JP2004536967A

JP2004536967A - Sintering methods and tools used for metal injection molding of large parts

Info

Publication number: JP2004536967A
Application number: JP2003516723A
Authority: JP
Inventors: ルー，ジー−ウォエイ・ジェイ; ターヴォ，ジョン・エヌ; ベンソン，ドウェイン・エム; オルソン，ドナルド・エム; バートン，ケネス・ジェイ
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2004-12-09
Also published as: WO2003011500A2; CA2447688A1; AU2002339840A1; WO2003011500A3

Abstract

専用の焼結工具と共に使用することができ、大きく複雑な金属射出成形されたプレフォーム部品またはフローボディの形状的に安定な焼結を提供できる、改善された乾燥、バインダー蒸発および焼結プロセス。改善されたプロセスは、３段階の乾燥プロセスと単一段階のバインダー蒸発プロセスと２段階の焼結プロセスを含む。An improved drying, binder evaporation and sintering process that can be used with dedicated sintering tools and can provide shape-stable sintering of large and complex metal injection molded preform parts or flow bodies. Improved processes include a three-stage drying process, a single-stage binder evaporation process, and a two-stage sintering process.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属射出成形されたプレフォームまたはフローボディを焼結する技術に関し、より詳細には、２ステップの焼結方法および一般的に焼結プロセス中に起こるフローボディの変形を制御する関連工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属射出成形（ＭＩＭ）は、複雑な多次元部品を高い費用効果で生産するためのよく知られた技術である。一般に、そのような部品は、約２５〜約２５０グラムの重量範囲の比較的小さな大きさであり、しばしば大量に生産される。金属射出成形は、自動車、小火器および医療産業において、最も一般に使用されている。
【０００３】
一般に、ＭＩＭプロセスでは、粉末金属、水およびバインダーを混合する。一般にバインダーは、水性の有機ゲルから構成される。混合された粉末金属およびバインダー組成物は、比較的低い温度および圧力で一般に流動可能な混合物を生成する。一般に、粉末金属に対するバインダーの割合は、約４０〜６０体積％がバインダーである。その目的は、金型のすべてのクレバスおよび小寸法のフィーチャを満たすような粘性を有する流動可能な混合物を製造することである。一般に流動可能な混合物は、射出成形機を介して金型に移される。
【０００４】
射出成形機は、当分野の技術で知られており、一般に数百トンの圧力を金型に加えることができる。一般に金型は、流動可能な材料を取り出す前に、それを凝固させるための内部冷却通路を備えるように構成されている。一般に金型のキャビティは、バインダーを取り除いた後でおこる収縮を補償するために所望の完成部品のキャビティより大きくなっている。金型の構造は、金属、プラスチックやゴムなど、剛性の材料または可撓性の材料から形成することができる。金型は、成形プロセスの際に空気を金型から逃がすことを可能にするベントまたは空気抜き管路を備えることが好ましい。あるいは、金型は、空気を金型から逃がすことを可能にする多孔性の金属またはセラミックのインサートを備えることもできる。金型に流動可能な混合物を満たした後、成形された部品を形成するために金型／混合物に圧力を加える。これはプレフォームとしても知られている。プレフォームのための典型的な射出成形圧力は、約６８，９５０〜８２，７４０ｋＰａ（約１０〜１２ｋｓｉ）の範囲である。この成形された状態のプレフォームは、「未焼結」部品と呼ばれる。未焼結プレフォームは、ほとんどの残存水分を蒸発させるのに十分な温度にまで加熱するオーブンで乾燥することができる。それから、バインダーを蒸発させるためにプレフォームを炉内に置く。高密度を有し、したがって十分な動作強度を有する部品を実現するために、次いでプレフォームを焼結する。
【０００５】
焼結は、粉末金属プレフォームを凝集させて、鋳造されたまたは精錬された材料と同じまたはほぼ同じ機械的性質を有する実質的に固体の形状にするための高温プロセスである。一般に、焼結とは、粉末金属プレフォームの温度を材料の融点に近い温度にまで、しかしそれを越えずに上昇させ、温度をそこである定められた時間だけ保持することを言う。このような状況下では、粒子間溶融が起こり、材料が緻密化して固体になる。
【０００６】
一般に、完全な凝固は起こらないが、材料によっては焼結密度が９９％に近づくことができる。緻密化プロセスが起こると、プレフォーム内の隙間ボイドの大きさが収縮し、その数が減少する。その結果、焼結プレフォームのバルク体積は、焼結前のプレフォームのバルク体積よりかなり小さくなる。プレフォームが収縮するにつれて、プレフォームの幾何的変形が起こることがある。この変形は、小さな部品では比較的小さく、二次的機械加工操作によって容易に改善することができる。しかし、正味重量が２５０グラムを越える大きな部品では、この望ましくない変形は、より問題である。
【０００７】
一般に、緻密化期間中、プレフォームが高温にさらされる間は、管状や他の形状などいくつかの形状のプレフォームは、変形する影響に対する抵抗力がより弱く、プレフォームに合致した最終的な形状を実現することはそのような金属部品の焼結における挑戦課題であると認められている。例えば、米国特許第５，７１０，９６９号を参照のこと。この問題は、大きな円筒形断面および不規則な高質量の突出部を備えるプレフォームを焼結するとき、特に明白になる。例えば、大きな円筒形のプレフォームの断面は、重力の影響を受けて、卵型形状の緻密化された断面に変形する。この理由で、ＭＩＭおよび焼結技術の使用は、重量が約２５０グラムを越える比較的大きな部品、または直径が約３．８ｃｍを越える円筒形の断面を備える部品の製造に拡張されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、比較的大きな部品の形状の安定性を保持しながら、その部品を焼結できる焼結方法および工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、今まで実現できなかった大きさかつ／または複雑さの寸法的に正確なＭＩＭ部品を作製するために使用できる方法および／または工具を提供し、専用の焼結工具と共に使用できる、大きく複雑なＭＩＭ部品の形状的に安定な焼結を提供する、改善された乾燥プロセス、バインダー除去プロセス、および焼結プロセスを含む。
【００１０】
例としてのみあげると、この改善されたプロセスは、４段階の乾燥プロセス、単一段階のバインダー除去プロセスおよび２段階の焼結プロセスを含む。しばしば、乾燥プロセスの際にひび割れができて、多数のスクラップ部品がでるので、湿った未焼結プレフォームを乾燥させることは、特に重要である。この問題は、大きなＭＩＭ部品の場合に特によく起こる。
【００１１】
新しい２段階の焼結プロセスは、第１固定段階を含み、この第１固定段階では、ＭＩＭ成形プレフォームを、第１焼結温度で、その最大密度の約６０％〜８０％まで緻密化させ、次いで冷却させることができる。一般に、第１焼結段階で使用される焼結温度は、成形プロセスで使用される粉末金属材料の融点よりはるかに低く、したがってプレフォームが、どのような大きい支持されていない表面にも働く重力による不適切なひずみを受けることが防止される。第１焼結温度を合金の固相線温度（すなわち合金が溶融し始める温度）より低く保持することが望ましいことを示すことができる。この第１段階は、プレフォームの全体形状を固定する働きをする。
【００１２】
第２段階で、プレフォームを、粉末金属材料の融点近くの第２焼結温度まで加熱し、この温度で、より緻密な部品密度が生じる。
一般に、大小両方の円筒形のフィーチャを有するプレフォーム部品中で、所定の大きさのインサートなどの耐熱性焼結工具を、第１焼結段階と第２焼結段階の両方で使用することができる。酸化アルミニウムセラミックなどの耐熱性材料が、インサートに使用できる。第１焼結段階では、インサートを使用して、プレフォームを支持し、いかなる小さな円筒形のフィーチャの直径も制御する。第２焼結段階では、より大きな円筒形のフィーチャに第２組のインサートを嵌めることができ、それによって、そうしない場合には焼結中にフィーチャが卵型または望ましくない形状にさせる重力による、これらのフィーチャの法外な変形を防止する。
【００１３】
これらのまた他の本発明の特徴は、以下の本発明についての詳細な説明を、添付の例示的な図面と併せ読むことで、より明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書で使用する、「プレフォーム」という用語は、バインダーを使用せずに粉末金属を圧縮成形させた従来の粉末金属プレフォームを含むものである。「プレフォーム」という用語は、フローボディが粉末金属、水およびバインダーの混合物から製造される、ＭＩＭフローボディも含むものである。フローボディとは、バルブアセンブリのうちで流体の流路が内部中に形成されている部分など、流路が内部に形成されている構造または部品である。
【００１５】
本明細書全体にわたって、本発明の方法および工具について、寒天水溶液を含むバインダーと混合した、公称化学組成が５２．５Ｎｉ−１８．５Ｆｅ−１８．５Ｃｒ−５．１Ｎｂ−３Ｍｏ−０．９Ｔｉ−０．５Ａｌ−０．４Ｃ（重量％）の市販のインコネル７１８の粉末金属混合物から製造された特定のフローボディに関して説明する。
【００１６】
一般に、様々な温度および加熱回数が、いかなるインコネル合金組成物にも適用できる。本発明の焼結方法は、鉄、ニッケルおよびチタンベースの合金を含むが、それだけには限らない、実質的にいかなる金属合金にも適用できることを当分野の技術者には理解されよう。インコネル７１８以外の合金の焼結温度および回数は、当然記載されたものとは異なる。さらに、本発明の方法は、実質的にいかなるプレフォームまたはＭＩＭフローボディ構成にも使用することができ、本発明の工具は、大きなまた小さな円筒形のフィーチャを有する、いかなるプレフォームまたはフローボディにも使用することができる。
【００１７】
図１を参照すると、第１段階焼結の準備がされた例示的なフローボディ２６が示してある。このフローボディは、内径約８．８ｃｍの大きな円筒形の孔３０と内径約３．０ｃｍの１対のより小さな円筒形の孔２８とを有するバタフライバルブのハウジングである。代表的なフローボディのフィーチャの壁厚は約３ｍｍである。フローボディの重量は、約１０００グラムで、一般にＭＩＭプロセスで製造される部品の重量を大幅に越えている。フローボディは、成形プロセスの際に形成された、フローボディの丸みを支持することを助けるダイアフラム２０を含む。しかし、ダイアフラムは、必ずしもすべての応用例で必要なわけではなく、望みに応じて、焼結の前または後で取り外される。
【００１８】
このフローボディは、本発明の方法および工具を使用して製造され、本発明の方法を用いて首尾よく製造できるタイプの大きなフローボディを寸法的、形状的に代表するものである。この方法および工具を使用して、他の大きく複雑なＭＩＭ部品も製造することができる。本発明の方法は、少なくとも１５００グラムまでの重量および８ｃｍを越える直径を有する円筒形のフィーチャを備えるフローボディを焼結するのに適していると考えられる。
【００１９】
図１に示すように、フローボディを専用の焼結工具が支持する。具体的に、各々の小さな孔の内部に、セラミックインサート、例えば円筒３４が配置される（図３も参照）。各円筒は、第１段階焼結の際、それが配置されているそれぞれの孔の形状を保持し、フローボディを、セラミックロッド３２を介して支持する働きをする。円筒の各々は、セラミックロッド３２を摺動可能に受ける貫通孔３５（図３）を含んでもよい。セラミックロッドは、中実でも管状でもよく、耐火煉瓦支持構造などのセラミック支持構造４０内に置かれる。この支持構造は、セラミックロッドを受けるためのベース４２と１対のＶ形ノッチのブロック４１（図３）とを含むことができる。第１段階焼結工具３２、３４、４１および４２の構成がより具体的に図３に示されている。フローボディ２６は、それがベース４２から間隔を置くように、円筒３４を介してセラミックロッド３２によって支持される。
