用于制造包層部件的方法
【專利摘要】一種用于通過熱等靜壓制造具有芯(5)和金屬包層(51)的金屬部件(50)的方法，該方法包括以下步驟：?布置封殼(10)和芯(5)，使得所述封殼(10)至少部分地圍繞所述芯(5)并且使得空間(6)形成在所述芯(5)的至少一部分與所述封殼(10)的一部分之間；其中在熱等靜壓的步驟之前，所述芯(5)設(shè)有至少一個(gè)定中裝置(11、12)，用于使在熱等靜壓的步驟中所獲得的固體形體(20)在金屬加工設(shè)備(30)中定中。
【專利說明】
用于制造包層部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于制造具有芯和包層的金屬形體的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱等靜壓(HIP)是用于制造金屬材料的部件的常規(guī)方法。該方法允許以近凈形制 造復(fù)雜部件且還允許將不同材料集成到同一產(chǎn)品中。在HIP中，以金屬粉末填充界定部件的 最終形狀的鋼制封殼，且此后，使其經(jīng)受高溫和高壓，使得金屬粉末的顆粒結(jié)合成固體部 件。
[0003] 熱等靜壓可用于將金屬材料的包層施加到預(yù)制的芯上。W02004/030850A1描述了 用于制造燃料閥門噴嘴的方法。根據(jù)該方法，將金屬管段布置成形成圍繞預(yù)鍛造出來的噴 嘴芯的空間。以金屬粉末填充該空間，且將該布置封閉在封殼中，并使其經(jīng)受HIP，使得金屬 粉末、芯和管段結(jié)合成固體部件。
[0004] 用于制造閥門噴嘴的類似方法描述在
【申請人】的EP12173411號歐洲專利申請中。此 方法包括以下步驟:在金屬加工操作中使固體坯料形成為預(yù)制形體，其中預(yù)制形體包括底 壁和側(cè)壁，而芯從底壁延伸且側(cè)壁封閉圍繞芯的空間。以金屬包層材料填充該空間，且通過 上壁來閉合該空間，并且隨后使其經(jīng)受HIP。
[0005] 在HIP之后，固體部件通常經(jīng)受加工，以便暴露芯上的包層。通常，加工通過車削或 銑削來執(zhí)行。
[0006] 然而，最終固結(jié)部件經(jīng)常在HIP過程期間變形。變形在部件的加工中導(dǎo)致問題，這 是因?yàn)殡y以將部件精確地夾持在加工工具中并使之定中。因此，包層的尺寸可能不特別精 確。現(xiàn)有技術(shù)的另一缺點(diǎn)在于，部件的加工由于繁重的人力勞動以及可接受的部件的低產(chǎn) 率而耗時(shí)且昂貴。
[0007] 因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種改進(jìn)的方法，該方法允許通過HIP來制造具有包層 的金屬部件，其中最終部件上的包層具有較小厚度變化。本發(fā)明的另一目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)用于制 造具有包層的金屬部件的成本有效的方法。本發(fā)明的又一目標(biāo)是提出一種用于制造具有包 層的金屬部件的方法，其中可在短時(shí)間內(nèi)且不費(fèi)力地執(zhí)行該方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明，上述目標(biāo)中的至少一個(gè)目標(biāo)通過用于制造具有芯5和金屬包層60的 金屬部件50的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟：
[0009] -布置封殼10和芯5,使得封殼10至少部分地圍繞芯5且使得空間6形成在芯5的至 少一部分與封殼10的一部分之間；
