WO2005030415A2

WO2005030415A2 - Method for the production of components, and holding device

Info

Publication number: WO2005030415A2
Application number: PCT/DE2004/001873
Authority: WO
Inventors: Max Kraus
Original assignee: Mtu Aero Engines Gmbh
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2005-04-07
Also published as: DE10343780A1; WO2005030415A3

Abstract

The invention relates to a method for producing components preferably of a gas turbine, particularly an aircraft engine, by means of powder-metallurgical injection molding. In powder-metallurgical injection molding, a powder metal is first mixed with a binding agent so as to obtain a homogeneous mass, whereupon at least one molded body is produced from the homogeneous mass in an injection molding process, and the or each molded body is subsequently subjected to a debinding process. The or each molded body is then compressed by means of sintering to obtain at least one component having desired geometrical properties. According to the invention, the or each molded body is mounted in at least one holding device during sintering, said holding device also being shrinkable during the sintering process. The invention further relates to a corresponding holding device.

Description

Verfahren zur Herstellung von Bauteilen und Halteeinrichtung Method of manufacturing components and holding device

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen vorzugsweise einer Gasturbine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Halteeinrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 1.The invention relates to a method for producing components, preferably a gas turbine, according to the preamble of patent claim 1 and a holding device for use in the production of components according to the preamble of patent claim 11.

Moderne Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke, müssen höchsten Ansprüchen im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden. In den letzten Jahrzehnten wurden insbesondere auf dem zivilen Sektor Flugtriebwerke entwickelt, die den obigen Anforderungen voll gerecht werden und ein hohes Maß an technischer Perfektion erreicht haben. Bei der Entwicklung von Flugtriebwerken spielt unter anderem die Werkstoffauswahl, die Suche nach neuen, geeigneten Werkstoffen sowie die Suche nach neuen Fertigungsverfahren eine entscheidende Rolle.Modern gas turbines, especially aircraft engines, have to meet the highest demands in terms of reliability, weight, performance, economy and service life. In the past few decades, aircraft engines have been developed in particular in the civilian sector, which fully meet the above requirements and have achieved a high level of technical perfection. The material selection, the search for new, suitable materials and the search for new manufacturing processes play a decisive role in the development of aircraft engines.

Die wichtigsten, heutzutage für Flugtriebwerke oder sonstige Gasturbinen verwendeten Werkstoffe sind Titanlegierungen, Nickellegierungen (auch Superlegierungen genannt) und hochfeste Stähle. Die hochfesten Stähle werden für Wellenteile, Getriebeteile, Verdichtergehäuse und Turbinengehäuse verwendet. Titanlegierungen sind typische Werkstoffe für Verdichterteile. Nickellegierungen sind für die heißen Teile des Flugtriebwerks geeignet.The most important materials used today for aircraft engines or other gas turbines are titanium alloys, nickel alloys (also called super alloys) and high-strength steels. The high-strength steels are used for shaft parts, gear parts, compressor housings and turbine housings. Titanium alloys are typical materials for compressor parts. Nickel alloys are suitable for the hot parts of the aircraft engine.