【００２０】
より小さな孔を有するより小さな部品の場合、円筒３４を取り外し、セラミックロッド３２だけで部品を支持することができることを理解されよう。この場合、セラミックロッドは、孔の丸みを保証するために使用してもしなくてもよい。例えば、ロッドを使用して部品を支持してもよいが、そのロッドは、比較的小さな孔の丸みを保持する必要はない。さらに、フローボディの支持構造に対する向きは、望みに応じて変えることができる。例えば、図１は、水平の軸を有する大きな円筒形の孔３０を示している。しかし、セラミックロッド上で、孔３０が垂直軸を有するように部品を回転させることもできる。
【００２１】
次に図２を参照すると、第２段階焼結の準備がされたフローボディ２６が示してある。２つの大きな直径のセラミックインサート、例えば円筒３８（図４も参照）が、大きな孔３０の内部に配置される。第１段階焼結で使用したより小さなセラミック円筒と同様に、これらの円筒は、焼結の際、セラミックロッド３６を介して、孔の形状を保持しフローボディを支持する働きをする。セラミックロッドは、第１段階焼結で使用したものと同じロッドでよい。次に図４を参照すると、第２段階焼結工具が詳細に示されている。円筒３８の各々は、ロッド３６を摺動可能に受ける貫通孔３７を有する。ロッド３６は、円筒を支持し、したがって、耐火煉瓦支持構造４０内のフローボディを支持する。第１および第２焼結段階で、同じ支持構造を使用することができる。第２焼結段階でも、フローボディは、それがベースから間隔を置くように、円筒を介してセラミックロッドによって支持される。
【００２２】
焼結工具は、市販の酸化アルミニウムセラミックから製造することが好ましい。酸化アルミニウムは、焼結の際に変形もせず、またインコネル７１８金属フローボディに張り付くこともない耐久性のある材料である。焼結工具は、酸化アルミニウムの棒材を機械加工することによって、または当技術分野で知られている射出成形プロセスによって製造することができる。好ましくは、円筒３４および３８外径は、それらが配置される孔の最終寸法の所望の内径に合うように機械加工される。このように、焼結の際、フローボディが円筒を囲んで収縮するので、フローボディの円筒形のフィーチャの所望の最終寸法をより簡単に制御することができる。多くの場合には、円筒３４および３８の直径を、フローボディの円筒形のフィーチャの最終内径より小さな直径に機械加工して、少量の余分の材料を２次機械加工動作のために残しておくことが望ましいであろう。そうでない場合には、インサートは、焼結プロセスの際、所望の端部部品の形状によって必要とされる孔を形成するのに必要ないかなる形状もとることができることを理解されたい。
【００２３】
次に図５を参照して、本発明の焼結プロセスを詳細に説明する。ステップ１２〜１８は、湿った未焼結ＭＩＭ部品の乾燥プロセスを含んでいる。従来技術の乾燥プロセスでは、高温で急速に乾燥するＭＩＭ部品を必要としている。この手順は、小さな部品には効果的である。しかし、比較的大きな円筒形のフィーチャを備える大きなＭＩＭ部品は、急速乾燥プロセスの際にひび割れすることがあり、受け入れられないほど多数のスクラップ部品をもたらす。これは、フローボディのバインダーからの水の急激な蒸発が、厚いフローボディ断面と薄いフローボディ断面との間の、またより乾いた外側の（外部の）部分とより湿った内部の部分との間の収縮の差を起こすためであると考えられている。したがって、大きなＭＩＭ部品を首尾よく製造する際の重要なステップは、ひび割れを生じさせずに部品から水を除去することである。
【００２４】
ステップ１２で、１つまたは複数の新しく成形された未焼結のフローボディを、プラスチックまたは他の任意の適切な材料からなるコンテナまたは袋の中に密封する。密封コンテナは、室温および大気圧で２〜３日の期間、保管する。この期間中に、水蒸気が、各フローボディから蒸発し、コンテナまたは袋の壁に凝縮する。ステップ１４で、密封コンテナまたは袋を大気に通気して、ゆっくりした速度の乾燥を開始する。次いで、フローボディを、この状態で３日から５日の期間、保管する。この期間中に、水は、以前には密封されていたコンテナまたは袋から蒸発し、水蒸気はフローボディから蒸発し続ける。
【００２５】
ステップ１６で、各フローボディを、通気されたコンテナから取り出し、さらに２〜３日の間、棚または他の支持部の上で乾燥させる。一般に、ひび割れができるのを防ぐために、未焼結フローボディをゆっくりと乾燥することが重要であることがテストから明らかになっている。しかし、密封コンテナ内、通気コンテナ内また棚の上でフローボディを乾燥する持続時間は、特定のフローボディの大きさや壁の厚さなどの要因に応じて、大幅に変わり得る。したがって、前述の乾燥時間は、例にしかすぎない。
【００２６】
上述の時間を使用して、図１に示すタイプのひび割れのないフローボディを製造した。ステップ１８で、フローボディを、大気圧中のオーブン内で６０°±５℃で約２４時間焼成する。オーブン内で低温で焼成すると、フローボディ内に残っている水が蒸発する。乾燥プロセスを完了したとき、一般に乾燥した未焼結のフローボディは、「成形された状態の」重量の約７％を失っている。ステップ２０で、フローボディを炉内で約２７５℃±５℃に約２時間加熱する。このステップで、バインダーの非水部分がフローボディから蒸発する。この時点で、乾燥した未焼結のフローボディは、焼結の準備ができている。
【００２７】
さらなるテストによって、１種類または複数種類の添加剤をバインダーに加えると、乾燥プロセスをより速くすることが可能となり、未焼結のフローボディをコンテナまたは袋内に入れる必要がなくなり、また、応用例によっては、未焼結のフローボディを、室温で２〜３日またはそれより短い期間、乾燥させるだけで、焼結の準備ができる製品が得られることが示唆された。しかし、このより速い乾燥方法は、表面仕上げに有害な影響をおよぼし、例えばピッチングを生じさせるようにみえる。テストは完了しておらず、乾燥時間を短縮するためにバインダーへ添加剤を添加することが、個々のどのような応用例に対しても好ましいかどうかについては、まだ結論がでていない。図５に示されている乾燥方法は、許容できる方法であると考えられるが、他の乾燥方法も企図され、また記載された焼結方法は、適切に乾燥されたいかなる未焼結ＭＩＭ部品にも使用できることを理解されたい。
【００２８】
第１段階焼結で、フローボディを、前述のようにセラミック工具３２、３４、４１および４２によって配置する。ステップ２２で、フローボディを、高真空の炉内に置き、約３０分間、好ましくは約１２３５℃に加熱する。第１段階焼結の目的は、部品の全体形状を実質的に固定することである。したがって、１２３５℃で３０分間で、フローボディ中で一部の粒子間溶融が起こる。一般に、この溶融は、フローボディの外部表面で起こる。第１段階焼結後のインコネル７１８のフローボディの典型的な密度は、最大達成密度の約６０％〜８０％である。第１段階焼結の際、フローボディは、十分に可塑性になるほど、金属合金の融点に近くまでは加熱されず、したがって、フローボディに作用する重力がフローボディの大幅な変形を起こすことがあり得る。
【００２９】
焼結プロセスの際の温度制御は重要であるが、いくらかの温度変動は許される。例えば、第１焼結段階の場合、１１００℃〜１２４０℃がフローボディのために許容できる動作範囲である。１２３０℃〜１２４０℃の温度範囲も使用することができる。フローボディを加熱する持続時間もフローボディの形状に応じて変わる。薄い壁を有するフローボディは、より短い焼結時間を必要とし、それに対応して厚い壁で囲まれた断面を有するフローボディは、より長い焼結時間を必要とすることになる。
【００３０】
一般に、第１段階焼結の後、フローボディを高真空炉から取り出し、第１段階焼結と第２段階焼結の間、数時間冷却させる。この冷却期間は、プロセスにとってそれほど重要ではないが、それによって、主に第１段階焼結工具をフローボディから取り外し、第２段階焼結工具をフローボディ内に取り付けることが可能になる。本明細書に記載された方法および工具を使用して、１つまたは複数のフローボディを同時に加工することができる。
【００３１】
ステップ２４で、第２段階焼結工具３６、３８、４１および４２を、やはり高真空炉内に置かれたフローボディ内に取り付ける。次に、フローボディを、約３０分間、約１２８０℃±５℃の温度に加熱する。約１２７０℃以上の温度を使用してもよい。第２段階焼結の目的は、フローボディの密度の増大を、さらにはその最大の緻密化さえも実現することである。フローボディが合金組成物の融点近くの温度に加熱されるので、第２段階焼結では、温度制御はより重要である。この点に関して、焼結温度は、合金の融点を越えるべきではない。テストの結果では、１２８０℃±５℃の第２段階焼結を使用すると、緻密化は、鍛錬用成形品の合金密度の９９％に近づく。１２７５℃より低い温度で第２段階焼結を実施することも全く可能である。より低い第２段階焼結温度では、所与の時間内でのフローボディの緻密化がより少なくなり、それに対応して、完成部品がより高い間隙率を有し、使用強度が幾分減少する。このことは、最大強度が要求されない部品の場合には問題なく許容される。第２段階焼結後、フローボディを、望みに応じて、機械加工しかつ／または熱処理することができる。例えば、フローボディを、溶体熱処理し、さらに析出硬化処理すると、望みに応じた機械特性が達成される。この手順は、当技術分野では知られている。
【００３２】
鋳造フローボディおよびＭＩＭのフローボディは、一般に異なる表面特性を有する。鋳造フローボディは約６．３５μｍ（約２５０μインチ）の表面粗度をもつが、一方ＭＩＭのフローボディは約０．７６２μｍ（約３０μインチ）より小さい表面粗度をもつ。ＭＩＭプロセスでは、鋳込み成形と比べると、無駄になる材料がより少なく、必要な機械加工もより少なく、したがって、ＭＩＭプロセスで部品を作製する方がより安価である。
【００３３】
新しい多段階のＭＩＭ部品乾燥および焼結プロセスが開示されたことが理解されるであろう。これらの新しいプロセスは、部品の形状の優れた寸法制御を保持しながら、比較的大きなＭＩＭ部品が焼結されることを可能とする。さらに、大きな円筒形のフィーチャの正確な寸法の保持を支援する、専用の酸化アルミニウムセラミック焼結工具も開示された。現時点で好ましい実施形態のみについて詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱せずに、本明細書で開示されたシステムおよび方法に対する変形および修正ができることが、当分野の技術者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外は、限定されるものではない
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による、第１段階焼結の準備がされたバルブフローボディを焼結工具と共に示す透視図である。
【図２】本発明による、第２段階焼結の準備がされた図１のフローボディを追加の焼結工具と共に示す別の透視図である。
【図３】図１の焼結工具をより詳細に示す透視図である。
【図４】図２の焼結工具をより詳細に示す透視図である。
【図５】本発明の乾燥プロセス、バインダー蒸発プロセス、および焼結プロセスの諸ステップを示すフローチャートである。【Technical field】
[0001]
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to techniques for sintering metal injection molded preforms or flow bodies, and more particularly to a two-step sintering method and related methods for controlling the deformation of the flow body that generally occurs during the sintering process. About tools.
[Background Art]
[0002]
