專利名稱：熱等靜壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬制品熱等靜壓的方法和相應(yīng)用途。
技術(shù)背景熱等靜壓(HIP)是用途越來越廣泛的技術(shù)。例如，熱等靜壓用 于在諸如渦輪機(jī)葉片的金屬鑄件中實(shí)現(xiàn)多孔性的消除。這樣的做法將 會(huì)實(shí)質(zhì)增加鑄件的使用壽命和強(qiáng)度，尤其是疲勞強(qiáng)度。熱等靜壓的另 一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是用壓實(shí)粉制造具有完全致密和無孔結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。WO 00/15371、 WO 01/14087和WO 03/070402披露了熱等靜壓 裝置和方法的例子，它們在此全部作為參照引入。在金屬制品的熱等靜壓中，將要經(jīng)受壓制處理的金屬制品置于壓 力容器的負(fù)載室中。將該容器密封起來并在該壓力容器及其負(fù)載室中 引入壓力介質(zhì)。加熱壓力介質(zhì)并增加壓力從而使該制品在選定的時(shí)間 內(nèi)同時(shí)經(jīng)受增大的溫度和增大的壓力。該壓力、溫度和處理時(shí)間當(dāng)然 依賴于許多因素，諸如被壓制制品的材料、應(yīng)用的領(lǐng)域等等。該壓力 可處在200-5000bar的范圍內(nèi)，而該溫度在300-3000°C的范圍內(nèi)。現(xiàn)有處理金屬制品的熱等靜壓技術(shù)的缺陷是為提供壓力介質(zhì)而導(dǎo) 致的高成本，傳統(tǒng)的壓力介質(zhì)是氬或氮。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供其中有關(guān)提供壓力介質(zhì)的成本降低的熱 等靜壓。這一目標(biāo)是通過提供如獨(dú)立權(quán)利要求所要求的熱等靜壓的方法和 相應(yīng)的用途來實(shí)現(xiàn)的。實(shí)施例限定在從屬權(quán)利要求中。依照本發(fā)明的第 一方面，提供在壓力機(jī)中對制品進(jìn)行熱等靜壓的方法，該壓力機(jī)包括絕熱壓力容器、封裝在壓力容器中的爐腔和安置在爐腔內(nèi)的負(fù)載室。該方法包括以下步驟將要被壓制的制品放置在 負(fù)載室內(nèi)，所述制品由金屬制成；將壓力介質(zhì)供送到壓力容器中，所 述壓力介質(zhì)是空氣；升高負(fù)載室中的溫度和壓力，在選定的時(shí)間內(nèi)維 持升高的壓力和升高的溫度；以及降低負(fù)載室中的溫度和壓力。依照本發(fā)明的第二方面，提供作為金屬制品熱等靜壓中的壓力介 質(zhì)的空氣的用途。因而，本發(fā)明基于在高壓壓力機(jī)內(nèi)的金屬制品熱等靜壓過程中使 用空氣作為壓力介質(zhì)的有利思想。不用說，這一點(diǎn)有違金屬制品熱等 靜壓技術(shù)中根深蒂固的偏見。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，空氣的存在對金屬制品的熱等靜壓過程通常是有害的，這是由于金屬可能會(huì)與 空氣中包含的氧或氮起反應(yīng)，或者同時(shí)與這二者起反應(yīng)，例如形成氧 化物或氮化物，或者會(huì)降低金屬的點(diǎn)火溫度從而導(dǎo)致在用于熱等靜壓 的壓力和溫度下出現(xiàn)金屬著火的情況。對于熱等靜壓技術(shù)中反對在任何類型的熱等靜壓中使用空氣的頑 固偏見存在的另一個(gè)原因是由于以下事實(shí)，即接觸到壓力介質(zhì)的壓力 腔部分的材料也必須能夠耐受或經(jīng)得起熱等靜壓溫度和壓力下的氧和 /或氮的有害影響。例如，在壓力腔內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)材料遷移，以及在高 熱等靜壓溫度和壓力下氧和氮可能會(huì)成為化學(xué)侵蝕的主要因素。