Bei der Fertigung bzw. Herstellung von Präzisionsbauteilen aus metallischen oder auch keramischen Pulvern hat sich das pulvermetallurgische Spritzgießen bewährt. Das pulvermetallurgische Spritzgießen ist mit dem Kunststoffspritzguss verwandt und wird auch als Metallform-Spritzen oder Metal Injection Moulding-Verfahren (MIM-Verfahren) bezeichnet. Mit dem pulvermetallurgischen Spritzgießen können Bauteile hergestellt werden, die fast die volle Dichte sowie ca. 95 % der statischen Festigkeit von Schmiedeteilen erreichen. Die gegenüber Schmiedeteilen verringerte dynamische Festigkeit kann durch geeignete Werkstoffauswahl kompensiert werden. Beim pulvermetallurgischen Spritzgießen wird nach dem Stand der Technik in groben Zügen so vorgegangen, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein Pulver, vorzugsweise ein Metallpulver, Hartmetallpulver oder auch Keramikpulver, mit einem Bindemittel und gegebenenfalls einem Plastifizierer zu einer homogenen Masse vermischt wird. Aus dieser homogenen Masse werden durch Spritzgießen Formkörper gefertigt. Die spritzgegossenen Formkörper besitzen bereits die geometrische Form des herzustellenden Bauteils, ihr Volumen ist jedoch um das Volumen des zugesetzten Bindemittels und Plastifizierungsmittels vergrößert. Den spritzgegossenen Formkörpern wird in einem Entbindungsprozess das Bindemittel sowie Plastifizierungsmittel entzogen. Darauffolgend wird während des Sinters der Formkörper zum fertigen Bauteil verdichtet bzw. geschrumpft. Während des Sinters verkleinert sich das Volumen des Formkörpers, wobei entscheidend ist, dass die Dimensionen des Formteils in allen drei Raumrichtungen gleichmäßig schwinden müssen. Der lineare Schwund des Volumens beträgt abhängig vom Bindemittel- und Plastifizierungsmittelgehalt zwischen 10% und 20%.Powder-metallurgical injection molding has proven itself in the manufacture or manufacture of precision components from metallic or ceramic powders. Powder-metallurgical injection molding is related to plastic injection molding and is also known as metal mold injection or metal injection molding (MIM). Powder-metallurgical injection molding can be used to manufacture components that achieve almost the full density and approx. 95% of the static strength of forged parts. The reduced dynamic strength compared to forged parts can be compensated for by suitable material selection. In powder-metallurgical injection molding, the state of the art is used roughly in such a way that in a first process step a powder, preferably a metal powder, hard metal powder or ceramic powder, is mixed with a binder and optionally a plasticizer to form a homogeneous mass. Shaped bodies are produced from this homogeneous mass by injection molding. The injection molded moldings already have the geometric shape of the component to be produced, but their volume is increased by the volume of the binder and plasticizer added. The binder and plasticizer are removed from the injection molded body in a debinding process. Subsequently, the molded body is compacted or shrunk to form the finished component during sintering. During the sintering process, the volume of the molded body decreases, whereby it is crucial that the dimensions of the molded part have to shrink uniformly in all three spatial directions. The linear shrinkage in volume is between 10% and 20%, depending on the binder and plasticizer content.

Zur Erlangung hinreichend hoher Dichten des herzustellenden Bauteils wird beim Sintern eine Sintertemperatur gewählt, die in etwa in der Nähe der Schmelztemperatur des Metalls bzw. der Metalllegierung liegt. Das Metall erweicht demnach und der Formkörper kann sich entsprechend verformen. Beim Sintern ist eine Lagerung des Formkörpers erforderlich, wobei die Lagerung den Formkörper beim Sintern stützen muss und gleichzeitig eine gute Beweglichkeit des Formkörpers beim Sintern gewährleisten soll. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn komplexe, dreidimensionale Bauteile, wie zum Beispiel Bauteile von Gasturbinen, durch das pulvermetallurgische Spritzgießen hergestellt werden sollen.To achieve sufficiently high densities of the component to be produced, a sintering temperature is selected during sintering which is approximately in the vicinity of the melting temperature of the metal or the metal alloy. The metal accordingly softens and the molded body can deform accordingly. In the case of sintering, the shaped body must be supported, the support having to support the shaped body during sintering and, at the same time, should ensure good mobility of the shaped body during sintering. This is particularly problematic when complex, three-dimensional components, such as components of gas turbines, are to be produced by powder metallurgy injection molding.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Formkörper beim Sintern dadurch zu lagern, dass die Formkörpern beim Sintern in steifen Halteeinrichtungen, nämlich in Fixierungen, Klammern oder Unterlagen, geführt bzw. gelagert werden. Die Halteeinrichtungen sind nach dem Stand der Technik meist aus Keramik gefertigt. Derartige Fixierungen, Klammem und Unterlagen behindern jedoch die Bewegungsfreiheit des zu sinternden Formkörpers. Beim Sintern kann sich daher ein Verzug am Bauteil einstellen, was zu Rissen im hergestellten Bauteil und Maßabweichungen führen kann. Mit zunehmender räumlicher Komplexität des herzustellenden Bauteils wird dieses Problem immer gravierender.It is known from the prior art to store the shaped bodies during sintering by guiding or storing the shaped bodies during sintering in rigid holding devices, namely in fixations, clamps or documents. The holding devices are usually made of ceramic according to the prior art. Such fixations, clamps and documents, however, hinder the freedom of movement of the molded body to be sintered. During sintering, the component can warp, which can lead to cracks in the manufactured component and dimensional deviations. With increasing spatial complexity of the component to be manufactured, this problem becomes increasingly serious.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Bauteilen vorzugsweise einer Gasturbine vorzuschlagen. Des weiteren liegt es im Sinne der Erfindung eine neuartige Halteeinrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Bauteilen vorzuschlagen.Proceeding from this, the present invention is based on the problem of proposing a novel method for producing components, preferably a gas turbine. Furthermore, it is within the meaning of the invention to propose a novel holding device for use in the production of components.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass das eingangs genannte Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist.This problem is solved in that the method mentioned at the outset is further developed by the features of the characterizing part of patent claim 1.