[0010] -以金屬包層材料8填充空間6,使得金屬包層材料8覆蓋芯5的至少一部分；
[0011] -將空氣從封殼(10)抽空并且密封封殼10;
[0012] -在預(yù)定溫度、預(yù)定壓力下，使封殼10經(jīng)受熱等靜壓(HIP)持續(xù)預(yù)定時(shí)間，使得包層 材料8結(jié)合到芯5,且固體形體20形成；
[0013]-使固體形體20經(jīng)受金屬加工操作，其中包層材料8在金屬加工設(shè)備30中被加工成 預(yù)定厚度的金屬包層60;特征在于：
[0014]-在熱等靜壓的步驟之前，芯5設(shè)有至少一個(gè)定中裝置11、12,用于使在熱等靜壓的 步驟中所獲得的固體形體20在金屬加工設(shè)備30中定中。
[0015] 通過在熱等靜壓的步驟之前在芯中設(shè)置至少一個(gè)定中裝置，能夠關(guān)于固體形體的 芯的中心使固體形體在加工工具中精確地定中，即使固體形體因 HIP過程而變形也是如此。 通過隨后將金屬包層加工到被確定為與芯的中心相距的距離的預(yù)定厚度，芯上的包層的厚 度可保持在非常窄的公差范圍內(nèi)。
[0016] 參照圖13進(jìn)一步解釋本發(fā)明的原理。圖13示意性地示出固體的經(jīng)HIP的部件20的 縱向橫截面，其中固體的經(jīng)HIP的部件20包括芯5,而芯5包括第一表面3a、第二表面4a和芯 部分5a。芯部分5a嵌入在金屬包層材料8中，且端部表面3a、4a暴露，即，未被包層材料覆蓋。 封殼10圍繞固體形體。呈突起的截錐形和截錐形凹部的形式的定中裝置11、12設(shè)置在第一 端部表面3a和第二端部表面4a中。
[0017] 圖13示意性地圖示已在HIP過程期間在固體形體中發(fā)生的變形。此變形在某種程 度上通常是各向異性的，且特別地，在伸長圓柱形部件的狀況下，經(jīng)HIP的本體的周界可能 不均勻地變形。
[0018] 然而，應(yīng)了解，圖13是示意性的，且出于說明的原因而極大地夸示了變形的各向異 性性質(zhì)。實(shí)際上，變形會復(fù)雜得多。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，在HIP之前，將定中裝置11和12施加在芯5的端部表面3a和4a的中心 (位置XI)中。在致密化期間，固體形體20的周界在徑向上各向異性地變形。然而，定中裝置 11和12在芯的端部表面3a和4a中的位置不受變形影響。當(dāng)固體形體隨后經(jīng)受加工操作（例 如，車削）時(shí)，固體形體將通過加工工具中對應(yīng)的頂尖(center)而沿著線XI定中。固體形體 接著將關(guān)于芯5的實(shí)際中心定中，且加工操作將圍繞芯產(chǎn)生具有非常小的厚度變化的包層。
[0020] 在包層部件(其不包括定中裝置)的常規(guī)制造的狀況下，固體形體20的端部通常被 卡盤抓住，且固體形體將因此關(guān)于卡盤的中心定中。然而，因?yàn)楣腆w形體的周圍各向異性地 變形，所以卡盤的中心將不與芯的中心對準(zhǔn)。而是，固體形體將沿著從芯的中心偏置的線X2 定中。當(dāng)固體形體被加工時(shí)，偏置的定中將導(dǎo)致固體形體偏心地旋轉(zhuǎn)且導(dǎo)致厚度在芯上變 化。
【附圖說明】
[0021] 圖1到圖6示意性地示出本發(fā)明的方法的一般步驟。
[0022] 圖7到圖12示意性地示出本發(fā)明的方法的替代例。
[0023]圖13是通過本發(fā)明的方法制造的固體形體的示意性說明，且解釋本發(fā)明的原理。
【具體實(shí)施方式】
