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Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus einem Gemisch mindestens zweier Stoffe verschiedenen
Schmelzpunktes.
Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus einem
Gemisch mindestens zweier Stoffe verschiedenen Schmelzpunktes. Es ist bekannt, solche Gemische in der Weise herzustellen, dass man das Gemisch zuerst bei einer unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigst schmelzenden Stoffes liegenden Temperatur durch Pressen verfestigt und hierauf einer mechanischen Verdichtung bei stark erhöhtem Druck unterhalb der Schmelztemperatur des niedrigst schmelzenden Gemisehteiles unterwirft. Auf diese Weise gelangt man zu einem Sinterkörper, dessen Formgebung naturgemäss von der Pressform abhängt und daher irgendwelche Profile nicht aufweisen kann. Es ist daher erforderlich, für eine Profilierung, beispielsweise zur Erzielung von stabförmigen
Gegenständen, diese Körper einer Weiterbehandlung zu unterwerfen.
Dies ist bisher nur derart geschehen, dass man gehämmert, geschmiedet oder auch gewalzt hat. Hiebei war es erforderlich, gewisse Vorsichtsmassnahmen anzuwenden, damit der gesinterte Körper bei dieser Behandlung seinen Zusammenhang nicht verlor. Ausserdem befriedigt die Härte und die Homogenität der auf diese Weise hergestellten Körper nicht immer. Diese Schwierigkeiten bzw. Nachteile der bekannten Verfahren werden gemäss der Erfindung beseitigt, u. zw. wird dies dadurch erreicht, dass die Verdichtung in der zweiten Stufe durch Pressen durch Düsen od. dgl., z.
B. mit Hilfe einer Strangpresse, erfolgt und bei einem gegenüber dem Pressdruck der ersten Stufe erhöhten, zweckmässig mindestens doppelt so hohen Druck und einer etwa 70-90% des Schmelzpunktes des niedrigst schmelzenden Gemischanteile betragenden Temperatur. Es können so Profilkörper in einfacher Weise hergestellt werden, die sowohl bezüglich der Härte als auch der Homogenität den gestellten Anforderungen voll entsprechen. Im besonderen kann beispielsweise wie folgt verfahren werden :
Mindestens ein Metall einer ersten, höher schmelzenden Gruppe, beispielsweise Wolfram, wird in zerkleinertem Zustand mit mindestens einem Metall einer zweiten, niedriger schmelzenden Gruppe, beispielsweise Silber oder Kupfer, im gewählten Verhältnis gemischt. Beispielsweise kann der Silbergehalt 4-6% oder der Kupfergehalt 6-20% betragen.
Die Metallpulver werden durch mehrere Stunden innig gemischt, beispielsweise in Kugelmühlen, und das erhaltene Gemenge in eine Form gepresst, welche für die spätere Weiterbehandlung zweckentsprechend ist, aber nicht die endgültige Form darstellt. Nach dem Pressen oder während des Pressens wird Wärme in solchem Masse zugeführt, dass das Gemisch verdichtet wird. Hiebei kann das Gemisch vorgesintert werden, indem zumindest der niedriger schmelzende Bestandteil bis nahe an seinen Schmelzpunkt, ohne diesen selbst zu erreichen, erhitzt wird. Dieser niedriger schmelzende Bestandteil wird dabei in einen plastischen oder teigartigen Zustand gebracht. Würde man das so behandelte Gemisch abkühlen lassen, so würde ein mehr oder minder lose gefritteter oder vorgesinterter, auf jeden Fall poröser Körper erhalten werden.
Gemäss einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung lässt man aber das so behandelte Gemisch regelmässig nicht erst abkühlen, sondern benutzt die zu seiner Verdichtung aufgewandte Wärme bei der nachfolgenden Behandlung. Diese besteht erfindungsgemäss darin, dass man das vorgesinterte oder lose gefrittete Gemisch durch Düsen beispielsweise in Stahlmatrizen einpresst, welche dem aufgenommenen Gemisch die gewünschte Endform erteilen. Das Pressen durch die Düsen erfolgt jedenfalls mit ausserordentlich hohem Druck, der auf den rotglühenden Körper in solchem Masse ausgeübt wird, dass die Fliessgrenze (Beginn der Plastizität) mindestens eines der anwesenden niedriger schmelzenden Metalle mit Sicherheit erreicht wird.
Würde beispielsweise ein Gemisch aus Wolfram und Kupfer gewählt sein, so würde es bei etwa 800-9000 C vorbehandelt werden, mit dem Erfolg, dass ein Fritten oder Vorsintern erfolgt, worauf der glühende Körper durch Stahldüsen unter sehr hohem Druck hindurchgepresst und in der gewünschten Fertigform von Stäben erhalten wird, deren Querschnitt demjenigen der Düsen entspricht. Das durch die Düsen gepresste Gemisch kann aber gemäss der Erfindung weiters auch durch eine Form aufgenommen werden, in welcher der durch die Düsen gepresste und noch heisse, formbare Strang in die gewünschte Gestalt zweckmässig unter Ausübung eines hohen Druckes umgeformt wird. Ebenso kann aber auch der gepresste Strang vor dem Erkalten bzw.