Erfindungsgemäß wird beim Sintern der oder jeder Formkörper in mindestens einer ebenfalls beim Sintern schrumpfbaren Halteeinrichtung gelagert.According to the invention, the or each shaped body is stored in at least one holding device which can also be shrunk during sintering.

Durch die erfindungsgemäße Lagerung des Formkörpers wird einerseits erreicht, dass komplexe dreidimensionale Bauteile bzw. Formkörper für den Sintervorgang gut gestützt und damit gut gelagert werden können. Andererseits gewährleistet die erfindungsgemäße Lagerung eine ausreichende Bewegungsfreiheit des Formkörpers bzw. Bauteils beim Sintern. Durch den Wegfall steifer Lagerungen kann das Bauteil beim Sintern sich in allen drei Raumrichtungen gleichmäßig bewegen. Unerwünschte, geometrische Deformationen sowie das Ausbilden von Rissen oder anderen Defekten am herzustellenden Bauteil können minimiert werden.The storage of the shaped body according to the invention on the one hand ensures that complex three-dimensional components or shaped bodies are well supported for the sintering process and can therefore be stored well. On the other hand, the storage according to the invention ensures sufficient freedom of movement of the shaped body or component during sintering. By eliminating rigid bearings, the component can move evenly in all three spatial directions during sintering. Unwanted geometric deformations as well as the formation of cracks or other defects on the component to be manufactured can be minimized.

Vorzugsweise werden beim Sintern der oder jeder Formkörper und die oder jede Halteeinrichtung in etwa gleichem Umfang verdichtet bzw. geschrumpft. Hierzu wird vorzugsweise eine Halteeinrichtung verwendet, deren Materialzusammensetzung und Wandstärke an die Materialzusammensetzung und Wandstärke des entsprechenden Formkörpers angepasst ist. Oberflächen der Halteeinrichtung sind insbesondere zumindest abschnittsweise beschichtet, um so ein Zusammensintern der Halteeinrichtung mit dem entsprechenden Formkörper während des Sinterns zu vermeiden.During sintering, the or each shaped body and the or each holding device are preferably compressed or shrunk to approximately the same extent. For this purpose, a holding device is preferably used, the material composition and wall thickness of which is adapted to the material composition and wall thickness of the corresponding shaped body. Surfaces of the holding device are in particular coated at least in sections, in order to avoid sintering together of the holding device with the corresponding shaped body during the sintering.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere zur Herstellung von Schaufeln oder Schaufelteilen, insbesondere von Leitschaufeln oder Leitschaufelteilen, eines Flugtriebwerks verwendet, wobei diese Schaufeln oder Schaufelteile aus einer Nickelbasislegierung oder auch Titanbasislegierung bestehen.The method according to the invention is used, in particular, for producing blades or blade parts, in particular guide blades or guide blade parts Aircraft engine used, these blades or blade parts consist of a nickel-based alloy or titanium-based alloy.

