• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989012521A1
    申请号:PCT/DE1989/000406
    申请日:1989-06-20
    公开日:1989-12-28
    发明作者:Heinrich Hampel；Detlev STÖVER
    申请人:Kernforschungsanlage Jülich, Gesellschaft Mit Besc；
    IPC主号:B01J3-00
    专利说明:
    [0001] "Explosionskammer zur Werkstoffbearbeitung durch Explosionsverfahren"
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosionskammer gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf ein Verfahren zur Verdichtung von metallischen, keramischen oder aus anderen Werkstoffen bestehenden Pulvern zur Herstellung von Festkörpern.
    [0003] In der gattungsbildenden DE - 37 10 669 C1 wird eine Explosionskammer beschrieben, die im Prinzip aus zwei Explosionskammern aufgebaut ist, wobei in der inneren Explosionskammer ein Kammerhohlraum geschaffen wird, der als Arbeitskammer dient. Dieser bekannten Anordnung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Explosionskammer zu schaffen, bei der auch ein hohes Vakuum kostengünstig erzielt werden kann, so daß da-mit die Herstellung mehrschichtiger dünner Blech- und Folienplattierungen, insbesondere mit Faserstrukturen auf explosivem Wege möglich ist. Die eigentliche Arbeitskammer ist von der zweiten Kammer getrennt und die zweite Kammer dient im Prinzip nur zur Erzeugung des Vakuums.
    [0004] In der Zeitschrift Ber. Dt. Keram. Ges. 50 (1973) Nr. 3, Seite 75 ff. wird die Verdichtung von Keramik- und Metallpulvern sowie deren Mischungen durch Explosionsdruck beschrieben. Für die Verdichtung von Metall- oder Keramikpul vern kann ein indirektes Verdichtungsverfahren eingesetzt werden, bei dem ein Stempel zur Druckübertragung verwendet wird oder ein zunächst auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigtes Geschoß durch Abbremsung die Verdichtungsarbeit am pul verförmigen Werkstoff leistet.
    [0005] Bei der sogenannten Direktverdichtung liegt eine unmittelbare Einwirkung des vom Sprengstoff erzeugten hohen Druckes, z. B. auf ein Rohr, das das zu verdichtende Pulver enthält, vor. Der bei der Detonation des Sprengstoffes erzeugte hohe Druck führt zum Zusammendrücken des Rohres und damit zur Verdichtung des im Inneren befindlichen Pulvers.
    [0006] Bei beiden Verfahren wird der hohe Druck, die Explosivstoffe bei der Detonation entwickeln, zur Verdichtung oder zum Fügen von Pulvern zu Festkörpern ausgenutzt, wobei der Vorteil gegenüber anderen bekannten Verfahren darin liegt, daß beim sogenannten "Explosivkompaktieren" eine hohe Dichte erzielt wird, die ohne größeren apparativen Aufwand erreicht werden kann.
    [0007] Nachteilig bei dem bekannten, mit Explosivdruck arbeitenden Verfahren ist, daß es nach der Verdichtung im Kern des zu erzielenden Festkörpers zur Ent stehung poröser Zonen, zu Aufschmelzungen und zu Rissen kommt. Insbesondere durch die sich nach dem Übergang der Schockwel lenfront gewaltig entwickelnde Entspannungswelle verursacht Risse und sehr häufig auch Zerstörungen des verpreßten Körpers.
    [0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Explosionskammer zu schaffen, mit der das Verdichten von Keramik- oder Metall- oder anderen Pulvern durch Explosionsdruck möglich ist, ohne daß eine Entspannung des gebildeten Festkörpers eintreten kann.
    [0009] Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 erläutert.
    [0010] Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein entspannungsfreies Verdichten von aus Keramik-, Metall- oder anderen Pulvern gebildeten Festkörpern möglich ist.
    [0011] Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruches 10 gelöst und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Unteransprüchen erläutert.
    [0012] Mit anderen Worten ausgedrückt, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, eine Explosionskammer zu schaffen, in der die Explosivschwaden nicht nur während der Detonation des Sprengstoffes ihre Arbeit ausführen und sich danach sofort entspannen, sondern die Sprengschwaden bleiben weiter unter hohem Druck und entweder wird die normalerweise auftretende EntSpannung gezielt abgebaut oder aber es werden sogar zusätzliche Arbeitsgase eingeführt, um somit eine Kombination eines mit Explosivdruck arbeitenden Verdichtungs- oder Fügevorganges mit einem nach dem sogenannten "kaltisostatischen Preßverfahren", "heißisostatischem Preßverfahrens" oder "Sinterverfahrens" arbeitenden Arbeitsweise zu erzielen.