Metal injection molding (MIM) is a well-known technique for cost-effectively producing complex multidimensional parts. Generally, such components are relatively small in size, ranging from about 25 to about 250 grams, and are often produced in large quantities. Metal injection molding is most commonly used in the automotive, small arms and medical industries.
[0003]
Generally, in a MIM process, powdered metal, water and a binder are mixed. Generally, the binder is composed of an aqueous organic gel. The mixed powdered metal and binder composition produces a generally flowable mixture at relatively low temperatures and pressures. Generally, the ratio of the binder to the powder metal is about 40 to 60% by volume of the binder. The purpose is to produce a viscous, flowable mixture that fills all the crevasses and small size features of the mold. Generally, the flowable mixture is transferred to a mold via an injection molding machine.
[0004]
Injection molding machines are known in the art and can generally apply hundreds of tons of pressure to a mold. Generally, the mold is configured to include internal cooling passages for solidifying the flowable material prior to removal. Generally, the mold cavity is larger than the desired finished part cavity to compensate for the shrinkage that occurs after binder removal. The mold structure can be formed from a rigid or flexible material, such as metal, plastic or rubber. The mold preferably includes vents or vent lines to allow air to escape from the mold during the molding process. Alternatively, the mold may include a porous metal or ceramic insert that allows air to escape from the mold. After filling the mold with the flowable mixture, pressure is applied to the mold / mixture to form a molded part. This is also known as preform. Typical injection molding pressures for the preform range from about 68,950 to 82,740 kPa (about 10 to 12 ksi). This shaped preform is called a "green" part. The green preform can be dried in an oven that heats to a temperature sufficient to evaporate most of the residual moisture. The preform is then placed in a furnace to evaporate the binder. The preform is then sintered in order to achieve a part having a high density and thus sufficient operating strength.
[0005]
Sintering is a high temperature process for agglomerating a powdered metal preform into a substantially solid form having the same or nearly the same mechanical properties as the cast or refined material. In general, sintering refers to raising the temperature of a powdered metal preform to a temperature close to, but not exceeding, the melting point of the material and holding the temperature there for a defined period of time. Under such circumstances, interparticle melting occurs and the material becomes dense and solid.
[0006]
Generally, complete solidification does not occur, but the sintering density can approach 99% for some materials. As the densification process occurs, the size of interstitial voids in the preform shrinks and their number decreases. As a result, the bulk volume of the sintered preform is significantly smaller than the bulk volume of the preform before sintering. As the preform shrinks, geometric deformation of the preform may occur. This deformation is relatively small for small parts and can easily be improved by secondary machining operations. However, for large parts with a net weight greater than 250 grams, this undesirable deformation is more problematic.
[0007]
In general, during densification, while the preform is exposed to elevated temperatures, some shapes of the preform, such as tubulars and other shapes, are less resistant to the effects of deformation and have a final conforming to the preform. Realizing the shape has been recognized as a challenge in sintering such metal parts. See, for example, U.S. Patent No. 5,710,969. This problem is particularly evident when sintering preforms with large cylindrical cross sections and irregular high mass protrusions. For example, the cross-section of a large cylindrical preform is deformed under the influence of gravity into an oval-shaped, densified cross-section. For this reason, the use of MIM and sintering techniques has not been extended to the production of relatively large parts weighing more than about 250 grams, or parts having a cylindrical cross section greater than about 3.8 cm in diameter.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0008]
An object of the present invention is to provide a sintering method and a tool that can sinter a relatively large part while maintaining the shape stability of the part.
[Means for Solving the Problems]
[0009]
The present invention provides methods and / or tools that can be used to make dimensionally accurate MIM parts of a size and / or complexity not heretofore feasible, which can be used with dedicated sintering tools. Includes improved drying, binder removal, and sintering processes that provide shape stable sintering of large and complex MIM parts.
[0010]
By way of example only, the improved process includes a four-stage drying process, a single-stage binder removal process, and a two-stage sintering process. Drying a wet green preform is particularly important, as cracking often occurs during the drying process, resulting in a large number of scrap parts. This problem is particularly common with large MIM components.
[0011]
