(57)【要約】本発明は、固体形態を生じさせる熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための方法と配置に関し、製造される部品は部品の外表面に開口する形状を含む。この方法は、金属粉末のためのシートメタルカプセルを形成することと、第２材料で作られた形成層を、第１材料で作られたコア芯の周りに配置することによって、コアを製造すること、を含み、形成層の外表面の形状は部品の開口形状の外表面の形状に相当する。コアは部品の外表面に開口する形状が形成される特定の場所に設置され、かつ、製造される部品の本体部を形成する金属粉末はシートメタルカプセル内に配置される。クラッド材料はコアの外表面と金属粉末との間に配置され、同時に、熱間等方圧加圧法は金属粉末及びクラッド材料を圧縮するために行われる。さらに本発明は、この方法と配置における使用に適しているコアとクラッディング用プリフォームに関する。【選択図】図２
2013524010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体形態を生じさせる熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための方法であって、製造される前記部品は、前記部品の外表面に開口する形状を含み、該方法は、
金属粉末のためのシートメタルカプセルを形成すること、
形成層の外表面の形状が前記部品の開口形状の外表面の形状に一致するように、第２材料で作られた形成層を、第１材料で作られたコア芯の周りに配置することによって、コアを製造すること、
前記コアを、前記部品の外表面に開口する形状が形成される場所に設置すること、及び、
製造される前記部品の本体部を形成する金属粉末を、前記シートメタルカプセル内に配置すること、
を含み、
クラッド材料を、前記コアの外表面と前記金属粉末との間に配置し、かつ、
熱間等方圧加圧法を、前記金属粉末及び前記クラッド材料を同時に圧縮するために行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記シートメタルカプセルを閉じ、かつ、ガス抜きする前に、前記コアを前記シートメタルカプセル内に設置することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記クラッド材料を、前記部品の本体部分を形成する前記金属粉末と分離するパーティションウォールを、前記シートメタルカプセル内に配置することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
粉状のクラッド材料またはクラッド材料を含み、かつ、ポリマー結合されたマット状またはペースト状のものであるプリフォームを、前記パーティションウォールと前記コアとの間に配置することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記コアが前記シートメタルカプセル内に設置される前に、クラッド材料を含みかつポリマー結合されたマット状またはペースト状のものであるプリフォームを、前記コアの外面上に配置することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記熱間等方圧加圧法の前に、クラッド材料を含む前記プリフォーム内に含まれる少なくとも大部分の前記結合ポリマーを、熱的なガス抜きによって蒸発させることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記熱間等方圧加圧法の後に、前記コア芯を一体的に取り除くこと、及び、
新しいコアを製造するために、第２材料で作られた新しい形成層を、取り除いた前記コア芯の周りに配置すること、
を特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
部品の外表面に開口する形状を含む前記部品の製造において使用するのに適しているコアであって、前記コアは、
第１材料から製造されるコア芯、及び、
前記コア芯の周りに配置される第２の異種材料から構成される形成層、
を含み、
前記形成層は、前記コア芯の第１材料の熱膨張率とは最大２０パーセントまで異なる熱膨張率を有する第２材料から製造されるか、または、
前記形成層は、前記コア芯の第１材料の密度値より小さい前記密度値である第２材料から製造され、前記密度値は、各材料の実際の密度と理論密度との比率に従って算出されることを特徴とするコア。
【請求項９】
前記コア芯は、材料の密度が、第１材料の前記理論密度の少なくとも９５パーセント、好適には少なくとも９８パーセントである材料から製造されることを特徴とする請求項８に記載のコア。
【請求項１０】
前記コア芯は、鋼鉄、特に炭素鋼のような鉄ベースの材料からか、または、鋳鉄から製造されるか、または、前記コア芯は、ニッケルベースの高温材料から製造されることを特徴とする請求項８または９に記載のコア。
【請求項１１】
前記形成層は、材料の密度が、第２材料の前記理論密度の６０−９５パーセント、好適には７０−９５パーセント、さらに好適には８０−９５パーセントである材料から製造されることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のコア。
【請求項１２】
前記形成層は、熱間等方圧加圧法条件において、不活性でかつ熱的に安定である材料から製造されることを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載のコア。
【請求項１３】
前記形成層は、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化セラミックス、ホウ化物セラミックス、ベリリウムセラミックスのようなセラミック材料から製造されるか、または、前記形成層はグラファイトから形成されることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載のコア。
【請求項１４】
前記形成層の曲げ強度は７５ＭＰａより高く、かつ／または、圧縮強度は１４０ＭＰａより高いことを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載のコア。
【請求項１５】
抗付着層は前記コア芯と前記形成層との間に配置され、前記抗付着層の特性は前記コア芯及び前記形成層とは異なり、かつ、前記抗付着層は酸化アルミニウムまたは窒化ホウ素から好適に構成されることを特徴とする請求項８から１４のいずれかに記載のコア。
【請求項１６】
抗付着性クラッドは、前記コアの外表面上の前記形成層上に配置されることを特徴とする請求項８から１５のいずれかに記載のコア。
【請求項１７】
前記コア芯の第１端部から前記コア芯の第２端部へ延びる開口チャネルは、前記熱間等方圧加圧法の間の圧力を一定にするために、前記コア芯を経由して配置されることを特徴とする請求項８から１６のいずれかに記載のコア。
【請求項１８】
クラッディングのためのプリフォームは、
０．５−１０００μｍの寸法を有する前記クラッド材料の金属粉末の粒径、及び、
前記金属粉末の粒径の重量の１から５０重量パーセントである、前記プリフォームにおける結合ポリマー、
から構成されることを特徴とするクラッディング用プリフォーム。
【請求項１９】
