DE3821304C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosionskammer zum Kompaktieren von pulverförmigen Stoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

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 Keramikpulvern 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 pulverförmigen Werkstoff leistet.

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.

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.

Nachteilig bei dem bekannten, mit Explosivdruck arbeitenden Verfahren ist, daß es nach der Verdichtung im Kern des zu erzielenden Festkörpers zur Entstehung poröser Zonen, zu Aufschmelzungen und zu Rissen kommt. Insbesondere durch die sich nach dem Übergang der Schockwellenfront entwickelnde Entspannungswelle verursacht Risse und sehr häufig auch Zerstörungen des verpreßten Körpers.

Aus der gattungsbildenden US-PS 26 48 125 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das zu kompaktierende Pulver in einem Aufnahmebehälter untergebracht wird, der selbst in einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Raum eingestellt ist. Dieser mit Flüssigkeit gefüllte Raum kann durch das explosive Verschieben eines Preßkolbens verdichtet werden. Die Explosivschwaden leisten bei dieser bekannten Vorrichtung nicht nur während der Detonation des Sprengstoffes ihre Arbeit, sondern die Explosivschwaden können weiterhin unter hohem Druck gehalten werden und gezielt abgebaut werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Einrichtung dahingehend zu verbessern, daß leicht Änderungen der Abmessungen und der Arten der kolbenartigen Wand herbeigeführt werden können und daß zusätzlich eine Wärmebehandlung unter Schutzgas durchgeführt werden kann.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen erläutert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Minderung der Intensität der sehr oft die Werkstücke zerstörenden Entspannungswelle. Weiterhin wird eine weitere Durchführung eines Prozesses eines nach Zeit, Temperatur und Druck gesteuerten Diffusions- und/oder Rekristallisationsvorganges möglich, wobei auch eine Wärmebehandlung unter Schutzgas vorgenommen werden kann, um so die Festigkeit und die Betriebseigenschaften des zu bildenden Festkörpers zu optimieren.

Durch Variation der Form des Aufnahmeraumes sowie der Abmessungen und der Arten der kolbenartigen Wände kann die erfindungsgemäße Vorrichtung optimal dem Werkstofftyp angepaßt werden, wobei auch die kolbenartige Wand zum integralen Teil des Werkstückes werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1 rein schematisch eine erste Ausfüh­ rungsform einer Explosionskammer, in

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform der Explosionskammer, in

Fig. 3 wiederum eine abgeänderte Ausführungs­ form der Explosionskammer, in

Fig. 4 in größerem Maßstab einen Ausschnitt aus der kolbenartigen Wand einer Ex­ plosionskammer und in

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform einer Explosionskammer.

In den Zeichnungen ist mit 5 eine Explosionskammer bezeichnet, in der ein Aufnahmeraum 1 für das Pul­ ver, aus welchem die Festkörper gebildet werden sol­ len, vorgesehen ist. Dieser Aufnahmeraum 1 wird von einem Sprengstoffraum 2 durch eine kolbenartige Wand 6 getrennt. Der Aufnahmeraum 1 steht mit einer Vaku­ umanlage 3 und der Sprengstoffraum 2 mit einer Hoch­ druckanlage 4 in Verbindung. Die kolbenartige Wand 6 kann sich in dem durch die beiden Räume 1 und 2 ge­ bildeten zylinderartigen Raum der Explosionskammer 5 bewegen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind zwei kol­ benartige Wände 6 a vorgesehen, die zwischen sich den Aufnahmeraum 1 für den zu bildenden Festkörper ein­ schließen, während beiderseits der Wände 6 a Spreng­ stoffräume 2 gebildet sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind wiederum zwei kolbenartige Wände 6 a vorgesehen, die zwischen sich aber den Sprengstoffraum 2 einschließen. So werden zwei Aufnahmeräume 1 für den zu bildenden Festkörper geschaffen. Außerdem ist in Fig. 3 ange­ deutet, daß die Wandung der Explosionskammer 5 mit einem Heiz- oder Kühlsystem 7 bzw. 8 ausgerüstet sein kann.

Bei 9 ist in Fig. 1 rein schematisch die Zündvor­ richtung für den im Sprengstoffraum 2 befindlichen Sprengstoff angedeutet.

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 Sprengstoffraum 2 hin gerichtet ist. Durch Zünden des Sprengstoffes wird diese Dichtung 10 dicht an die Wandung der Explosionskammer 5 ange­ legt und verhindert damit, daß Sprengstoffschwaden in den Aufnahmeraum 1 eindringen können. Gleichzei­ tig kann diese Dichtung 10 auch eine Zurückbewegung der kolbenartigen Wand mit verhindern.

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 Explosions­ kammer 5 dargestellt, bei welcher der das zu ver­ dichtende Pulver aufnehmende Aufnahmeraum 1 inner­ halb des ihn komplett umgebenden Sprengstoffraumes 2 angeordnet ist. Das zu verdichtende Pulver ist in seinem Aufnahmeraum 1 von dem Sprengstoffraum 2 durch eine Wand 6 b getrennt, die bei Zündung des Sprengstoffes zusammengedrückt wird und damit die Verdichtung des Pulvers bewirkt.

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.

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 Entspannungs­ risse sich bilden können, sondern nach Abschluß des Ex­ plosionsvorganges bleiben die Sprengschwaden weiter unter hohem Druck. Diese Sprengschwaden können aus­ genutzt werden, um ein weiteres Bearbeitungsverfah­ ren, wie beispielsweise ein Sinterverfahren, ein kaltisostatisches Pressen oder ein heißisostati­ sches Pressen durchzuführen.

Claims (8)

1. Explosionskammer (5) zum Kompaktieren von pulverförmigen Werkstoffen mit einem Aufnahmeraum (1) für das zu kompaktierende Pulver und einem Sprengstoffraum (2), wobei die beiden Räume (1, 2) über ein bewegliches Bauteil voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Räume Räume (1, 2) durch wenigstens eine bewegliche oder verformbare Wand (6, 6 a, 6 b) voneinander getrennt sind, der Aufnahmeraum (1) für das zu kompaktierende Pulver an eine Vakuumanlage (3) und der Sprengstoffraum (2) an eine Hochdruckanlage, (4) für gasförmige Stoffe angeschlossen ist.

2. Explosionskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (6 b) als verformbare Umhüllung des Aufnahmeraumes (1) ausgebildet ist.

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 (6 a) vorgesehen sind, zwischen denen der Sprengstoffraum (2) ausgebildet ist.

5. Explosionskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kolbenartige Wände (6 a) 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 (6 a) mit durch den Sprengvorgang wirksam werdenden Dichtungen (10) derart ausgerüstet sind, daß diese sich abdichtend an die Wandung der als Zylinder wirkenden Explosionskammer (5) anlegen.

7. Explosionskammer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Aufnahmeraum (1) mit einer Erwärmungs- oder Kühlungseinrichtung (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.