DE3115095C2

DE3115095C2 - Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von stranggepreßten Rohren aus rostfreiem Stahl oder hochlegierten Nickelstählen unter Verwendung von auf Dichtigkeit geprüften Hüllen

Info

Publication number: DE3115095C2
Application number: DE19813115095
Authority: DE
Inventors: Bengt Erik Torsten Olofström Ingemansson; Christer Dr. Torshälla Åslund
Original assignee: Volvo Car Corp
Current assignee: Volvo Car Corp
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1985-03-14
Also published as: GB2097022A; DE3115095A1; SE8202295L; GB2097022B; FR2503599B1; FR2503599A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von eingekapselten Gegenständen, insbesondere von Preßlingen zur pulvermetallurgischen Herstellung von Rohren, insbesondere aus rostfreiem Stahl oder hochlegierten Nickelstählen, insbesondere warmfesten Stählen für Wärmetauscher, z.B. hochlegierten Nickelstählen mit 80 Nickel und 20 Chrom, wobei in eine Kapsel, die aus dünnem, vorzugsweise 1 bis 2 mm dickem und vorzugsweise kohlenstoffarmem, ein Kohlenstoffgehalt vorzugsweise kleiner als 0,004 aufweisendem Blech besteht, eine Füllung, insbesondere Metallpulver, eingefüllt wird, und die Kapsel vor dem Einfüllen der Füllung mittels einer Heliumlecksuchmethode auf Dichtigkeit geprüft und nach dem Einfüllen der Füllung dicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel nach der Heliumdichtigkeitsprüfung und vor Einfüllen der Füllung bzw. des größten Teiles der Füllung evakuiert und mit einer Gasatmosphäre gefüllt wird, die aus reinem Stickstoff oder zum überwiegenden Teil aus Stickstoff und/oder anderen, die Qualität der Füllung nicht herabsetzenden Gasen besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von stranggepreßten Rohren aus rostfreiem Stahl oder hochlegierten Nickelstählen, bei dem durch Zerstäuben in einer Schutzgasatmosphäre hergestelltes Pulver in eine ringförmige Hülle aus kohlenstoffarmem Stahl gefüllt wird, die Hülle nach dem Einfüllen des Pulvers verschlossen und kaltisostatisch gepreßt, dann erwärmt und stranggepreßt wird, wobei die Hülle vor dem Einfüllen des Pulvers mittels der Heliumlecksuchmethode auf Dichtigkeit geprüft wird.

Beim pulvermetallurgischen Herstellen von stranggepreßten Rohren aus rostfreiem Stahl oder hochlegierten Nickelstählen, insbesondere warmfesten Stählen für Wärmetauscher, z. B. hochlegierten Nickelstählen mit 80% Nickel und 20% Chrom, ist es bekannt, eine ringförmige Hülle zu verwenden, die aus dünnem, z. B. 1 bis 2 mm dickem und vorzugsweise kohlenstoffarmem, einen Kohlenstoffgehalt vorzugsweise kleiner als 0,004% aufweisendem Blech besteht (DE-AS 24 19 014). Dabei ist es weiter bekannt, die Hülle vor dem Einfüllen der Pulverfüllung mittels einer Helium-Lecksuchmethode auf Dichtigkeit zu prüfen, nach dem Einfüllen des Pulvers dessen Dichte durch Vibration mit vorzugsweise 80 bis 100 Hz auf etwa 60 bis 71 % der theoretischen Dichte zu erhöhen, die Hülle dann zu verschließen und anschließend die Dichte der Pulverfül.lung durch isostatisches Kaltpressen mit einem Druck von mindestens 4000 bar, vorzugsweise 4200 bis 6DOO bar, auf mindestens 80 bis 93% der theoretischen Dichte weiter zu erhöhen. Danach wird der so erhaltene Preßkörper erwärmt und anschließend heiß mit der Hülle als äußere Umhüllung zum Rohr stranggepreßü.

Es hat sich nun gezeigt, daß die so hergestellten stranggepreßten Rohre vielfach eine erhöhte Sprödigkeit aufweisen, die offenbar auf Einschlüsse von Helium zurückzuführen ist, das bei der Dichtigkeitsprüfung nach der Helium-Lecksuchmethode in der Hülle zurückbleibt.

Bei einem Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Schnellstrahl, bei dem Pulver oder ein Vorprefikörper in einer Hülle eingeschlossen wird, ist es bereits bekannt, die gefüllte Hülle zu entgasen, danach ο mit Stickstoff zu beschicken und dann dicht zu verschließen, wobei der Stickstoff als ein in der Hülle zirkulierendes Wärmeübertragungsmittel dient und eine Verbindung mit dem Pulver eingeht und die verschlossene Hülle mit dem Pulver in eine Druckkammer bei erhöhter Temperatur, z. B. 1000⁰C, und einem für die Sinterung erforderlichen Druck, z. B. 1000 bar, gesintert wird (DE-AS 23 27 568).

