EP0356718A2 - Method for shaping by extrusion and modifying the mechanical properties of semi-finished products made from metallic-powder alloys having an increased heat resistance - Google Patents

Method for shaping by extrusion and modifying the mechanical properties of semi-finished products made from metallic-powder alloys having an increased heat resistance Download PDF

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EP0356718A2
EP0356718A2 EP89113968A EP89113968A EP0356718A2 EP 0356718 A2 EP0356718 A2 EP 0356718A2 EP 89113968 A EP89113968 A EP 89113968A EP 89113968 A EP89113968 A EP 89113968A EP 0356718 A2 EP0356718 A2 EP 0356718A2
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EP
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cross
deformation
extrusion
temperature
section
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Reinhard Fried
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ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium

Definitions

  • the invention relates to the further development of shaping processes to achieve optimal microstructures in high-temperature alloys produced from powders with precipitation and / or dispersion hardening.
  • the powder In the production of components from alloys produced by powder metallurgy, the powder is generally cold pre-compressed or poured loosely into a metal capsule and then this blank is further compacted in some way by applying pressure and simultaneously or subsequently subjected to a shaping process. Extrusion, especially hot extrusion, plays an important role in the entire production process. The workpiece is then converted into its final shape by pressing, forging, mechanical processing, etc.
  • the following powders are pressed: - Aluminum alloys, which contain a large number of intermetallic compounds which have been obtained from oversaturated melt by extremely rapid cooling in a very fine distribution. - Oxide dispersion hardened magnesium alloys. - Dispersion hardened copper alloys. - Oxide dispersion hardened nickel-based superalloys.
  • a peculiarity of extrusion is that the semi-finished product obtained has anisotropic properties. It shows different mechanical properties in different directions, which often makes workpieces made of it unusable.
  • the invention has for its object to provide a method for shaping and improving the mechanical properties, in particular the ductility of powder-metallurgically produced blanks from an alloy with increased heat resistance by extrusion, which is simple and economical and can be carried out with a minimum of machinery and tools .
  • the product should have as isotropic properties as possible and should come as close as possible to the end product in its form.
  • the process is said to be particularly suitable for the mass production of components for thermal machines, the focus being on the use of heat-resistant aluminum alloys.
  • the object is further achieved in that the deformation is carried out in at least two phases, the cross section of the material being first reduced by hot extrusion in a first temperature range and then deformed again in a second temperature range by hot extrusion, whereby Cross section is expanded again in such a way that it is forced directly behind the die to a relatively sharp-edged deflection and to flow transversely to the extrusion direction.
  • 1 schematically shows the sequence of a 1st variant of the method with a double cross-sectional tapering of the workpiece.
  • 1 is a first recipient of an extrusion press, in which there is a blank (pressed body) 2 heated to the temperature T 1, produced by powder metallurgy. 3 is the pressing force prevailing in this first recipient 1.
  • 4 is a second recipient of an extrusion press, 5 the already extruded workpiece located at the temperature T2. 6 is the pressing force. 7 represents the finished semi-finished product. There is a condition that T2 ⁇ T1.
  • FIG. 2 relates to the schematic sequence of a second variant of the method with a cross-sectional taper and a cross-sectional widening of the workpiece.
  • the left side of FIG. 2 with recipient 1, blank 2 and pressing force 3 corresponds exactly to the left side of FIG. 1.
  • 4 is the second recipient of an extrusion press for expanding the cross section of the workpiece (pressing body) 5.
  • the extrusion is carried out under the pressing force 6 at the temperature T2, which can be equal to or less than T1.
  • 8 is an expanded counterpress cylinder, in which a pressing force 9 is exerted in the opposite direction on the finished semi-finished product 7.
  • the finished semi-finished product 7 has the temperature T3, which can be equal to or lower or higher than T1.
  • FIG. 4 shows the schematic sequence of a third variant of the method with a double cross-sectional taper and a cross-sectional expansion of the workpiece.
  • the left side of the figure corresponds exactly to that of FIG. 1, while the right side corresponds approximately to FIG. 3. It is therefore a superposition of the first method step according to FIG. 1 and a second and third method step according to FIG. 3.
  • 11 means the workpiece that has been extruded twice in the constriction. All other reference numerals correspond to those of the previously mentioned figures.
  • T2 ⁇ T1 while T3 can be at least within the framework of the material conditions and can also assume the value of T1.
  • FIG. 5 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position immediately after the start of the press.
  • the extrusion press is drawn with the vertical main axis. However, this can take any position in the room and, for example, also lie horizontally.
  • 12 is a fixed table (base plate) of the press
  • 13 is a movable, hydraulically controlled table of the press.
  • 14 is the recipient I (press cylinder) into which the blank, the pressed material 23 to be deformed, is inserted.
  • 15 is the stamp I, which fits into the recipient I.
  • 16 is a press die made of a heat-resistant material.
  • the recipient II counter-press cylinder
  • the punch II counter-punch
  • 19 is an intermediate piece between the table 13 and the recipient 17, which is used for power transmission.
  • 20 is a hydraulically controlled impression cylinder, in which the counter-pressure piston 21 moves. This carries the stamp 18 via a holder 22. In the present case, the diameters of stamp I (15) and counter-stamp II (18) are the same. During the pressing process, there is therefore intensive kneading of the material (material to be pressed 23) but no permanent change in cross-section.
  • FIG. 6 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position in the second half of the pressing process. All the reference numerals correspond to those in FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out this second variant of the method in the position at the end of the pressing process.
  • the pressing path is exhausted, the recipient I (14) rests with its end face on the table 12.
  • the entire material to be pressed 23 is located in the cavity, which is delimited by the interior of the die 16 and the recipient II (17).
  • the reference symbols correspond exactly to those in FIG. 5.
  • the melt was cooled at a rate of at least 10 ° C / s by sputtering with nitrogen and that Powders produced in this way are processed by cold pressing into a cylindrical blank with a diameter of 200 mm.
  • the blank was degassed in a vacuum and further compressed by hot pressing.
  • the blank 2 was used as a pressed body in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T 1 of 400 ° C and a reduction ratio of 8: 1 to a cylindrical rod of 70 mm in diameter.
  • the creep test showed a service life up to breakage of more than 1000 h under a tensile stress of 280 MPa at a temperature of 200 ° C.
  • Example 2 Analogously to Example 1, an alloy was melted, a powder was produced, compressed, degassed and extruded in two steps.
  • the blank 2 had a diameter of 160 mm.
  • the reduction ratio in the first step was 5: 1, the temperature T1 430 ° C, the rod diameter 70 mm.
  • the strength values at room temperature were as follows: along across Stretch limit: 440 430 MPa
  • Elongation (l 5d): 6 1 %
  • a piece of the extruded workpiece 5 of 70 mm in diameter was cut off and compressed under a forging press at a temperature of 350 ° C. in the extrusion direction in such a way that it assumed a diameter of 100 mm.
  • the workpiece 5 was then inserted into a second recipient 4 of an extrusion press and pressed at a temperature of 280 ° C. with a reduction ratio of 5: 1 to a rod of 45 mm in diameter.
  • the workpiece was then annealed at 400 ° C for 2 hours. No change in the mechanical properties, in particular no drop in strength, was found.
  • the tensile test at 300 ° C gave a yield strength of 270 MPa, which remained unchanged even after annealing at 300 ° C for 100 h.
  • Example 1 a magnesium alloy was melted and a powder was produced from it.
  • the powder was mechanically alloyed with 0.8% Al2O3 in the attritor for 10 h and in this way an oxide dispersion hardened alloy was produced.
  • the blank 2 of 150 mm in diameter was used in the first recipient of an extrusion press and pressed at a temperature T 1 of 450 ° C. and a reduction ratio of 6: 1 to a rod of 60 mm in diameter.
  • a section was pressed in a second recipient 4 of an extruder at a temperature T2 of 360 ° C with a reduction ratio of 3: 1 to a rod of 35 mm in diameter.
  • Example 3 Similar to Example 3, an oxide dispersion hardened copper alloy was produced.
  • the processing of the powder mixture was carried out in exactly the same way as in Example 3.
  • the extrusion reduction ratios and dimensions of the workpiece were the same.
  • the temperature T1 was 800 ° C, the temperature T2 650 ° C.
  • the alloy was in the pre-compressed, fine-grained state.
  • a mechanically alloyed powder mixture had served as the starting material.
  • a blank 2 of 75 mm in diameter was used in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T 1 of 1050 ° C. and a reduction ratio of 6: 1 to a rod of 30 mm in diameter.
  • a test bar showed very moderate ductility values after recrystallization annealing at 1160 oC, especially in the transverse direction. The elongation was about 5% longitudinally and less than 1% transversely.
  • Example 2 An aluminum alloy was melted exactly as in Example 1 and atomized to a very fine powder.
  • the powder was first cold isostatically pressed to a green body under a pressure of 4000 bar, welded into an aluminum capsule, degassed under vacuum and hot pressed.
  • the density was 77% of the theoretical value.
  • the blank 2 had a diameter of 30 mm. It was used in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T1 of 380 ° C with a reduction ratio of 4: 1 to a rod of 15 mm in diameter.
  • the mechanical properties of the workpiece after this first process step were as follows at room temperature: along across Stretch limit: 380 350 MPa
  • Elongation (l 5d): 4th 2nd %
  • the creep test showed a service life up to breakage of more than 2000 h under a tensile stress of 260 MPa at a temperature of 210 ° C.
  • the melt was atomized in a stream of argon to a fine-grained powder and this was then alloyed mechanically with 1% MgO in the attritor for 12 h.
  • a heat-resistant oxide dispersion-hardened magnesium alloy was produced in this way.
  • the powder was cold-isostatically pressed under a pressure of 4500 bar, sealed in a capsule made of pure magnesium and degassed under vacuum.
  • the blank 2 had a diameter of 60 mm.
  • the blank 2 was used as a compact in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T1 of 380 ° C with a reduction ratio of 4: 1 to a cylindrical rod of 30 mm in diameter.
  • a piece of this rod (workpiece 5) was cut off and further processed in an extruder in a second recipient 4.
  • the extrusion press had a cross-section constriction (die) 10 and an extended counterpressure cylinder 8.
  • T2 240 ° C
  • T3 a temperature T3 of 250 ° C.
  • the reduction ratio was 3: 1, so that the workpiece 11 in the constriction 10 still had a diameter of 17 mm.
  • the expansion ratio was 1: 3.
  • the finished semi-finished product 7 thus had a diameter of 30 mm.
  • the dispersoid was mechanically alloyed in the attritor with the matrix in powder form.
  • the powder mixture was cold-isostatically pressed, welded into a soft copper capsule, evacuated and hot compressed again.
  • the blank 2 had a diameter of 30 mm.
  • the blank 2 was then further processed into an extrusion press with a first recipient 1 and an expanded counter-press cylinder 8 and a cross-sectional constriction 10.
  • the temperature T1 was 700 ° C
  • the reduction ratio was 4.5: 1, so that the strand still had a diameter of 14 mm.
  • the expansion ratio was 1: 5.
  • the finished semi-finished product 7 had a diameter of 32 mm.
  • the mechanical strength values at room temperature were: along across Stretch limit: 580 535 MPa
  • Tensile strenght: 1150 1030 MPa Elongation (l 5d): 4.5 4th % Constriction: 10th 9 %
  • An oxide dispersion-hardened nickel-based superalloy with the trade name MA 6000 was chosen as the alloy: the composition can be seen from Example 5.
  • the starting material corresponded exactly to the information given under this example.
  • a blank with a diameter of 40 mm was inserted into the recipient I (14 in FIG. 5) of a double-acting extrusion press and was pressed through the press die 16 by means of a punch I (15) with a reduction ratio of 4: 1.
  • the temperature in recipient I was 980 ° C.
  • recipient II (17) a back pressure of 10,000 bar was built up as a hydrostatic pressure by means of stamp II (18). Both recipients (14, 17) were reinforced with cooled, external reinforcement rings in order to withstand the respectable pressures.
  • the press die 16 consisted of the molybdenum alloy TZM, was reinforced by outer rings and had a bore of 15 mm in diameter.
  • the recipient II had a bore of 30 mm in diameter, so that the expansion ratio was 1: 4.
  • the temperature T3 in recipient II was 1030 ° C.
  • the mechanical values at room temperature were as follows (after zone annealing): along across Stretch limit: 960 540 MPa
  • Elongation (l 5d): 6 3.5 %
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments.
  • the method is carried out by successively performing the deformation in at least two different temperature ranges, the material first being reduced in its cross section in an upper temperature range T 1 by hot extrusion and then deformed again in a lower temperature range T 2 by hot extrusion , with its cross-section being further reduced.
  • the alloy with increased heat resistance is a precipitation hardenable high temperature aluminum alloy made from oversaturated melt by extremely high cooling rate or an oxide dispersion hardened magnesium alloy or a precipitation hardenable oxide dispersion hardened copper alloy or an oxide dispersion hardened nickel base superalloy.
  • the first deformation in the temperature range T1 from 360 to 450 ° C with a first reduction ratio of 4: 1 to 8: 1 and the second deformation in the temperature range T2 from 200 to 350 ° C with a second reduction ratio of 2 : 1 to 6: 1 carried out such that the total reduction ratio is 8: 1 to 40: 1.
  • the blank 2 made of powder-metallurgically produced aluminum alloy is cold-isostatically pre-pressed and degassed or cold-isostatically pre-pressed, degassed and further cold or warm compressed.
  • the workpiece is deformed between the two extrusion process steps by upsetting in the extrusion direction (hot forging) in such a way that its cross section is expanded.
  • the method is also carried out by carrying out the deformation in at least two phases, the material being first reduced in its cross section in a first temperature range T 1 by hot extrusion and then in a second temperature range T 2; T3 is deformed again by hot extrusion, its cross section being expanded again in such a way that it is immediately behind the die 10; 16 is forced to a relatively sharp-edged deflection and to flow transversely to the extrusion direction.
  • the first deformation in the temperature range T1 from 360 to 450 ° C with a reduction ratio of 4: 1 and the second, the expansion of the cross section serving deformation in the temperature range T2; T3 from 200 to 500 ° C with an expansion ratio of 1: 2 to 1: 8 performed.
  • the second deformation which serves to expand the cross section, can just cancel itself out, so that the product becomes 1 and, in the end, the workpiece has the unchanged cross section of the blank.
  • the existing cross-section reduction and cross-section expansion is a cross-section reduction by extrusion with a reduction ratio of 4: 1 to 8: 1 in the temperature range T1 of 360 to 450 ° C upstream.
  • the second deformation is advantageously carried out under hydrostatic pressure or under superimposition of isostatic pressure in the sense of a combined extrusion and hot isostatic pressing.
  • the first and second deformations are preferably carried out simultaneously, but locally separated, in an extrusion press which consists of two recipients 14; 19, an intermediate die 16 and two punches 15; 18 exists, the latter executing an axial movement in the same direction with respect to the center of the die 16.

