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Eisenlegierung für gesinterte Leitstücke an einem Dauermagneten und Verfahren zur
Herstellung derselben
Bekanntlich ist es erforderlich, Dauermagnet- körper mit Eisenteilen hoher Permeabilität zu verbinden, um die magnetischen Kraftlinien dem Interferrikum zuzuführen. Um diese Leit- stücke in Form von Eisenrückschlüssen, Pol- schuhen, Polplatten u. dgl. herzustellen, wird im allgemeinen Weicheisen verwendet. Bei ge- gossenen Magneten werden diese Eisenteile mit dem Magneten durch Verschrauben, Vernieten,
Löten, Schweissen oder Kitten verbunden. In neuerer Zeit sind auch Dauermagnetkörper be- kanntgeworden, die auf dem Wege des Sinterns hergestellt werden, u. zw. verwendet man hiezu im allgemeinen Legierungen, die aus EisenNickel-Aluminium oder Eisen-Kobalt-Titan mit oder ohne Zusatz von Kupfer oder sonstigen geeigneten Legierungselementen bestehen.
Im Zusammenhang mit diesen gesinterten Dauermagneten ist auch schon der Vorschlag gemacht worden, die Eisenteile des Dauermagnetsystems ebenfalls auf dem Sinterwege herzustellen und dabei so vorzugehen, dass das System, bestehend aus dem Dauermagneten und den Eisenteilen, in einem einzigen Arbeitsgang zusammengesintert wird.
Verwendet man für die Leitstücke das übliche Weicheisen in kompakter oder Pulverform, das praktisch aus reinem Eisen mit geringen Verunreinigungen an Kohlenstoff besteht, so ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. Zwar gelingt die Sinterung eines zusammenhängenden Körpers, bestehend aus Dauermagnetwerkstoff einerseits und reinem Eisen für die Zwecke des Eisenrückschlusses anderseits, ohne weiteres ; jedoch bewähren sich diese Körper nicht bei der Wärmebehandlung, der das gesamte Dauermagnetsystem unterworfen werden muss, um die erforderlichen dauermagnetischen Eigenschaften hervorzurufen. Es kommt zu Brüchen innerhalb des Eisenteiles oder an der Übergangsstelle zwischen Magnet-und Weicheisenteil, insbesondere bei Schlag-oder Biegungsbeanspruchungen.
Der schon bekannte Vorschlag, dem Eisen solche Elemente zuzusetzen, welche eine Angleichung des Leitstückes an den Dauermagnetkörper bezüglich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten bewirken und damit die mechanische Zerstörung des zusammengesetzten Körpers bei der unerlässlichen Wärmebehandlung infolge un- gleicher Ausdehnung und Kontraktion verhindern, hat nicht in jeder Hinsicht befriedigt.
Nach nunmehr gewonnenen Erkenntnissen kommt es nämlich darauf an, der gleichzeitig mit dem Dauermagnetwerkstoff zu sinternden
Eisenlegierung ein dichtes Gefüge zu erteilen, um zu verhindern, dass bei der nachträglichen
Wärmebehandlung des gesamten Systems eine innere Oxydation des Eisenteiles eintritt, die deshalb möglich ist, weil dabei Eisenpulver allein als einphasiger Körper an einem mehr oder weniger porösen Körper zusammensintert.
Auch ein Pulvergemenge, beispielsweise aus 92% Eisen- und 8% Wolframpulver bestehend, das für die
Erreichung eines gleichen Ausdehnungs- koeffizienten von gesintertem Eisen-und Dauer- magnetteil vorgeschlagen wurde, sintert bei 1300 C zu einem porösen Körper, da bei der
Sinterung keine flüssige Phase auftritt.
Gemäss der Erfindung wird daher vorgeschlagen, für Eisenrückschlüsse, Polschuhe, Polplatten od. dgl. Eisenteile an einem Dauermagnetsystem, die mit Dauermagneten, insbesondere aus Eisen-
Nickel-Aluminium oder Eisen-Kobalt-Titan mit oder ohne Zusatz von Kupfer, gemeinsam zusammengesintert werden, eine Eisenlegierung zu verwenden, die in Gegenwart einer flüssigen Phase sintert und zu diesem Zweck mindestens ein Element enthält, das unterhalb der Sintertemperatur flüssig wird. Ein solcher zwei-oder mehrphasiger Körper, dessen ein Phase vorübergehend bei Sintertemperatur flüssig wird, ergibt beim Sintern einen praktisch dichten Körper und dieser kann hernach bei der für das Gesamtdauermagnetsystem erforderlichen Wärmebehandlung, die in einem Abschrecken von hohen Temperaturen und gegebenenfalls auch einem Anlassen besteht, innerlich nicht oxydieren.
Es kommt bei der Auswahl der Elemente, die dem zu sinternden Eisenpulver in Pulverform zugesetzt werden, lediglich darauf an, dass diese den Weicheisencharakter des Eisens nicht oder nicht nennenswert beeinträchtigen.
Das bekannte unlegierte Weicheisen besitzt die Eigenschaft, verhältnismässig schlecht spanabhebend bearbeitbar zu sein, d. h. es neigt zum Schmieren und zur Bildung von langen Spänen. Es ist daher zweckmässig, ein solches
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Zusatzelement zu wählen, das zu einem Weich- eisenteil mit guten Verspanungseigenschaften führt, damit in einfachster Weise Bohrungen angebracht werden können, um weitere Teile des Dauermagnetsystems beim Zusammenbau zu befestigen und um eine Bearbeitung der
Flächen, die dem Interferrikum anliegen, zu ermöglichen. Das Zusatzelement soll aber auch die Eigenschaft haben, die bekannte starke
Zunderbildung des reinen Eisens auf der Ober- fläche bei der notwendigen Wärmebehandlung zu verhindern oder merkbar herabzusetzen.