[0024]將在下文中參照圖1到圖6以一般方式描述本發(fā)明的方法。出于說明的目的，在圖1 到圖6中參照包層的輥來描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明適用于制造包括具有非常窄的厚度公差 的包層的芯的任何類型的部件。
[0025] 在第一步驟中，參見圖1，設(shè)置芯5。芯5包括固體芯部分5以及第一端3和第二端4。 在圖1中，芯預(yù)期用于制造輥，例如，用于金屬板的熱乳的輥，且因此是具有均勻圓形橫截面 的伸長圓柱體。然而，取決于所涉及的部件，芯5的設(shè)計(jì)可能更復(fù)雜。芯可具有任何形狀、橫 截面和尺寸。舉例來說，芯設(shè)計(jì)可包含橢圓形、三角形、長方形或六邊形橫截面的伸長棒、復(fù) 雜幾何形狀(例如，蘑菇形）、分支芯等。
[0026] 舉例來說，芯可例如通過鍛造、鑄造或通過一塊固體材料的加工來制造。芯的材料 取決于所涉及的應(yīng)用，適當(dāng)材料的一個(gè)實(shí)例是工具鋼，例如，AISI H13/SS2242,另一實(shí)例是 合金奧氏體閥門鋼，例如，SNCrW鋼。在本實(shí)例中，芯通過工具鋼制成的圓柱棒的加工來制 造。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)定中裝置11、12在熱等靜壓的步驟之前設(shè)置在芯5中。在本 實(shí)施例中，兩個(gè)定中裝置11、12設(shè)置在芯5中。圖1示意性地示出芯5中的定中裝置的位置。第 一定中裝置11設(shè)置在芯5的第一下端表面3a中，且第二定中裝置12設(shè)置在芯5的第二上端表 面4a中。兩個(gè)定中裝置的設(shè)置使得能夠使固體形體在車床中精確地定中，其中車床是用于 將包層加工到預(yù)定厚度的優(yōu)選工具。
[0028] 優(yōu)選地，定中裝置11和12相互相對地位于芯5的第一端表面3a和第二端表面4a的 中心中。因而，定中裝置11、12沿著直線13對準(zhǔn)，其中直線13穿過芯部分5的中心且穿過兩個(gè) 定中裝置11、12縱向延伸。這允許在車床中非常精確地定中。
[0029] 芯的第一端表面與第二端表面兩者中的定中裝置被設(shè)計(jì)成被常規(guī)金屬加工設(shè)備 中的對應(yīng)的頂尖接合。根據(jù)本發(fā)明，也被稱為"金屬機(jī)床"或"機(jī)床"的"金屬加工設(shè)備"可以 是金屬切削機(jī)，例如，車床或銑刀。金屬加工設(shè)備還可以是電火花加工裝置。
[0030] 在所描述的實(shí)施例中，金屬加工設(shè)備是車床。如下文進(jìn)一步描述，車床的頂尖是所 謂的"陽型頂尖"，呈圓錐形或截錐形的形式。或者，車床的頂尖是所謂"陰型頂尖"，呈具有 圓錐形形狀或截錐形形狀開口的套筒（也稱為"錐形套筒"）的形式。這些頂尖例如可從 1101'1丨11公司（丨{〇|~1??/1.611113!1，1^丨31丨.丨(；11-11011111-81^1&50,895673〇111:116；[111/13代112，德國）購得 。
[0031] 因此，芯中的定中裝置呈"陽型定中裝置"或"陰型定中裝置"的形式。陽型定中裝 置是突起元件，例如，呈圓錐形或截錐形的形式。陰型定中裝置是凹部，即，孔。舉例來說，陰 型定中裝置呈具有圓錐形或截錐形的形狀的凹部或孔的形式。
[0032] 在圖1到圖5所示的實(shí)施例中，呈截錐形形狀凹部的形式的陰型定中裝置11設(shè)置在 第一端表面3a中。優(yōu)選的是，將陰型定中裝置設(shè)置在芯的下端表面中，這是因?yàn)樾炯榷杀?穩(wěn)定地放置在豎直位置中。呈突起截錐形的形式的陽型定中裝置12設(shè)置在芯的第二上端表 面4a中。