前記結合ポリマーは、ポリエチレン、ポリアクリル酸塩、ポリイソブチレン、セルロース誘導体か、低分子量または高分子量の成分から構成されるポリビニルブチラール、ポリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、またはポリイミドか、または、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、またはシリコンのようなフェノール樹脂、で構成されるグループから選択されることを特徴とする請求項１８に記載のクラッディング用プリフォーム。
【請求項２０】
前記金属粉末粒子は、例えば主にニッケル、コバルト及びチタニウムをベースにした合金、ステンレス鋼、または、硬質金属、例えばインコネル６２５（登録商標）のニッケル・クロム合金またはモネル（登録商標）のニッケル・銅合金、から成る金属粉末であることを特徴とする請求項１８に記載のクラッディング用プリフォーム。
【請求項２１】
固体形態を生じさせる熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための配置であって、前記部品は、前記部品の外表面に開口する形状を含み、該配置は、
金属粉末のためのシートメタルカプセル、及び、
前記シートメタルカプセルと連結して配置されるコア、
を含み、
前記コアは、請求項８から１７のいずれかに記載のコアであることを特徴とする配置。
【請求項２２】
前記シートメタルカプセルの壁から少し離れて配置されるパーティションウォールを含み、かつ、前記パーティションウォールは、前記パーティションウォールと前記シートメタルカプセルとの間の前記金属粉末のために作られるスペースを定めるために配置されることを特徴とする請求項２１に記載の配置。
【請求項２３】
熱間等方圧加圧法により、バルブ、ポンプケーシング、または、配管部品を製造することを特徴とする請求項８から１７のいずれかに記載のコアの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、以下に提示される独立項の前文によって、熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための方法及び配置に関し、この部品は、部品の外表面に開口する形状を含む。本発明は、さらに、この方法において用いられるコアとクラッディング用プリフォーム、及び、コアの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートメタルから製造されるカプセルは、多くの場合、熱間等方圧加圧法を用いて粉末金属製品を製造するために用いられる。製品の原材料として用いられる金属粉末は、高い気密性の下で密閉されガス抜きされたシートメタルカプセル内に充填され、その後、熱間等方圧加圧法が、粉末を圧縮しかつ部品の最終形状を得るために行われる。一般的に約３０から４０容量百分率のガス噴霧球形粒子粉末の場合において、粉末を充填した後にシートメタルカプセル内に空間があり、それによって、部品の収縮は、粉末が熱間等方圧加圧法において圧縮されたときにも、同じ量の収縮になる。熱間等方圧加圧法の間で起こる、この寸法の変化が、可能な限り正確に予測され、かつ、制御されることが望ましい。この寸法の変化を制御することが十分正確でない場合、部品の寸法は与えられた要求を満たさないか、またあるいは、大きな作業余裕率が用いられるべきである。製造される部品の寸法が大きくなるにつれ、寸法許容差の見込みは大きくなる。
【０００３】
金属製または非金属製のコアを用いることによって、シートメタルカプセル内の粉末が圧縮されるように部品の形状を制御することが可能である。コアが熱間等方圧加圧法の間で損傷されず、かつ、コアの分離／収縮が小さくかつ予測可能なときに、コアは、ある意味では、製造される部品の形状を所望寸法に近づけさせるために用いられるので、製造される部品の内部形状を制御することは、特に、コアを用いることによって行われる。
【０００４】
特に、コアを製造することが高価であり、かつ／または、コアが繰り返し使用されることができない場合、熱間等方圧加圧法において部品の内部形状を制御するためにコアを用いることは、概して、コストを上げる。例えば、窒化ホウ素が、高精度を要求する適用においてコアの非金属材料として用いられているが、窒化ホウ素の使用は、高い材料コストにより制限されている。一方で、他の何らかの非金属製コアの材料は、製造される部品の加熱及び圧縮の間でのこの非金属材料の脆弱性及び破砕する傾向によって制限される。これは、大きな部品を製造するときに、かつ、大きなコアを用いるときに特に問題である。コアは、さらに、鋼鉄のような金属から製造される。一つの問題は、その時に、表面処理が可能であるにもかかわらず、金属製のコアが、熱間等方圧加圧法の間にシートメタルカプセルまたは製造される部品に張り付く傾向を有することであり、それによって、コアを取り除くことは、機械加工またはエッチングによってのみ成し得る。双方の除去方法のコストは、大型のコアを用いるときに特に高い。さらにこの場合、コアは使い捨てのものである。
【０００５】
キャビティまたは部品の外表面に開口する形状を有し、本体部分自体の材料とは異なる他の材料でクラッドされた部品を製造することは、多くの場合望ましい。このような部品は、耐食材料からの高価なバルブ要素全体を製造する代わりに、耐食性材料を備えた高価なバルブのフランジ及び内部部分のみをクラッドすることが望ましい、例えばオイル産業及びガス産業におけるバルブ要素である。今日では、このような部品を製造することは、クラッド溶接として一般的に行われている。しかしながら、クラッド溶接の有する問題は、クラッド材料及びクラッドされるべき本体部分が、クラッドの耐食性を弱める接触面で混合されることである。クラッド溶接は、通常、クラッディングするために必要とされる時間とクラッド材料の消費を必然的に増やすいくつかのクラッド層を必要とする。さらに同時に、クラッドの厚みの制御は低下して、つまり好適には、製造する間に、クラッド層の厚みは一定であり、かつ、クラッドは正確に正しい厚みで作られる。実際には、クラッド層は、やむなく製造されるにはあまりにも厚みがありすぎ、かつ、後で正しい厚みに機械加工されなければならない。さらにクラッド溶接は、必要な作業余裕率をさらに増加させる部品の変形の原因になる。これらすべての理由のために、クラッド部品を製造することは、技術的にあまりにも多くを要求し、かつ、コストがかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術におけるデメリット及び問題を減らすか、または、さらに完全に取り除くことである。
本発明の一つの目的は、費用効率が高く、かつ、確実な方法で、クラッドキャビティまたは開口形状を含む部品を製造することを可能にする方法及び配置を提供することである。
本発明の他の目的は、より迅速かつ簡単にクラッドキャビティまたは開口形状を含む部品を製造させる方法及び配置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、少なくとも部分的に再利用できるコアを提供することである。
さらに、本発明のさらなる目的は、クラッディングのための前身を提供することであり、それによって、クラッド部品を製造し、かつ、均一の厚みでクラッドを製造することがより容易になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、さらに以下に提示される独立請求項の特徴部分において定められる点において特徴付けられる。