The new two-stage sintering process includes a first consolidation stage in which the MIM molded preform is densified at a first sintering temperature to about 60% to 80% of its maximum density. And then allowed to cool. In general, the sintering temperature used in the first sintering stage is much lower than the melting point of the powdered metal material used in the molding process, so that the preform is subject to gravity acting on any large unsupported surface From being improperly distorted. It can be shown that it is desirable to keep the first sintering temperature below the solidus temperature of the alloy (ie, the temperature at which the alloy begins to melt). This first stage serves to fix the overall shape of the preform.
[0012]
In a second stage, the preform is heated to a second sintering temperature near the melting point of the powdered metal material, at which temperature a denser component density is produced.
Generally, in a preform part having both large and small cylindrical features, it is possible to use a refractory sintering tool, such as an insert of a given size, in both the first and second sintering stages. it can. Heat resistant materials such as aluminum oxide ceramic can be used for the insert. In the first sintering stage, inserts are used to support the preform and control the diameter of any small cylindrical features. In a second sintering step, a larger set of cylindrical features can be fitted with a second set of inserts, thereby causing gravity to cause the features to become ovoid or otherwise undesired during sintering. Prevent exaggerated deformation of these features.
[0013]
These and other features of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention when read in conjunction with the accompanying exemplary drawings.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0014]
As used herein, the term "preform" is intended to include conventional powdered metal preforms in which powdered metal is compression molded without the use of a binder. The term "preform" also includes MIM flow bodies, where the flow body is made from a mixture of powdered metal, water and a binder. The flow body is a structure or a part in which a flow path is formed inside, such as a portion of a valve assembly in which a fluid flow path is formed.
[0015]
Throughout the specification, the methods and tools of the present invention have a nominal chemical composition of 52.5Ni-18.5Fe-18.5Cr-5.1Nb-3Mo-0.9Ti-0 mixed with a binder comprising an aqueous agar solution. A specific flow body made from a powdered metal mixture of 0.55 Al-0.4C (wt%) commercial Inconel 718 is described.
[0016]
In general, various temperatures and heating times can be applied to any Inconel alloy composition. Those skilled in the art will appreciate that the sintering method of the present invention can be applied to virtually any metal alloy, including, but not limited to, iron, nickel and titanium based alloys. The sintering temperature and frequency of alloys other than Inconel 718 are of course different from those described. Further, the method of the present invention can be used with virtually any preform or MIM flow body configuration, and the tool of the present invention can be used with any preform or flow body having large and small cylindrical features. Can also be used.
[0017]
Referring to FIG. 1, there is shown an exemplary flow body 26 ready for first stage sintering. The flow body is a butterfly valve housing having a large cylindrical hole 30 having an internal diameter of about 8.8 cm and a pair of smaller cylindrical holes 28 having an internal diameter of about 3.0 cm. A typical flow body feature has a wall thickness of about 3 mm. The weight of the flow body weighs about 1000 grams, which is far in excess of the weight of parts typically manufactured in the MIM process. The flow body includes a diaphragm 20 that helps support the roundness of the flow body formed during the molding process. However, the diaphragm is not required in all applications and is removed before or after sintering, as desired.
[0018]
This flow body is manufactured using the method and tool of the present invention and is dimensionally and geometrically representative of a large flow body of the type that can be successfully manufactured using the method of the present invention. Other large and complex MIM parts can also be manufactured using this method and tool. The method of the present invention is believed to be suitable for sintering flow bodies with cylindrical features having a weight of at least up to 1500 grams and a diameter of more than 8 cm.
[0019]
As shown in FIG. 1, a dedicated sintering tool supports the flow body. Specifically, a ceramic insert, such as a cylinder 34, is placed inside each small hole (see also FIG. 3). Each cylinder retains the shape of the respective hole in which it is located during the first stage sintering and serves to support the flow body via ceramic rods 32. Each of the cylinders may include a through hole 35 (FIG. 3) that slidably receives the ceramic rod 32. The ceramic rod, which may be solid or tubular, is placed in a ceramic support structure 40, such as a refractory brick support structure. The support structure may include a base 42 for receiving a ceramic rod and a pair of V-notch blocks 41 (FIG. 3). The configuration of the first stage sintering tools 32, 34, 41 and 42 is shown more specifically in FIG. Flow body 26 is supported by ceramic rod 32 via cylinder 34 so that it is spaced from base 42.
[0020]
It will be appreciated that for smaller parts having smaller holes, the cylinder 34 can be removed and the part supported by the ceramic rod 32 alone. In this case, a ceramic rod may or may not be used to ensure roundness of the hole. For example, a rod may be used to support the part, but the rod need not retain the relatively small roundness of the hole. Further, the orientation of the flow body with respect to the support structure can be varied as desired. For example, FIG. 1 shows a large cylindrical hole 30 having a horizontal axis. However, it is also possible to rotate the part on the ceramic rod such that the hole 30 has a vertical axis.