Abstract

Method for shaping by extrusion and modifying the mechanical properties of semi-finished products made from metallic-powder alloys having an increased heat resistance, the deformation being carried out successively in at least two different temperature ranges or in two phases by first reducing in its cross-section the semi-finished product (2) at a temperature T1 and then either further reducing it at a lower temperature T2 or deforming it under counterpressure at a temperature T3 in such a way that its cross-section is enlarged again. T3 may be less than or equal to T1. …<IMAGE>…

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Weiterverarbeitung von pulvermetallurgisch hergestellten Legierungen mit erhöhter Warmfestigkeit. Verringerung der durch einseitige Verformung verursachten Anisotropie der Eigenschaften von Werkstücken.Further processing of alloys produced by powder metallurgy with increased heat resistance. Reduction of the anisotropy of the properties of workpieces caused by one-sided deformation.

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung von Formgebungsverfahren zur Erzielung optimaler Gefügeausbildun­gen bei aus Pulvern erzeugten Hochtemperaturlegierungen mit Ausscheidungs- und/oder Dispersionshärtung.The invention relates to the further development of shaping processes to achieve optimal microstructures in high-temperature alloys produced from powders with precipitation and / or dispersion hardening.

Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Formgebung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von pulvermetal­lurgisch hergestellten Rohlingen aus einer Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit durch Heiss-Strangpressen.In particular, it relates to a method for shaping and improving the mechanical properties of powder-metallurgically produced blanks made of an alloy with increased heat resistance by hot extrusion.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei der Fertigung von Bauteilen aus pulvermetallurgisch herge­stellten Legierungen wird das Pulver in der Regel kalt vorver­dichtet oder lose in eine Metallkapsel eingefüllt und dann dieser Rohling in irgend einer Weise durch Anwendung von Druck weiter verdichtet und gleichzeitig oder hinterher einem Formgebungsprozess unterworfen. Dabei spielt das Strangpressen, insbesondere das Heiss-Strangpressen eine wichtige Rolle im ganzen Fertigungsablauf. Anschliessend wird das Werkstück durch Pressen, Schmieden, mechanische Bearbeitung etc. in die endgültige Form übergeführt.In the production of components from alloys produced by powder metallurgy, the powder is generally cold pre-compressed or poured loosely into a metal capsule and then this blank is further compacted in some way by applying pressure and simultaneously or subsequently subjected to a shaping process. Extrusion, especially hot extrusion, plays an important role in the entire production process. The workpiece is then converted into its final shape by pressing, forging, mechanical processing, etc.

Es sind zahlreiche Strangpresstechniken bekannt:
- Verwendung von losem Pulver oder von kalt-vorgepressten Presskörpern.
- Ohne oder mit Umhüllung (Metallkapsel), wobei letztere zum Teil als "Schmiermittel" wirkt oder nur als Behälter zur Entgasung mittels Vakuum dient.
- Direktes oder indirektes Strangpressen, wobei letzteres bei herabgesetztem Druck durchgeführt wird.
- Gewöhnliches Pressen oder Pressen unter hydrostatischem Druck.Numerous extrusion techniques are known:
- Use of loose powder or cold-pressed compacts.
- Without or with casing (metal capsule), the latter partly acting as a "lubricant" or only serving as a container for degassing by means of a vacuum.
- Direct or indirect extrusion, the latter being carried out at reduced pressure.
- Ordinary pressing or pressing under hydrostatic pressure.

Gepresst werden unter anderem folgende Pulver:
- Aluminiumlegierungen, welche eine grosse Anzahl an aus übersättigter Schmelze durch extrem rasche Abkühlung erhalten gebliebenen intermetallischen Verbindungen in sehr feiner Verteilung enthalten.
- Oxyddispersionsgehärtete Magnesiumlegierungen.
- Dispersionsgehärtete Kupferlegierungen.
- Oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierungen.The following powders are pressed:
- Aluminum alloys, which contain a large number of intermetallic compounds which have been obtained from oversaturated melt by extremely rapid cooling in a very fine distribution.
- Oxide dispersion hardened magnesium alloys.
- Dispersion hardened copper alloys.
- Oxide dispersion hardened nickel-based superalloys.

Eine Eigenart des Strangpressens besteht darin, dass das erhaltene Halbzeug anisotrope Eigenschaften hat. Es zeigt in den verschiedenen Richtungen unterschiedliche mechanische Eigenschaften, was daraus hergestellte Werkstücke oft unbrauch­bar macht.A peculiarity of extrusion is that the semi-finished product obtained has anisotropic properties. It shows different mechanical properties in different directions, which often makes workpieces made of it unusable.

Zum Stand der Technik wurden folgende Dokumente genannt:
- J.Duszczyk and P.Jongenburger, "The Extrusion of Aluminium and its Alloys from Powders", in Reviews on Powder Metallurgy and Physical Ceramics, Vol. 2, No. 4, 1985, p. 269 - 311.
- T.Sheppard, M.A.Zaidi, "Effect of preheat time-temperature cycles on development of microstructure and properties of extrusions prepared from Al-Fe-Mn rapidly solidified powders", Materials Science and Technology, Jan. 1986, Vol. 2, p. 69 - 78.
- Y.W.Kim, W.M.Griffith, F.H.Froes, "Surface oxides in P/M Aluminium Alloys", J. of Metals, Vol. 32, No. 8, 1985, p. 17 - 33.
- I.G. Palmer, M.P.Thomas, "Production and properties of thermally stable Al-Cr-Zr alloys, Metall. 41, June 1987, p. 600 - 605.The following documents relating to the prior art were mentioned:
- J.Duszczyk and P.Jongenburger, "The Extrusion of Aluminum and its Alloys from Powders", in Reviews on Powder Metallurgy and Physical Ceramics, Vol. 2, No. 4, 1985, p. 269-311.
- T.Sheppard, MAZaidi, "Effect of preheat time-temperature cycles on development of microstructure and properties of extrusions prepared from Al-Fe-Mn rapidly solidified powders", Materials Science and Technology, Jan. 1986, Vol. 2, p. 69-78.
- YWKim, WMGriffith, FHFroes, "Surface oxides in P / M Aluminum Alloys", J. of Metals, Vol. 32, No. 8, 1985, p. 17-33.
- IG Palmer, MP Thomas, "Production and properties of thermally stable Al-Cr-Zr alloys, Metall. 41, June 1987, p. 600 - 605.

