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Verfahren zur Herstellung von dichten metallischen Hohlkörpern auf pulvermetallurgischem
Wege
Die Herstellung von metallischen Hohlkörpern auf pulvermetallurgischem Wege machte bisher schon erhebliche Schwierigkeiten, wenn es sich um sehr einfache Hohlraumformen gehandelt hat.
Man hat bereits versucht, die Hohlkörper in der Weise herzustellen, dass beim Verpressen der
Metallpulver den Hohlraumformen entsprechende
Kerne eingelegt wurden, die nach dem Pressvorgang wieder entfernt werden mussten. Zu diesem Zwecke wurden die Pressen auch schon derart ausgebildet, dass der Kern von der Presse nach dem Pressvorgang automatisch aus dem Pressling gezogen wird.
Dieses Verfahren erfordert aber schon bei einfachen Hohlraumformen komplizierte Presswerkzeuge und Pressen, während komplizierter gestaltete Hohlräume auf diese Weise bisher überhaupt noch nicht hergestellt werden können.
Es ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung hohler, poröser Sinterkörper vorgeschlagen worden, gemäss welchem um einen Kern in der Form des zu erzielenden Hohlraumes Metallpulver lose geschüttet wird. Nach dem Sinterprozess kann das aus hochschmelzenden Metalloxyden bestehende Kernmaterial aus dem porösen Formstück in einfacher Weise entfernt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dichten, metallischen Hohlkörpern auf pulvermetallurgischem Wege, wobei mindestens ein Kern vorzugsweise von der beabsichtigten Form des Hohlraumes in das Metallpulver eingelegt und das Metallpulver mit dem Kern gesintert wird, und besteht darin, dass der Kern, der mit dem Metallpulver verpresst wird, aus einem Metall oder einer Metallegierung besteht, dessen oder deren Schmelzpunkt bei oder unterhalb der Sintertemperatur des Formkörpers liegt, so dass während des Sinterprozesses der geschmolzene Kern vom Sinterkörper aufgesogen wird. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens gelingt es, selbst Formkörper mit kompliziert gestalteten Hohlräumen mit geringem Aufwand in einfacher Weise herzustellen.
In vielen Fällen ist es zweckmässig, für den Kern einen metallischen Werkstoff zu verwenden, dessen Schmelzpunkt bei oder unterhalb der Sintertemperatur des Formkörpers liegt, so dass der Kern während des Sinterungprozesses von dem Sinterkörper aufgesogen wird.
Bei einem Sinterkörper z. B. aus Eisen oder Stahl kann der Kern beispielsweise vorteilhaft aus
Kupfer gemacht werden, dem Legierungszusätze, wie Mangan, Aluminium oder andere, beigemengt sein können. Während des Sinterungsprozesses wird der Kupferkern von dem porösen Eisen- körper aufgesogen und ein Hohlraum mit der ur- sprünglichen Form des Kernes bleibt zurück.
Das eingesogene Kupfer würde in diesem Falle gleichzeitig eine Verfestigung des Eisenskelett- körpers und eine Abdichtung der Wandungen des Hohlraumes bewirken.
Letzterer Umstand wirkt sich dann besonders vorteilhaft aus, wenn der
Hohlraum für die Aufnahme von Gasen oder
Flüssigkeiten bestimmt ist und aus diesem Grunde entsprechend dicht sein soll. Man kann auf diese
Weise also ohne Schwierigkeiten Sinterkörper mit Hohlräumen für die Führung von Gasen und
Flüssigkeiten, wie Ventilkörper u. dgl., herstellen.
Es hat sich gezeigt, dass für den Kern an Stelle von Kupfer vorteilhaft z.
B. auch Zink, Zinn, Nickel oder Legierungen dieser Metalle untereinander oder mit Kupfer verwendet werden können, während der Sinterkörper zwecks Erhöhung seiner Härte und Verschleissfestigkeit mitunter zweckmässig noch Zusätze von Karbiden der Elemente der vierten, fünften und sechsten Gruppe des periodischen Systems erhält.
Handelt es sich um die Herstellung von verhältnismässig grossen Hohlräumen, so kann unter Umständen bei Anwendung eines massiven Kernes der Skelettkörper den Kern nicht mehr zur Gänze aufnehmen. In diesem Falle wird es zweckmässig sein, auch den Kern hohl auszubilden oder ihn im Innern mit einem hochschmelzenden pulverförmigen Material, z. B. keramischem Werkstoff, auszufüllen.