    [0013] Durch die erfindungsgemäß vorgesehene kolbenartige Wand in der Explosivkammer wird erreicht, daß nach der Detonation des Sprengstoffes diese Wand in Bewegung gesetzt wird, in den Aufnahmeraum für das Pulver und den zu bildenden Festkörper vordringt und dabei das Pulver verdichtet. Im Gegensatz zu allen bisherigen Explosionsverfahren wird jedoch der Auslauf der explosiven Schwaden nicht zugelassen, sondern erfindungsgemäß werden die Schwaden gezielt eingesetzt, um weitere Bearbeitungsprozesse durchzuführen und das ganze System bleibt unter hohem Druck.
    [0014] Die erfindungsgemäßen Vorschläge ermöglichen eine Minderung der Intensität der sehr oft die Werkstücke zerstörenden Entspannungswelle, auch eine weitere Durchführung eines Prozesses eines nach Zeit, Temperatur und Druck genauer gesteuerten Diffusionund/oder Rekristallisationsvorganges, wobei auch eine Wärmebehandlung unter Schutzgas vorgenommen werden kann, um so die Festigkeit und Betriebseigenschaften des zu bildenden Festkörpers zu optimieren.
    [0015] Schließlich ist es gemäß der Erfindung möglich, daß durch Wahl der Sprengstoffart, Form des Sprengstoffraumes und Form des Aufnahmeraumes sowie Abmessungen und Arten der kolbenartigen Wand, das Verfahren auf verschiedene Energieniveaus oder aber optimal tech nologisch für den Werkstofftyp des Werkstückes zu steuern, wobei auch die kolbenartige Wand zum integralen Teil des Werkstückes werden kann.
    [0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in
    [0017] Fig. 1 rein schematisch eine erste Ausführungsform einer Explosionskammer, in Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform der Explosionskammer, in Fig. 3 wiederum eine abgeänderte Ausführungsform der Explosionskammer, in Fig. 4 in größerem Maßstab einen Ausschnitt aus der kolbenartigen Wand einer Explosion sk ammer und in
    [0018] Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform einer Explosionskammer.
    [0019] In den Zeichnungen ist mit 5 eine Explosionskämmer bezeichnet, in der ein Aufnähmeräum 1 für das zu verdichtende Metall- oder Keramikpulver, aus welchem die Festkörper gebildet werden sollen, vorgesehen ist. Dieser Aufnahmeraum 1 wird von einem Sprengstoff räum 2 durch eine kolbenartige Wand 6 getrennt. Der Aufnahmeraum 1 steht mit einer Vakuumanlage 3 und der Sprengstoff räum 2 mit einer Hochdruckanlage 4 in Verbindung. Die kolbenartige Wand 6 kann sich in dem durch die beiden Räume 1 und 2 gebildeten zylinderartigen Raum der Explosionskammer 5 bewegen.
    [0020] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zwei kolbenartige Wände 6a vorgesehen, die zwischen sich den Aufnahmeraum 1 für den zu bildenden Festkörper einschließen, während beiderseits der Wände 6a Spreήgstoffräume 2 gebildet sind. Ebenso sind Vakuum- und Hochdruckanlagen 3, 4 vorgesehen.
    [0021] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind wiederum zwei kolbenartige Wände 6a vorgesehen, die zwischen sich aber den Sprengstoff räum 2 einschließen. So werden zwei Aufnahmeräume 1 für den zu bildenden Festkörper geschaffen. Ebenso sind Vakuum- und Hochdruckanlagen 3, 4 vorgesehen. Außerdem ist in Fig. 3 angedeutet, daß die Wandung der Explosionskammer 5 mit einem Heiz- oder Kühlsystem 7 bzw. 8 ausgerüstet sein kann.
    [0022] Bei 9 ist in Fig. 1 rein schematisch die Zündvorrichtung für den im Sprengstoffräum 2 befindlichen Sprengstoff angedeutet.