Die erfindungsgemäße Halteeinrichtung ist im unanhängigen Patentanspruch 1 1 definiert.The holding device according to the invention is defined in independent claim 1 1.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Preferred developments of the invention result from the dependent subclaims and the following description.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted to this. The drawing shows:

Fig. 1 : ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der einzelnen Verfahrenschritte beim pulvermetallurgischen Spritzgießen.Fig. 1: a block diagram to illustrate the individual process steps in powder metallurgical injection molding.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Bauteilen vorzugsweise einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, durch pulvermetallurgisches Spritzgießen. Pulvermetallurgisches Spritzgießen wird auch als Metal Injection Moul- ding (MIM) bezeichnet.The present invention relates to the production of components, preferably a gas turbine, in particular an aircraft engine, by powder-metallurgical injection molding. Powder metallurgical injection molding is also known as metal injection molding (MIM).

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 werden die einzelnen Verfahrensschritte des pulvermetallurgischen Spritzgießens erläutert. In einem ersten Schritt 10 wird ein Metallpulver, Hartmetallpulver oder Keramikpulver bereitgestellt. In einem zweiten Schritt 1 1 werden ein Bindemittel und ggf. ein Plastifizierungsmittel bereitgestellt. Das im Verfahrensschritt 10 bereitgestellte Metallpulver sowie das im Verfahrensschritt 1 1 bereitgestellte Bindemittel und Plastifizierungsmittel werden im Verfahrensschritt 12 gemischt, so dass sich eine homogene Masse ausbildet. Der Volumenanteil des Metallpulvers in der homogenen Masse beträgt dabei vorzugsweise zwischen 50% und 70%. Der Anteil von Bindemittel und Plastifizierungsmittel an der homogenen Masse schwankt demnach in etwa zwischen 30% und 50%.The individual process steps of powder metallurgical injection molding are explained with reference to FIG. 1. In a first step 10, a metal powder, hard metal powder or ceramic powder is provided. In a second step 11, a binder and optionally a plasticizer are provided. The metal powder provided in process step 10 and the binder and plasticizer provided in process step 11 are mixed in process step 12 so that a homogeneous mass is formed. The volume proportion of the metal powder in the homogeneous mass is preferably between 50% and 70%. The proportion of binder and plasticizer in the homogeneous mass therefore fluctuates approximately between 30% and 50%.

Diese homogene Masse aus Metallpulver, Bindemittel und Plastifizierungsmittel wird im Sinne des Schritts 13 durch Spritzgießen weiterverarbeitet. Beim Spritzgießen werden Formkörper gefertigt. Diese Formkörper weisen schon alle typischen Merkmale der herzustellenden Bauteile auf. Insbesondere verfügen die Formkörper über die geometrische Form des zu fertigenden Bauteils. Sie verfügen jedoch über ein um den Bindemittelgehalt sowie Plastifizierungsmittelgehalt vergrößertes Volumen.This homogeneous mass of metal powder, binder and plasticizer is further processed in the sense of step 13 by injection molding. When injection molding molded articles are manufactured. These moldings already have all the typical features of the components to be produced. In particular, the shaped bodies have the geometric shape of the component to be manufactured. However, they have a volume increased by the binder content and plasticizer content.

Im nachgeschalteten Schritt 14 wird das Bindemittel und das Plastifizierungsmittel aus den Formkörpern ausgetrieben. Den Verfahrensschritt 14 kann man auch als Endbindungsprozess bezeichnen. Das Austreiben von Bindemittel und Plastifizierungsmittel kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Üblicherweise erfolgt dies durch fraktionierte, thermische Zersetzung bzw. Verdampfung. Eine weitere Möglichkeit besteht durch Heraussaugen der thermisch verflüssigten Binde- und Plastifizierungsmittel durch Kapillarkräfte, durch Sublimation oder durch Lösungsmittel.In the subsequent step 14, the binder and the plasticizer are expelled from the moldings. Process step 14 can also be referred to as the final binding process. Binding agents and plasticizers can be driven out in different ways. This is usually done by fractional, thermal decomposition or evaporation. Another possibility is to suck out the thermally liquefied binding and plasticizing agents by capillary forces, by sublimation or by solvents.

