[发明专利]压机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过热压制且优选地通过热等静压制处理物件的装置，以及涉及通过热压制对物件的处理。

背景技术

热等静压制(HIP)是被发现越来越广泛的用途的技术。热等静压制例如用于实现诸如涡轮叶片之类的铸件的孔隙的消除，以在相当大程度上增加所述铸件的使用寿命和强度，并且特别地增加疲劳强度。另一个应用领域是通过压缩粉末制造要求完全致密且具有无孔表面的产品。

在热等静压制中，通过压制处理的物件定位在隔热压力容器的装载室中。循环或处理循环包括下述步骤：物件的装载、处理和卸载，并且整个循环持续时间在此称为循环时间。处理又可以分成多个部分或阶段，如压制阶段、加热阶段和冷却阶段。

在装载之后，密封容器，并将压力介质引入压力容器及其装载室中。压力介质的压力和温度随后增加，使得物件在选定的时间段期间受到增加的压力和增加的温度。压力介质并且因而物件的温度增加由设置在压力容器的炉腔中的加热元件或炉子提供。然而，压力、温度和处理时间取决于多种因素，如被处理物件的材料特性、应用领域和被处理物件所要求的质量。热等静压制中的压力和温度通常的范围分别可以是从200巴至5000巴，并且优选地从800巴至200巴，以及从300℃至3000℃，并且优选地从800℃至2000℃。

当完成物件的压制时，物件在从压力容器中移除或卸载之前通常需要被冷却。在多种冶金处理中，冷却速率将影响冶金特性。例如，热应力(或温度应力)和晶粒生长应当被最小化以获得高质量材料。因此，理想的是均匀地冷却材料，并且如果可能，控制冷却速率。本领域已知的多种压机对物件的冷却缓慢，并且因此已经作出努力来减少物件的冷却时间。

在美国专利No.5 118 289中，提供了一种热等静压机，其适于在完成压制和热处理之后快速地冷却物件。该压力机包括压力容器，该压力容器具有外壁、端盖和被热障包围的热区。压力容器的外壁从外面被冷却。热区被设置为容纳将被处理的物件。在热障与具有端盖的压力容器之间，存在较冷的空间或区域。如在传统的热等静压机中一样，压力介质在如上所述被放置在热区的物件的压制期间被加热。

进一步，在美国专利No.5 118 289中公开的压机中，在物件的冷却期间，冷却压力介质被引入热区，从而热能从物件传递至压力介质。因此，压力介质的温度将在通过热区期间增加，并且物件的温度将降低。当离开热区时，相对较热的压力介质将到达压力容器的壁。在常规热等静压机中，到达压力容器的壁的热压力介质的量必须被谨慎控制，从而不会过度加热压力容器的壁，即，压机的每个内表面与热压力介质接触。这意味着必须以相对缓慢的速度，即，不快于压力容器随着时间的过去可以承受的速度，进行冷却。

然而，上述美国专利No.5 118 289中的压机还包括热交换器，热交换器位于热区的上方，以能够减少冷却物件的时间。因而，压力介质将在与压力容器壁接触之前由热交换器冷却。因此，热交换器允许在不存在过度加热压力容器的壁的风险的情况下增加冷却能力。进一步，如在热等静压机中一样，压力介质在物件的冷却期间在通过压力容器壁和热障之间的间隙时被冷却。当已冷却的压力介质到达压力容器的底部时，该压力介质经由穿过热障的通路重新进入热区(将被冷却的物件定位在所述热区中)。

热交换器在压力介质和物件的冷却期间变热，并且，为了用作物件冷却期间的增强器，热交换器在压机可以操作以处理新的一组物件之前被冷却。因此，这种类型的压机的缺点是，后续循环之间的时间取决于热交换器的冷却时间。为了克服这个问题，一种方法是采用两个热交换器。通过两个热交换器，一个热交换器可以在热等静压机外部被冷却，而另一个热交换器在热等静压制过程中使用。然而，这导致必须在每次压制操作之前交换热交换器的缺点。此外，然而，两个热交换器的使用增加了压机装置的成本。

发明内容

本发明的总体目标是提供改进的压机装置，其消除或至少减少上述问题中的至少一个。

具体地，本发明的目标是提供一种压机装置和用于这种装置的方法，其能够以压力容器上的低热负荷进行快速冷却。

本发明的另一个目标是提供一种压机装置和用于这种装置的方法，其能够在不需要诸如阀之类的任何额外移动部件的情况下以压力容器上的低热负荷进行快速冷却。

本发明的又一个目标是提供能够进行快速冷却并且紧凑且成本有效设计的压机装置。

本发明的再一个目标是提供能够进行快速冷却并且稳固设计的压机装置。