本発明によるいくつかの好適な実施形態は、以下に提示される独立請求項において開示される。
【０００８】
固体形態を生じさせる熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための本発明による特有な方法であって、製造される前記部品は、前記部品の外表面に開口する形状を含み、該方法は、
金属粉末のためのシートメタルカプセルを形成すること、
第２材料で作られた形成層を、第１材料で作られたコア芯の周りに配置することによって、コアを製造し、前記形成層の外表面の形状を、前記部品の開口形状の外表面の形状に一致させること、
前記コアを、前記部品の外表面に開口する形状が形成される場所に設置すること、
製造される前記部品の本体部を形成する金属粉末を、前記シートメタルカプセル内に配置すること、
クラッド材料を、前記コアの外表面と前記金属粉末との間に配置すること、及び、
熱間等方圧加圧法を、前記金属粉末及び前記クラッド材料を同時に圧縮するために行うことを含む。
【０００９】
部品の外表面に開口する形状を含む前記部品の製造において使用するのに適している本発明による特有のコアであって、前記コアは、
第１材料から製造されるコア芯、及び、
前記コア芯の周りに配置される第２の異種材料から構成される形成層、
を含み、それによって、
前記形成層は、前記コア芯の第１材料の熱膨張率とは最大２０パーセントまで異なる熱膨張率を有する第２材料から製造されるか、または、
前記形成層は、前記コア芯の第１材料の密度値より小さい密度値である第２材料から製造され、それによって、前記密度値は、各材料の実際の密度と理論密度との比率に従って算出される。
【００１０】
本発明によるクラッディングのための特有のプリフォームは、
０．５−１０００μｍの寸法を有する前記クラッド材料の金属粉末の粒子、及び、
前記金属粉末の粒子の重量の１から５０重量パーセントである結合ポリマー、から構成される。
【００１１】
固体形態を生じさせる熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための本発明による特有の配置であって、前記部品は、前記部品の外表面に開口する形状を含み、該配置は、
金属粉末のためのシートメタルカプセル、及び、
前記シートメタルカプセルと連結して配置される、本発明によるコア、を含む。
【００１２】
本発明による前記コアは、熱間等方圧加圧法により、バルブ、ポンプケーシング、または、配管部品を製造するために特有に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
以下において、本発明は、開示された設計図に関してさらに詳細に記述される。
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図３】図３は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図６】図６は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図８】図８は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図９】図９は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による一つの様態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで驚いたことに、コアの外表面と部品の本体部分を形成する金属粉末の間にクラッド材料を配置することによって、かつ、熱間等方圧加圧法を用いて一つの作業段階において金属粉末とクラッド材料の両方を同時に圧縮することによって、外表面に開口しているクラッド形状を含む部品は、従来より容易にかつコスト効率が良く製造される。本発明によって、溶接クラッディングのような時間がかかりかつ複雑な作業段階の数々が少なくなる。同様に、本発明は、用いられるクラッド材料の量を減らし、材料コストの節約を生む、より正確なクラッドの厚みに関してさえも追求されたものである。本発明により、クラッディング材料及び本体材料が、コアを補助として用いることによる熱間等方圧加圧法で圧縮されるので、この圧縮の間に部品の形状を制御することは、さらに改善される。これは、製造過程の信頼性を上げ、かつ、製造する間に形成される使い物にならない部品の数を少なくする。
【００１６】
本発明における一つの実施形態において、コアは、シートメタルカプセルが閉じられガス抜きされる前に、シートメタルカプセル内部に設置される。これは、クラッド材料が熱間等方圧加圧法の間にコアの周りで均一に圧縮されることを助長し、製造される部品の外表面に開口している形状またはキャビティを形成することは、コアの外表面を形成することにまさに一致する。さらにこの実施形態において、複雑な二つの壁のあるシートメタルカプセルを製造することが、回避される。本発明における特定の実施形態において、コアはシートメタルカプセルの外部に設置される。
【００１７】
本発明における好適な実施形態によると、クラッド材料プリフォームの金属粉末粒子は、例えば主にニッケル、コバルト及びチタニウムをベースにした合金、ステンレス鋼、または、硬質金属である金属粉末である。クラッド材料に適切な金属粉末材料の一つの例は、少なくとも５８重量パーセントのニッケルと２０から２３重量パーセントのクロムとを含むニッケル・クロム合金であり、インコネル６２５（登録商標）として一般的に知られている。クラッド材料に適切な金属粉末材料の他の例は、ニッケル・銅合金であり、モネル（登録商標）として一般的に知られている。金属粉末は、例えばガス噴霧、水噴霧、噴霧乾燥によって、適切な粒径にグラインドすることによって、かつ、異なる化学的手法及び電解法によって、製造される。これらの手法は、そのようなものとして当業者に知られており、これらの手法は、ここではさらに説明されない。ガス噴霧は金属粉末を製造するために好適に用いられ、球状で低酸素含有量の金属粉末が得られる。クラッド材料として用いられる金属粉末の粒径は、一般的に０．５―１０００μｍで、好適には１―５００μｍ、より好適には１―２００μｍ、よりいっそう好適には５―１００μｍであるか、または、さらにより好適には１０―５０μｍである。
【００１８】
本発明における他の実施形態によると、粉状のクラッド材料は、金属材料とセラミック材料との混合物、つまりサーメットまたはセラミック材料のみから構成される。例えばコバルト、ニッケル、チタニウム、鉄、モリブデン、または、それらの合金の一つ、のようなサーメットにおける材料は、結合剤として機能し、このサーメットにおける濃度は、一般的に０．５から８０容量百分率である。サーメットにおけるセラミック材料は、一般的に、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化クロム（ＣｒＣ）、または、上記炭化物のいくつかの混合物のような炭化物材料である。粉状のクラッド材料として働くセラミック材料は、酸化物材料、例えば酸化アルミニウムか、窒化物材料、例えば窒化チタンか、または、他のセラミック材料に相当するもの、である。クラッド材料として用いられるサーメットまたはセラミック材料の粒径は、クラッド材料として用いられる金属粉末の粒径に相当する。粉状クラッド材料は、クラッド材料の粒子から主に構成される。