[0033]顯然，陽型定中裝置或陰型定中裝置可設(shè)置在芯的第一端表面或第二端表面中。 舉例來說，陽型定中裝置可設(shè)置在芯的第一端中，且陰型定中裝置設(shè)置在第二端表面中，或 反之亦然。還能夠?qū)㈥栃投ㄖ醒b置設(shè)置在芯的第一端與第二端兩者中?；蛘?，將陰型定中裝 置設(shè)置在芯的第一端與第二端兩者中。
[0034]陰型定中裝置(例如，凹部或孔）、孔可通過鉆孔或銑削來實(shí)現(xiàn)。陽型定中裝置(例 如，圓錐形或截錐形）可通過預(yù)制的鋼圓錐且隨后將圓錐附接到芯的頂端表面或底端表面 來實(shí)現(xiàn)。圓錐形可通過圓柱桿的車削來預(yù)制。預(yù)制的圓錐形可通過焊接來附接。還可以通過 對芯自身進(jìn)行加工來形成陽型定中裝置。
[0035] 在本實(shí)施例中，部件是呈輥的形式的圓柱形物體，且因此適用于將定中裝置設(shè)置 在圓柱形芯的端部表面中。然而，顯然，取決于芯的形狀和最終部件的類型，定中裝置可設(shè) 置在芯的其它表面上。
[0036] 在下一步驟中，設(shè)置封殼10。封殼10(也稱為模具或模子)界定最終部件的至少一 部分的整體外部輪廓，且通常由已形成為所期望的形狀且焊接在一起的鋼板制成。在本實(shí) 施例中，封殼是圓柱形的，且包括底部l〇a和周向側(cè)壁10b。然而，封殼可具有適用于所涉及 的部件的任何形式，例如，長方形。封殼1 〇可例如由低碳鋼(例如，SSAB DC04)制成。
[0037] 在進(jìn)一步的一步驟中，布置芯5和封殼10,使得封殼圍繞芯5的至少一部分并且使 得空間6形成在封殼與芯之間，參見圖1。"布置"在此上下文中意味封殼和芯的形狀或形式 及其相對位置被采取為使得空間6形成在封殼與芯之間?？臻g6的用途是為隨后填充到封殼 中的金屬包層材料提供模子?？臻g6的物理尺寸(例如，其高度、寬度和延伸）因此確定HIP之 后固體形體上的包層的物理尺寸的限制。
[0038]在本實(shí)施例中，芯5被放置成其第一端表面3a處于封殼10的底部10b的中心中。芯5 和封殼10被定位成使得芯和封殼是共軸的。因而，芯5和封殼10被布置成使得具有均勻徑向 延伸的空間6形成在封殼的壁與芯5的表面5a(即，芯5的圓柱表面)之間。圓柱表面5a與封殼 壁l〇b的內(nèi)表面之間的距離因而在徑向方向上限制空間6。在軸向方向上，空間6朝下受封殼 的底壁l〇a限制，且朝上受封殼壁10b的軸向延伸（即，封殼的長度)限制。
[0039] 在第二步驟中，參見圖2,以金屬包層材料8填充空間6,使得芯5至少部分地被覆蓋 在金屬包層材料中。在圖3中，將芯5的整個(gè)圓柱表面5a嵌入在金屬材料8中，且端部表面3a、 4a保持未被覆蓋，即，無包層材料。為了不用金屬材料覆蓋定中裝置12,封殼10僅被填充到 第二端表面4a。
[0040] 優(yōu)選地，金屬包層材料8是金屬粉末。使用粉末的優(yōu)點(diǎn)在于:空間6因而可容易被完 全填充，即使在芯具有復(fù)雜形式時(shí)也是如此。
[0041]金屬包層材料8具有與芯5不同的化學(xué)組成。本實(shí)施例涉及用于鋼的冷乳的輥，且 因此包層材料是粉末冶金高速鋼，以便提供最終輥上的包層的耐磨性與韌性的適當(dāng)組合。
[0042] 然而，在其它部件(例如，閥軸）的狀況下，可使用需要其它特性的包層材料。舉例 來說，如果包層材料應(yīng)該是耐腐蝕的，那么可使用基于鎳的合金，例如，NiCr49Nbl、 NiCr22A16或NiCr22M〇NbTi。在填充之后，可通過搖動來使金屬包層材料8壓實(shí)，以確?？臻g 6中所有空隙(未示出)被填充。