    [0023] In Fig. 4 ist in größerem Maßstab die Wandung der Explosionskammer 5 und ein Teil der kolbenartigen Wand 6 dargestellt, und es ist erkennbar, daß im Grenzbereich zwischen der kolbenartigen Wand 6 und der Wandung der Explosionskammer 5 eine Dichtung aus der Wand 6 ausgeformt oder an der Wand 6 angeordnet ist, die zum Sprengstoffräum 2 hin gerichtet ist. Durch Zünden des Sprengstoffes wird diese Dichtung 10 dicht an die Wandung der Explosionskammer 5 angelegt und verhindert damit, daß Sprengstoffschwaden in den Aufnahmeraum 1 eindringen können. Gleichzeitig kann diese Dichtung 10 auch eine Zurückbewegung der kolbenartigen Wand mit verhindern.
    [0024] über die Hochdruckanlage 4 kann z. B. Argon unter einem Druck von 2000 bis 3000 bar zugeführt werden In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Explosionskammer 5 dargstellt, bei welcher der das zu verdichtende Pulver aufnehmende Aufnahmeraum 1 innerhalb des ihn komplett umgebenden Sprengstoffraumes 2 angeordnet ist. Das zu verdichtende Pulver ist in seinem Aufnahmeräum 1 von dem Sprengstoffraum 2 durch eine Wand 6b getrennt, die bei Zündung des Sprengstoffes zusammengedrückt wird und damit die Verdichtung des Pulvers bewirkt.
    [0025] Anstelle einer massiven Explosionskammer 5 kann auch eine Kammer 5 eingesetzt werden, die aus mehreren ineinandergeschachtelten Bauelementen besteht. Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, daß sich die berührenden Wandflächen der ineinandergeschachtelten Bauteile miteinander verschweißen und weiterhin ist es möglich, daß zwischen die einzelnen Bauteile eine eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisende Schicht eingesetzt wird, so daß die Explosionswärme über einen langen Zeitraum in der Explosionskammer aufrechterhalten werden kann.
    [0026] Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß die Explosionsgase oder -Schwaden nicht nur während der Detonation des Sprengstoffes ihre Arbeit ausführen und sich danach entspannen können, so daß dadurch in dem zu bildenden Festkörper Entspannungsrisse bilden können, sondern nach Abschluß des Explosionsvorganges bleiben die Sprengschwaden weiter unter hohem Druck. Diese Sprengschwaden können ausgenutzt werden, um ein weiteres Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise ein Sinterverfahren, ein kalt isostatisches Pressen oder ein heiß isostatisches Pressen durchzuführen.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. Explosionskammer (5) zur Werkstoffbearbeitung durch Explosionsverfahren mit zwei Räumen (1, 2), wobei wenigstens ein Raum an eine Vakuumanlage (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Räume (1, 2) durch wenigstens eine bewegliche oder verformbare Wand (6, 6a, 6b) voneinander getrennt sind, ein Raum als Aufnahmeraum (1) für zu verdichtendes Metall- oder Keramikpulver dient und an die Vakuumanlage (3) angeschlossen ist und der andere Raum als Sprengstoffräum (2) dient und an eine Hochdruckanlage (4) für gasförmige Stoffe angeschlossen ist.
    2. Explosionskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (6b) als verformbare Umhüllung des Aufnahmeraumes (1) dient.
    3. Explosionskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (6) als kolbenartige Wand ausgebildet ist.
    4. Explosionskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kolbenartige Wände (6a) vorgesehen sind, zwischen denen der Sprengstoffräum (2) ausgebildet ist.
    5. Explosionskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kolbenartige Wände (6a) vorgesehen sind, zwischen denen der Aufnahmeraum (1) ausgebildet ist.
    6. Explosionskammer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kolbenartige Wand (6) bzw. die kolbenartigen Wände (6a) mit durch den Sprengvorgang wirksam werdenden Dichtungen (10) ausgerüstet sind, die sich abdichtend an die Wandung der als Zylinder wirkenden Explosionskammer (5) anlegen.
    Explosionskammer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Aufnahmeraum (1) mit einer Erwärmungs- oder Kühl ungsei nr ichtun g (7, 8) ausgerüstet ist.
    8. Explosionskammer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnahmeraum (1) der Form des zu verdichtenden Körpers entsprechende Matrizen angeordnet sind.
    9. Explosionskammer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Explosionskammer (5) aus ineinander geschachtelten Hohlkörpern gebildet ist.
    10. Verfahren zum Verdichten oder Fügen von metallischen, keramischen oder anderen pulverförmigen Werkstoffen zur Herstellung von Festkörpern unter Einsatz eines Explosivverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchführen der Sprengstoffexplosion die dabei entstehenden Sprengschwaden sich nicht entspannen und der Druck der Sprengschwaden auf den oder die gebildeten Festkörper weiter
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-12-28| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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