然而，可注意到的是空氣在熱等靜壓中的使用本身是已知的，例 如可從日本專利申請JP2-129077中獲知，其披露了制造高密度燒結(jié)陶 瓷的方法。但是，JP2-129077中披露的空氣作為熱等靜壓壓力介質(zhì)的 使用僅涉及陶瓷的處理，在這里使用惰性氣體例如氬可能會(huì)導(dǎo)致非期 望地將氧從被處理陶瓷中去除。因而，在該披露的方法中使用空氣即 為了防止所述氧從陶瓷中的去除。日本專利申請JP61-23732披露了另一個(gè)用于類似目的的方法，其 中將氧，02，加入到惰性氣體以避免非期望地將氧從被處理陶資中去 除。但是，應(yīng)當(dāng)注意到的是JP61-23732未提及在HIP過程中使用空 氣。相反的是，在將氬和氧輸送入壓力腔之前將空氣從其中排出。應(yīng)當(dāng)注意到的是對于在空氣或含氧大氣中的陶瓷的熱等靜壓，如 上述日本申請所披露的，必須用于組成壓力機(jī)內(nèi)部的材料不同于用在惰性氣體環(huán)境中的材料。原因主要在于該材料必須抵制在陶瓷的HIP 過程中高壓力和溫度下的氧的有害影響。這一點(diǎn)適用于壓力機(jī)的加熱 元件、制品保持機(jī)構(gòu)、內(nèi)襯、內(nèi)部殼體結(jié)構(gòu)等。壓力機(jī)的內(nèi)部定位組 件常常必須由陶瓷制成，其顯著增加了壓力機(jī)的整體制造和維護(hù)成本。 而且，對于實(shí)際大小的熱等靜壓的規(guī)模而言壓力機(jī)的內(nèi)部主體由陶瓷 制成不僅是困難而且是昂貴的。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，這也是在 HIP處理中使用空氣作為壓力介質(zhì)的另一個(gè)制約因素，其更進(jìn)一步地 加強(qiáng)了反對在金屬制品的HIP過程中使用空氣作為壓力介質(zhì)的偏見。當(dāng)然，空氣中的金屬制品熱處理并非是新生事物。但是，與大氣 壓力下的熱處理相比，空氣在熱等靜壓中作為壓力介質(zhì)使用是完全不 同的事情。特定氣體對特定材料的影響通常非常依賴于壓力。因而， 在氣體對大氣壓力下的特殊材料不具有負(fù)面影響的溫度下，在高壓環(huán) 境中，例如在HIP壓力下，完全相同的氣體對于相同溫度下的相同材 料可能是絕對毀滅性的。使用空氣作為金屬制品熱等靜壓壓力介質(zhì)的優(yōu)勢是多方面的。其 中之一是，周圍空氣可用作壓力介質(zhì)。因此，沒有必要將壓力介質(zhì)傳 輸?shù)教幚韴鏊?。而且，?dāng)?shù)湫蜌怏w要用作壓力介質(zhì)時(shí)，其通常以液態(tài) 形式傳輸和儲(chǔ)存。因而，存在對低溫儲(chǔ)存設(shè)備和罐車的需要，以及此 外對用在連接中的低溫泵的需要，它們都非常昂貴。并且，提取和分 離傳統(tǒng)壓力介質(zhì)例如氮或氬的成本也是相當(dāng)大的，尤其對于氬而言。 因而，甚至在不考慮傳輸和儲(chǔ)存成本時(shí)，獲得典型壓力介質(zhì)的基本成 本在整個(gè)處理成本中都是主要因素。本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)勢是能夠完全省去對于在導(dǎo)入壓力介質(zhì)之前將 空氣從壓力容器中排空的需要，這樣就減少了處理時(shí)間并且因此降低 了成本。換句話說，當(dāng)使用空氣作為壓力介質(zhì)時(shí)，執(zhí)行熱等靜壓的處 理成本能夠顯著地降低。而且，使用窒息性氣體或窒息性毒氣例如氮和氬作為壓力介質(zhì)需要采取麻煩的并且時(shí)常是昂責(zé)的安全措施。舉例來說，與窒息性氣體 的實(shí)際操作相關(guān)聯(lián)的程序必須保證工作人員不會(huì)無意中接觸到該窒息性氣體，或者防止該氣體與周圍空氣混合。如果操作者為了維護(hù)或檢 查要進(jìn)入壓力腔或壓力機(jī)坐落的檢修坑時(shí)，必須保證所有窒息性壓力 介質(zhì)已經(jīng)排空。必須提供測量壓力機(jī)內(nèi)和其周圍環(huán)境中的窒息性氣體 程度的計(jì)量器，以及對操作該壓力機(jī)的工作人員進(jìn)行專門訓(xùn)練。