Im Anschluss an den Entbindungsprozess im Sinne des Schritts 14 werden die Formkörper im Sinne des Schritts 15 gesintert. Während des Sinters werden die Formkörper zu den Bauteilen mit den entgültigen, geometrischen Eigenschaften verdichtet bzw. geschrumpft. Während des Sinters verkleinern sich demnach die Formkörper, wobei die Dimensionen der Formkörper in allen drei Raumrichtungen gleichmäßig schwinden müssen. Der lineare Schwund beträgt abhängig vom Bindemittelgehalt und Plastifizierungsmittelgehalt zwischen 10 % und 20 %. Das Sintern kann unter verschiedenen Schutzgasen oder unter Vakuum durchgeführt werden.Following the confinement process in the sense of step 14, the shaped bodies are sintered in the sense of step 15. During the sintering, the shaped bodies are compressed or shrunk to form the components with the final geometric properties. Accordingly, during the sintering, the shaped bodies become smaller, the dimensions of the shaped bodies having to shrink uniformly in all three spatial directions. The linear shrinkage is between 10% and 20% depending on the binder content and plasticizer content. The sintering can be carried out under various protective gases or under vacuum.

Nach dem Sintern liegt das fertige Bauteil vor, was in Fig. 1 durch den Schritt 16 dargestellt ist. Falls erforderlich, kann nach dem Sintern (Schritt 15) das Bauteil noch einem Veredelungsprozess im Sinne des Schritts 17 unterzogen werden. Der Veredelungsprozess ist jedoch optional. Es kann bereits auch unmittelbar nach dem Sintern ein einbaufertiges Bauteil vorliegen.After sintering, the finished component is present, which is represented by step 16 in FIG. 1. If necessary, after the sintering (step 15), the component can still be subjected to a finishing process in the sense of step 17. However, the finishing process is optional. A ready-to-install component can already be present immediately after sintering.

Es liegt nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die zu sinternden Formkörper beim Sintern in geeigneten Halteeinrichtungen zu lagern. Erfindungsgemäß werden beim Sintern der oder jeder Formkörper in mindestens einer ebenfalls beim Sintern schrumpfbaren Halteeinrichtungen gelagert. Beim Sintern werden der oder jeder Formkörper und die oder jede Halteeinrichtung in etwa gleichem Umfang verdichtet bzw. geschrumpft. Die Halteeinrichtungen sind demnach nicht wie beim Stand der Technik starr bzw. steif ausgebildet, sondern sie vollziehen den Volumenschwund der Formkörper beim Sintern nach, so dass einerseits eine gute Stützung der Formkörper und andererseits eine gute Beweglichkeit derselben in allen drei Raumrichtungen gewährleistet wird.It is now within the meaning of the present invention to store the shaped bodies to be sintered in suitable holding devices during sintering. According to the invention, the or each shaped body is stored in at least one holding device which can also be shrunk during sintering. When sintering, the or everyone Shaped body and the or each holding device compressed or shrunk to approximately the same extent. The holding devices are therefore not rigid or rigid, as in the prior art, but they follow the volume shrinkage of the shaped bodies during sintering, so that on the one hand good support of the shaped bodies and on the other hand good mobility thereof is ensured in all three spatial directions.

Es liegt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, dass beim Sintern eine Halteeinrichtung verwendet wird, deren Materialzusammensetzung sowie Wandstärke an die Materialzusammensetzung sowie Wandstärke des entsprechenden, zu sinternden Formkörpers angepasst ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass der zu sinternde Formkörper sowie die entsprechende Halteeinrichtung in gleichem Maße beim Sintern verdichtet werden.It is within the meaning of the present invention that a holding device is used during sintering, the material composition and wall thickness of which is adapted to the material composition and wall thickness of the corresponding shaped body to be sintered. This ensures that the molded body to be sintered and the corresponding holding device are compressed to the same extent during sintering.

