded, practically only in a negligibly small order adjacent parts injured. Therefore it is possible to delimit the To achieve powder components, namely that by the support structure non-oxidized inner cores of the adjacent oxide shells of the individual Powder components of the base material are separated from each other. Through this separation according to the invention of the individual powder components from one another when heating the compacted base material in the compact Heating temperatures above the solidus temperature to above the liquidus temperature the material in the non-oxidized inner core of the adjacent oxide shells liquid, which can contain liquid material in the non-oxidized inner cores of the oxide shells however, do not flow away as it is from the oxide shell surrounding the powder component is held together so that the resulting partially liquid or completely liquid Do not melt from the non-oxidized inner cores of the powder components Compact can flow out. The compact exists when heated via the Solidus temperature up to above the liquidus temperature from a variety of whole or partially melted melt droplets in the non-oxidized inner core of the adjoining oxide shells of the powder components, made by the supporting structure the oxide casings are separated from each other. By the invention used oxide shells and powder components is prevented at the same time that during the warm-up phase or the holding time for the temperatures in the compacts between solid and liquid an undesirable increase in the grain size of the Base material arises, leading to poor mechanical properties or behavior of the compact would lead, as is known from the prior art.

Die Einflußfaktoren bei der Kompaktierung der Pulverbestandteile zu den Preßlingen werden außerdem in einer Weise gewählt, daß die Relativbewegungen der Pulverbestandteile gegeneinander während des Kompaktierens auf ein Minimum gebracht werden. Die Kompaktierung kann dabei durch einachsiges Pressen oder isostatisches Pressen oder Strangpressen mit niedrigem Strangpreßverhältnis oder durch Sprühkompaktieren oder Walzen erfolgen, darüber hinaus können auch andere Kompaktierungsmethoden verwendet werden, die eine Minimierung der Relativbewegungen der Pulverbestandteile und eine Minimierung der Verformungen der aus den Pulverbestandteilen gebildeten Oxydhüllen ermöglichen. Nach der Herstellung des erfindungsgemäßen Preßlings werden zur Fertigung des endformnahen Bauteiles die Preßlinge beispielsweise in eine Zuführung zu einer Gußform oder ein Schmiedegesenk oder gelegt und nun oder vorher auf eine Erwärmungstemperatur in dem Bereich über der Solidustemperatur bis oberhalb der Liquidustemperatur erwärmt und dann anschließend mittels einer Druckbelastung oder einer Scherbelastung, wie beispielsweise durch die Stempel einer Gießanlage oder einer Schmiede mittels Druckausübung in die Form gepreßt. Dabei brechen die Oxydhäute der Pulverbestandteile des Basismaterials auf und geben die im nichtoxydierten Innenkern der Pulverbestandteile vorhandene flüssige Schmelze frei, so daß das Basismaterial gut vergießbar wird. Die Oxydhüllenfragmente der einzelnen Bestandteile werden im Schmelzstrom mitgerissen und im Inneren der Gußform verteilt. Um eine besonders feine und gleichmäßige Fragmentierung und Verteilung der Oxydhüllen zu erreichen, kann in der Zuführung zur Form vor dem Eintritt in die Form ein Fragmentierungs- und Verteilungsmittel mit siebartiger Wirkung für die Oxydhüllen der erwärmten Pulverbestandteile der Preßlinge eingefügt werden. Die entsprechenden Mittel zum Fragmentieren und Zerteilen der zerstörten Oxydhüllen der Pulverbestandteile können dabei als Lochscheibe, als Spiralen oder als jedes andere Mittel ausgeführt sein, das geeignet ist, die flüssige Schmelze hindurchzupressen und so eine Vermischung und Verwirbelung der fließenden Schmelze zur gleichmäßigen Verteilung der Oxydhüllenfragmente im Bauteil bewirkt. Damit läßt sich eine Oxyddispersionsverfestigung im Bauteil erzielen. Sofern die Anwesenheit der Oxydhüllen nicht erwünscht ist, können diese mit bekannten Hilfsmitteln, wie z. B. Filtern, zurückgehalten werden.The influencing factors in compacting the powder components to form the compacts are also chosen in such a way that the relative movements of the Powder ingredients against each other to a minimum during compacting to be brought. The compacting can be done by uniaxial pressing or isostatic pressing or extrusion with low extrusion ratio or by Spray compacting or rolling are carried out, others can also Compaction methods are used that minimize the Relative movements of the powder components and a minimization of the deformations of the enable oxide shells formed from the powder components. After making of the compact according to the invention are used to manufacture the near-net