Das Verarbeiten der oben genannten Werkstoffe führt oft zu schwer zu lösenden Problemen. Das Aufbrechen der die Pulver­partikel umhüllenden Oxydhäute bereitet Schwierigkeiten. Dieses Aufbrechen ist jedoch Bedingung, um eine gute Bindung zwischen den einzelnen Körnern zu gewährleisten. Um dies zu erreichen sind meist extrem hohe Reduktionsverhältnisse und hohe Temperaturen erforderlich. Dies führt wieder zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, speziell der Verformbarkeit. Die oben definierten Aluminiumlegierungen ergeben mässige Festigkeiten (Bruchfestigkeit bei Zug ca. 400 MPa) und ungenügende Duktilität und Zähigkeit.Processing the above materials often leads to problems that are difficult to solve. It is difficult to break open the oxide skins that envelop the powder particles. However, this breaking open is a prerequisite for ensuring a good bond between the individual grains. To achieve this, extremely high reduction ratios and high temperatures are usually required. This again leads to a deterioration in the mechanical properties, especially the deformability. The aluminum alloys defined above result in moderate strength (tensile strength at break approx. 400 MPa) and insufficient ductility and toughness.

Insbesondere bleibt die Duktilität und Zähigkeit in der quer zur Strangpressrichtung liegenden Ebene weit unter der für praktischen Gebrauch verlangten Werte. Es wurde auch festge­stellt, dass beim kalten hydrostatischen Strangpressen nur ungenügende Duktilität erreicht wurde und gute Festigkeiten nur bei beschränkten Abmessungen und Querschnitten erreicht wurden. Die herkömmlichen Strangpressverfahren eignen sich ausserdem nicht ohne weiteres für die Herstellung von Werk­stücken gewisser gewünschter Abmessungen. Oft sind Querschnitts­grösse und Querschnittsform begrenzt.In particular, the ductility and toughness in the plane transverse to the extrusion direction remains far below that for practical use required values. It was also found that the cold hydrostatic extrusion achieved insufficient ductility and good strengths were only achieved with limited dimensions and cross sections. The conventional extrusion processes are also not suitable for the manufacture of workpieces of certain desired dimensions. Cross-sectional size and cross-sectional shape are often limited.

Es besteht daher ein grosses Bedürfnis zur Verbesserung und Weiterentwicklung der Strangpressverfahren für warmfeste Pulver auf der Basis von Al-, Mg-, Cu- und Ni-Legierungen.There is therefore a great need to improve and further develop the extrusion processes for heat-resistant powders based on Al, Mg, Cu and Ni alloys.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Formgebung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Duktilität von pulvermetallurgisch hergestell­ten Rohlingen aus einer Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit durch Strangpressen anzugeben, welches einfach und wirtschaft­lich ist und sich mit einem Minimalaufwand an Maschinen und Werkzeugen durchführen lässt. Das Erzeugnis soll möglichst isotrope Eigenschaften aufweisen und in seiner Form dem End­erzeugnis möglichst nahe kommen. Das Verfahren soll sich insbesondere für die Massenfertigung von Bauteilen für thermi­sche Maschinen eignen, wobei der Schwerpunkt auf der Verwen­dung von warmfesten Aluminiumlegierungen liegt.The invention has for its object to provide a method for shaping and improving the mechanical properties, in particular the ductility of powder-metallurgically produced blanks from an alloy with increased heat resistance by extrusion, which is simple and economical and can be carried out with a minimum of machinery and tools . The product should have as isotropic properties as possible and should come as close as possible to the end product in its form. The process is said to be particularly suitable for the mass production of components for thermal machines, the focus being on the use of heat-resistant aluminum alloys.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im eingangs erwähnten Verfahren die Verformung sukzessive in mindestens zwei von­einander verschiedenen Temperaturbereichen durchgeführt wird, wobei der Werkstoff zunächst durch Heiss-Strangpressen in seinem Querschnitt in einem oberen Temperaturbereich reduziert wird und danach in einem tieferen Temperaturbereich nochmals durch Heiss-Strangpressen verformt wird, wobei sein Quer­schnitt wieder reduziert wird.This object is achieved in that, in the method mentioned at the beginning, the deformation is carried out successively in at least two different temperature ranges, the cross section of the material first being reduced by hot extrusion in an upper temperature range and then again in a lower temperature range by hot Extrusion is deformed, its cross section is reduced again.

Die Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass die Verformung in mindestens zwei Phasen durchgeführt wird, wobei der Werk­stoff zunächst durch Heiss-Strangpressen in seinem Querschnitt in einem ersten Temperaturbereich reduziert wird und danach in einem zweiten Temperaturbereich nochmals durch Heiss-Strang­pressen verformt wird, wobei sein Querschnitt wieder erweitert wird, dergestalt, dass er unmittelbar hinter der Matrize zu einer verhältnismässig scharfkantigen Umlenkung und zu einem Fliessen quer zur Strangpressrichtung gezwungen wird.The object is further achieved in that the deformation is carried out in at least two phases, the cross section of the material being first reduced by hot extrusion in a first temperature range and then deformed again in a second temperature range by hot extrusion, whereby Cross section is expanded again in such a way that it is forced directly behind the die to a relatively sharp-edged deflection and to flow transversely to the extrusion direction.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is described on the basis of the following exemplary embodiments which are explained in more detail by means of figures.

Dabei zeigt:

  • Fig. 1 schematisch den Ablauf einer 1. Variante des Verfahrens mit zweifacher Querschnittsverjüngung des Werkstücks,
  • Fig. 2 schematisch den Ablauf einer 2. Variante des Verfahrens mit einer Querschnittsverjüngung und einer Querschnitts­erweiterung des Werkstücks,
  • Fig. 3 schematisch den Ablauf einer 2. Variante des Verfah­rens mit einer Querschnittsverjüngung und einer Quer­schnittserweiterung des Werkstücks in einem Arbeits­gang,
  • Fig. 4 schematisch den Ablauf einer 3. Variante des Verfahrens mit zweifacher Querschnittsverjüngung und einer Quer­schnittserweiterung des Werkstücks,
  • Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Strang­presse zur Durchführung einer 2. Variante des Verfah­rens in der Stellung unmittelbar nach dem Pressbeginn,
  • Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine Strang­presse zur Durchführung einer 2. Variante des Ver­fahrens in der Stellung in der 2. Hälfte des Press­vorgangs,
  • Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt durch eine Strang­presse zur Durchführung einer 2. Variante des Verfah­rens in der Stellung am Ende des Pressvorgangs.
It shows:
  • 1 schematically shows the sequence of a 1st variant of the method with double cross-sectional tapering of the workpiece,
  • 2 schematically shows the sequence of a second variant of the method with a cross-sectional taper and a cross-sectional expansion of the workpiece,
  • 3 schematically shows the sequence of a second variant of the method with a cross-sectional taper and a cross-sectional widening of the workpiece in one operation,
  • 4 schematically shows the sequence of a third variant of the method with double cross-sectional tapering and a cross-sectional expansion of the workpiece,
  • 5 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position immediately after the start of the press,
  • 6 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position in the second half of the pressing process,
  • 7 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position at the end of the pressing process.

In Fig. 1 ist schematisch der Ablauf einer 1. Variante des Verfahrens mit zweifacher Querschnittsverjüngung des Werkstücks dargestellt. 1 ist ein erster Rezipient einer Strangpresse, in welcher sich ein auf die Temperatur T₁ erhitzter, pulver­metallurgisch hergestellter Rohling (Presskörper) 2 befindet. 3 ist die in diesem ersten Rezipienten 1 herrschende Press­kraft. 4 ist ein zweiter Rezipient einer Strangpresse, 5 das bereits stranggepresste, sich auf der Temperatur T₂ be­findliche Werkstück. 6 ist die Presskraft. 7 stellt das fertige Halbzeug dar. Es herrscht die Bedingung, dass T₂ < T₁.1 schematically shows the sequence of a 1st variant of the method with a double cross-sectional tapering of the workpiece. 1 is a first recipient of an extrusion press, in which there is a blank (pressed body) 2 heated to the temperature T 1, produced by powder metallurgy. 3 is the pressing force prevailing in this first recipient 1. 4 is a second recipient of an extrusion press, 5 the already extruded workpiece located at the temperature T₂. 6 is the pressing force. 7 represents the finished semi-finished product. There is a condition that T₂ <T₁.

Fig. 2 bezieht sich auf den schematischen Ablauf einer 2. Variante des Verfahrens mit einer Querschnittsverjüngung und einer Querschnittserweiterung des Werkstücks. Die linke Seite der Fig. 2 mit Rezipient 1, Rohling 2 und Presskraft 3 entspricht genau der linken Seite der Fig. 1. 4 ist der zweite Rezipient einer Strangpresse zur Erweiterung des Querschnitts des Werkstücks (Presskörper) 5. Das Strangpressen erfolgt unter der Presskraft 6 bei der Temperatur T₂, die gleich oder kleiner als T₁ sein kann. 8 ist ein erweiterter Gegen­presszylinder, in welchem auf das fertige Halbzeug 7 eine Presskraft 9 in entgegengesetzter Richtung ausgeübt wird.2 relates to the schematic sequence of a second variant of the method with a cross-sectional taper and a cross-sectional widening of the workpiece. The left side of FIG. 2 with recipient 1, blank 2 and pressing force 3 corresponds exactly to the left side of FIG. 1. 4 is the second recipient of an extrusion press for expanding the cross section of the workpiece (pressing body) 5. The extrusion is carried out under the pressing force 6 at the temperature T₂, which can be equal to or less than T₁. 8 is an expanded counterpress cylinder, in which a pressing force 9 is exerted in the opposite direction on the finished semi-finished product 7.