【００１９】
本発明における一つの実施形態において、粉末材料は、クラッド材料として用いられ、粉末材料は、金属マトリックス複合材料、つまり金属粉末とセラミック粉末との複合物、または、金属粉末と金属結合剤とセラミック粉末との混合物である。
【００２０】
クラッド材料として用いられる金属粉末と、形成される部品の本体部分に用いられる金属粉末は、異なり、つまりそれらは、化学成分、及び／または、物理的特性に関して互いに異なる。部品の本体部分に用いられる金属粉末は、概してフェライト鋼、オーステナイト系のフェライト鋼、二相鋼、または、ステンレス鋼である。
【００２１】
本発明における一つの実施形態において、クラッド材料を、部品の本体部分を形成する金属粉末と区別するパーティションウォールが、シートメタルカプセル内に配置される。このように、粉状のクラッド材料は、パーティションウォールとコアとの間に配置される。パーティションウォールは、製造される製品を使用することにより設定される要求及び／または限定を満たす材料から製造される。パーティションウォールは、例えば炭素量が０．３重量パーセントより少ない低炭素構造鋼骨、または、クロムの含有量が一般的に１２重量パーセントより多いステンレス鋼から概して製造される。パーティションウォールは、シートメタルカプセルの壁から少し離れて配置され、かつ、パーティションウォールとシートメタルカプセルとの間に金属粉末を提供するように意図されたスペースを定めるためにこのように配置される。パーティションウォールは、例えばシートメタルカプセルの壁から適切な距離を置いてカプセルに溶接される。
【００２２】
パーティションウォールは、さらに、パーティションウォールとコアとの間か、または、パーティションウォールとシートメタルカプセルとの間に、スペーサ要素を備えてコアに対して適切な位置に配置される。このようなスペーサ要素は、例えば本発明で用いられているクラッド材料から製造され、熱間等方圧加圧法の間にクラッド層の一部分になる。シートメタルカプセル内のパーティションウォールの位置は、熱間等方圧加圧法によってもたらされた収縮の後に、仕上げられたクラッド層の厚みが、加工許容量を加味して所望のクラッド層の厚みに相当するように決定される。パーティションウォールとコアとの間に存在する通常の距離は、５―２５ｍｍであり、より一般的には１０―１５ｍｍである。
【００２３】
本発明における一つの実施形態によると、製造されるクラッディングの厚みは、一般的に１―３０ｍｍ、より一般的には２―１０ｍｍ、好適には３―６ｍｍである。
【００２４】
本発明における一つの実施形態において、粉状のクラッド材料、または、結合ポリマーされたマット状またはペースト状のものであるクラッド材料を含んだプリフォームは、パーティションウォールとコアとの間に配置される。このように、クラッド材料のプリフォームは結合ポリマーとクラッド粉末から構成され、結合剤及びクラッド粉末の量に応じて、このプリフォームは、ポリマー結合されたマット状かポリマー結合されたペースト状のどちらかであることができる。ここで驚いたことに、このクラッディング用プリフォームは、シートメタルカプセル内にクラッド材料を配置することを大いに助長する。
【００２５】
このクラッディングがクラッド粉末状であるときに、特に、部品が複雑な形状を有し、かつ、例えば小さなへりまたは溝を含み、熱間等方圧加圧法を用いて製造される場合、シートメタルカプセル内に均一にクラッド材料をパッキングすることは難しい。クラッディング用プリフォームを用いるときに、プリフォームがマット状のものである場合に、マット状のプリフォームがシートメタルカプセルの表面に接着されるか、ペースト状のプリフォームが、適切な塗装工具、例えばへらを用いてシートメタルカプセルの表面に広げられる。それに応じて、本発明における他の実施形態において、クラッド材料を含むプリフォームは、コアがシートメタルカプセル内に設置される前に、コアの外面上に配置され、このプリフォームは、ポリマー結合されたマット状、ペースト状、または、懸濁液状のものである。
【００２６】
粉状のクラッド材料に関連した適用は前述されているが、クラッディング用プリフォームのためのクラッド粉末は、金属粉末か粉状のサーメットのどちらかである。一般的なクラッディング用プリフォームは、４５から９９重量パーセント、より一般的には９０から９９重量パーセントの金属粉末と、１から４５重量パーセント、より一般的には１から１０重量パーセントの結合ポリマー、を含む。このプリフォームは、さらに、溶媒のような外気及び他に見込まれる物質を含む。このクラッディング用プリフォームは、粉状のクラッド材料としてさらに用いられる一つまたはそれ以上の金属粉末を含み、この適用は前述されている。
【００２７】
クラッディング用プリフォームにおいて用いられるクラッド粉末の粒径は、この適用において前述された金属粉末の粒径に相当するが、５−１００μｍのクラッド粉末の粒径が特に好適である。このプリフォームがいくつかの金属またはサーメット粉末から構成されている場合に、異なる粉末は通常一様に組み合わさって混合され、かつ、例えばマットの高さ方向において、独立した層または領域を形成しない。このように、ポリマー結合されたマット状のものであるクラッディング用プリフォームは、一様でかつ均一の特性があり、かつ、少しの層も形成されない。
【００２８】
本発明における一つの実施形態において、二つまたはそれ以上の異なる層が、マット状のクラッディング用プリフォームに配置される。これらの層は、結合ポリマーまたはクラッド粉末か、結合ポリマーとクラッド粉末の両方に関してか、のどちらかで互いに異なる。二つまたはそれ以上の異なる層を含むクラッディング用プリフォームは、例えば物質を混合することを制御し、かつ、混合する物質を減らすために用いられる。
【００２９】
クラッディング用プリフォームの結合ポリマーは、ポリエチレン、ポリアクリル酸塩、ポリイソブチレン、及び、セルロース誘導体で構成されるグループから選択される。結合ポリマーは、さらに、低分子量または高分子量の成分から構成されるポリビニルブチラール、ポリフルオロエチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、またはポリイミドか、または、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、またはシリコンのようなフェノール樹脂である。クラッディング用プリフォームは、結合ポリマーに加えて、さらに、例えば一つまたはそれ以上の可塑剤のような様々な有機溶媒、または、他の添加物から構成される。溶媒の例は、脂肪族炭化水素、グリコール、グリコール・エーテル、またはアルコールである。可塑剤の一つの例はフタル酸エステル系可塑剤である。このクラッディング用プリフォームに含まれる溶媒及び可塑剤は、当業者にもよく知られている。
【００３０】
マット状形成におけるクラッディング用プリフォームを用いた時に、クラッド材料層の厚みを制御することが可能であり、このマット状のプリフォームが厚みにおいて実際のところ均一であるために、以前よりより正確に形成され、それによって、この形成されたクラッドの厚みは、さらに極めて均一である。このマット状のプリフォームの厚みは、一般的に０．５−１０ｍｍ、より一般的には１−４ｍｍである。厚いクラッド層を製造することが望まれる場合には、いくつかのプリフォーム層が、互いの最上部に配置される。
【００３１】