[0021]
Referring now to FIG. 2, there is shown a flow body 26 ready for second stage sintering. Two large diameter ceramic inserts, for example a cylinder 38 (see also FIG. 4), are located inside the large bore 30. Like the smaller ceramic cylinders used in the first stage sintering, these cylinders serve to hold the shape of the holes and support the flow body during sintering via ceramic rods 36. The ceramic rod may be the same rod used in the first stage sintering. Referring now to FIG. 4, the second stage sintering tool is shown in detail. Each of the cylinders 38 has a through hole 37 that slidably receives the rod 36. The rod 36 supports the cylinder and therefore supports the flow body in the firebrick support structure 40. The same support structure can be used in the first and second sintering stages. Also in the second sintering stage, the flow body is supported by a ceramic rod via a cylinder so that it is spaced from the base.
[0022]
Preferably, the sintering tool is manufactured from a commercially available aluminum oxide ceramic. Aluminum oxide is a durable material that does not deform during sintering and does not stick to the Inconel 718 metal flow body. The sintered tool can be manufactured by machining a bar of aluminum oxide or by an injection molding process known in the art. Preferably, the outer diameters of cylinders 34 and 38 are machined to match the desired inner diameter of the final dimension of the hole in which they are located. Thus, during sintering, the desired final dimensions of the cylindrical features of the flow body can be more easily controlled as the flow body shrinks around the cylinder. Often, the diameter of cylinders 34 and 38 is machined to a diameter smaller than the final inside diameter of the cylindrical features of the flow body, leaving a small amount of extra material for secondary machining operations. It would be desirable. Otherwise, it should be understood that the insert can take any shape required to form the holes required by the shape of the desired end piece during the sintering process.
[0023]
Next, the sintering process of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Steps 12-18 include the drying process of the wet green MIM part. Prior art drying processes require MIM parts that dry rapidly at high temperatures. This procedure is effective for small parts. However, large MIM parts with relatively large cylindrical features can crack during the rapid drying process, resulting in an unacceptably large number of scrap parts. This is due to the rapid evaporation of water from the flow body binder between the thick and thin flow body sections, and between the dry outer (outer) part and the wetter inner part. It is believed to cause a difference in contraction between the two. Therefore, an important step in the successful manufacture of large MIM parts is to remove water from the parts without cracking.
[0024]
At step 12, one or more newly formed green flow bodies are sealed in a container or bag of plastic or any other suitable material. The sealed container is stored at room temperature and atmospheric pressure for a period of 2-3 days. During this time, water vapor evaporates from each flow body and condenses on the walls of the container or bag. At step 14, the sealed container or bag is vented to atmosphere to begin slow rate drying. Next, the flow body is stored in this state for a period of 3 to 5 days. During this period, water evaporates from the previously sealed container or bag and water vapor continues to evaporate from the flow body.
[0025]
At step 16, each flow body is removed from the vented container and dried on a shelf or other support for an additional 2-3 days. In general, tests have shown that it is important to dry the green flow body slowly to prevent cracking. However, the duration of drying the flow bodies in sealed containers, vented containers and on shelves can vary widely depending on factors such as the particular flow body size and wall thickness. Thus, the aforementioned drying times are only examples.
[0026]
Using the times described above, a crack-free flow body of the type shown in FIG. 1 was produced. In step 18, the flow body is fired in an oven at atmospheric pressure at 60 ° ± 5 ° C. for about 24 hours. When firing at a low temperature in an oven, the water remaining in the flow body evaporates. When the drying process is completed, the dried green flow body typically has lost about 7% of its "as molded" weight. In step 20, the flow body is heated in a furnace to about 275 ° C. ± 5 ° C. for about 2 hours. In this step, the non-aqueous portion of the binder evaporates from the flow body. At this point, the dried, unsintered flow body is ready for sintering.
[0027]
Further testing has shown that adding one or more additives to the binder can speed up the drying process, eliminating the need for green flow bodies in containers or bags, and applications. In some cases, it has been suggested that simply drying the unsintered flow body at room temperature for a few days or less will result in a product ready for sintering. However, this faster drying method appears to have a detrimental effect on the surface finish, for example causing pitting. The tests have not been completed and it is not yet concluded whether adding additives to the binder to reduce the drying time is preferred for any particular application. While the drying method shown in FIG. 5 is considered to be an acceptable method, other drying methods are also contemplated and the described sintering method applies to any properly dried green MIM parts. It should be understood that can also be used.