Fig. 3 stellt den schematischen Ablauf einer 2. Variante des Verfahrens mit einer Querschnittsverjüngung und einer Querschnittserweiterung des Werkstücks in einem Arbeitsgang dar. 10 ist die Querschnittsverengung in Form einer Matrize zwischen dem Rezipienten 1 und dem erweiterten Gegenpresszylin­ der 8. In letzterem hat das fertige Halbzeug 7 die Temperatur T₃, die gleich oder niedriger oder höher als T₁ sein kann.3 shows the schematic sequence of a second variant of the method with a cross-sectional taper and a cross-sectional widening of the workpiece in one work step. 10 is the cross-sectional narrowing in the form of a die between the recipient 1 and the expanded counterpress cylinder the 8. In the latter, the finished semi-finished product 7 has the temperature T₃, which can be equal to or lower or higher than T₁.

Alle übrigen Bezugszeichen entsprechen genau denjenigen der Fig. 2.All other reference numerals correspond exactly to those in FIG. 2.

Fig. 4 zeigt den schematischen Ablauf einer 3. Variante des Verfahrens mit zweifacher Querschnittsverjüngung und einer Querschnittserweiterung des Werkstücks. Die linke Seite der Figur entspricht genau derjenigen von Fig. 1, während die rechte Seite ungefähr der Fig. 3 entspricht. Es handelt sich also um eine Superposition des ersten Verfahrensschritts gemäss Fig. 1 und eines zweiten und dritten Verfahrensschritts gemäss Fig. 3. 11 bedeutet das zweimal stranggepresste Werk­stück in der Verengung. Alle übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen der vorangegangenen erwähnten Figuren. Im allge­meinen ist T₂ < T₁, während T₃ mindestens im Rahmen der Werk­stoffbedingungen beliebig sein und auch den Wert von T₁ an­nehmen kann.4 shows the schematic sequence of a third variant of the method with a double cross-sectional taper and a cross-sectional expansion of the workpiece. The left side of the figure corresponds exactly to that of FIG. 1, while the right side corresponds approximately to FIG. 3. It is therefore a superposition of the first method step according to FIG. 1 and a second and third method step according to FIG. 3. 11 means the workpiece that has been extruded twice in the constriction. All other reference numerals correspond to those of the previously mentioned figures. In general, T₂ <T₁, while T₃ can be at least within the framework of the material conditions and can also assume the value of T₁.

In Fig. 5 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Strang­presse zur Durchführung einer 2. Variante des Verfahrens in der Stellung unmittelbar nach dem Pressbeginn dargestellt. Die Strangpresse ist mit vertikaler Hauptachse gezeichnet. Diese kann jedoch eine beliebige Lage im Raum einnehmen und zum Beispiel auch horizontal liegen. 12 ist ein fester Tisch (Grundplatte) der Presse, 13 ist ein beweglicher, hydraulisch gesteuerter Tisch der Presse. 14 ist der Rezipient I (Press­zylinder) in den der Rohling, das zu verformende Pressgut 23 eingesetzt wird. 15 ist der Stempel I, welcher in den Rezipienten I hineinpasst. 16 ist eine Pressmatrize aus einem warmfesten Werkstoff. 17 ist der Rezipient II (Gegenpress­zylinder), in welchem sich der Stempel II (Gegenstempel) befindet, der in dem Masse, wie der Pressprozess fortschrei­tet, zurückgezogen wird. 19 ist ein Zwischenstück zwischen dem Tisch 13 und dem Rezipienten 17, das der Kraftübertragung dient. 20 ist ein hydraulisch gesteuerter Gegendruckzylinder, in welchem sich der Gegendruckkolben 21 bewegt. Dieser trägt über einen Halter 22 den Stempel 18. Im vorliegenden Fall sind die Durchmesser von Stempel I (15) und Gegenstempel II (18) gleich. Es findet beim Pressvorgang also eine intensive Durchknetung des Werkstoffes (Pressgut 23) aber keine bleiben­de Querschnittsveränderung statt.5 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position immediately after the start of the press. The extrusion press is drawn with the vertical main axis. However, this can take any position in the room and, for example, also lie horizontally. 12 is a fixed table (base plate) of the press, 13 is a movable, hydraulically controlled table of the press. 14 is the recipient I (press cylinder) into which the blank, the pressed material 23 to be deformed, is inserted. 15 is the stamp I, which fits into the recipient I. 16 is a press die made of a heat-resistant material. 17 is the recipient II (counter-press cylinder), in which the punch II (counter-punch) is located, which is withdrawn as the pressing process progresses. 19 is an intermediate piece between the table 13 and the recipient 17, which is used for power transmission. 20 is a hydraulically controlled impression cylinder, in which the counter-pressure piston 21 moves. This carries the stamp 18 via a holder 22. In the present case, the diameters of stamp I (15) and counter-stamp II (18) are the same. During the pressing process, there is therefore intensive kneading of the material (material to be pressed 23) but no permanent change in cross-section.

In Fig. 6 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Strang­presse zur Durchführung einer 2. Variante des Verfahrens in der Stellung in der 2. Hälfte des Pressvorgangs dargestellt. Sämtliche Bezugszeichen entsprechen denjenigen der Fig. 5. Der Tisch 13 und mit ihm die Rezipienten II (17) und I (14) sowie die Pressmatrize 16 bewegen sich vertikal nach unten, während der Stempel II (18) im gleichen Masse unter Ausübung eines Gegendrucks auf das Pressgut 23 nach oben zurückgezogen wird.6 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out a second variant of the method in the position in the second half of the pressing process. All the reference numerals correspond to those in FIG. 5. The table 13 and with it the recipients II (17) and I (14) and the pressing die 16 move vertically downwards, while the stamp II (18) to the same extent with the application of a counter pressure is withdrawn upwards on the pressed material 23.

Fig. 7 stellt einen schematischen Längsschnitt durch eine Strangpresse zur Durchführung dieser 2. Variante des Verfah­rens in der Stellung am Ende des Pressvorgangs dar. Der Press­weg ist erschöpft, der Rezipient I (14) ruht mit seiner Stirn­seite auf dem Tisch 12. Das gesamte Pressgut 23 befindet sich im Hohlraum, der durch das Innere der Matrize 16 und des Rezipienten II (17) begrenzt wird. Die Bezugszeichen entsprechen genau demjenigen der Fig. 5.7 shows a schematic longitudinal section through an extrusion press for carrying out this second variant of the method in the position at the end of the pressing process. The pressing path is exhausted, the recipient I (14) rests with its end face on the table 12. The entire material to be pressed 23 is located in the cavity, which is delimited by the interior of the die 16 and the recipient II (17). The reference symbols correspond exactly to those in FIG. 5.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1:EMBODIMENT 1: Siehe Fig. 1 !See Fig. 1!

Es wurde eine Legierung der folgenden Zusammensetzung er­schmolzen: Fe = 10 Gew.-% V = 2 Gew.-% Al = Rest An alloy with the following composition was melted: Fe = 10% by weight V = 2% by weight Al = rest

Die Schmelze wurde mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10⁶ °C/s durch Zerstäuben mit Stickstoff abgekühlt und das auf diese Weise hergestellte Pulver durch Kaltpressen zu einem zylindrischen Rohling von 200 mm Durchmesser verarbeitet. Der Rohling wurde im Vakuum entgast und weiter durch Heiss­pressen verdichtet.The melt was cooled at a rate of at least 10 ° C / s by sputtering with nitrogen and that Powders produced in this way are processed by cold pressing into a cylindrical blank with a diameter of 200 mm. The blank was degassed in a vacuum and further compressed by hot pressing.

Nun wurde der Rohling 2 als Presskörper in den ersten Rezi­pienten 1 einer Strangpresse eingesetzt und bei einer Tempera­tur T₁ von 400 °C und einem Reduktionsverhältnis von 8 : 1 zu einer zylindrischen Stange von 70 mm Durchmesser verpresst. Die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks nach diesem ersten Verfahrensschritt ergaben sich bei Raumtemperatur wie folgt: längs quer Streckgrenze: 395 375 MPa Zugfestigkeit: 460 430 MPa Dehnung (l = 5d): 5 2 % Einschnürung: 10 5 % Now the blank 2 was used as a pressed body in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T 1 of 400 ° C and a reduction ratio of 8: 1 to a cylindrical rod of 70 mm in diameter. The mechanical properties of the workpiece after this first process step were as follows at room temperature: along across Stretch limit: 395 375 MPa Tensile strenght: 460 430 MPa Elongation (l = 5d): 5 2nd % Constriction: 10th 5 %

Von der stranggepressten Stange (Werkstück 5) von 70 mm Durch­messer wurde ein Stück abgeschnitten und in einem zweiten Rezipienten 4 einer Strangpresse bei einer Temperatur T₂ von 325 °C mit einem Reduktionsverhältnis von 3 : 1 zu einer Stange von 40 mm Durchmesser weiter verpresst. Die mechani­schen Eigenschaften des Werkstücks nach diesem zweiten Ver­fahrensschritt stellten sich bei Raumtemperatur wie folgt: längs quer Streckgrenze: 450 430 MPa Zugfestigkeit: 485 470 MPa Dehnung (l = 5d): 10 8 % Einschnürung: 30 20 % From the extruded rod (workpiece 5) of 70 mm diameter, a piece was cut off and pressed in a second recipient 4 of an extruder at a temperature T₂ of 325 ° C with a reduction ratio of 3: 1 to a rod of 40 mm diameter. The mechanical properties of the workpiece after this second process step were as follows at room temperature: along across Stretch limit: 450 430 MPa Tensile strenght: 485 470 MPa Elongation (l = 5d): 10th 8th % Constriction: 30th 20th %

Der Kriechversuch ergab eine Lebensdauer bis zum Bruch von mehr als 1000 h unter einer Zugspannung von 280 MPa bei einer Temperatur von 200 °C.The creep test showed a service life up to breakage of more than 1000 h under a tensile stress of 280 MPa at a temperature of 200 ° C.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2:EMBODIMENT 2: Siehe Fig. 1:See Fig. 1:

Analog Beispiel 1 wurde eine Legierung erschmolzen, ein Pulver erzeugt, verdichtet, entgast und in zwei Schritten strang­gepresst. Die Legierung hatte die folgende Zusammensetzung Fe = 12 Gew.-% V = 1 Gew.-% Zr = 1 Gew.-% Al = Rest Analogously to Example 1, an alloy was melted, a powder was produced, compressed, degassed and extruded in two steps. The alloy had the following composition Fe = 12% by weight V = 1% by weight Zr = 1% by weight Al = rest