通過 使用空氣作為金屬制品熱等靜壓的壓力介質(zhì)，能夠?qū)嵸|(zhì)省去這些措施。應(yīng)當(dāng)注意到的是并非所有金屬適于經(jīng)受使用空氣作為壓力介質(zhì)的 熱等靜壓，這主要是由于空氣中包含的氧和/或氮的有害影響。然而， 與熱等靜壓技術(shù)中的偏見相反， 一些金屬具有使得使用空氣的熱等靜 壓成為可能的特性已令人驚奇地被發(fā)現(xiàn)。作為其示例，鋁及其合金已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)非常適于使用空氣的熱等靜壓。盡管鋁與空氣中含有的氧非常迅速地起反應(yīng)，并且在鋁制品的表 面迅速形成氧化鋁層，但是依然可能成功施行使用空氣作為壓力介質(zhì) 的鋁或鋁合金熱等靜壓。原因在于形成在鋁表面的致密的氧化層阻止 空氣與棵露的金屬接觸并且從而在熱等靜壓過程中保護(hù)該材料。而且， 當(dāng)鋁或鋁合金在熱等靜壓過程中遭遇到空氣時(shí)，氧化層的密度將進(jìn)一 步增加。此外，其它金屬例如鎂及其合金可適于使用空氣的熱等靜壓。因 而，應(yīng)當(dāng)注意到的是本申請不僅限于對于鋁及其合金的使用空氣作為 壓力介質(zhì)的熱等靜壓，而其它金屬也預(yù)期在本申請的范圍內(nèi)。如上面所說明的，依照本發(fā)明，空氣用作所述壓力介質(zhì)。換句話 說，存在于壓力機(jī)周圍環(huán)境中的或者在其附近的空氣，也即，周圍空 氣能夠用作壓力介質(zhì)。在一些實(shí)施例中，可使用氣體或空氣存儲(chǔ)設(shè)備， 空氣在一定壓力下在其中儲(chǔ)存，這是為了促進(jìn)和加速將空氣供入并將 壓力容器內(nèi)的壓力升高到期望處理壓力的過程。那么，對于一些實(shí)施 例，可使用壓縮機(jī)將空氣供入存儲(chǔ)設(shè)備和/或?qū)⒖諝鈴拇鎯?chǔ)設(shè)備供入到 壓力容器。當(dāng)使用空氣存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，可將在熱等靜壓過程期間存在于壓力容器中的空氣在該過程完成后供送回空氣存儲(chǔ)設(shè)備并在后面的壓制周期 中再次使用。這樣將減少對設(shè)置在空氣存儲(chǔ)設(shè)備和壓力容器之間的供送裝置例如壓縮機(jī)的性能要求。替代地，可簡單地將用在壓力腔中的空氣在后面的壓制周期之間釋放到大氣中。那么，壓力介質(zhì)的釋放可在對周圍環(huán)境沒有任何有害影響的情況下，或者在對工作人員或其他靠近壓力機(jī)或其壓力介質(zhì)出 口的人沒有任何危害的情況下施行。此外，可以液態(tài)形式將空氣供應(yīng)到執(zhí)行熱等靜壓的場所或工廠，例如借助低溫罐車、低溫管道、低溫泵等，并且將空氣存儲(chǔ)在低溫儲(chǔ)存設(shè)備中。在更多作為示例的實(shí)施例中，使用除濕器降低壓力介質(zhì)也即空氣 的濕度。這是由于周圍空氣含有一定數(shù)量的以蒸汽或液態(tài)形式存在的 水。通過降低濕度，大大減小了由壓力容器內(nèi)水的存在而引起的有害 影響。因而，能夠增加壓力容器內(nèi)組件的可靠性和服務(wù)壽命，所述組 件例如是電導(dǎo)孔、密封面、電端子、絕緣材料等等。并且，如上所述，適于熱等靜壓過程的壓力和溫度依賴于特定的 材料和要被壓制金屬制品的使用領(lǐng)域。然而，在示例性的實(shí)施例中，壓力可在從200到3000bar的范圍內(nèi)，而溫度在從300到IOO(TC的范 圍內(nèi)。對于涉及鋁或鋁合金熱等靜壓的實(shí)施例，典型的壓力和溫度范圍 可分別在300-600bar和400-600。C之間。在這種相對低的HIP溫度和 壓力下，空氣中含有的氧和氮的有害影響不同于其在更高溫度和/或壓 力下的有害影響，例如當(dāng)用在陶瓷的熱等靜壓中時(shí)。因此，盡管有關(guān) 于對鋁或鋁合金進(jìn)行熱等靜壓的使用空氣的壓力機(jī)的內(nèi)部組件的材料 成本會(huì)大于使用例如氬或氮的相應(yīng)壓力機(jī)，但是其依然顯著小于對陶 瓷進(jìn)行熱等靜壓的相應(yīng)壓力機(jī)。