shape component the compacts, for example, in a feed to a mold or a Forging die or laid and now or before to a heating temperature in the area above the solidus temperature to above the liquidus temperature and then subsequently by means of a pressure load or a shear load, such as for example by means of the stamp of a casting plant or a forge Pressure is pressed into the mold. The oxide skins break Powder components of the base material and give in the non-oxidized inner core the powder constituents free liquid melt, so that the base material is good becomes pourable. The oxide shell fragments of the individual components are in the Melt flow entrained and distributed inside the mold. To be a special one to achieve fine and uniform fragmentation and distribution of the oxide shells, can be a fragmentation and in the feed to the mold before entering the mold Distribution agent with a sieve effect for the oxide shells of the heated Powder components of the compacts are inserted. The appropriate means to Fragmentation and fragmentation of the destroyed oxide shells of the powder components can be designed as a perforated disc, as spirals or as any other means that is suitable for pressing the liquid melt through and thus mixing and Swirling of the flowing melt to evenly distribute the Oxide shell fragments caused in the component. So that one Achieve oxide dispersion strengthening in the component. Provided the presence of the oxide shells is not desired, this can be done with known tools, such as. B. filtering, be held back.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Preßlingen als Zwischenprodukt für die Fertigung von Bauteilen aus in Pulverform vorliegendem Material, wobei zum Formen der Preßlinge und deren Kompaktieren auf das in Pulverform vorliegende Material Druck mit formenden Mitteln ausgeübt wird, und die kompaktierten Preßlinge dazu dienen, diese nach erfolgter Erwärmung in einem Zustand in dem Bereich über der Solidustemperatur mittels anschließender Druckausübung in eine Gußform zu pressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverbestandteile des Basismaterials durch ein Oxydationsverfahren an ihrer Oberfläche mit einer geschlossenen Oxydhülle überzogen werden, daß die Preßlinge für das Bauteil durch Kompaktieren derart hergestellt werden, daß dadurch das Basismaterial der Preßlinge für die Bauteile komplett mit einem aus den aneinanderliegenden Oxydhüllen der Pulverbestandteile gebildeten Stützgerüst durchsetzt ist und daß durch das Stützgerüst die nichtoxydierten Innenkerne der aneinanderliegenden Oxydhüllen der einzelnen Pulverbestandteile des Basismaterials gegeneinander separiert werden.1. A process for the production of compacts as an intermediate for the production of components from material in powder form, pressure being exerted on the material in powder form to form the compacts and their compacting, and the compacted compacts are used to form them pressing in a state in the region above the solidus temperature by means of subsequent pressure in a casting mold, characterized in that the powder constituents of the base material are covered by an oxidation process on their surface with a closed oxide shell, so that the compacts for the component by compacting in such a way are produced so that the base material of the compacts for the components is completely interspersed with a support frame formed from the adjoining oxide shells of the powder constituents and that the non-oxidized inner cores of the adjacent oxide casings of the individual powder components of the base material are separated from one another.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl der Einflußfaktoren während des Kompaktierens derart ausgeführt wird, daß es für die Dauer des Kompaktierens zu einer Minimierung der Verformungen der auf den Pulverbestandteilen gebildeten und aneinanderliegenden Oxydhüllen kommt.2. The method according to claim 1, characterized, that the choice of influencing factors during the compacting is carried out in such a way is that there is a minimization of the time for the compacting Deformations of and formed on the powder components adjacent oxide shells comes.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Kompaktierens des Preßlings die Relativbewegungen der Pulverbestandteile gegeneinander minimiert werden und daß das Kompaktierungsverfahren mit Hilfe von einachsigem Pressen, isostatischem Pressen, Strangpressen mit niedrigem Strangpreßverhältnis, Walzen oder Sprühkompaktieren ausgeführt wird.3. The method according to one or more of claims 1 to 2, characterized, that during the compacting of the compact, the relative movements of the Powder ingredients are minimized against each other and that the Compacting process using uniaxial pressing, isostatic pressing, Extrusion with a low extrusion ratio, rolling or spray compacting is performed.