Wird im letzteren Falle die Ummantelung des Kernes von dem Skelettkörper während des Sinterprozesses aufgesogen, so kann der übrigbleibende pulverförmige Werkstoff leicht aus dem Hohlraum entfernt werden.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung noch an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht im Schnitt, Fig. 2 die Draufsicht eines Sintereisenkörpers 1, der mit Bohrungen 2'und 3'versehen ist, deren Richtungen aufeinander senkrecht stehen. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Ver-
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fahrens kann dieser Sinterkörper dadurch in einfacher Weise hergestellt werden, dass bei der Herstellung des Presslings 2 Kupferkerne 2 und 3 eingelegt werden, deren Form den Bohrungen 2' und 3'entsprechen. Während des Sinterungprozesses werden die Kupferkerne von dem Eisenkörper aufgesogen und es entsteht ein dichter und fester Formkörper.
Die Fig. 3 zeigt eine Ansicht im Schnitt, Fig. 4 die Draufsicht eines Formkörpers 4, der mit einem Hohlraum 5'versehen ist, an dem 2 Kanäle 6'angesetzt sind. Mit Hilfe der bekannten Verfahren wäre es überhaupt nicht möglich, einen derartigen Formkörper herzustellen. Unter Zuhilfenahme des erfindungsgemässen Verfahrens gelingt dies ohne besondere Schwierigkeiten. Es ist lediglich erforderlich, einen geeigneten Kern 5 von der Form des Hohlraumes 5'mit dem angesetzten Kern 6 die Kanäle 6'herzustellen und denselben mit dem Metallpulver für den Formkörper zu verpressen, worauf der Sinterungsprozess durchgeführt wird. Bei der Sinterungstemperatur wird der Kern flüssig, und von dem benachbarten porösen Skelettkörper aufgesogen, so dass der gewünschte Formkörper entsteht.
Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht im Schnitt, Fig. 6 die Draufsicht eines Steuerschiebers für Pressluftanlagen oder Dampfmaschinen, der ebenfalls in einfacher Weisemit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden kann. Auch in diesem Falle muss in den aus Eisenpulver gepressten Formkörper 7 ein geeigneter Kupferkern 8 eingelegt werden, der der Form des Kanals 8' entspricht. Das beim Sinterungsprozess vom Formkörper 7 aufgesogene Kupfer bildet dann gleichzeitig eine gute Abdichtung der Wandungen des Kanals 8'.
Die Fig. 7 zeigt eine Ansicht im VertikalSchnitt, Fig. 8 die Draufsicht einer Metallkappe 9, in die ein Gewinde eingeschnitten ist. Auch dieser Formkörper kann mittels der bisher bekannten Verfahren nicht auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens wird man zwecks Herstellung dieser Kappe in der Weise verfahren, dass man zunächst einen Kern herstellt, der dem Hohlraum dieser Kappe entspricht.
In diesem Falle wird es jedoch zweckmässig sein, nicht einen massiven Kupferkern anzuwenden, weil der Kern sonst nicht zur Gänze von den verhältnismässig dünnen Wandungen der Kappe beim Sinterungsprozess aufgesogen werden könnte.
Man wird vielmehr einen dünnwandigen Kern 10 verwenden, der entweder hohl ausgebildet oder mit einer pulverförmigen hochschmelzenden Masse 11 gefüllt ist, die nach dem Sinterungprozess leicht entfernt werden kann.
Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt, sie kann vielmehr überall dort vorteilhaft benutzt werden, wo es sich um die Herstellung von metallischen Sinterkörpern mit komplizierten Hohl- raumformen handelt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von dichten, metallischen Hohlkörpern auf pulvermetallurgischem Wege, wobei mindestens ein Kern, vorzugsweise von der beabsichtigten Form des Hohlraumes, in das Metallpulver eingelegt und das Metallpulver mit dem Kern gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern, der mit dem Metallpulver verpresst wird, aus einem Metall oder einer Metallegierung besteht, dessen oder deren Schmelzpunkt bei oder unterhalb der Sintertemperatur des Formkörpers liegt, so dass während des Sinterprozesses der geschmolzene Kern vom Sinterkörper aufgesogen wird.