[0028]
In the first stage sintering, the flow body is positioned by the ceramic tools 32, 34, 41 and 42 as described above. In step 22, the flow body is placed in a high vacuum furnace and heated for about 30 minutes, preferably to about 1235 ° C. The purpose of the first stage sintering is to substantially fix the overall shape of the part. Therefore, at 1235 ° C. for 30 minutes, some interparticle melting occurs in the flow body. Generally, this melting occurs on the outer surface of the flow body. Typical densities of the flow body of Inconel 718 after first stage sintering are about 60% to 80% of the maximum achieved density. During the first stage sintering, the flow body is not heated close enough to the melting point of the metal alloy to be sufficiently plastic, so that the gravitational force acting on the flow body can cause significant deformation of the flow body. obtain.
[0029]
Temperature control during the sintering process is important, but some temperature fluctuations are allowed. For example, for the first sintering stage, 1100 ° C. to 1240 ° C. is an acceptable operating range for the flow body. Temperature ranges from 1230 ° C to 1240 ° C can also be used. The duration of heating the flow body also depends on the shape of the flow body. Flow bodies with thin walls will require shorter sintering times, and flow bodies with correspondingly thicker walled cross sections will require longer sintering times.
[0030]
Generally, after the first stage sintering, the flow body is removed from the high vacuum furnace and allowed to cool for several hours between the first and second stage sintering. This cooling period is not critical to the process, but mainly allows the first stage sintering tool to be removed from the flow body and the second stage sintering tool to be mounted in the flow body. Using the methods and tools described herein, one or more flow bodies can be machined simultaneously.
[0031]
At step 24, the second stage sintering tools 36, 38, 41 and 42 are mounted in a flow body also placed in a high vacuum furnace. Next, the flow body is heated to a temperature of about 1280 ° C. ± 5 ° C. for about 30 minutes. Temperatures of about 1270 ° C. or higher may be used. The purpose of the second stage sintering is to achieve an increase in the density of the flow body and even its maximum densification. Temperature control is more important in the second stage sintering because the flow body is heated to a temperature near the melting point of the alloy composition. In this regard, the sintering temperature should not exceed the melting point of the alloy. Test results show that using a second stage sintering at 1280 ° C. ± 5 ° C., densification approaches 99% of the alloy density of the forging part. It is quite possible to carry out the second stage sintering at a temperature lower than 1275 ° C. At a lower second stage sintering temperature, there is less densification of the flow body within a given time, and correspondingly, the finished part has a higher porosity and somewhat reduced use strength . This can be tolerated without problems for parts where maximum strength is not required. After the second stage sintering, the flow body can be machined and / or heat treated as desired. For example, if the flow body is subjected to a solution heat treatment and further a precipitation hardening treatment, desired mechanical properties are achieved. This procedure is known in the art.
[0032]
Cast flow bodies and MIM flow bodies generally have different surface properties. The cast flow body has a surface roughness of about 250 μinch (6.35 μm), while the flow body of the MIM has a surface roughness of less than about 30 μinch (0.762 μm). In the MIM process, less material is wasted and less machining is required than in casting, and therefore, it is less expensive to make parts in the MIM process.
[0033]
It will be appreciated that a new multi-stage MIM part drying and sintering process has been disclosed. These new processes allow relatively large MIM parts to be sintered while retaining good dimensional control of the part shape. In addition, specialized aluminum oxide ceramic sintering tools have been disclosed that assist in maintaining the correct dimensions of large cylindrical features. Although only the presently preferred embodiments have been described in detail, it will be apparent to those skilled in the art that variations and modifications can be made to the systems and methods disclosed herein without departing from the scope of the invention. There will be. Accordingly, the invention is not limited except as by the appended claims.
[0034]
1 is a perspective view showing a valve flow body ready for first stage sintering with a sintering tool according to the present invention.
FIG. 2 is another perspective view showing the flow body of FIG. 1 with an additional sintering tool ready for second stage sintering, in accordance with the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing the sintering tool of FIG. 1 in more detail;
FIG. 4 is a perspective view showing the sintering tool of FIG. 2 in more detail;
FIG. 5 is a flowchart illustrating the steps of the drying, binder evaporation, and sintering processes of the present invention.