當(dāng)使用空氣作為壓力介質(zhì)時(shí)，適當(dāng)?shù)剡x擇用于壓力容器的部件和 組件的材料，尤其是那些配置在壓力容器內(nèi)部的部件和組件，以適應(yīng) 空氣環(huán)境。例如，爐子或其加熱元件的材料可例如從這樣的材料中選取，這些材料在熱等靜壓過程中和爐子經(jīng)受的溫度和壓力下不與空氣 反應(yīng)或受其負(fù)面影響。因而，本發(fā)明的范圍決不限于特定的材料。當(dāng) 在熱等靜壓期間使用空氣作為壓力介質(zhì)時(shí)任何適于爐子的材料都預(yù)期 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。下面將借助示例性實(shí)施例對本發(fā)明更多目標(biāo)和優(yōu)勢進(jìn)行論述。


下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行描述，其中 圖l是適于用在本發(fā)明實(shí)施例中的熱等靜壓裝置的示意圖； 圖2是適于用在本發(fā)明實(shí)施例中的另一熱等靜壓裝置的示意圖；以及圖3是適于用在本發(fā)明實(shí)施例中的又一熱等靜壓裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面是對與本發(fā)明相符的示例性實(shí)施例的描述。該描述用于進(jìn)一 步闡明本發(fā)明的 一般原理并且不被理解為限制性觀念。還必須注意到 的是附圖是示意性的并且所述實(shí)施例的壓制裝置包括許多為便于描述 而未在附圖中示出的部件和元件。首先參照圖1和2，用于金屬制品熱等靜壓的高壓壓力機(jī)在此示 出。該壓力機(jī)包括壓力容器l，壓力容器1具有熱密封壓力容器1的 內(nèi)部并減少熱量損失的絕熱箱2。壓力容器l是可以打開的，盡管這 一點(diǎn)圖中未示出，這樣能夠取出壓力容器1的內(nèi)容物。而且，可為壓 力容器1的壁提供容器壁水冷卻溝槽(未示出)以保護(hù)容器壁不受有 害熱量的影響。箱2的內(nèi)部形成爐腔3，其在壓力機(jī)運(yùn)行期間與壓力容器的周圍 環(huán)境密封開來。爐腔3的一部分用以接收和保持要被壓制的金屬制品 7，該部分在下面稱為負(fù)載室4。在負(fù)載室中，通常設(shè)置保持機(jī)構(gòu)8以 保持和支撐要被壓制的金屬制品7。盡管表示為一個(gè)負(fù)載室，但根據(jù) 壓力機(jī)和要被壓制金屬制品以及壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)，負(fù)載室4也可分成多個(gè)保持金屬制品7的分室。圖l和2示出一個(gè)這樣的例子，其中負(fù)載 室4由保持機(jī)構(gòu)8限定并分成四個(gè)分開的部分，這四個(gè)部分被保持機(jī) 構(gòu)8的格柵或穿孔架子9分開，該格柵或穿孔架子使得熱壓力介質(zhì)能 夠圍繞由架子9保持的金屬制品7流動(dòng)。當(dāng)然，實(shí)心架子9也可用于 保持金屬制品7。爐腔3還包括具有加熱元件用以升高爐腔3溫度并因而升高負(fù)載 室4溫度的爐子5。在圖1和2的示意圖中，爐子5配置在爐腔3的 側(cè)邊，也即，鄰近并圍繞負(fù)載室4。盡管這一點(diǎn)可適合于一些實(shí)施例， 但其它結(jié)構(gòu)也預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，爐子的加熱元件還可以 或可替代地設(shè)置在爐腔3的底部，也即，在負(fù)栽室下面。爐子5的加熱元件適于由在爐子材料所經(jīng)受的特殊壓力和溫度下 不受空氣負(fù)面影響的材料制造，尤其是不受當(dāng)使用空氣作為壓力介質(zhì) 時(shí)形成在壓力容器內(nèi)的含氧環(huán)境的負(fù)面影響。如上所述，根據(jù)被壓制 金屬制品的應(yīng)用和材料，所述壓力和溫度在不同壓制過程之間可顯著 不同。