Um beim Sintern eine Reaktion bzw. Diffusion zwischen Bauteil und Halteeinrichtung und damit ein Zusammensintern von Bauteil und Halteeinrichtung zu vermeiden, ist eine Oberfläche der jeweiligen Halteeinrichtung zumindest abschnittsweise beschichtet. Die Oberfläche ist zumindest in den Abschnitten beschichtet, in welchen die Halteeinrichtung mit dem zu sinternden Formkörper in Kontakt steht. Die Halteeinrichtung kann auch allseitig beschichtet sein.In order to avoid a reaction or diffusion between the component and the holding device and thus a sintering together of the component and the holding device during sintering, a surface of the respective holding device is coated at least in sections. The surface is coated at least in the sections in which the holding device is in contact with the shaped body to be sintered. The holding device can also be coated on all sides.

Die konkret verwendete Beschichtung hängt selbstverständlich vom Material bzw. der Materialzusammensetzung der zu sinternden Formkörper bzw. der korrespondierend ausgebildeten Halteeinrichtung ab. Die Verwendung einer keramischen Beschichtung oder einer Beschichtung aus Titannitrid für die Halteeinrichtungen ist jedoch bevorzugt.The specific coating used of course depends on the material or the material composition of the molded body to be sintered or the correspondingly designed holding device. However, the use of a ceramic coating or a coating of titanium nitride for the holding devices is preferred.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere der Herstellung von Bauteilen einer Gasturbine, insbesondere der Herstellung von Leitschaufeln, Laufschaufeln, Leitschaufelsegmenten, Laufschaufelsegmenten, Leitschaufelteilen oder Laufschaufelteilen eines Flugtriebwerks. Auch eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Dichtungsteilen, Verstellhebeln, Sicherungsteilen oder sonstigen Baugruppen mit komplexer, dreidimensionaler Gestalt. Die Schaufeln, Schaufelseg- mente oder Schaufelteile einer Gasturbine werden vorzugsweise aus einer Nickelbasislegierung oder Titanbasislegierung gefertigt. Es liegt dann im Sinne der Erfindung, die entsprechenden Halteeinrichtungen ebenfalls aus einer Nickelbasislegierung o- der Titanbasislegierung zu fertigen. Die Nickelbasislegierungen oder Titanbasislegierungen der Halteeinrichtung tragen dann vorzugsweise eine keramische Beschichtung oder eine Titannitrid-Beschichtung, um ein Zusammensintern mit den Formkörpern für die Schaufeln, Schaufelsegmente oder Schaufelteile zu verhindern.The method according to the invention is used in particular for the production of components of a gas turbine, in particular for the production of guide vanes, rotor blades, guide vane segments, rotor blade segments, guide vane parts or rotor blade parts of an aircraft engine. The method according to the invention is also suitable for producing sealing parts, adjusting levers, securing parts or other assemblies with a complex, three-dimensional shape. The shovels, shovel sail elements or blade parts of a gas turbine are preferably manufactured from a nickel-based alloy or titanium-based alloy. It is then within the meaning of the invention to also manufacture the corresponding holding devices from a nickel-based alloy or the titanium-based alloy. The nickel-based alloys or titanium-based alloys of the holding device then preferably carry a ceramic coating or a titanium nitride coating in order to prevent sintering together with the shaped bodies for the blades, blade segments or blade parts.

