[发明专利]用于生产设有金属涂覆层的金属体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产设有金属涂覆层的金属体的方法，包括以下步骤：提供中空体，所述中空体包括底壁、从底壁延伸的芯部和侧壁并且具有内空间；用金属涂覆材料填充所述空间，所述涂覆材料将形成所述涂覆层；将中空体定位在金属囊状物中；封闭金属囊状物且从金属囊状物的内部排出空气，以及在所述囊状物的外侧上施加高压和高温，使得所述涂覆材料结合到所述中空体。

优选地但不必需地，在所述施加高压和高温之后，使由中空体和涂覆材料形成的最终体经受加工操作，在该加工操作中，最终体的一个部分被去除且涂覆材料作为其第二部分上的涂覆层被露出。

所施加的高压是借助于加压气体产生的等静压压力。高温是在所使用的任何金属熔化的温度之下的温度。施加高压和高温的工艺从而属于通常称为热等静压(HIP)工艺的工艺。

已经关于柴油发动机的喷射器喷嘴的生产而研发本发明，其中在工具钢体上设置Ni基涂覆层。然而，应理解，即使这是本发明思想的优选实施，但是本发明可适用于生产根据权利要求1前序部分的所有种类的金属体，其中金属涂覆材料将被施加在由另一金属材料构成的特定体上。囊状物用于HIP工艺所需要的密封目的，据此可以避免密封容纳在所述囊状物中的多个上述中空体中的每一个中空体。

背景技术

目前借助于称为Sand-HIP方法的方法来生产用于柴油发动机的喷射器针。根据该方法，由合适的钢号制成并具有在其中延伸的中心芯部的中空体填充有由粉末(通常是Ni基粉末)形成的金属涂覆材料。由此，中心芯部的露出部分完全由粉末覆盖。粉末被(优选机械地)预压，以便在后来向其施加根据HIP工艺的高压和高温之前实现高密度。在粉末预压之后，中空体的敞开的顶部部分(供粉末穿过被引入)被封闭，且剩余的空气被从封闭的中空体的内部排空。这样，提供了多个中空体。

而且，提供了一种囊状物，其中多个这样的中空体在随后的HIP工艺期间被定位在该囊状物中。提供所述囊状物的原因是各个中空体相对于空气来说没有被密封和排空。所述囊状物具有带有底壁和侧壁的圆柱形或管状形状。底壁由沙覆盖，所述多个中空体以给定的图案并排定位在其上，且在每一个中空体之间具有间距。之后，所述间距填充上沙。中空体也在其顶部上覆盖上沙。在沙填充操作之后，囊状物的顶部通过设置上壁而被封闭，且空气被从囊状物的内部排空(且从而也从中空体的内部排空)且囊状物最终被密封。此后，使囊状物根据热等静压原理经受高压和高温，据此金属涂覆材料的粉末进一步致密化且结合到中空体(包括所述芯部)的周围材料。

囊状物然后被打开且中空体被取出。每一个(初始)中空体被加工，使得侧壁和顶壁被去除且涂覆材料被露出。而且，涂覆层被加工至以下程度，即：从芯部的给定尺寸和延伸开始，在芯部上实现预定的涂覆层厚度。加工是车削操作且该操作基于中空体的几何形状关于中空体的中心轴线是对称的假设。

然而，在HIP工艺期间，中空体和芯部的形状可能由于沙和中空体之间的相互作用而略微变形。认为该变形是由于沙内的摩擦导致非均匀的压力被施加在中空体上的事实。由于该轻微变形，芯部的延伸与其初始地不是完全相同的，从而导致当中空体的材料和涂覆材料的部分之后借助于加工被去除时，实际的涂覆层厚度的不精确和不确定。只要公差要求不是太严格，与完美对称的偏差可能是可接受的。然而，随着公差要求变得越来越严格，要求一种在生产喷射喷嘴时改进公差的方式。

WO20047030850描述了一种通过将耐腐蚀涂覆层施加到预成型的芯部构件上来制造用于柴油发动机的燃料喷嘴的方法。第16页第12-30行和图3描述了一种通过提供预成型的芯部构件12、将芯部构件12放置在管状囊状物15中、在芯部构件12周围放置填充管21且用涂覆材料粉末填充芯部构件和填充管之间的空间来制造喷嘴的实施方式。该布置此后受到HIP(工艺)。

US6168871B1示出了制造用于燃气涡轮的叶片或翼片的方法。根据一种实施方式，通过在心轴12周围布置夹套14并用粉末填充其之间的空腔18来制造翼片。随后，夹套12和/或心轴18被去除(第3栏第65行至第4栏第1行和第21-24行)。根据第二实施方式，心轴12可以设有在叶片内部形成翼梁26的横截面构造(第4栏第41-51行)。

在EP2450557中描述了用于制造燃料喷射喷嘴的另外的方法。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种生产设有金属涂覆层的金属体的方法，其弥补了现有技术的上述缺陷中的至少一些。