Der Rohling 2 hatte einen Durchmesser von 160 mm. Das Reduk­tionsverhältnis beim 1. Schritt betrug 5 : 1, die Temperatur T₁ 430 °C, der Stangendurchmesser 70 mm. Die Festigkeitswerte bei Raumtemperatur waren die folgenden: längs quer Streckgrenze: 440 430 MPa Zugfestigkeit: 530 520 MPa Dehnung (l = 5d): 6 1 % Einschnürung: 10 1 % The blank 2 had a diameter of 160 mm. The reduction ratio in the first step was 5: 1, the temperature T₁ 430 ° C, the rod diameter 70 mm. The strength values at room temperature were as follows: along across Stretch limit: 440 430 MPa Tensile strenght: 530 520 MPa Elongation (l = 5d): 6 1 % Constriction: 10th 1 %

Von dem stranggepressten Werkstück 5 von 70 mm Durchmesser wurde ein Stück abgeschnitten und unter einer Schmiedepresse bei einer Temperatur von 350 °C derart in der Strangpressrich­tung gestaucht, dass es einen Durchmesser von 100 mm annahm. Das Werkstück 5 wurde nun in einen zweiten Rezipienten 4 einer Strangpresse eingesetzt und bei einer Temperatur von 280 °C mit einem Reduktionsverhältnis von 5 : 1 zu einer Stange von 45 mm Durchmesser verpresst. Die Eigenschaften bei Raumtemperatur waren die folgenden: längs quer Streckgrenze: 500 480 MPa Zugfestigkeit: 550 530 MPa Dehnung (l = 5d): 12 6 % Einschnürung: 30 15 % A piece of the extruded workpiece 5 of 70 mm in diameter was cut off and compressed under a forging press at a temperature of 350 ° C. in the extrusion direction in such a way that it assumed a diameter of 100 mm. The workpiece 5 was then inserted into a second recipient 4 of an extrusion press and pressed at a temperature of 280 ° C. with a reduction ratio of 5: 1 to a rod of 45 mm in diameter. The properties at room temperature were as follows: along across Stretch limit: 500 480 MPa Tensile strenght: 550 530 MPa Elongation (l = 5d): 12 6 % Constriction: 30th 15 %

Das Werkstück wurde hierauf während 2 h bei 400 °C geglüht. Es konnte keine Veränderung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere kein Festigkeitsabfall festgestellt werden.The workpiece was then annealed at 400 ° C for 2 hours. No change in the mechanical properties, in particular no drop in strength, was found.

Der Zugversuch bei 300 °C ergab eine Streckgrenze von 270 MPa, die unverändert auch nach einer Glühung während 100 h bei 300 °C erhalten blieb.The tensile test at 300 ° C gave a yield strength of 270 MPa, which remained unchanged even after annealing at 300 ° C for 100 h.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3:EMBODIMENT 3: Siehe Fig. 1 !See Fig. 1!

Gemäss Beispiel 1 wurde eine Magnesiumlegierung erschmolzen und daraus ein Pulver hergestellt. Die Legierung hatte folgende Zusammensetzung: Al = 8 Gew.-% Zn = 1 Gew.-% Mn = 0,4 Gew.-% Mg = Rest According to Example 1, a magnesium alloy was melted and a powder was produced from it. The alloy had the following composition: Al = 8% by weight Zn = 1% by weight Mn = 0.4% by weight Mg = rest

Das Pulver wurde mit 0,8 % Al₂O₃ im Attritor während 10 h mechanisch legiert und auf diese Weise eine oxyddispersions­gehärtete Legierung erzeugt. Nach dem Kaltpressen, Entgasen und Heiss-Nachpressen wurde der Rohling 2 von 150 mm Durch­messer in den ersten Rezipienten einer Strangpresse eingesetzt und bei einer Temperatur T₁ von 450 °C und einem Reduktions­verhältnis von 6 : 1 zu einer Stange von 60 mm Durchmesser verpresst. Von der stranggepressten Stange wurde ein Abschnitt in einem zweiten Rezipienten 4 einer Strangpresse bei einer Temperatur T₂ von 360 °C mit einem Reduktionsverhältnis von 3 : 1 zu einer Stange von 35 mm Durchmesser verpresst. Die Eigenschaften bei Raumtemperatur stellten sich wie folgt: längs quer Streckgrenze: 380 350 MPa Zugfestigkeit: 430 390 MPa Dehnung (l = 5d): 8 6 % Einschnürung: 15 12 % The powder was mechanically alloyed with 0.8% Al₂O₃ in the attritor for 10 h and in this way an oxide dispersion hardened alloy was produced. After the cold pressing, degassing and hot repressing, the blank 2 of 150 mm in diameter was used in the first recipient of an extrusion press and pressed at a temperature T 1 of 450 ° C. and a reduction ratio of 6: 1 to a rod of 60 mm in diameter. From the extruded rod, a section was pressed in a second recipient 4 of an extruder at a temperature T₂ of 360 ° C with a reduction ratio of 3: 1 to a rod of 35 mm in diameter. The properties at room temperature were as follows: along across Stretch limit: 380 350 MPa Tensile strenght: 430 390 MPa Elongation (l = 5d): 8th 6 % Constriction: 15 12 %

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4:EMBODIMENT 4: Siehe Fig. 1 !See Fig. 1!

Aehnlich Beispiel 3 wurde eine oxyddispersionsgehärtete Kupfer­legierung erzeugt. Die Matrix des Pulvers hatte die nachfolgen­de Zusammensetzung: Be = 2 Gew.-% Co = 0,5 Gew.-% Mn = 1 Gew.-% Cr = 0,2 Gew.-% Fe = 0,3 Gew.-% Si = 0,5 Gew.-% MgO = 0,8 Gew.-% Cu = Rest Similar to Example 3, an oxide dispersion hardened copper alloy was produced. The matrix of the powder had the following composition: Be = 2% by weight Co = 0.5% by weight Mn = 1% by weight Cr = 0.2% by weight Fe = 0.3% by weight Si = 0.5% by weight MgO = 0.8% by weight Cu = rest

Bei der Weiterverarbeitung der Pulvermischung wurde genau gleich verfahren wie unter Beispiel 3. Die Strangpress-Reduk­tionsverhältnisse und Abmessungen des Werkstücks waren die gleichen. Die Temperatur T₁ betrug 800 °C, die Temperatur T₂ 650 °C.The processing of the powder mixture was carried out in exactly the same way as in Example 3. The extrusion reduction ratios and dimensions of the workpiece were the same. The temperature T₁ was 800 ° C, the temperature T₂ 650 ° C.

Bei Raumtemperatur wurden folgende mechanische Eigenschaften gemessen: längs quer Streckgrenze: 550 500 MPa Zugfestigkeit: 1100 980 MPa Dehnung (l = 5d): 5 4 % Einschnürung: 12 10 % The following mechanical properties were measured at room temperature: along across Stretch limit: 550 500 MPa Tensile strenght: 1100 980 MPa Elongation (l = 5d): 5 4th % Constriction: 12 10th %

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5:EMBODIMENT 5: Siehe Fig. 1 !See Fig. 1!

Als Legierung wurde eine oxyddispersionsgehärtete Nickelbasis-­Superlegierung mit der Handelsbezeichnung MA 6000 (Inco) mit folgender Zusammensetzung gewählt: Cr = 15 Gew.-% W = 4,0 Gew.-% Mo = 2,0 Gew.-% Al = 4,5 Gew.-% Ti = 2,5 Gew.-% Ta = 2,0 Gew.-% C = 0,05 Gew.-% B = 0,01 Gew.-% Zr = 0,15 Gew.-% Y₂O₃ = 1,1 Gew.-% Ni = Rest An oxide dispersion-hardened nickel-based superalloy with the trade name MA 6000 (Inco) with the following composition was selected as the alloy: Cr = 15% by weight W = 4.0% by weight Mo = 2.0% by weight Al = 4.5% by weight Ti = 2.5% by weight Ta = 2.0% by weight C = 0.05% by weight B = 0.01% by weight Zr = 0.15% by weight Y₂O₃ = 1.1% by weight Ni = rest

Die Legierung lag im vorverdichteten, feinkörnigen Zustand vor. Als Ausgangsmaterial hatte eine mechanisch legierte Pulvermischung gedient.The alloy was in the pre-compressed, fine-grained state. A mechanically alloyed powder mixture had served as the starting material.

Ein Rohling 2 von 75 mm Durchmesser wurde in den ersten Rezi­pienten 1 einer Strangpresse eingesetzt und bei einer Tempera­tur T₁ von 1050 °C und einem Reduktionsverhältnis von 6 : 1 zu einer Stange von 30 mm Durchmesser verpresst. Ein Probe­stab ergab nach einer Rekristallisationsglühung bei 1160 oC sehr mässige Duktilitätswerte, besonders in der Querrichtung. Längs betrug die Dehnung ca. 5 %, quer weniger als 1 %.A blank 2 of 75 mm in diameter was used in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T 1 of 1050 ° C. and a reduction ratio of 6: 1 to a rod of 30 mm in diameter. A test bar showed very moderate ductility values after recrystallization annealing at 1160 oC, especially in the transverse direction. The elongation was about 5% longitudinally and less than 1% transversely.

Von der Stange (Werkstück 5) von 30 mm Durchmesser wurde ein Abschnitt in einem zweiten Rezipienten 4 einer Strang­presse bei einer Temperatur T₂ von 920 °C mit einem Reduktions­verhältnis von 4 : 1 zu einer Stange von 15 mm Durchmesser weiter gepresst. Die mechanischen Eigenschaften nach erfolgter Grobkornglühung ergaben eine Streckgrenze von 980 MPa und eine Dehnung von 8 % in Strangpressrichtung und Werte von 580 MPa und 3 % in Querrichtung.From the rod (workpiece 5) of 30 mm in diameter, a section was pressed in a second recipient 4 of an extrusion press at a temperature T₂ of 920 ° C. with a reduction ratio of 4: 1 to a rod of 15 mm in diameter. The mechanical properties after coarse grain annealing resulted in a yield strength of 980 MPa and an elongation of 8% in the extrusion direction and values of 580 MPa and 3% in the transverse direction.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6:EMBODIMENT 6: Siehe Fig. 2 !See Fig. 2!