粉状のクラッド材料、または、クラッディング用プリフォームは、パーティションウォールとコアとの間に配置される。粉状のクラッド材料が用いられる場合に、粉末注入連結部は、シートメタルカプセルの内部に配置され、この連結部は、パーティションウォールとコアとの間のスペースに通じており、粉状のクラッド材料は、この連結部を経由してパーティションウォールとコアの外表面によって定められるスペースに入れられる。マット状のクラッディング用プリフォームは、例えばパーティションウォールに接着されることによって、コアに面する側のパーティションウォールに配置される。一方、ペースト状のクラッディングフォームは、例えばパーティションウォールに溶射すること、拡散すること、または、層を形成することによって、コアに面する側のパーティションウォールに配置される。この後、コアがシートメタルカプセル内に設置され、かつ、ポリマー結合されたマット、または、クラッド層を形成するペーストは、コアの外表面と本体材料を区切るパーティションウォールとの間に存在する。
【００３２】
本発明における他の実施形態において、クラッディング用プリフォームは、コアがシートメタルカプセルの内部に設置される前に、マットまたはペーストとしてコアの外表面上に配置される。柔らかいマット状のプリフォームは、まず、マットを適切な寸法の一片に切り取ることによって、コアの外表面、つまりコアの形成層の外表面上に準備され、その後、コアの外表面に設置され接着される。ポリマー材料は接着剤として用いられ、ポリマー材料は、クラッディング用プリフォームの結合ポリマーと同一または類似したポリマー材料である。ペースト状のクラッディング材料は、拡散すること、または、塗布することによってコアの外表面上に配置される。クラッド材料をコアの外表面に取り付けることが比較的容易であることは、この実施形態の一つの利点である。さらに、コアは、ペースト状のプリフォームに浸され、それによって、プリフォームはコアの表面に層を形成するか、または、ペースト状プリフォームの層はコアの周りに形成される。パーティションウォールとコアとの間にクラッド材料を配置するための適切な方法は、クラッド材料の特性、例えば、プリフォームの粘度、及び、シートメタルカプセル内のコア及びパーティションウォールの形状、に依存する。
【００３３】
さらに、クラッド材料のプリフォームが、例えば接着及び拡散によって、コアの外表面に結合して配置されることが可能であり、それによって、クラッディング用プリフォームと部品の本体部の材料とを分離するために、シートカプセル内に分離パーティションウォールを配置して製造する必要はない。故にこの場合、クラッディング用プリフォームはコアの外表面上に配置され、コアはパーティションウォールなしでシートメタルカプセル内に配置され、かつ、部品の本体部を形成する金属粉末は、コアの表面上のクラッディング用プリフォーム層とシートメタルカプセルの外壁との間に配置される。
【００３４】
本発明における一つの実施形態によると、クラッド材料を含むプリフォーム内に含まれる少なくとも大部分の結合ポリマーは、熱間等方圧加圧法の前に熱的なガス抜きによってプリフォームから蒸発される。材料を詰められたカプセルの熱的なガス抜きは、例えば温度が１０００−２０００℃の範囲で上昇する従来型の熱間等方圧加圧法の前に、例えば４００−６００℃の範囲である、結合ポリマーの蒸発温度特性において行われる。まず大部分の結合ポリマーを蒸発させることによって、熱間等方圧加圧法の間にクラッド材料によって引き起こされるガスの発生が最小限に抑えられることを確保することができる。
【００３５】
本発明は、さらに、以前は重大な問題を有していた、クラッドキャビティまたは製造される部品の外表面に開口する形状の寸法精度を改善するために用いられる。コア芯と形成層から構成される二部分のコアが、シートメタルカプセル内に好適に設置され、それによって、製造される部品の外表面に開口する形状のクラッド形成は、コアの外表面、つまり形成層の外表面によって決定される。ここで驚いたことに、コア芯と形成層の材料がそれらの熱的な膨張率が同じかまたはほとんど同じであるように選択されるときに、製造される部品の外表面に面している形状の寸法精度は、さらにいっそう正確に制御される。
【００３６】
さらに、ネガティブクリアランスを備えた開口形状を有する製造部品が容易にかつ簡素に用いられることは、本発明によるこの二部分のコアの利点である。慣例ではネガティブクリアランスは部品内においてのみ製造され、コアは再利用することができず、つまりコアは、製造されたネガティブクリアランスを有する部品の開口形状から取り除くために壊されなければならない。本発明における一つの実施形態において、ポジティブクリアランスを有するコア芯が製造され、かつ、ネガティブクリアランスを有する形成層がコア芯の最上部に製造される。故に、コア芯は再利用することができ、かつ、ネガティブクリアランスを製造するために用いられる形成層のみが、使い捨てでき、かつ、コアを製造された部品から取り除くために壊されなければならない。
【００３７】
いくつかの実施形態において、さらに、この二部分のコアは、シートメタルカプセルの外部に設置される。その場合において、シートメタルカプセルは、第１外壁と第２内壁から構成され、それらの間に金属粉末が配置され、圧縮される。内壁の形状は、製造される部品の開口形状を決める。コアは、シートメタルカプセルの内壁によって定められるスペース内に配置され、それによって、コアは、シートメタルカプセルの内壁に接触し、かつ、熱間等方圧加圧法の間、内壁を支持しかつ内壁の形状を維持する。シートメタルカプセルは、さらに、この場合において二つまたはそれ以上の部分を有し、それによって、本体材料の部分とクラッド材料の部分を分離することを含む。その場合において、シートメタルカプセルの各部分に対する分離された粉末注入連結部は、金属粉末を注入しかつカプセルの複数部分をガス抜きするために、必然的にシートメタルカプセル内部に配置される。
【００３８】
本発明における一つの実施形態において、コア芯は、熱間等方圧加圧法後に一体的に取り除かれ、かつ、第２材料で作られた新しい形成層が、新しいコアを製造するために、取り除かれたコア芯の周りに配置される。故に、シートメタルカプセルは、熱間等方圧加圧法後に開かれ、かつ、コア芯はカプセルから取り除かれる。コア芯に取っ手またはフックのような引っ張り部材が配置され、それによって、シートカプセルからコア芯を取り除くことは、より容易になる。このように、コアがシートメタルカプセル内部に配置されるときに、引っ張り部材は、目に見えた状態でコア芯の表面に配置される。コア芯と形成層から構成されるコアを製造することは、シートカプセルからコアを取り除く速度を上げ、コアの部分的な再利用を可能にし、かつ、耐久性を向上させる。これらすべての利点は重要な要素であり、製造コストに影響する。
【００３９】
本発明における一つの実施形態により、コア芯は、材料の密度が理論密度の少なくとも９５パーセント、好適には少なくとも９８パーセント、である材料から製造される。これは、コア芯が、高密度の無孔材料から製造され、実際には熱間等方圧加圧法の間に圧縮できないことを意味する。この構成において圧縮できないとは、熱間等方圧加圧法の間でのコア芯の容量の変化が、最大で５パーセント、好適には５パーセント未満であることを意味する。
【００４０】