Es liegt weiterhin im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Halteeinrichtung zur Verwendung beim pulvermetallurgischen Spritzgießen von Bauteilen vorzuschlagen. Wie bereits erwähnt, ist die Halteeinrichtung beim Sintern verdichtbar bzw. schrumpfbar, und zwar in etwa in gleichem Umfang wie ein zu sinternder Formkörper. Hierzu ist die Materialzusammensetzung sowie Wandstärke der Halteeinrichtung an die Materialzusammensetzung sowie Wandstärke des zu sinternden Formkörpers angepasst. Eine zumindest abschnittsweise Oberflächenbeschichtung der Halteeinrichtung verhindert ein Zusammensintern der Halteeinrichtung mit dem entsprechenden Formkörper während des Sinterprozesses.It is also within the meaning of the present invention to propose a corresponding holding device for use in powder-metallurgical injection molding of components. As already mentioned, the holding device is compressible or shrinkable during sintering, and to about the same extent as a molded body to be sintered. For this purpose, the material composition and wall thickness of the holding device are adapted to the material composition and wall thickness of the molded body to be sintered. An at least partial surface coating of the holding device prevents the holding device from sintering together with the corresponding shaped body during the sintering process.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Halteeinrichtung gewährleisten einerseits eine ausreichende Stützung der Formkörper beim Sintern zu Vermeidung unterwünschter Verformungen der Formkörper infolge ihres Eigengewichts. Des weiteren gewährleistet die Erfindung, dass sich die zu sinternden Formkörper beim Sintern in allen drei Raumrichtungen gleichmäßig zusammenziehen können, wodurch unerwünschte Beschädigungen und Rissbildungen beim Sintern vermieden werden können. Nachträgliche Maßkorrekturen am herzustellenden Bauteil werden minimiert. The method according to the invention and the holding device according to the invention on the one hand ensure adequate support of the shaped bodies during sintering to avoid undesirable deformations of the shaped bodies due to their own weight. Furthermore, the invention ensures that the shaped bodies to be sintered can contract evenly in all three spatial directions during sintering, as a result of which undesired damage and crack formation during sintering can be avoided. Subsequent dimensional corrections on the component to be manufactured are minimized.

Claims

Patentansprüche claims

1. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen vorzugsweise einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, durch pulvermetallurgisches Spitzgießen, wobei beim pulvermetallurgischen Spitzgießen zuerst insbesondere ein Metallpulver mit zumindest einem Bindemittel zu einer homogenen Masse vermischt wird, wobei anschließend aus der homogenen Masse durch Spritzgießen mindestens ein Formkörper gefertigt und wobei der oder jede Formkörper darauffolgend einem Entbindungsprozess unterzogen wird, und wobei im Anschluss durch Sintern der oder jeder Formkörper zu mindestens einem Bauteil mit gewünschten geometrischen Eigenschaften verdichtet bzw. geschrumpft wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Sintern der oder jeder Formkörper in mindestens einer ebenfalls beim Sintern schrumpfbaren Halteeinrichtung gelagert wird.1. A process for the production of components, preferably a gas turbine, in particular an aircraft engine, by powder-metallurgical injection molding, wherein in the case of powder-metallurgical injection molding, in particular a metal powder is mixed with at least one binder to form a homogeneous mass, and at least one shaped body is subsequently produced from the homogeneous composition by injection molding and wherein the or each molded body is subsequently subjected to a debinding process, and wherein the or each molded body is subsequently compressed or shrunk to at least one component with desired geometric properties by sintering, characterized in that during sintering, the or each molded body is also in at least one is stored during sintering shrinkable holding device.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Sintern der oder jeder Formkörper und die oder jede Halteeinrichtung in etwa gleichem Umfang verdichtet bzw. geschrumpft werden.2. The method according to claim 1, characterized in that during sintering, the or each molded body and the or each holding device are compressed or shrunk to approximately the same extent.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung verwendet wird, deren Materialzusammensetzung an die Materialzusammensetzung des entsprechenden Formkörpers angepasst ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a holding device is used, the material composition of which is adapted to the material composition of the corresponding shaped body.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung verwendet wird, deren Wandstärke an die Wandstärke des entsprechenden Formkörpers angepasst ist.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that a holding device is used, the wall thickness of which is adapted to the wall thickness of the corresponding shaped body.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung verwendet wird, deren Oberflächen zumindest abschnittsweise beschichtet sind, um so ein Zusammensintern der Halteeinrichtung mit dem entsprechenden Formkörper während des Sinterns zu vermeiden. 5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a holding device is used, the surfaces of which are coated at least in sections, so as to avoid sintering together of the holding device with the corresponding shaped body during sintering.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung zumindest in den Abschnitten beschichtet ist, in welchen dieselbe den entsprechenden Formkörper kontaktiert.6. The method according to claim 5, characterized in that the holding device is coated at least in the sections in which it contacts the corresponding molded body.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe der Herstellung von Schaufeln oder Schaufelteilen einer Gasturbine, insbesondere der Herstellung von Leitschaufeln, Leitschaufelteilen, Laufschaufeln oder Laufschaufelteilen eines Flugtriebwerks, oder der Herstellung von Dichtungsteilen, Verstellhebeln oder Sicherungsteilen einer Gasturbine dient.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the same is the manufacture of blades or blade parts of a gas turbine, in particular the production of guide vanes, guide vane parts, moving blades or moving blade parts of an aircraft engine, or the production of sealing parts, adjusting levers or securing parts serves a gas turbine.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln oder Schaufelteile der Gasturbine aus einer Nickelbasislegierung oder Titanbasislegierung gefertigt werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the blades or blade parts of the gas turbine are made of a nickel-based alloy or titanium-based alloy.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Halteeinrichtung aus einer Nickelbasislegierung oder Titanbasislegierung besteht.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the or each holding device consists of a nickel-based alloy or titanium-based alloy.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung aus einer Nickelbasislegierung oder Titanbasislegierung keramisch oder mit Titannitrid beschichtet ist.10. The method according to claim 9, characterized in that the holding device made of a nickel-based alloy or titanium-based alloy is ceramic or coated with titanium nitride.