Es wurde eine Aluminiumlegierung genau gleich wie unter Bei­spiel 1 erschmolzen und zu sehr feinem Pulver zerstäubt. Das Pulver wurde zunächst unter einem Druck von 4000 bar kalt­isostatisch zu einem Grünkörper verpresst, in eine Aluminium­kapsel eingeschweisst, unter Vakuum entgast und heiss nachge­presst. Dabei betrug die Dichte 77 % des theoretischen Wertes.An aluminum alloy was melted exactly as in Example 1 and atomized to a very fine powder. The powder was first cold isostatically pressed to a green body under a pressure of 4000 bar, welded into an aluminum capsule, degassed under vacuum and hot pressed. The density was 77% of the theoretical value.

Der Rohling 2 hatte einen Durchmesser von 30 mm. Er wurde in den ersten Rezipienten 1 einer Strangpresse eingesetzt und bei einer Temperatur T₁ von 380 °C mit einem Reduktions­verhältnis von 4 : 1 zu einer Stange von 15 mm Durchmesser verpresst. Die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks nach diesem ersten Verfahrensschritt stellten sich bei Raum­temperatur wie folgt: längs quer Streckgrenze: 380 350 MPa Zugfestigkeit: 440 420 MPa Dehnung (l = 5d): 4 2 % Einschnürung: 8 4 % The blank 2 had a diameter of 30 mm. It was used in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T₁ of 380 ° C with a reduction ratio of 4: 1 to a rod of 15 mm in diameter. The mechanical properties of the workpiece after this first process step were as follows at room temperature: along across Stretch limit: 380 350 MPa Tensile strenght: 440 420 MPa Elongation (l = 5d): 4th 2nd % Constriction: 8th 4th %

Von der Stange (Werkstück 5) von 15 mm Durchmesser wurde ein Abschnitt in einem zweiten Rezipienten 4 einer Strang­presse bei einer Temperatur T₂ von 450 °C mit einem Erweite­rungsverhältnis von 1 : 5,5 unter einem hydrostatischen Druck von 4000 bar in den Gegenpresszylinder 8 (Presskraft 9) ge­drückt. Das fertige Halbzeug 7 hatte einen Durchmesser von 35 mm. Die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks nach diesem zweiten Verfahrensschritt stellten sich bei Raumtempera­tur wie folgt: längs quer Streckgrenze: 460 440 MPa Zugfestigkeit: 490 475 MPa Dehnung (l = 5d): 11 9 % Einschnürung: 28 22 % From the rod (workpiece 5) of 15 mm diameter, a section was placed in a second recipient 4 of an extrusion press at a temperature T₂ of 450 ° C. with an expansion ratio of 1: 5.5 under a hydrostatic pressure of 4000 bar into the counterpressure cylinder 8 ( Press force 9) pressed. The finished semi-finished product 7 had a diameter of 35 mm. The mechanical properties of the workpiece after this second process step were as follows at room temperature: along across Stretch limit: 460 440 MPa Tensile strenght: 490 475 MPa Elongation (l = 5d): 11 9 % Constriction: 28 22 %

Der Kriechversuch ergab eine Lebensdauer bis zum Bruch von mehr als 2000 h unter einer Zugspannung von 260 MPa bei einer Temperatur von 210 °C.The creep test showed a service life up to breakage of more than 2000 h under a tensile stress of 260 MPa at a temperature of 210 ° C.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7:EMBODIMENT 7: Siehe Fig. 4 !See Fig. 4!

Eine Magnesiumlegierung folgender Zusammensetzung wurde er­schmolzen: Al = 6,5 Gew.-% Zn = 2 Gew.-% Mn = 0,2 Gew.-% Mg = Rest A magnesium alloy with the following composition was melted: Al = 6.5% by weight Zn = 2% by weight Mn = 0.2% by weight Mg = rest

Die Schmelze wurde im Argonstrom zu einem feinkörnigen Pulver zerstäubt und dieses dann mit 1 % MgO im Attritor während 12 h mechanisch legiert. Auf diese Weise wurde eine warmfeste oxyddispersionsgehärtete Magnesiumlegierung erzeugt. Das Pulver wurde unter einem Druck von 4500 bar kalt-isostatisch gepresst, in eine Kapsel aus Reinmagnesium eingeschweisst und unter Vakuum entgast. Der Rohling 2 hatte einen Durchmesser von 60 mm.The melt was atomized in a stream of argon to a fine-grained powder and this was then alloyed mechanically with 1% MgO in the attritor for 12 h. A heat-resistant oxide dispersion-hardened magnesium alloy was produced in this way. The powder was cold-isostatically pressed under a pressure of 4500 bar, sealed in a capsule made of pure magnesium and degassed under vacuum. The blank 2 had a diameter of 60 mm.

Nun wurde der Rohling 2 als Presskörper in den ersten Rezipi­enten 1 einer Strangpresse eingesetzt und bei einer Tempera­tur T₁ von 380 °C mit einem Reduktionsverhältnis von 4 : 1 zu einer zylindrischen Stange von 30 mm Durchmesser verpresst.Now the blank 2 was used as a compact in the first recipient 1 of an extrusion press and pressed at a temperature T₁ of 380 ° C with a reduction ratio of 4: 1 to a cylindrical rod of 30 mm in diameter.

Von dieser Stange (Werkstück 5) wurde ein Stück abgeschnitten und in einer Strangpresse in einem zweiten Rezipienten 4 weiterverarbeitet. Die Strangpresse besass eine Querschnitts­ verengung (Matrize) 10 und einen erweiterten Gegenpresszylinder 8. Im Rezipienten 4 herrschte eine Temperatur T₂ von 240 °C, im Gegenpresszylinder 8 unter einer Gegenpresskraft 9, die einem hydrostatischen Druck von 3000 bar entsprach, eine Temperatur T₃ von 250 °C. Das Reduktionsverhältnis betrug 3 : 1, so dass das Werkstück 11 in der Verengung 10 noch einen Durchmesser von 17 mm aufwies. Das Erweiterungsverhält­nis war 1 : 3. Das fertige Halbzeug 7 hatte somit einen Durch­messer von 30 mm. Es wurden folgende mechanische Eigenschaften gemessen: längs quer Streckgrenze: 420 400 MPa Zugfestigkeit: 470 450 MPa Dehnung (l = 5d): 10 8 % Einschnürung: 18 14 % A piece of this rod (workpiece 5) was cut off and further processed in an extruder in a second recipient 4. The extrusion press had a cross-section constriction (die) 10 and an extended counterpressure cylinder 8. In the recipient 4 there was a temperature T₂ of 240 ° C, in the counterpressure cylinder 8 under a counterpressure force 9, which corresponded to a hydrostatic pressure of 3000 bar, a temperature T₃ of 250 ° C. The reduction ratio was 3: 1, so that the workpiece 11 in the constriction 10 still had a diameter of 17 mm. The expansion ratio was 1: 3. The finished semi-finished product 7 thus had a diameter of 30 mm. The following mechanical properties were measured: along across Stretch limit: 420 400 MPa Tensile strenght: 470 450 MPa Elongation (l = 5d): 10th 8th % Constriction: 18th 14 %

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 8:EMBODIMENT 8: Siehe Fig. 3 !See Fig. 3!

Es wurde eine oxyddispersionsgehärtete Kupferlegierung er­zeugt. Die Matrix hatte die nachfolgende Zusammensetzung: Be = 1,5 Gew.-% Ni = 0,5 Gew.-% Mn = 1,5 Gew.-% Ti = 0,5 Gew.-% Dispersoid: Y₂O₃ = 1,2 Gew.-% Cu = Rest An oxide dispersion hardened copper alloy was produced. The matrix had the following composition: Be = 1.5% by weight Ni = 0.5% by weight Mn = 1.5% by weight Ti = 0.5% by weight Dispersoid: Y₂O₃ = 1.2% by weight Cu = rest

Das Dispersoid wurde im Attritor mit der Matrix in Pulver­form mechanisch legiert. Das Pulvergemisch wurde kalt-iso­statisch gepresst, in eine weiche Kupferkapsel eingeschweisst, evakuiert und heiss nachverdichtet. Der Rohling 2 hatte einen Durchmesser von 30 mm.The dispersoid was mechanically alloyed in the attritor with the matrix in powder form. The powder mixture was cold-isostatically pressed, welded into a soft copper capsule, evacuated and hot compressed again. The blank 2 had a diameter of 30 mm.

Nun wurde der Rohling 2 in eine Strangpresse mit einem ersten Rezipienten 1 und einem erweiterten Gegenpresszylinder 8 sowie einer Querschnittsverengung 10 weiter verarbeitet. Die Temperatur T₁ betrug 700 °C, die Temperatur T₃ 650 °C. Das Reduktionsverhältnis war 4,5 : 1, so dass der Strang in der Verengung noch 14 mm Durchmesser aufwies. Das Erweite­rungsverhältnis war 1 : 5. Das fertige Halbzeug 7 hatte einen Durchmesser von 32 mm. Die mechanischen Festigkeitswerte bei Raumtemperatur waren: längs quer Streckgrenze: 580 535 MPa Zugfestigkeit: 1150 1030 MPa Dehnung (l = 5d): 4,5 4 % Einschnürung: 10 9 % The blank 2 was then further processed into an extrusion press with a first recipient 1 and an expanded counter-press cylinder 8 and a cross-sectional constriction 10. The temperature T₁ was 700 ° C, the temperature T₃ 650 ° C. The reduction ratio was 4.5: 1, so that the strand still had a diameter of 14 mm. The expansion ratio was 1: 5. The finished semi-finished product 7 had a diameter of 32 mm. The mechanical strength values at room temperature were: along across Stretch limit: 580 535 MPa Tensile strenght: 1150 1030 MPa Elongation (l = 5d): 4.5 4th % Constriction: 10th 9 %

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 9:EMBODIMENT 9: Siehe Fig. 5 bis 7 !See Fig. 5 to 7!

Als Legierung wurde eine oxyddispersionsgehärtete Nickel­basis-Superlegierung mit der Handelsbezeichnung MA 6000 ge­wählt: Die Zusammensetzung ist aus Beispiel 5 ersichtlich. Das Ausgangsmaterial entsprach genau den unter diesem Beispiel gemachten Angaben.An oxide dispersion-hardened nickel-based superalloy with the trade name MA 6000 was chosen as the alloy: the composition can be seen from Example 5. The starting material corresponded exactly to the information given under this example.