本発明の一つの実施形態によると、コア芯は、鋼鉄、特に炭素鋼のような鉄ベースの材料からか、または、鋳鉄から製造されるか、または、コア芯は、一般的に５０重量パーセントを超えたニッケル含有量を有するニッケルベースの高温材料から製造される。使用される炭素鋼は、一般的に０．２重量パーセント未満の炭素、及び、２重量パーセント未満の他の合金要素を含む。本発明における一つの実施形態によると、コア芯は、さらに、酸化物材料、例えば酸化アルミニウムのようなセラミック材料、または、窒化物材料、例えば窒化チタンまたは他のいくつかのセラミック材料に相当するものから製造される。コア芯及び形成層は、それらの化学成分に関して同様の材料であることができるが、コア芯及び形成層の機械的または物理的な特性は互いに異なる。コア芯及び形成層は、一般的に、例えば異なる密度を有する。さらに、コア芯及び形成層は、大抵、化学成分に関しても互いに異なる。
【００４１】
一つの実施形態において、抗付着層が、コア芯と形成層との間、コア芯の外表面上に配置され、抗付着層の特性はコア芯及び形成層と異なる。抗付着層は、熱間等方圧加圧法後に、より容易にコア芯を形成層から分離させる。酸化アルミニウムまたは窒化ホウ素を含む層は、例えば抗付着層として有益に機能することができる。抗付着層の厚みは、形成層の厚みよりも原則的に薄く、例えば抗付着層の厚みは１ｍｍ未満である。
【００４２】
本発明における一つの実施形態によると、形成層は、好適には最大１５パーセント、さらにいっそう好適には１０パーセント、一般的には最大５パーセント近く、コア芯の第１材料の熱膨張率とは異なる熱膨張率を有する他の材料から製造される。一つの実施形態によると、形成層は、コア芯の第１材料の熱膨張率と同じか、または、ほぼ同じの熱膨張率を有する他の材料から製造される。
【００４３】
本発明における他の実施形態によると、コア芯の熱膨張率は、製造される部品の本体部分、及び／または、コアの形成層の熱膨張率より、約１５パーセント、好適には２０パーセント、さらにいっそう好適には３０パーセント、高い。故に、コア芯は、冷却期間に収縮し、かつ、熱間等方圧加圧法後に容易に分離されることが可能である。
【００４４】
本発明における一つの実施形態によると、形成層は、材料の密度が理論密度の６０−９５パーセント、好適には７０−９５パーセント、さらに好適には８０−９５パーセントである材料から製造される。圧縮率、つまり形成層の収縮は、熱間等方圧加圧法において好適に５−１５パーセントである。形成層は、温度が一般的に最大約１２００℃でありかつ最大約１００ＭＰａの圧力である熱間等方圧加圧法条件において、不活性でかつ熱的に安定である材料から好適に製造される。この構成において、不活性でかつ熱的に安定であるとは、この材料が周囲のものまたは使用される金属粉末を備えた複合物を形成せず、かつ、温度が変化するときの相転移がこの材料に生じない、ことを意味する。へり、角または屈曲を有する開口形状を含む部品が二部分のコアを用いて熱間等方圧加圧法で製造されるときに、形成層の曲げ強度は一般的に７５ＭＰａより高く、かつ／または、圧縮強度は一般的に１４０ＭＰａより高い。その一方で、水平、または、ほぼ水平な開口形状から構成される部品が二部分のコアを用いて熱間等方圧加圧法で製造されるときに、形成層は、好適に、熱間等方圧加圧法の間に焼結しないままでいるセラミック材料から製造される。故に、形成層を形成するセラミック材料は、圧縮されず、かつ、熱間等方圧加圧法で固体片を形成せず、それによって、完成した部品の開口形状からコアの形成層を取り除くことは、極めて容易である。この場合に、形成層の曲げ強度は、実際には約０ＭＰａである。
【００４５】
本発明における一つの実施形態によると、形成層は、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化セラミックス、ホウ化物セラミックス、ベリリウムセラミックスのようなセラミック材料から製造されるか、または、形成層はグラファイトから形成される。適切な酸化物セラミックスの例は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び、酸化カルシウム（ＣａＯ）である。形成層は、二つ以上の酸化物セラミックスの混合物から製造することもできる。適切な窒化物セラミックスの例は、例えば、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、及び、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）であり、かつ、特に、六方晶窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられる。コア芯は、好適に、金属、及び、セラミックからの形成層から製造される。
【００４６】
セラミック形成層は鋳造によって製造され、それによって、コア芯は鋳型内に配置され、かつ、形成層はコア芯の周りに鋳造されるが、少なくとも一部のコア芯は、コアの一部の表面上に現れたままである。形成層は、さらに、コーティング、ディッピング、または、プレスによってコア芯の周りに配置される。コアの形成層は、さらに、製造されることを意図されている鋳型として完成した部品を用いることによって、製造される。
【００４７】
本発明における一つの実施形態において、抗接着クラッドが、形成層の最上部に、コアの外面上に配置される。抗接着クラッドは、形成層を、製造される部品の表面に貼り付けることを止めるか、または、減らし、かつ、熱間等方圧加圧法後に形成層をより容易に取り外させる。形成層が製造された部品から一体的に取り外された場合に、コア芯は、コア芯単独で取り外されることを必ずしも必要としないが、二部分のコアは、一体的にシートメタルカプセルから取り除かれ、再利用されることができる。形成層がグラファイトから製造される場合に、形成層の外表面に抗接着クラッドを配置することは、特に好適であり、それによって、抗接着クラッドは、形成層から、製造される部品のクラッド層への炭素の拡散を減少させるか、または、実際に防ぐ。
【００４８】
本発明における一つの実施形態において、好適に熱間等方圧加圧法の間の圧力を一定にするために、コア芯の対称軸方向においてコア芯の第１端部から第２端部へ延びる開口チャネルが、コア芯を経由して配置される。開口チャネルを経由して、圧力は、熱間等方圧加圧法の間にコアのさらに内側に入り込むことができ、それによって、チャネルは、熱間等方圧加圧法の間にコアの形状を変化させない。チャネルにより、より軽量なコアは、製造され、同時に、コアの材料コストにおける節約を実現する。
【００４９】
コア芯を取り除いた後に、形成層の中心部分は、破砕され、かつ、製造された部品のキャビティまたは開口形状からの破砕骨材として取り除かれる。形成層は、水溶性成分から製造され、溶解することによって取り除かれるか、または、形成層は、アルコールのような他の何らかの溶媒において溶解できる材料から製造されており、それによって、形成層は、該当する溶媒中において溶解することによって取り除かれることができる。コア芯を取り除いて分離すること、及び、形成層を、例えば破砕するかまたは溶解することによって破壊することは、部品の外表面に開口する形状が、コアを一体的に取り出すことを許容しない場合において、特に望ましい。さらに、この場合において、本発明により、コア芯は、再利用されて活用され、作業の全体のコストを下げる。
【００５０】