因而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，可使用多種不同的材料， 只要使用的材料在熱等靜壓過程中能夠抵抗空氣、尤其是其中的氧氣 的有害影響。例如，可使用市場上通?？捎玫目寡跫訜嵩?，例如本 領(lǐng)域中熟知的陶瓷加熱元件。為了在已經(jīng)密封容器后將壓力介質(zhì)供應(yīng)到壓力容器1中，配置管 道6以將壓力介質(zhì)輸送到壓力容器1，并且當(dāng)壓制周期已經(jīng)完成后將 壓力介質(zhì)從容器l中釋放出。該管道設(shè)置有在輸送和釋放壓力介質(zhì)時(shí) 打開管道6、在壓制過程中關(guān)閉管道6的閥(未示出)。當(dāng)然，壓力容 器可設(shè)置有多個(gè)輸送和釋放壓力介質(zhì)的管道。例如，可有一個(gè)或多個(gè) 與輸送壓力介質(zhì)的管道分開的釋放壓力介質(zhì)的管道。而且，多個(gè)分開 可控的管道可用于精確地控制和改變壓力介質(zhì)流入和流出壓力容器的 流量，尤其用于可變地控制壓力介質(zhì)從壓力容器中的釋放。而且，圖1所示裝置包括將作為壓力介質(zhì)的空氣供送到壓力容器 1中的壓縮機(jī)IO。該壓縮機(jī)IO包括與管道6連接的出口 ll和將空氣 供應(yīng)到壓縮機(jī)的入口 12。在圖l所示的實(shí)施例中，壓縮機(jī)入口 12配置用于從壓制裝置的周圍環(huán)境中接收周圍空氣。因而，不為壓力介質(zhì) 提供另外的存儲(chǔ)設(shè)備。在圖2中，壓制裝置還包括壓力介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備20，對于當(dāng)前的實(shí) 施例其采用空氣罐的形式，這是由于壓力介質(zhì)是空氣。依據(jù)這些實(shí)施 例，空氣在一定壓力下儲(chǔ)存在所述罐20中，從而可以減少將壓力介質(zhì) 供應(yīng)到壓力容器并且將其壓力增加到期望的壓力水平的時(shí)間?？諝夤?優(yōu)選包括設(shè)置用于將空氣供送到罐20中并增加罐中空氣壓力的壓縮 機(jī)21。如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易理解的，可使用單個(gè)壓縮機(jī)用以將 空氣供送到存儲(chǔ)罐20中，以及用以將壓力介質(zhì)供送到壓力容器中，從而替代圖2所示的這兩個(gè)壓縮機(jī)10， 21。然后，適當(dāng)提供用以控制這 樣一種單個(gè)壓縮機(jī)的供送方向的裝置。而且，當(dāng)使用空氣存儲(chǔ)罐20用以將空氣供應(yīng)至壓力容器時(shí)，可減 少對罐20和壓力容器1之間的壓縮機(jī)10的需要。因而，圖2所示供 送裝置IO可以是壓縮機(jī)，但也可以是另一類型的將空氣以期望的壓力 水平從存儲(chǔ)設(shè)備20傳輸?shù)綁毫θ萜?中的供送或控制裝置。換句話說， 如果存儲(chǔ)罐20的空氣壓力超過要經(jīng)由管道6傳輸?shù)綁毫θ萜鞯目諝鈮?力，那么存儲(chǔ)罐20可與管道6基本直接連接。因而，存儲(chǔ)罐20的出 口可與壓力容器1的管道6基本直接連接。而且，供應(yīng)到存儲(chǔ)罐的空氣可以是周圍空氣，直接取自壓制裝置 或壓力機(jī)位于其中的制造工廠的周圍環(huán)境。替代地，空氣可供自外部 來源，例如經(jīng)由罐車或管道。尤其當(dāng)需要以液態(tài)形式儲(chǔ)存空氣時(shí)，正 如下面所談到的。這樣，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，壓力介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備20可釆用低 溫存儲(chǔ)罐的形式。那么，所收集的空氣已經(jīng)冷卻到已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從氣態(tài)到 液態(tài)的轉(zhuǎn)變的溫度和壓力。