Ein Rohling von 40 mm Durchmesser wurde in den Rezipienten I (14 in Fig. 5) einer doppelt wirkenden Strangpresse einge­setzt und mittels Stempel I (15) mit einem Reduktionsverhält­nis von 4 : 1 durch die Pressmatrize 16 gepresst. Die Tempe­ratur im Rezipienten I betrug 980 °C. Im Rezipienten II (17) wurde als hydrostatisch wirkender Druck mittels Stempel II (18) ein Gegendruck von 10000 bar aufgebaut. Beide Rezipienten (14, 17) waren mit gekühlten, aussen liegenden Armierungs­ringen verstärkt, um den respektablen Drücken standhalten zu können. Die Pressmatrize 16 bestand aus der Molybdänlegie­rung TZM, war durch Aussenringe verstärkt und hatte eine Bohrung von 15 mm Durchmesser. Der Rezipient II hatte eine Bohrung von 30 mm Durchmesser, so dass das Erweiterungsver­hältnis 1 : 4 betrug. Die Temperatur T₃ im Rezipienten II betrug 1030 °C. Die mechanischen Werte bei Raumtemperatur ergaben sich wie folgt (nach Zonenglühung): längs quer Streckgrenze: 960 540 MPa Zugfestigkeit: 1050 620 MPa Dehnung (l = 5d): 6 3,5 % Einschnürung: 8 5 % A blank with a diameter of 40 mm was inserted into the recipient I (14 in FIG. 5) of a double-acting extrusion press and was pressed through the press die 16 by means of a punch I (15) with a reduction ratio of 4: 1. The temperature in recipient I was 980 ° C. In recipient II (17) a back pressure of 10,000 bar was built up as a hydrostatic pressure by means of stamp II (18). Both recipients (14, 17) were reinforced with cooled, external reinforcement rings in order to withstand the respectable pressures. The press die 16 consisted of the molybdenum alloy TZM, was reinforced by outer rings and had a bore of 15 mm in diameter. The recipient II had a bore of 30 mm in diameter, so that the expansion ratio was 1: 4. The temperature T₃ in recipient II was 1030 ° C. The mechanical values at room temperature were as follows (after zone annealing): along across Stretch limit: 960 540 MPa Tensile strenght: 1050 620 MPa Elongation (l = 5d): 6 3.5 % Constriction: 8th 5 %

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not restricted to the exemplary embodiments.

Das Verfahren wird durchgeführt, indem die Verformung sukzessi­ve in mindestens zwei voneinander verschiedenen Temperatur­bereichen durchgeführt wird, wobei der Werkstoff zunächst durch Heiss-Strangpressen in seinem Querschnitt in einem oberen Temperaturbereich T₁ reduziert wird und danach in einem tieferen Temperaturbereich T₂ nochmals durch Heiss-­Strangpressen verformt wird, wobei sein Querschnitt weiter reduziert wird. Die Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit ist eine ausscheidungshärtbare, aus übersättigter Schmelze durch extrem hohe Abkühlungsgeschwindigkeit hergestellte Hochtemperatur-Aluminiumlegierung oder eine oxyddispersions­gehärtete Magnesiumlegierung oder eine ausscheidungshärtbare oxyddispersionsgehärtete Kupferlegierung oder eine oxyddisper­sionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung. Im Falle einer Hochtemperatur-Aluminiumlegierung wird die erste Verformung im Temperaturbereich T₁ von 360 bis 450 °C mit einem ersten Reduktionsverhältnis von 4 : 1 bis 8 : 1 und die zweite Ver­formung im Temperaturbereich T₂ von 200 bis 350 °C mit einem zweiten Reduktionsverhältnis von 2 : 1 bis 6 : 1 durchgeführt, dergestalt, dass das gesamte Reduktionsverhältnis 8 : 1 bis 40 : 1 beträgt. Der Rohling 2 aus pulvermetallurgisch herge­stellter Aluminiumlegierung ist kalt-isostatisch vorgepresst und entgast oder kalt-isostatisch vorgepresst, entgast und weiter kalt oder warm verdichtet. In einer Variante wird das Werkstück zwischen den beiden Strangpress-Verfahrensschrit­ten durch Stauchen in Strangpressrichtung (Warmschmieden) derart verformt, dass sein Querschnitt erweitert wird.The method is carried out by successively performing the deformation in at least two different temperature ranges, the material first being reduced in its cross section in an upper temperature range T 1 by hot extrusion and then deformed again in a lower temperature range T 2 by hot extrusion , with its cross-section being further reduced. The alloy with increased heat resistance is a precipitation hardenable high temperature aluminum alloy made from oversaturated melt by extremely high cooling rate or an oxide dispersion hardened magnesium alloy or a precipitation hardenable oxide dispersion hardened copper alloy or an oxide dispersion hardened nickel base superalloy. In the case of a high-temperature aluminum alloy, the first deformation in the temperature range T₁ from 360 to 450 ° C with a first reduction ratio of 4: 1 to 8: 1 and the second deformation in the temperature range T₂ from 200 to 350 ° C with a second reduction ratio of 2 : 1 to 6: 1 carried out such that the total reduction ratio is 8: 1 to 40: 1. The blank 2 made of powder-metallurgically produced aluminum alloy is cold-isostatically pre-pressed and degassed or cold-isostatically pre-pressed, degassed and further cold or warm compressed. In a variant, the workpiece is deformed between the two extrusion process steps by upsetting in the extrusion direction (hot forging) in such a way that its cross section is expanded.

Das Verfahren wird ferner durchgeführt, indem die Verformung in mindestens zwei Phasen durchgeführt wird, wobei der Werk­stoff zunächst durch Heiss-Strangpressen in seinem Querschnitt in einem ersten Temperaturbereich T₁ reduziert wird und danach in einem zweiten Temperaturbereich T₂; T₃ nochmals durch Heiss-Strangpressen verformt wird, wobei sein Querschnitt wieder erweitert wird, dergestalt, dass er unmittelbar hinter der Matrize 10; 16 zu einer verhältnismässig scharfkantigen Umlenkung und zu einem Fliessen quer zur Strangpressrich­tung gezwungen wird. Im Falle einer Hochtemperatur-Aluminium­legierung wird die erste Verformung im Temperaturbereich T₁ von 360 bis 450 °C mit einem Reduktionsverhältnis von 4 : 1 und die zweite, der Erweiterung des Querschnitts dienen­de Verformung im Temperaturbereich T₂; T₃ von 200 bis 500 °C mit einem Erweiterungsverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 8 durchge­führt.The method is also carried out by carrying out the deformation in at least two phases, the material being first reduced in its cross section in a first temperature range T 1 by hot extrusion and then in a second temperature range T 2; T₃ is deformed again by hot extrusion, its cross section being expanded again in such a way that it is immediately behind the die 10; 16 is forced to a relatively sharp-edged deflection and to flow transversely to the extrusion direction. In the case of a high-temperature aluminum alloy, the first deformation in the temperature range T₁ from 360 to 450 ° C with a reduction ratio of 4: 1 and the second, the expansion of the cross section serving deformation in the temperature range T₂; T₃ from 200 to 500 ° C with an expansion ratio of 1: 2 to 1: 8 performed.

Die zweite, der Erweiterung des Querschnitts dienende Ver­formung kann sich gerade aufheben, so dass das Produkt 1 wird und im Endeffekt das Werkstück den unveränderten Quer­schnitt des Rohlings aufweist. In einer Variante wird der aus Querschnittsreduktion und Querschnittserweiterung be­stehenden Verformung eine Querschnittsreduktion durch Strang­pressen mit einem Reduktionsverhältnis von 4 : 1 bis 8 : 1 im Temperaturbereich T₁ von 360 bis 450 °C vorgeschaltet.The second deformation, which serves to expand the cross section, can just cancel itself out, so that the product becomes 1 and, in the end, the workpiece has the unchanged cross section of the blank. In a variant, the existing cross-section reduction and cross-section expansion is a cross-section reduction by extrusion with a reduction ratio of 4: 1 to 8: 1 in the temperature range T₁ of 360 to 450 ° C upstream.

In vorteilhafter Weise wird die zweite Verformung unter hydro­statischem Druck oder unter Ueberlagerung von isostatischem Druck im Sinne eines kombinierten Strang- und heiss-isostati­schen Pressens durchgeführt. Vorzugsweise werden die erste und zweite Verformung gleichzeitig, jedoch örtlich getrennt in einer Strangpresse durchgeführt, die aus zwei Rezipienten 14; 19, einer dazwischen angeordneten Pressmatrize 16 und zwei Stempeln 15; 18 besteht, wobei letztere eine gleich­sinnige Axialbewegung bezüglich der Mitte der Pressmatrize 16 ausführen.The second deformation is advantageously carried out under hydrostatic pressure or under superimposition of isostatic pressure in the sense of a combined extrusion and hot isostatic pressing. The first and second deformations are preferably carried out simultaneously, but locally separated, in an extrusion press which consists of two recipients 14; 19, an intermediate die 16 and two punches 15; 18 exists, the latter executing an axial movement in the same direction with respect to the center of the die 16.