本発明における一つの実施形態において、形成層は、熱間等方圧加圧法の間に収縮するセラミック材料から製造される。形成層は、一般的に６５から９５容積百分率、場合によっては６５から７０容積百分率の密度を有するセラミック材料から製造されるか、または、７０から９５容積百分率、場合によっては８０から９５容積百分率の密度を有する部分的に多孔質な材料から製造される。用いられたセラミック材料及び用いられたセラミック粉末の粒径が知られているときに、セラミック形成層の収縮量もまた知られている。この既知の収縮量は、製造される部品の開口形状の寸法を制御するために活用される。形成層は、熱間等方圧加圧法の前に焼結されず、かつ、熱間等方圧加圧法の間でもまた焼結されない、非焼結セラミック材料から好適に製造される。故に、形成層が変形することは可能な限りわずかなものであり、寸法精度を制御するにはよい。非焼結セラミック材料から製造される形成層は、さらに、セラミックを完成された部品から分離することを助長する。本発明における一つの実施形態によると、形成層の厚みは、０．２−３０ｍｍであり、一般的には３−１５ｍｍである。
【００５１】
本発明における一つの実施形態によると、コアの形成層は、非収縮で、既に焼結されたセラミック材料から製造され、それによって、形成層が変形することもまた、可能な限りわずかなものである。
【００５２】
本発明によるこの方法は、複合構造の部品を製造するために、例えば、耐食性及び耐摩耗性のある材料が、好適に、部品のキャビティまたは開口形状の表面上に用いられるべきである部品を製造するために、一般的に用いられる。本発明によるこの方法は、熱間等方圧加圧法により、海洋適用のためのバルブ、ポンプケーシング、または、配管部品を製造するのに特に適している。この方法は、オイル産業及びガス産業のためのバルブ、ポンプケーシング、または、配管部品を製造するのに特に適している。
【００５３】
図１は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第１実施形態による一つの様態を示す。図１は、パーティションウォール２で第１粉末スペース３と第２粉末スペース３’に分けられ、さらに、第２パーティションウォール２’によってさらに区切られる、シートメタルカプセル１を示す。製造される部品の本体部分を形成する第１粉末金属は、第１粉末注入連結部４を経由して第１粉末スペース３の中に配置される。製造される部品の外表面に面している形状の表面上にクラッド層を形成する第２粉末金属は、第２粉末注入連結部４’を経由して第２粉末スペース３’の中に配置される。コア２０は、シートメタルカプセル１の内部に配置されており、シートメタルカプセル１の蓋１０は閉じられ、かつ、粉末スペース３，３’は粉末注入連結部４，４’を用いてガス抜きされる。この後、熱間等方圧加圧法が、第１及び第２粉末材料を最終形状に圧縮するために行われる。
【００５４】
コアとクラッド材料との間に第２パーティションウォールを設置する必要がないことは明白であるが、クラッド材料は、さらに、コアの形成層、つまりコアの外表面に直接的に接触することができる。
【００５５】
図１において、コア２０は、金属、例えばスチール、で作られたコア芯５、及び、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６を含む。コア芯５を数回使用することができるが、形成層６は、製造される部品の開口形状から取り除くために壊される。形成層６を用いて、製造される部品の外表面に面している形状は制御される。シートメタルカプセル１内に配置されたコア２０は、熱間等方圧加圧法の間に製造される部品の形状を支持する。
【００５６】
図２は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための発明の第２実施形態による様態を示す。図２は、コア２０が内部に配置されたシートメタルカプセル１を示し、コア２０は、金属、例えばスチール、で作られたコア芯５、及び、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６を含む。コア２０がシートメタルカプセル１内に配置される前に、マット状のクラッディング用プリフォームから形成された層７が、形成層６の表面に接着される。このプリフォーム層７は、製造される部品の外表面に面している形状面にクラッド層を形成する。シートメタルカプセル１は、第１粉末材料が第１粉末注入連結部４を経由して配置される粉末スペース３を有し、このようにして第１粉末材料は、シートメタルカプセル１の第１壁１’とマット状のプリフォーム層７との間に配置される。
【００５７】
熱間等方圧加圧法の前に、シートメタルカプセル１の蓋１０は閉じられ、かつ、粉末スペース３は、粉末注入連結部４を用いてガス抜きされる。結合剤として機能している少なくともほとんどのポリマーは、熱的なガス抜きを用いることによりマット状のクラッドプリフォーム７から蒸散され、その後、熱間等方圧加圧法が、第１粉末材料とクラッド材料層とを最終形状に圧縮するために行われる。
【００５８】
図３は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第３実施形態による一つの様態を示す。図３は、コア２０が内部に配置されたシートメタルカプセル１を示し、コア２０は、金属、例えばスチール、で作られたコア芯５、及び、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６を含む。シートメタルカプセル１は、第１粉末材料が第１粉末注入連結部４を経由して配置される粉末スペース３を有し、粉末材料は製造される部品の本体部分を形成する。ニッケルまたはコバルトをベースにした材料、例えばニッケルの含有量を５０重量パーセントより多く有し、または、コバルトの含有量を５０重量パーセントより多く有する材料である、無結合固体クラッド材料層８は、シートメタルカプセル１内にさらに配置される。無結合固体クラッド材料層８は、例えば、ベンディング及び溶接によって板状の金属材料から製造される。無結合固体クラッド材料層８は、コア２０の形成層の外表面に接触し、かつ、第１粉末材料は、シートメタルカプセル１の第１壁１’と無結合固体クラッド材料層８との間に配置される。シートメタルカプセル１の蓋１０は閉じられ、粉末スペース３は粉末注入連結部４を用いてガス抜きされ、かつ、熱間等方圧加圧法が、第１粉末材料と無結合固体クラッド材料層８とを最終形状に圧縮するために行われる。
【００５９】
図４は、熱間等方圧加圧法を用いて部品を製造するための本発明の第１実施形態による一つの様態を示す。図４は、第１壁１’と第２壁１’’から構成されるシートメタルカプセル１と、金属、例えばスチール、で作られたコア芯５から構成されるコア２０と、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６と、を示す。コア芯５は数回用いられることが意図されており、かつ、形成層６は製造される部品の内部形状を制御するために用いられる。コア２０は、シートメタルカプセル１の外部、シートメタルカプセル１の第２壁１’’によって定められるスペースに設置される。シートメタルカプセル１の粉末スペース３は、第１粉末注入連結部４を経由した第１粉末材料で満たされ、この後、シートメタルカプセル１は閉じられガス抜きされ、かつ、熱間等方圧加圧法が、製造される部品の本体部分を形成する粉末を、最終形状に圧縮するために行われる。コア芯５は、例えば引き抜くことによって取り除かれ、その後再使用されることができる。この後に形成層６は取り除かれる。損傷していない形成層は、必要なときに再使用されることができる。