Erstarren beliebig abgeteilt werden, so dass man beispielsweise Platten mit parallelen oder zueinandergeneigten, ebenen oder beliebig sonst gestalteten Stirnflächen erhält, je nach der Form des Werkzeuges, das zum Abteilen des Stranges verwendet wird.
Bei dem erwähnten Gemisch würden beim Pressen beispielsweise Drücke zwischen 5000 und 15.000 kg je Quadratzentimeter verwendet werden, je nach der Menge des Wolframs. Bei geringeren Mengen Wolfram im Gemisch, etwa 80% und darunter, wird ein Druck von etwa 5000 kg ausreichen, während bei grösseren Mengen Wolfram der Druck zu steigern ist.
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Die Temperatur, bei welcher das Pressen erfolgt, muss, wie früher erwähnt, unterhalb des Schmelzpunktes des oder der niedriger schmelzenden Metalle liegen, da sonst das Gemisch zu geringen inneren Reibungswiderstand hätte und zu leicht durch die Pressdüsen fliessen würde, wodurch die gewünschte Ausübung ausserordentlichen Verdichtungsdruckes in der Düse unmöglich gemacht würde. Anderseits darf die Temperatur nicht zu niedrig sein, da sonst die aufzuwendenden Drücke für die praktische Durchführung unwirtschaftlich werden, um das Fliessen des Gemisches zu erreichen, also ein niedriger schmelzendes Metall in einen Zustand plastischer Bildsamkeit zu bringen.
Im allgemeinen wird darum die Temperatur in der Strangpresse auf einer Höhe gehalten, die etwa 70-90% jener Temperatur beträgt, bei welcher das anwesende niedrigst schmelzende Metall für sich allein unter sonst gleichen Verhältnissen schmelzen würde.
Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der Verformungsgrad zwischen dem vorgesinterten Rohkörper (gefritteten Metallgemisch) und dem aus den Düsen austretenden Endkörper ungefähr 100-200%, vorteilhaft aber noch viel höher gewählt wird.
Dadurch, dass die Fliessgrenze mindestens eines anwesenden niedriger schmelzenden Metalls erreicht wird, wird das höher schmelzende Metall vollkommen von dem niedriger schmelzenden umhüllt und ein gleichmässig dichter, porenfreier Körper erhalten, der frei von Lunkern und Gaseinschlüsse und somit ausserordentlich homogen ist.
Falls bei den gewählten Behandlungstemperaturen unerwünschte Oxydationen eintreten könnten, kann die betreffende Verfahrensstufe des Vorsinterns oder/und Pressens im Vakuum oder in reduzierender oder inerter Atmosphäre stattfinden. Jede andere hiezu dienliche Massnahme ist selbstverständlich ebenso anwendbar.
Der erhaltene Körper kann selbstverständlich einer thermischen und/oder mechanischen Nachbehandlung unterworfen werden. Eine thermische Nachbehandlung kann beispielsweise im Ausglühen (Weichglühen) bei Temperaturen bestehen, die etwa 50-60% der Schmelztemperatur des niedrigst schmelzenden, im Körper anwesenden Metalls entspricht. Die thermische Nachbehandlung kann aber auch ein Härten oder eine sonstige Strukturänderung bezwecken. Die mechanische Nachbehandlung kann in Hämmern, Walzen, Schmieden, Stauchen, Drehen, Bohren bestehen, wodurch Platten, Bleche oder sonstige Formstücke erhalten werden können. Im übrigen muss der die Strangpresse verlassende
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weise ein Rohr, indem in dem Durchlass (Düse) der Presse ein Kern von passender Gestalt angeordnet ist.
Die Erfindung ist auf jedes Metallgemisch anwendbar, das aus mindestens zwei Metallen besteht, die verschiedenen Schmelzpunkt besitzen, so weit oder nahe auch die Schmelzpunkte voneinander liegen mögen. So kann die Erfindung beispielsweise auf Gemische von Silber-Kupfer, Nickel-Eisen, Nickel-Kobalt-Eisen, Nickel-Eisen-Molybdän angewandt werden.
Es ist aber auch nicht nötig, dass die höher schmelzende Komponente ein Metall darstellt, sondern sie kann auch ein Metalloid sein. So kann die Erfindung auf Mischungen von Messing-Kohle, Kupfer-Graphit, Eisen-Graphit, Stahl-Graphit Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus einem Gemisch mindestens zweier Stoffe verschiedenen Schmelzpunktes, das zuerst bei einer unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigst schmelzenden Stoffes liegenden Temperatur durch Pressen verfestigt und hierauf einer mechanischen Verdichtung bei stark erhöhtem Druck unterhalb der Schmelztemperatur des niedrigst schmelzenden Gemischteiles unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung in der zweiten Stufe durch Pressen durch Düsen od. dgl., z. B. mit Hilfe einer Strangpresse, erfolgt, bei einem gegenüber dem Pressdruck der ersten Stufe mindestens doppelt so hohen Druck und bei einer 70-90% des Schmelzpunktes des niedrigst schmelzenden Gemischanteile betragenden Temperatur.