BEZEICHNUNGSLISTELIST OF DESIGNATIONS

  • 1 Erster Rezipient (Temperatur T₁)1 first recipient (temperature T 1)
  • 2 Pulvermetallurgisch hergestellter Rohling (Presskörper)2 powder metallurgically produced blank (pressed body)
  • 3 Presskraft im ersten Rezipienten3 press force in the first recipient
  • 4 Zweiter Rezipient (Temperatur T₂)4 second recipient (temperature T₂)
  • 5 Stranggepresstes Werkstück (Presskörper)5 extruded workpiece (pressed body)
  • 6 Presskraft im zweiten Rezipienten6 pressing force in the second recipient
  • 7 Fertiges Halbzeug7 Finished semi-finished products
  • 8 Erweiterter Gegenpresszylinder (Temperatur T₃)8 Extended counterpressure cylinder (temperature T₃)
  • 9 Presskraft im Gegenpresszylinder9 Press force in the counter press cylinder
  • 10 Querschnittsverengung (Matrize)10 narrowing of the cross-section (die)
  • 11 Zweimal stranggepresstes Werkstück in der Verengung11 Twice extruded workpiece in the constriction
  • 12 Fester Tisch (Grundplatte) der Presse12 Fixed table (base plate) of the press
  • 13 Beweglicher, hydraulisch gesteuerter Tisch der Presse13 Movable, hydraulically controlled press table
  • 14 Rezipient I (Presszylinder)14 recipient I (press cylinder)
  • 15 Stempel I15 stamps I
  • 16 Pressmatrize16 press die
  • 17 Rezipient II (Gegenpresszylinder)17 recipient II (counterpressure cylinder)
  • 18 Stempel II (Gegenstempel)18 stamp II (counter stamp)
  • 19 Zwischenstück (Kraftübertrager)19 intermediate piece (power transmission)
  • 20 Gegendruckzylinder20 impression cylinders
  • 21 Gegendruckkolben21 counter pressure pistons
  • 22 Halter für Stempel II22 holder for stamp II
  • 23 Pressgut23 press material

Claims (15)

1. Verfahren zur Formgebung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von pulvermetallurgisch hergestellten Roh­lingen (2) aus einer Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit durch Heiss-Strangpressen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung sukzessive in mindestens zwei voneinander verschiedenen Temperaturbereichen durchgeführt wird, wobei der Werkstoff zunächst durch Heiss-Strangpressen in seinem Querschnitt in einem oberen Temperaturbereich (T₁) reduziert wird und danach in einem tieferen Temperaturbereich (T₂) nochmals durch Heiss-Strangpressen verformt wird, wobei sein Querschnitt weiter reduziert wird.1. A process for shaping and improving the mechanical properties of powder-metallurgically produced blanks (2) made of an alloy with increased heat resistance by hot extrusion, characterized in that the deformation is carried out successively in at least two different temperature ranges, the material initially being heated Extrusion is reduced in its cross section in an upper temperature range (T₁) and then deformed again in a lower temperature range (T₂) by hot extrusion, its cross section being further reduced. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit eine ausschei­dungshärtbare, aus übersättigter Schmelze durch extrem hohe Abkühlungsgeschwindigkeit hergestellte Hochtemperatur-­Aluminiumlegierung oder eine oxyddispersionsgehärtete Magnesiumlegierung oder eine ausscheidungshärtbare oxyddis­persionsgehärtete Kupferlegierung oder eine oxyddispersions­gehärtete Nickelbasis-Superlegierung ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the alloy with increased heat resistance is a precipitation hardenable high temperature aluminum alloy made from oversaturated melt by extremely high cooling rate or an oxide dispersion hardened magnesium alloy or a precipitation hardenable oxide dispersion hardened copper alloy or an oxide dispersion hardened nickel base superalloy. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine Hochtemperatur-Aluminiumlegierung ist und dass die erste Verformung im Temperaturbereich (T₁) von 360 bis 450 oC mit einem ersten Reduktionsverhältnis von 4 : 1 bis 8 : 1 und die zweite Verformung im Temperatur­bereich (T₂) von 200 bis 350 °C mit einem zweiten Reduk­tionsverhältnis von 2 : 1 bis 6 : 1 durchgeführt wird, dergestalt, dass das gesamte Reduktionsverhältnis 8 : 1 bis 40 : 1 beträgt.3. The method according to claim 2, characterized in that the alloy is a high-temperature aluminum alloy and that the first deformation in the temperature range (T₁) from 360 to 450 oC with a first reduction ratio of 4: 1 to 8: 1 and the second deformation in Temperature range (T₂) from 200 to 350 ° C with a second reduction ratio of 2: 1 to 6: 1 is carried out such that the total reduction ratio is 8: 1 to 40: 1. 4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (2) aus pulver­metallurgisch hergestellter Aluminiumlegierung kalt-iso­statisch vorgepresst und entgast oder kalt-isostatisch vorgepresst, entgast und weiter kalt oder warm verdichtet ist.4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the blank (2) made of powder-metallurgically produced aluminum alloy is cold-isostatically pre-pressed and degassed or cold-isostatically pre-pressed, degassed and further cold or hot compressed. 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die erste, den Querschnitt reduzierende Verformung erzeugte Werkstück vor der zweiten Verformung durch Stauchen in der Strang­pressrichtung warmgeschmiedet wird, dergestalt, dass sein Querschnitt erweitert wird.5. The method according to any one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the workpiece produced by the first, the cross-section-reducing deformation is forged before the second deformation by upsetting in the extrusion direction, in such a way that its cross section is expanded. 6. Verfahren zur Formgebung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von pulvermetallurgisch hergestellten Roh­lingen (2) aus einer Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit durch Heiss-Strangpressen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung in mindestens zwei Phasen durchgeführt wird, wobei der Werkstoff zunächst durch Heiss-Strangpressen in seinem Querschnitt in einem ersten Temperaturbereich (T₁) reduziert wird und danach in einem zweiten Temperatur­bereich (T₂; T₃) nochmals durch Heiss-Strangpressen verformt wird, wobei sein Querschnitt wieder erweitert wird, derge­stalt, dass er unmittelbar hinter der Matrize (10; 16) zu einer verhältnismässig scharfkantigen Umlenkung und zu einem Fliessen quer zur Strangpressrichtung gezwungen wird.6. A method for shaping and improving the mechanical properties of powder-metallurgically produced blanks (2) made of an alloy with increased heat resistance by hot extrusion, characterized in that the deformation is carried out in at least two phases, the material first being subjected to hot extrusion its cross-section is reduced in a first temperature range (T₁) and then deformed again in a second temperature range (T₂; T₃) by hot extrusion, its cross-section being expanded again such that it is directly behind the die (10; 16) is forced to a relatively sharp-edged deflection and to flow transversely to the extrusion direction. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit eine ausschei­dungshärtbare aus übersättigter Schmelze durch extrem hohe Abkühlungsgeschwindigkeit hergestellte Hochtemperatur-­Aluminiumlegierung oder eine oxyddispersionsgehärtete Magnesiumlegierung oder eine ausscheidungshärtbare oxyd­dispersionsgehärtete Kupferlegierung oder eine oxyddis­persionsgehärtete Nickelbasis-Superlegierung ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the alloy with increased heat resistance is a precipitation hardenable high-temperature aluminum alloy made from oversaturated melt by extremely high cooling rate or an oxide dispersion hardened magnesium alloy or a precipitation hardenable oxide dispersion hardened copper alloy or an oxide dispersion hardened nickel-base superalloy. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine Hochtemperatur-Aluminiumlegierung ist und dass die erste Verformung im Temperaturbereich (T₁) von 360 bis 450 °C mit einem Reduktionsverhältnis von 4 : 1 und die zweite, der Erweiterung des Querschnitts dienende Verformung im Temperaturbereich (T₂; T₃) von 200 bis 500 °C mit einem Erweiterungsverhältnis von 1 : 2 bis 1 : 8 durchgeführt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the alloy is a high-temperature aluminum alloy and that the first deformation in the temperature range (T₁) from 360 to 450 ° C with a reduction ratio of 4: 1 and the second, the expansion of the cross section serving Deformation in the temperature range (T₂; T₃) from 200 to 500 ° C with an expansion ratio of 1: 2 to 1: 8 is carried out. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, der Erweiterung des Querschnitts dienende Verformung bei einer Temperatur (T₂; T₃) durchgeführt wird, die unterhalb der Temperatur (T₁) der ersten Verfor­mung liegt.9. The method according to claim 8, characterized in that the second, the expansion of the cross section serving deformation is carried out at a temperature (T₂; T₃) which is below the temperature (T₁) of the first deformation. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weite, der Erweiterung des Querschnitts dienende Verformung bei einer Temperatur (T₂; T₃) durchgeführt wird die oberhalb der Temperatur (T₁) der ersten Verformung liegt.10. The method according to claim 8, characterized in that the wide, the expansion of the cross section serving deformation is carried out at a temperature (T₂; T₃) which is above the temperature (T₁) of the first deformation. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsreduktion der ersten Verformung und die Querschnittserweiterung der zweiten Verformung sich gerade aufheben, so dass das Produkt 1 wird und im Endeffekt das Werkstück den unveränderten Querschnitt des Rohlings aufweist.11. The method according to claim 8, characterized in that the cross-sectional reduction of the first deformation and the cross-sectional expansion of the second deformation cancel each other, so that the product becomes 1 and in the end the workpiece has the unchanged cross-section of the blank. 12. Verfähren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der us Querschnittsreduktion und Querschnittserweiterung bestehenden Verformung eine Querschnittsreduktion durch Strangpressen mit einem Reduktionsverhältnis von 4 : 1 bis 8 : 1 im Temperaturbereich (T₁) von 360 bis 450 °C vorgeschaltet wird12. The method according to claim 11, characterized in that the us cross-section reduction and cross-sectional expansion existing cross-section reduction by extrusion with a reduction ratio of 4: 1 to 8: 1 in the temperature range (T₁) of 360 to 450 ° C is connected upstream 13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verformung unter hydrostatischem Druck oder unter Ueberlagerung von isostatischem Druck im Sinne eines kombinierten Strang- und heiss-isostatischen Pressens durchgeführt wird.13. The method according to claim 6, characterized in that the second deformation is carried out under hydrostatic pressure or with superimposition of isostatic pressure in the sense of a combined extrusion and hot isostatic pressing. 14. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Verformung gleichzeitig, jedoch örtlich getrennt in einer Strangpresse durchgeführt werden, die aus zwei Rezipienten (14; 19), einer dazwischen ange­ordneten Pressmatrize (16) und zwei Stempeln (15; 18) besteht, wobei letztere eine gleichsinnige Axialbewegung bezüglich der Mitte der Pressmatrize (16) ausführen.14. The method according to claim 6, characterized in that the first and the second deformation are carried out simultaneously, but locally separately in an extrusion press, which consists of two recipients (14; 19), a press die (16) arranged between them and two punches (15 ; 18), the latter executing an axial movement in the same direction with respect to the center of the press die (16). 15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (2) aus pulver­metallurgisch hergestellter Aluminiumlegierung kalt-iso­statisch vorgepresst und entgast oder kalt-isostatisch vorgepresst, entgast und weiter kalt oder warm verdichtet ist.15. The method according to any one of the preceding claims 6 to 14, characterized in that the blank (2) made of powder-metallurgically manufactured aluminum alloy is cold-isostatically pre-pressed and degassed or cold-isostatically pre-pressed, degassed and further cold or hot compressed.
EP89113968A 1988-08-02 1989-07-28 Method for shaping by extrusion and modifying the mechanical properties of semi-finished products made from metallic-powder alloys having an increased heat resistance Expired - Lifetime EP0356718B1 (en)

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