Claims

粉末金属プレフォーム（２６）を焼結する方法であって、
前記プレフォームを第１焼結温度範囲内で所定時間の間、焼結するステップであって、前記プレフォームが収縮するステップと、
前記プレフォームを、第２焼結温度範囲内で所定時間の間、焼結するステップであって、前記第２焼結温度範囲で、前記プレフォームの最大の所望の密度が得られるステップとを含む方法。A method of sintering a powder metal preform (26), comprising:
Sintering the preform for a predetermined time within a first sintering temperature range, wherein the preform shrinks;
Sintering the preform for a predetermined time within a second sintering temperature range, wherein a maximum desired density of the preform is obtained in the second sintering temperature range. Including methods.

前記第１焼結温度範囲が約１１００℃から約１２４０℃である請求項１に記載の方法。The method of claim 1, wherein the first sintering temperature range is from about 1100C to about 1240C.

前記第２焼結温度範囲が約１２８０℃±５℃の請求項２に記載の方法。The method of claim 2, wherein said second sintering temperature range is about 1280C +/- 5C.

前記第１焼結温度範囲内の焼結を、前記プレフォームの粒子間溶融が起こりそれによって前記プレフォームの形状が固定されるまで継続する請求項１に記載の方法。The method of claim 1, wherein sintering within the first sintering temperature range is continued until inter-particle melting of the preform occurs, thereby fixing the shape of the preform.

前記プレフォームが、前記第１焼結温度範囲でその最大密度の約６０％から約８０％に達する請求項１に記載の方法。The method of claim 1 wherein the preform reaches about 60% to about 80% of its maximum density in the first sintering temperature range.

内部通路を画定する表面を有する金属射出成形プレフォームを支持する、焼結工具アセンブリであって、
支持構造（４０）と、
第１端と第２端を備え、この両方の端が前記支持構造上に取り付けられているロッド構造（３２）とを含み、前記ロッド構造が、前記通路内に配置され、前記プレフォームを支持する工具アセンブリ。A sintering tool assembly for supporting a metal injection molded preform having a surface defining an internal passage, the sintering tool assembly comprising:
A support structure (40);
A rod structure (32) having a first end and a second end, both ends mounted on the support structure, wherein the rod structure is disposed within the passage and supports the preform. Tool assembly.

内部通路を画定する表面を有する金属射出成形プレフォームを支持する、焼結工具アセンブリにおいて、
前記通路に配置され、所定の形状の少なくとも１つの表面を備えるインサート（３４）と、
支持構造（４０）と、
第１端と第２端を備え、この両方の端が、前記支持構造上に取り付けられているロッド構造（３２）とを含み、前記ロッド構造（３２）が、前記インサート（３４）を支持し、前記インサートの所定の形状の前記表面の少なくとも一部が、前記プレフォームを支持するために、前記プレフォームの前記内部通路を画定する前記表面の少なくと一部と接触する焼結工具アセンブリ。A sintering tool assembly for supporting a metal injection molded preform having a surface defining an internal passage,
An insert (34) disposed in the passage and comprising at least one surface of a predetermined shape;
A support structure (40);
A rod structure (32) mounted on the support structure, the rod structure (32) supporting the insert (34). A sintered tool assembly wherein at least a portion of the surface of the predetermined shape of the insert contacts at least a portion of the surface defining the internal passage of the preform to support the preform.

前記ロッド構造および前記インサートが、酸化アルミニウムセラミックからなる請求項７に記載の焼結工具アセンブリ。The sintered tool assembly according to claim 7, wherein the rod structure and the insert comprise an aluminum oxide ceramic.

前記支持構造が１対のブロック（４１）を含み、前記インサートが、前記１対のブロックの間で支持される請求項７に記載の焼結工具。The sintering tool according to claim 7, wherein the support structure includes a pair of blocks (41), and the insert is supported between the pair of blocks.

前記１対のブロックの各々がＶ形ノッチを有し、前記ロッド構造の両方の端が、Ｖ形ノッチ内で前記１対のブロックのそれぞれのブロック上に取り付けられている請求項９に記載の焼結工具。10. The block of claim 9, wherein each of the pair of blocks has a V-shaped notch, and both ends of the rod structure are mounted within the V-shaped notch on respective blocks of the pair of blocks. Sintering tools.