[0043] 此后，將具有開口（未示出）的蓋10c焊接在封殼的上端上方。在填充之后，封殼可 含有被截留在包層材料中的空氣。如果未被移除，那么截留的空氣可對HIP材料的機(jī)械特性 和結(jié)合具有負(fù)面影響。通過在封殼中抽真空而將空氣從封殼10抽空。真空通過蓋中的開口 而抽出，以移除封殼中的空氣。隨后，蓋中的開口被焊接而關(guān)閉，使得封殼被密封。圖3示出 被填充且密封的封殼。
[0044] 此后，使封殼經(jīng)受熱等靜壓(HIP)。因而，將具有芯和包層材料的封殼放置在HIP爐 中，且使其經(jīng)受預(yù)定溫度和預(yù)定壓力持續(xù)預(yù)定時(shí)間段，使得金屬包層材料和芯相互結(jié)合成 致密固體形體。圖3示出HIP爐中的被填充且密封的封殼10。通常，爐中的壓力處于700bar到 llOObar的范圍中，優(yōu)選處于900bar到llOObar的范圍中，且最優(yōu)選處于約lOOObar。溫度被 選擇成低于具有最低熔點(diǎn)的材料的熔點(diǎn)，或處于可形成液相的最低溫度。溫度越接近熔點(diǎn)， 形成熔融相(其中可形成易碎條痕）的風(fēng)險(xiǎn)越高。然而，在低溫下，擴(kuò)散過程減慢，且經(jīng)HIP的 材料將含有殘余孔隙，且材料之間的金屬鍵變?nèi)?。因此，溫度處?00°C到1200°C的范圍中， 優(yōu)選處于1100°C到1200°C的范圍中，且最優(yōu)選處于約1150°C』ΙΡ過程的持續(xù)時(shí)間取決于部 件的大小，然而，對于高效的生產(chǎn)力來說，較短時(shí)間是優(yōu)選的。因此，一旦已達(dá)到所述壓力和 溫度，那么HIP步驟的持續(xù)時(shí)間處于1到4小時(shí)的范圍中。在已完成HIP過程之后，可優(yōu)選使該 固體形體經(jīng)受任何適當(dāng)熱處理，例如，退火。在HIP之后，例如通過酸洗而從固體形體移除封 殼。封殼還可保留在固體形體上，且在固體形體的加工期間被移除。圖4示出HIP之后的固體 形體。
[0045]在本發(fā)明的方法的最終步驟中，使固體形體經(jīng)受加工操作，其中通過移除材料而 將包層材料8加工成預(yù)定厚度的包層。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，通過在車床中車削而執(zhí)行加 工操作，但其它加工操作（例如，銑削或電火花加工)也是可能的。在加工期間，如果封殼10 存在，就移除封殼10,且將包層加工到預(yù)定厚度。
[0046]圖5示意性地示出呈車床的形式的金屬加工設(shè)備30,該車床例如可以是Okuma Space Turn LB3000EX型。車床包括機(jī)頭31，其中端面驅(qū)動器32連接到機(jī)頭31。端面驅(qū)動器 32通過車床的驅(qū)動單元(未示出）來旋轉(zhuǎn)，且接合固體形體20，以使其在銑削期間旋轉(zhuǎn)。為了 接合固體形體，端面驅(qū)動器32設(shè)有硬化的驅(qū)動銷33,其中硬化的驅(qū)動銷33咬合到固體形體 20的端部表面3a中，使得端面驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)移動被傳遞到固體形體20。呈截錐形的形式的 陽型頂尖34位于端面驅(qū)動器的中心中。車床的陽型頂尖34用于接合固體形體的陰型定中裝 置11。因此，金屬加工設(shè)備中的頂尖被設(shè)計(jì)成使得其可接合固體形體中的定中裝置，且反之 亦然。
[0047]車床的尾架35包括陰型頂尖36,其中陰型頂尖36由具有呈截錐形的形式的內(nèi)部形 狀的錐形套筒37組成。套筒37用于接納在固體形體20的頂壁9中的陽型定中裝置12。頂尖進(jìn) 一步包括軸(未示出），其中頂尖通過該軸而附接到車床的尾架。在此狀況下，頂尖是可旋轉(zhuǎn) 地布置在尾架中的活頂尖。然而，頂尖也可以是所謂的死頂尖。金屬切削刀具38(即，車床刀 具或車床鋼)被設(shè)置用以從固體形體移除金屬。