【００６０】
図５は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第２実施形態による一つの様態を示す。図５は、第１壁１’と第２壁１’’から構成されるシートメタルカプセル１と、金属、例えばスチール、で作られたコア芯５から構成されるコア２０と、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６と、を示す。無結合固体クラッド材料層８は、第２壁１’’に接触してシートメタルカプセル１内部に配置され、つまり、この固体クラッド材料層は、コア２０の外表面に接触するシートメタルカプセル１の壁に接して配置される。無結合固体クラッド材料層８は、必然的にシートメタルカプセル１の壁１’’に接してさらに形成される。シートメタルカプセル１内部に配置される無結合固体クラッド材料層８は、概してニッケルまたはコバルトを材料にしたものであり、例えばニッケルの含有量を５０重量パーセントより多く有し、または、コバルトの含有量を５０重量パーセントより多く有する材料である。コア２０は、シートメタルカプセル１の外部の、シートメタルカプセル１の第２壁１’’によって定められるスペースに配置されている。シートメタルカプセル１の粉末スペース３が、第１粉末注入連結部４を経由した粉末材料で満たされた後に、シートメタルカプセル１は閉じられガス抜きされ、かつ、熱間等方圧加圧法が、製造される部品の本体部分を形成する粉末を、最終形状に圧縮するために行われる。
【００６１】
図６は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第３実施形態による一つの様態を示す。図６は、第１壁１’と第２壁１’’から構成されるシートメタルカプセル１と、第１壁１’と第２壁１’’の間にある第１粉末スペース３と第２粉末スペース３’とを互いに分離する第３壁１１との二つの部分を示す。粉末スペース３，３’の両方は、それら自体の粉末注入連結部４，４’を用いて提供される。金属、例えばスチール、で作られたコア芯５から構成されるコア２０、及び、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６は、シートメタルカプセル１の外部、シートメタルカプセル１の第２壁１’’によって定められるスペースに設置される。このように、二つの異なる金属粉末材料は、シートメタルカプセル１の内部、それら自体の粉末スペース３，３’の各々に配置される。第１粉末材料は、製造される部品の本体部分を形成し、かつ、スチールをベースにした金属粉末であるものが望ましい。第２粉末材料は、製造される部品の開口形状の表面上にクラッドを形成する。シートメタルカプセル１が、第１粉末注入連結部４，４’を経由した第１粉末材料及び第２粉末材料で満たされた後に、シートメタルカプセル１は閉じられてガス抜きされ、かつ、熱間等方圧加圧法が、粉末材料を最終形状に圧縮するために行われる。
【００６２】
図７は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第１実施形態による一つの様態を示す。図７は、第１壁１’と第２壁１’’から構成されるシートメタルカプセル１を示す。マット状のクラッディング用プリフォーム層７は、シートメタルカプセル１の内部の第２壁１’’に接して配置される。この配置は、金属、例えばスチール、で作られたコア芯５、及び、例えば酸化アルミニウムから作られた非金属の形成層６から構成されるコア２０をさらに含む。コア２０は、シートメタルカプセル１の外部、シートメタルカプセル１の第２壁１’’によって定められるスペースに設置される。このように、マット状のクラッディング用プリフォーム層７は、コア２０の形成層６の外表面に接触するシートメタルカプセル１の壁に接して配置される。この後に、シートメタルカプセル１の粉末スペース３が、粉末注入連結部４を経由した第１粉末材料で満たされ、シートメタルカプセル１は閉じられてガス抜きされ、かつ、熱間等方圧加圧法が、部品の本体部分を形成する第１粉末材料を最終形状に圧縮して形成するために行われる。
【００６３】
図８は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第１実施形態による一つの様態を示す。図８の実施形態は、コア２０が図７に示されるものと異なることを除いて、図７において示されるその他の実施形態に相当する。コア２０は、コア芯５、及び、コア芯５の周りを非対称に配置された形成層６を含む。このように、コア芯５の周りの形成層６の厚みは一定ではないが、必要に応じて変えることができる。形成層６の厚みを変えることによって、非対称形状は、例えば、必要とされるときに、製造される部品において形成され、または、部品を縮小して形成されることが熱間等方圧加圧法の間で制御されることができる。このように、異なる形状を備える部品は、さらに、異なる形状を備えた形成層を用いることによって、同一のコア芯を用いて製造されることができる。
【００６４】
図９は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第１実施形態による一つの様態を示す。図９は、第１壁１’と第２壁１’’から構成されるシートメタルカプセル１を示す。マット状のプリフォーム層７は、シートメタルカプセル１の内部の第２壁１’’に接して配置される。この配置は、一つの金属、つまり一体的であるもの、から製造されるコア２０をさらに含む。コア２０は、シートメタルカプセル１の外部、シートメタルカプセル１の第２壁１’’によって定められるスペースに設置される。このように、マット状のクラッディング用プリフォーム層７は、コア２０の外表面に接触するシートメタルカプセル１の壁に接して配置される。この後に、シートメタルカプセル１の粉末スペース３が、粉末注入連結部４を経由した第１粉末材料で満たされ、シートメタルカプセル１は閉じられてガス抜きされ、かつ、熱間等方圧加圧法が、製造される部品の本体部分を形成する第１粉末材料、及び、クラッディング用プリフォーム層７を、最終形状に圧縮するために行われる。
【００６５】
図１０は、熱間等方圧加圧法を用いてクラッド部品を製造するための本発明の第１実施形態による一つの様態を示す。図１０は、第１壁１’と第２壁１’’から構成されるシートメタルカプセル１を示す。マット状のクラッディング用プリフォーム層７は、シートメタルカプセル１の内部の第２壁１’’に接して配置される。このように、マット状のポリマー結合クラッディング用プリフォーム層７は、製造される部品の開口形状の外表面を形成するシートメタルカプセル１の壁に接して配置される。部品の本体部分３０は、固体鋳込材料から形成される。シートメタルカプセル１は、ガス抜き連結部４を通して結合しているポリマーを取り除くために、閉じられて熱的にガス抜きされ、その後に、熱間等方圧加圧法が、製造される部品のプリフォーム層７を、最終形状に圧縮するために行われる。
【００６６】
本発明は、上記の提示された典型的な実施形態に限定されることを意図しないが、本発明は、以下で定義された請求項によって定められる独創的アイデアを備えた発明に広範囲にわたって適用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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