Gemäss der Erfindung werden diese Forderungen durch einen Zusatz von 1 bis 10%, vorzugsweise
4 bis 7% Aluminium, zum Weicheisen erfüllt.
Das Aluminium kann ganz oder teilweise durch die gleiche Menge Silizium ersetzt sein. Der den Betrag von 4% übersteigende Gehalt an
Aluminium und bzw. oder Silizium kann durch
Titan bis zu einem Höchstbetrage von 4% in der endgültigen Legierung ersetzt sein. Wenn eine Eisenlegierung von einer dieser Zusammen- setzungen für die Herstellung von Eisenrückschlüssen, Polschuhen, Polplatten od. dgl.
Eisenteilen von Dauermagnetsystemen verwendet wird, wobei eine gemeinsame Sinterung mit den Dauermagneten aus Eisen-Nickel-Aluminium oder Eisen-Kobalt-Titan mit oder ohne Zusatz von Kupfer erfolgt, so sind einerseits dieSchwierigkeiten vermieden, die sich bei reinem Eisen infolge der inneren Oxydation und der Oberflächenzunderung während der nachträglichen Wärmebehandlung des Gesamtsystems ergeben, und anderseits ist der Weicheisenteil gut spanabhebend bearbeitbar, weil die Legierung weniger zähweich ist als reines Weicheisen und kein Schmieren des Spanes eintritt.
Es ist unter Verwendung dieser Eisenlegierung für die Leitstücke eines gesinterten Dauermagnetsystems möglich, selbst komplizierte Magnetsysteme in einer einzigen Sinterung herzustellen und nachträglich die Eisenteile, wie Polschuhe, Polplatten, Rückschlüsse u. dgl., durch Bohren, Abdrehen, Schleifen od. dgl. zu überarbeiten oder in geeignete Formen zu bringen. Die Permeabilität dieses Werkstoffes ist vollkommen ausreichend, und seine auf der Zusammensetzung beruhenden Sintereigenschaften, die denjenigen des Dauermagnetwerkstoffes angeglichen sind, gewährleisten nicht nur eine sichere mechanische Verbindung zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen des Systems, sondern auch eine im magnetischen Sinne günstige Verbindung, da an der Stossstelle der verschiedenen Werkstoffe ein praktisch nennenswerter magnetischer Widerstand sich nicht ausbildet.
Zur Herstellung der aluminiumhaltigen Eisenlegierung für die Leitstücke wird mit besonderem Vorteil in an sich bekannter Weise so verfahren, dass das Aluminium in Form einer geschmolzenen und sodann zerkleinerten Eisen-Aluminium-Vorlegierung eingebracht wird. Das Eisenpulver wird mit der gepulverten Eisen-AluminiumVorlegierung innig gemischt und an der be- Üsterreichische treffenden Stelle der Matrize eingebracht, wobei ausserdem die Matrize an den hiefür vorgesehenen
Stellen mit dem Dauermagnetwerkstoff in ge- pulverter Form angefüllt wird. Zur Trennung der verschiedenartigen Pulver beim Einfüllen in die Matrize wird in an sich bekannter Weise eine Trennwand aus Blech, Pappe, Papier od. dgl. verwendet, die vor dem Zusammenpressen des eingefüllten Pulvers entfernt wird. Der restliche
Herstellungsgang erfolgt in der üblichen Weise.
Die Vorlegierung kann z. B. aus 45 bis 55%
Aluminium, Rest Eisen bestehen, wobei es an sich nicht schadet, wenn diese Vorlegierung geringfügige Verunreinigungen, beispielsweise an
Kohlenstoff od. dgl., enthält. Auch bei Ver- wendung der übrigen Eisenlegierungen gemäss der Erfindung kann das betreffende Element mittels einer Vorlegierung eingeführt werden, d. h. also mittels einer Eisen-Silizium-, Eisen-
Aluminium-Silizium-, Eisen-Aluminimu-Titan- oder schliesslich einer Eisen-Aluminium-Silizium-
Titan-Legierung. Die Zusammensetzungen der
Vorlegierungen müssen nur der Forderung ge- nügen, dass ihr Schmelzpunkt unterhalb der für das
Gesamtsystem angewandten Sintertemperatur liegt.
Diese Forderung ist erfüllt bei der bereits genannten
Eisen-Aluminium-Vorlegierung und bei Eisenlegierungen mit 15 bis t23% Silizium oder 50 bis 35% Aluminium und 5 bis 20% Silizium. In allen diesen Vorlegierungen können bis zu 15% des Eisen-, Aluminium-oder Siliziumgehaltes durch
Titan ersetzt sein, insoweit dadurch die endgültige
Legierung nicht mehr als 4% Titan enthält.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Eisenlegierung für gesinterte Leitstücke an einem Dauermagneten, die mit Dauermagneten, insbesondere aus Eisen-Nickel-Aluminium oder Eisen-Kobalt-Titan mit oder ohne Zusatz von Kupfer, gemeinsam zusammengesintert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenlegierung mindestens ein Element enthält, das unterhalb der Sintertemperatur flüssig wird, und dadurch : in Gegenwart flüssiger Phase sintert.