[0048] 在操作過程中，端面驅(qū)動器的陽型頂尖34被插入到固體形體的第一端表面3a中的 陰型定中裝置11中，且車床的尾架的陰型頂尖37接納固體形體20的第二端表面4a中的陽型 定中裝置12。端面驅(qū)動器將固體形體壓向車床的尾架中的陰型頂尖，且同時(shí)驅(qū)動銷33被迫 使進(jìn)入固體形體的端部表面3a中。當(dāng)車床的陽型頂尖和陰型頂尖與固體形體的陽型定中裝 置和陰型定中裝置接合時(shí)，固體形體在車床中定中。
[0049 ]必要時(shí)，固體形體20中的定中裝置11、12可在使固體形體在車床中定中之前暴露。 舉例來說，通過用手持式刀具研磨而移除封殼的一部分來進(jìn)行。
[0050]在使固體形體定中之后，執(zhí)行車削，直到實(shí)現(xiàn)所期望的厚度的包層為止。這得以實(shí) 現(xiàn)是因?yàn)檐嚧驳目刂葡到y(tǒng)以固體形體的中心與車床刀具之間的預(yù)定距離來編程。在車削期 間，封殼(如果存在）由車床切削刀具38移除，使得包層材料暴露。暴露的包層材料的一部分 接著還在徑向上由車床刀具移除，直到達(dá)到預(yù)定距離且獲得預(yù)定厚度的包層為止。
[0051 ]圖6示出呈輥的形式的最終部件50,其中最終部件50包括芯5,而加工的包層60被 施加到芯5上。
[0052]圖7到圖12示出本發(fā)明的一些替代例。
[0053]圖7示出用于制造包層部件的替代方法，其中在包層部件中，封殼部分地封閉芯。 在此狀況下，封殼10通過焊接而附接到芯的第一端3和第二端4,使得封殼10封閉芯的圓柱 表面5a和包層材料8。預(yù)制的形體的端表面3a和4a，且特別地，定中裝置11、12沒有被封殼封 閉，即，定中裝置11、12暴露到周圍大氣。這在定中裝置是陰型定中裝置時(shí)適用，因?yàn)槎ㄖ醒b 置11、12如果封閉在氣密封殼中可在HIP過程期間變形。
[0054]圖8示出替代，其中覆蓋件40已施加在定中裝置11、12上方。覆蓋件具有第一平坦 表面40a和相對的第二表面40b，其中第二表面40b設(shè)有突起或凹部40c。覆蓋件中的突起或 凹部用于配合到陽型或陰型定中裝置11、12中或接納陽型或陰型定中裝置11、12。其一個(gè)優(yōu) 勢在于，覆蓋件防止陰型定中裝置在HIP過程期間變形。另一優(yōu)勢在于，覆蓋件防止陽型定 中裝置在HIP過程期間刺穿封殼。覆蓋件優(yōu)選由低碳鋼制成，且為了防止覆蓋件在HIP期間 結(jié)合到預(yù)制的芯，一層氮化硼可被施加在覆蓋件與預(yù)制的本體之間。圖8進(jìn)一步示出定中裝 置的替代形式，即，錐形。
[0055]優(yōu)選地，陽型定中裝置呈截錐形的形式，其傾斜角最大60°，優(yōu)選是40°到60°。陰型 定中裝置是具有截錐形的形狀的凹部，g卩，孔，其傾斜角最大60°，優(yōu)選是40°到60°。
[0056]當(dāng)使用覆蓋件時(shí)，優(yōu)選的是，凹部或突起40c還呈截錐形的形式，其傾斜角是40°到 60°。實(shí)驗(yàn)已示出HIP之后呈具有40°到60°的傾斜角的截錐形的形式的陽型定中裝置容易與 具有相同形狀的凹部的覆蓋件分開。此情形的原因據(jù)信是因?yàn)樵贖IP期間凹部幾乎不發(fā)生 變形。
[0057]圖9示出替代，其中芯的芯表面5a和上端4由金屬包層材料8覆蓋，使得僅芯的一個(gè) 表面3a無包層材料。在此狀況下，上壁9可布置在填充的封殼中的包層材料的頂部上。上壁9 由工具鋼制成，且被設(shè)計(jì)成使得上壁9在封殼的上部中覆蓋包層材料。上壁9包括用于與車 床中的對應(yīng)頂尖接合的定中裝置12。