1 1. Halteeinrichtung für Formkörper zur Verwendung beim pulvermetallurgischen Spitzgießen, nämlich beim Sinterprozess des pulvermetallurgischen Spitzgießens, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung beim Sintern verdichtbar bzw. schrumpfbar ist.1 1. Holding device for moldings for use in powder metallurgical injection molding, namely in the sintering process of powder metallurgical injection molding, characterized in that the holding device is compressible or shrinkable during sintering.

12. Halteeinrichtung nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung beim Sintern in etwa im gleichem Umfang verdichtbar bzw. schrumpfbar ist wie ein zu sinternder Formkörper. 12. Holding device according to claim 1 1, characterized in that the holding device during sintering is compressible or shrinkable to approximately the same extent as a molded body to be sintered.

13. Halteeinrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialzusammensetzung der Halteeinrichtung an die Materialzusammensetzung des entsprechenden Formkörpers angepasst ist.13. Holding device according to claim 1 1 or 12, characterized in that the material composition of the holding device is adapted to the material composition of the corresponding molded body.

14. Halteeinrichtung nach Anspruch 1 1, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Halteeinrichtung an die Wandstärke des entsprechenden Formkörpers angepasst ist.14. Holding device according to claim 1 1, 12 or 13, characterized in that the wall thickness of the holding device is adapted to the wall thickness of the corresponding shaped body.

15. Halteeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Oberflächen der Halteeinrichtung zumindest abschnittsweise beschichtet sind, um so ein Zusammensintern der Halteeinrichtung mit dem entsprechenden Formkörper während des Sinterns zu vermeiden.15. Holding device according to one or more of claims 1 1 to 14, characterized in that surfaces of the holding device are coated at least in sections, so as to avoid sintering together of the holding device with the corresponding shaped body during sintering.

16. Halteeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Halteeinrichtung so gewählt ist, dass eine Reaktion bzw. Diffusion zwischen der Halteeinrichtung und dem entsprechenden Formkörper vermieden wird.16. Holding device according to claim 15, characterized in that the coating of the holding device is selected so that a reaction or diffusion between the holding device and the corresponding molded body is avoided.

17. Halteeinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Halteeinrichtung keramisch oder aus Titannitrid gebildet ist. 17. Holding device according to claim 15 or 16, characterized in that the coating of the holding device is ceramic or made of titanium nitride.