前記１対のブロックの各々が、耐火煉瓦からなる請求項９に記載の焼結工具。The sintered tool according to claim 9, wherein each of the pair of blocks is made of a refractory brick.

粉末金属フローボディ（２６）を焼結する方法であって、
１つまたは複数の小さな円筒形のフィーチャ（２８）と１つまたは複数の大きな円筒形のフィーチャ（３０）とを有するフローボディ（２６）を提供するステップと、
前記フローボディを第１焼結温度範囲内で所定時間の間、焼結するステップであって、前記フローボディが収縮するステップと、
前記フローボディを、第２焼結温度範囲内で所定時間の間、焼結するステップであって、前記第２焼結温度範囲で、前記フローボディの最大の所望の密度が得られるステップとを含む方法。A method of sintering a powder metal flow body (26), comprising:
Providing a flow body (26) having one or more small cylindrical features (28) and one or more large cylindrical features (30);
Sintering the flow body for a predetermined time within a first sintering temperature range, wherein the flow body contracts;
Sintering the flow body for a predetermined time within a second sintering temperature range, wherein a maximum desired density of the flow body is obtained in the second sintering temperature range. Including methods.

前記第１焼結温度で焼結の際に前記フローボディの前記小さな円筒形のフィーチャの形状を保持するための、第１組のほぼ円筒形の焼結工具（３２，３４）を提供するステップと、
前記第２焼結温度で焼結の際に、前記フローボディの前記大きな円筒形のフィーチャの形状を保持するための、第２組のほぼ円筒形の焼結工具を提供するステップとをさらに含む請求項１２に記載の方法。Providing a first set of generally cylindrical sintering tools (32, 34) for retaining the shape of the small cylindrical features of the flow body during sintering at the first sintering temperature. When,
Providing a second set of substantially cylindrical sintering tools to retain the shape of the large cylindrical features of the flow body during sintering at the second sintering temperature. The method according to claim 12.

前記第１組の焼結工具が、ロッド（３２）と、１つまたは複数の円筒（３４）を含み、前記円筒が、前記ロッドを摺動可能に受ける貫通孔（３５）を有する請求項１３に記載の方法。The first set of sintering tools includes a rod (32) and one or more cylinders (34), the cylinders having through holes (35) for slidably receiving the rods. The method described in.

前記第２組の焼結工具が、ロッド（３６）と１つまたは複数の円筒（３８）を含み、前記円筒が前記ロッド摺動可能に受ける貫通孔（３７）を備える請求項１４に記載の方法。15. The sintering tool of claim 14, wherein the second set of sintering tools includes a rod (36) and one or more cylinders (38), the cylinders including through holes (37) for slidably receiving the rods. Method.

焼結の準備として金属プレフォームを乾燥させる方法において、前記プレフォーム（２６）が粉末金属とバインダーの組成物からなり、
前記プレフォームを密封コンテナ内で乾燥させるステップと、
前記プレフォームを通気コンテナ内で乾燥させるステップと、
前記プレフォームを所定の温度で所定の時間加熱することによって、前記プレフォームから水を蒸発させるステップと、
前記プレフォームを所定の温度で所定の時間加熱することによって、前記プレフォームからバインダーを蒸発させるステップとを含む方法。A method of drying a metal preform in preparation for sintering, wherein said preform (26) comprises a composition of powdered metal and a binder;
Drying the preform in a sealed container;
Drying the preform in a vented container;
Evaporating water from the preform by heating the preform at a predetermined temperature for a predetermined time;
Evaporating the binder from the preform by heating the preform at a predetermined temperature for a predetermined time.

前記プレフォームを、密封されたコンテナ内で約２日または３日の間、乾燥する請求項１６に記載の方法。17. The method of claim 16, wherein the preform is dried for about two or three days in a sealed container.

前記プレフォームを、通気されたコンテナ内で約２日または３日の間、乾燥する請求項１６に記載の方法。17. The method of claim 16, wherein the preform is dried for about 2 or 3 days in a vented container.

温度６０℃±５℃で２４時間前記プレフォームを加熱することによって、水を前記プレフォームから蒸発させる請求項１６に記載の方法。17. The method according to claim 16, wherein water is evaporated from the preform by heating the preform at a temperature of 60 ° C ± 5 ° C for 24 hours.

温度２７５℃±５℃で２時間前記プレフォームを加熱することによって、バインダーを前記プレフォームから蒸発させる請求項１６に記載の方法。17. The method of claim 16, wherein the binder is evaporated from the preform by heating the preform at a temperature of 275 ° C ± 5 ° C for 2 hours.

第１の所定温度で、所定の時間、前記プレフォームを焼結するステップと、
第２の所定温度で、所定の時間、前記プレフォームを焼結するステップとをさらに含む請求項１６に記載の方法。Sintering the preform at a first predetermined temperature for a predetermined time;
Sintering said preform at a second predetermined temperature for a predetermined time.

少なくとも１つの円筒形の孔（２８，３０）を有し、約２５０グラムより大きな重量をもつ焼結されたフローボディ（２６）。A sintered flow body (26) having at least one cylindrical hole (28, 30) and having a weight greater than about 250 grams.

インコネル７１８からなる請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body according to claim 22, comprising Inconel 718.

約３００グラムより大きな重量をもつ請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body of claim 22, having a weight greater than about 300 grams.

約１０００グラムより大きな重量をもつ請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body of claim 22, having a weight greater than about 1000 grams.

前記孔が約８ｃｍより大きな直径を有する請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body of claim 22, wherein said holes have a diameter greater than about 8 cm.

前記孔が約５ｃｍより大きな直径を有する請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body of claim 22, wherein said holes have a diameter greater than about 5 cm.

前記孔が約３．８ｃｍより大きな直径を有する請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body of claim 22, wherein said holes have a diameter greater than about 3.8 cm.

少なくとも２つの円筒形の孔（２８、３０）を有する請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body according to claim 22, having at least two cylindrical holes (28, 30).

前記少なくとも２つの円筒形の孔の１つ（３０）が、前記少なくとも２つの円筒形の孔のうちの他のもの（２８）より大きい請求項２９に記載のフローボディ。30. The flow body of claim 29, wherein one of the at least two cylindrical holes (30) is larger than the other of the at least two cylindrical holes (28).

約０．７６２μｍ（約３０μインチ）より小さな表面粗度を有する請求項２２に記載のフローボディ。23. The flow body of claim 22, having a surface roughness less than about 30 microns.