[0058] 重要的是，定中裝置未被包層材料覆蓋。特別地，當(dāng)使用呈粉末的形式的金屬包層 材料時(shí)，可因此有利的是，將密封元件布置在封殼中，以防止包層材料進(jìn)入封殼與芯中的定 中裝置之間。圖10示出本發(fā)明的方法的實(shí)施例，其中呈周向邊緣的形式的密封元件14已布 置在芯5的端部3周圍。邊緣14可例如是封殼壁中的短管段或褶。
[0059] 圖11示出替代，其中芯5僅部分地被覆蓋或嵌入在金屬包層材料中。在此狀況下， 芯部分5具有平行六面體形狀，且定位在封殼中，使得僅芯部分5的側(cè)表面中的三個(gè)側(cè)表面 及其上表面4a被金屬包層材料覆蓋。然而，其它幾何形式的芯也可僅部分地嵌入在包層材 料中。
[0060] 圖12示出通過銑削從圖10的設(shè)置產(chǎn)生的經(jīng)HIP的固體形體20的加工。然而，也可使 用其它金屬加工設(shè)備，例如，電火花加工。固體形體20放置在包括至少一個(gè)頂尖64的工作臺 60上。固體形體被放置成使得工作臺上的頂尖64接合固體形體20的底表面3a中的定中裝置 11。銑削機(jī)的控制單元以銑削工具68與工作臺中的頂尖64之間的預(yù)定距離來編程?？刂茊?元將銑削工具68朝向包層材料8且沿著包層材料8移動，直到達(dá)到銑削工具與頂尖之間的預(yù) 定距離為止。固體形體應(yīng)優(yōu)選包括兩個(gè)定中裝置，以便確保固體形體在銑削期間以零度移 動自由度處于鎖定位置中。第二定中裝置可因此在固體形體的底表面上設(shè)置在第一定中裝 置附近(圖12未示出）。工作臺既而應(yīng)包括彼此鄰近的兩個(gè)對應(yīng)頂尖(圖12未示出）。
[0061] 雖然已詳細(xì)描述特定實(shí)施例，但這僅出于說明的目的，而不旨在是限制性的。特別 地，預(yù)期可在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行各種替代、更改和修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于制造具有芯(5)和金屬包層(60)的金屬部件(50)的方法，包括以下步驟： -布置封殼（10)和芯（5)，使得所述封殼（10)至少部分地圍繞所述芯（5)并且使得空間 (6)形成在所述芯(5)的至少一部分與所述封殼（10)的一部分之間； -以金屬包層材料(8)填充所述空間（6)，使得所述金屬包層材料(8)覆蓋所述芯(5)的 至少一部分； -將空氣從所述封殼（10)抽空并且密封所述封殼（10); -在預(yù)定溫度、預(yù)定壓力下，使所述封殼（10)經(jīng)受熱等靜壓(HIP)持續(xù)預(yù)定時(shí)間，使得所 述金屬包層材料(8)結(jié)合到所述芯(5)并且形成固體形體(20); -使所述固體形體(20)經(jīng)受金屬加工操作，其中所述金屬包層材料(8)在金屬加工設(shè)備 (30)中被加工成預(yù)定厚度的金屬包層(60); 其特征在于 -在所述熱等靜壓的步驟之前，所述芯(5)設(shè)有至少一個(gè)定中裝置（11、12)，用于使在所 述熱等靜壓的步驟中所獲得的所述固體形體(20)在所述金屬加工設(shè)備(30)中定中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述定中裝置（11、12)是陰型定中裝置 (11)或陽型定中裝置(12)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述陽型定中裝置(12)是截錐形或圓錐形。