因而，空氣以液態(tài)形式儲(chǔ)存在存儲(chǔ)罐20 中。當(dāng)?shù)蜏毓抻米魉鰤毫橘|(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備20時(shí)，那么優(yōu)選使用低溫泵 作為將空氣傳輸?shù)綁毫θ萜?中的所述供送裝置10。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，本發(fā)明另外的示例性實(shí)施例在此示出。依照這些 實(shí)施例，提供除濕器30用以對壓力介質(zhì)進(jìn)行除濕，也即，去除或至少減少用作壓力介質(zhì)的空氣的水含量。在所示例子中，除濕器30的入口 32與壓縮機(jī)10的出口連接，除 濕器30的出口 32與壓力容器管道6連接。該圖示的例子還包括與壓 縮機(jī)10連接的存儲(chǔ)罐20。然而，除濕器的使用不限于存儲(chǔ)罐的存在。而且，與上述實(shí)施例相似，其中該存儲(chǔ)罐20與壓力容器1直接連 接，除濕器30可配置在壓縮機(jī)21和存儲(chǔ)罐20(未示出)之間。因而， 要儲(chǔ)存的空氣的水含量在將空氣供送到存儲(chǔ)罐20之前減少，這樣減少 了由空氣罐內(nèi)水的存在而引起的有害影響。此外，對于其中使用兩個(gè)供送裝置或壓縮機(jī)IO， 21的實(shí)施例，也 即，與關(guān)于圖2的描述相似，可使用兩個(gè)除濕器(未示出)。于是，一 個(gè)除濕器可設(shè)置在用以將空氣供送到存儲(chǔ)罐20之中的壓縮機(jī)21之后， 而一個(gè)在用以將所存儲(chǔ)的空氣供送到壓力容器1中的壓縮機(jī)10之后， 正如在空氣供送方向上所看到的。然而，應(yīng)當(dāng)注意到的是所描述的包括除濕器的實(shí)施例僅是示例性 的并不被理解為限制性觀念。因而，本發(fā)明的范圍決不限于在空氣作 為壓力介質(zhì)使用之前對空氣進(jìn)行除濕?，F(xiàn)在將要描述與本發(fā)明示例性實(shí)施例一致的壓制操作。首先，打 開壓力容器1以致可以進(jìn)入其爐腔3和負(fù)載室4。這一點(diǎn)可以本技術(shù) 領(lǐng)域已知的多種不同方式實(shí)現(xiàn)并且無需為理解本發(fā)明的原理而對其進(jìn) 行更多的描述。然后，將要被壓制的金屬制品7定位在負(fù)載室4的保持機(jī)構(gòu)8中 并且壓力容器l是關(guān)閉的。在目前描述的使用下述溫度和壓力的實(shí)施例中，金屬制品由鋁或 鋁合金制成。但是，如上所述，適于使用空氣的熱等靜壓的其它材料 也預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如鎂及其合金。當(dāng)已將金屬制品7置于壓力容器1的負(fù)載室4中時(shí)，將采用空氣 形式的壓力介質(zhì)經(jīng)由管道6供送到壓力容器1中，例如使用壓縮機(jī)IO、 增壓存儲(chǔ)罐20、低溫泵、或類似的設(shè)備。將空氣供送進(jìn)入壓力容器l 持續(xù)進(jìn)行，直到在壓力容器1內(nèi)獲得期望的空氣壓力。在將空氣供送到壓力容器1時(shí)，啟動(dòng)爐子的加熱元件并且升高負(fù)載室4內(nèi)的溫度。適宜的是，空氣的供送持續(xù)進(jìn)行并且增加壓力直到 已經(jīng)獲得低于壓制過程所期望的壓力的壓力水平以及處在低于期望的 壓制溫度的溫度下。然后，密封管道6并且使用爐子的加熱元件升高 爐腔3中的溫度，從而使得壓力上升達(dá)到期望的壓制壓力。與當(dāng)前所述的使用空氣作為鋁或鋁合金熱等靜壓的壓力介質(zhì)的實(shí) 施例一致，所期望的壓力在300-600bar的范圍內(nèi)，而期望的溫度在 400-600'C的范圍內(nèi)。在溫度和壓力得到維持的選定時(shí)期之后，也即，在實(shí)際的壓制時(shí) 期之后，通過管道6的打開釋放壓力容器的壓力。