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial aus einem homogenen Grundmaterial oder einer Grundlegierung aus mehreren unterschiedlichen Grundmaterialien gemischt wird.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized, that the base material from a homogeneous base material or a Base alloy is mixed from several different base materials.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Basismaterial Zusätze zur Beeinflussung der Eigenschaften des Basismaterials beigemengt werden.5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized, that the base material additives to influence the properties of the Base material can be added.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze des Basismaterials aus pulverförmigen Substanzen bestehen und mit oder ohne Oxydhüllen dem Basismaterial beigemengt werden.6. The method according to claim 5, characterized, that the additions of the base material consist of powdery substances and be added to the base material with or without oxide covers.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverbestandteile des Basismaterials des Preßlings aus Metallen hergestellt werden.7. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized, that the powder components of the base material of the compact are made of metals become.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverbestandteile des Basismaterials des Preßlings aus Aluminium, Magnesium, Eisen, Titan oder Kupfer hergestellt werden.8. The method according to claim 7, characterized, that the powder components of the base material of the compact made of aluminum, Magnesium, iron, titanium or copper can be produced.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen und Verarbeiten der bereits mit einer Oxydhülle versehenen Pulverbestandteile der Preßlinge für endformnahe Bauteile in inerter Atmosphäre ausgeführt wird. 9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized, that the heating and processing of those already provided with an oxide shell Powder components of the compacts for near-net shape components in an inert atmosphere is performed.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydhüllen an der Oberfläche der Pulverbestandteile der Preßlinge während des Oxydations- oder Reduktionsverfahrens in ihrer Schichtdicke verschieden stark ausführbar sind.10. The method according to one or more of claims 1 to 9, characterized, that the oxide shells on the surface of the powder components of the compacts during of the oxidation or reduction process in their layer thickness to different degrees are executable.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einpressen der erwärmten Pulverbestandteile der Preßlinge über die Zuführung in die Form mit entsprechenden Mitteln ein Fragmentieren und Verteilen oder Zurückhalten der Oxydhüllen der Pulverbestandteile in der Form durchgeführt wird.11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized, that when pressing the heated powder components of the compacts over the Feeding into the mold with appropriate means fragmenting and distributing or retaining the oxide shells of the powder components in the mold becomes.

12. Preßlinge für die Fertigung von endformnahen Bauteilen, wobei die Formung und Kompaktierung der Preßlinge aus in Pulverform vorliegendem Material mit Druck und formenden Mitteln erfolgt und die kompaktierten Preßlinge dazu dienen, diese nach erformter Erwärmung in einen Zustand im Bereich über die Solidustemperatur mittels anschließender Druckausübung in eine Form zu pressen, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial aus an ihrer Oberfläche mit einer geschlossenen Oxydhülle versehene Pulverbestandteilen besteht, daß die durch Kompaktierung des Basismaterials aneinanderliegenden Oxydhüllen der Pulverbestandteile ein den ganzen Preßling durchsetzendes Stützgerüst bilden, und daß durch das Stützgerüst die nichtoxydierten Innenkerne der aneinanderliegenden Oxydhüllen der einzelnen Pulverbestandteile des Basismaterials gegeneinander separiert sind.12. compacts for the production of near-net shape components, the shaping and Compacting the compacts from material in powder form with pressure and shaping means takes place and the compacted compacts serve them after heating in a state in the range above the solidus temperature pressing into a mold by means of subsequent pressure, characterized, that the base material from on its surface with a closed oxide shell provided powder components that the by compacting the Base material adjacent to each other oxide shells of the powder components form the entire supporting structure, and that through the supporting structure the non-oxidized inner cores of the adjacent oxide shells of the individual Powder components of the base material are separated from each other.