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述陰型定中裝置（11)是具有截錐形的形狀或圓 錐形的形狀的凹部。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)定中裝置（11、12)被設(shè) 置在所述芯(5)的第一表面(3a)上，從而所述芯(5)在所述封殼（10)中被支撐在所述第一表 面(3a)上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述芯(5)包括第二表面(4a)，所述第 二表面(4a)包括第二定中裝置(11、12)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一定中裝置和所述第二定中裝置（11、12)被 設(shè)置在所述芯（5)的相對的表面（3a、4a)上，并且沿著垂直軸線（13)對準(zhǔn)，所述垂直軸線 (13)延伸穿過所述芯(5)的中心并且穿過兩個(gè)定中裝置(11、12)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)定中裝置（11、12)被布 置在所述芯(5)的無包層材料(8)的表面(3a、4a)上。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中密封裝置（14)被布置在所述封殼（10) 中，以防止包層材料(8)進(jìn)入所述封殼（10)與所述芯（5)的設(shè)有定中裝置（11、12)的表面 (3a、4a)之間。10. 根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的方法，包括以下步驟:在所述熱等靜壓的步驟之 前，將覆蓋件(40)布置在所述至少一個(gè)定中裝置(11、12)上方，其中所述覆蓋件(40)包括用 于被完全接納在陰型定中裝置（11)中的突起(40c)，或者其中所述覆蓋件(40)包括用于完 全接納陽型定中裝置(12)的凹部(40d)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)定中裝置（11、12)被 設(shè)置在所述芯(5)的第一表面(3a)上，其中所述封殼（10)被附接到所述芯(5)，并且被布置 成使得所述封殼(5)在填充和密封所述封殼（10)的步驟之后包圍所述包層材料(8)并且使 得至少第一定中裝置(11、12)被暴露。12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述固體形體(20)通過所述固體形 體(20)中的所述至少一個(gè)定中裝置（11、12)與所述金屬加工設(shè)備(30、60)中的至少一個(gè)對 應(yīng)的頂尖(34、36、64)之間的接合而被定中在所述金屬加工設(shè)備(30)中。13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中用于將所述芯（5)上的所述金屬包 層(8)加工成具有預(yù)定厚度的金屬包層(60)的所述加工操作是車削、銑削或電火花加工中 的任一種。14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述金屬加工設(shè)備（30)是車床、銑 刀或電火花加工設(shè)備。
【文檔編號】B22F3/15GK105828986SQ201480069785
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】托馬斯·貝格隆德, 馬丁·奧斯特倫德, 湯米·林格倫, 弗雷德里克·約翰松
【申請人】山特維克知識產(chǎn)權(quán)股份有限公司