在壓制周期內(nèi)使用 的空氣于是能夠被簡單地排放到壓力容器的周圍環(huán)境中，或者，尤其 是當(dāng)使用以氣態(tài)形式儲(chǔ)存空氣的存儲(chǔ)罐時(shí)，空氣能夠被供送回存儲(chǔ)罐 20，該存儲(chǔ)罐使用適當(dāng)?shù)墓┧脱b置，例如壓縮機(jī)IO。如果在壓制周期 內(nèi)使用的空氣再循環(huán)進(jìn)入空氣存儲(chǔ)設(shè)備，那么可減小對空氣供送裝置 性能和容量的要求，并且可因此使用較小的壓縮機(jī)。在完成熱等靜壓周期之后，將金屬制品7從壓力機(jī)1中移出并冷 卻。依照所述的實(shí)施例，壓力容器1打開從而使得整個(gè)保持機(jī)構(gòu)8能 夠與壓力容器l分開。這樣，保持機(jī)構(gòu)8也可保持由此在熱等靜壓周 期的冷卻階段經(jīng)受壓制處理的金屬制品。盡管本說明書和附圖披露了實(shí)施例和示例，包括組件、材料、溫 度范圍、壓力范圍等的選擇，但本發(fā)明不限于這些特定示例。在不脫 離如后附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的情況下，可有多種修正和變 化。
權(quán)利要求
1.一種在壓力機(jī)中對制品進(jìn)行熱等靜壓的方法，所述壓力機(jī)包括絕熱的壓力容器(1)、封裝在所述壓力容器(1)中的爐腔(3)和配置在所述爐腔(3)內(nèi)部的負(fù)載室(4)，所述方法包括以下步驟將要被壓制的制品(7)定位在負(fù)載室(4)內(nèi)，所述制品由金屬制成；將壓力介質(zhì)供送到壓力容器(1)內(nèi)，所述壓力介質(zhì)是空氣；升高負(fù)載室(4)中的溫度和壓力；在選定的時(shí)期內(nèi)維持升高的壓力和升高的溫度；以及降低負(fù)載室(4)中的溫度和壓力。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述空氣是周圍空氣。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括以下步驟 在氣體存儲(chǔ)設(shè)備(20)中儲(chǔ)存加壓的周圍空氣；以及 將所述加壓的空氣從氣體存儲(chǔ)設(shè)備(20)供送到壓力容器(1)中作為所述壓力介質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括以下步驟 在低溫存儲(chǔ)設(shè)備(20)中以液態(tài)形式儲(chǔ)存空氣；以及 將所述儲(chǔ)存的空氣從低溫存儲(chǔ)設(shè)備(20)供送到壓力容器中作為所述壓力介質(zhì)。
5. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，還包括以下步驟 對要被用作所述壓力介質(zhì)的空氣進(jìn)行除濕。
6. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述升高負(fù)載室中 壓力的步驟中，將所述壓力升高到200-1000bar，優(yōu)選升高到 300誦600bar。
7. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中在所述升高負(fù)載室中溫 度的步驟中，將所述溫度升高到400-600■€。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述金屬從鋁和鋁合金 的組中選擇。
9. 在對由金屬制成的制品進(jìn)行的熱等靜壓中作為壓力介質(zhì)的空氣 的用途。
10. 如權(quán)利要求IO所述的用途，其中所述空氣是周圍空氣。
11. 如權(quán)利要求9或IO所述的用途，其中所述金屬從鋁和鋁合金 的組中選擇。
全文摘要
通過熱等靜壓處理金屬制品的方法，其中空氣被用作熱等靜壓的壓力介質(zhì)。
文檔編號(hào)B22F7/08GK101257990SQ200680032707
公開日2008年9月3日 申請日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者M·加爾丁 申請人:阿吾爾技術(shù)股份公司