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von Rohren so zu verbessern, daß die erhaltenen stranggepreßten Rohre verbesserte und gleichmäßigere Eigenschaften, insbesondere verringerte Sprödigkeit, verbesserte Festigkeit und gleichmäßigere Oberflächeneigenschaften aufweisen.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Hüllen mit einem Verhältnis von axialer Länge zu lichter Weise des Hülleninnenraumes größer als 5:1, insbesondere größer als 10 :1 nach der Helium-Dichtigkeitsprüfung und vor dem Einfüllen des Pulvers evakuiert und mit einer Gasatmosphäre gefüllt werden, die zum überwiegenden Teil aus Stickstoff und/oder anderen die Qualität des Stahls nicht herabsetzenden Gasen besteht.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentliche Qualitätsverbesserung, insbesondere eine verringerte Sprödigkeit der stranggepreßten Rohre erzielt wird. Dies gilt ganz besonders bei Verwendung langer ringförmiger Hüllen, bei denen das Verhältnis von axialer Länge zu lichter Weite des Hülleninnenraumes größer als etwa 5:1, insbesondere größer als etwa 10:1 ist, wobei die Weite des Hülleninnenraumes gleich der Differenz von Außen- und Innenradius der Hülle ist. Der Grund für diese Qualitätsverbesserung liegt offenbar darin, daß Helium nach der Dichtigkeitsprüfung in der Hülle zurückbleibt und es insbesondere dann, wenn es sich um lange Hüllen mit einem verhältnismäßig schmalen ringspaltförmigen Hülleninnenraum handelt, offenbar sehr

so lange dauert, bis das Heliumgas durch Diffusion aus dem Hülleninnenraum ausgetreten ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei der Herstellung des zu zerstäubenden Ausgangsstahles die Erhöhung des Stickstoffgehaltes berücksichtigt werden, der infolge der Füllung der Hülle mit Stickstoff vom Stahl aufgenommen wird. Das geschieht durch Wahl eines Ausgangsstahles mit einem insbesondere um etwa 50 bis 80 ppm, vorzugsweise etwa 70 ppm niedrigeren Stickstoffgehalt als der im stranggepreßten Röhr gewünschte.

Die Helium-Lecksuchprüfung kann nach der Integral-Methode und/oder nach der lokalen Helium-Lecksuchmethode durchgeführt werden. Bei der Integral-Methode wird der Hülleninnenraurr vorzugsweise unter HeIiumÜberdruck gesetzt. Um das Helium aus dem Hülleninnenraum zu entfernen, kann dieser mit einer Vakuumpumpe verbindbar sein, mittels der nach der Dichtigkeitsprüfung das Helium zumindest bis auf ein gemäßig-

tes Vakuum auspumpbar ist, wobei eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mittels der der Innenraum der Hülle nach dem Evakuieren mit einer Gasatmosphäre verbindbar ist, die zum überwiegenden Teil aus Stickstoff und/oder anderen, die Qualität des Stahls nicht herabsetzenden, vorzugsweise mit dem Stahl nicht reagierenden, jedoch vorteilhafterweise in dem Stahl löslichen Gasen, besteht

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen von stranggepreßten Rohren aus rostfreiem Stahl oder hochlegierten Nickelstählen, bei dem durch Zerstäuben in einer Schutzgasatmosphäre hergestelltes Pulver in eine ringförmige Hülle aus kohlenstoffarmem Stahl gefüllt wird, die Hülle nach dem Einfüllen des Pulvers verschlossen und kaltisostatisch gepreßt, dann erwärmt und stranggepreßt wird, wobei die Hülle vor dem Einfüllen des Pulvers mittels der Heliumlecksuchmethode auf Dichtigkeit geprüft wird, dadurch gekennzeichnet, daß Hüllen mit einem Verhältnis von axialer Länge zu lichter Weite des Hülleninnenraumes größer als 5 :1 insbesondere größer als 10 :1 nach der Heliumdichtigkeitsprüfung und vor dem Einfüllen des Pulvers evakuiert und mit einer Gasatmosphäre gefüllt werden, die zum überwiegenden Teil aus Stickstoff und/oder anderen die Qualität des Stahls nicht herabsetzenden Gasen besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des zu zerstäubenden Ausgangsstahls der Stickstoff berücksichtigt wird, der infolge der Füllung der Hülle mit Stickstoff vom Stahl aufgenommen wird, vorzugsweise durch Wahl eines Ausgangsstahles mit einem um etwa 70 ppm niedrigeren Stickstoffgehalt als der im stranggepreßten Rohr gewünschte.