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Verfahren zur Herstellung gesinterter Gegenstände
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gesinterter Gegenstände, bei dem sinterfähiges pulveriges Material in einen an einem Ende offenen und am andern Ende geschlossenen Behälter eingebracht, durch Verschliessen des offenen Endes mittels eines Verschlussteiles darin eingeschlossen wird, der verschlossene Behälter samt Inhalt sodann erhitzt und hierauf in einer Strangpresse verarbeitet wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das im Behälter befindliche pulverige Material durch Einführen des Verschlussteiles in den Behälter zu einer zusammenhängenden Masse verdichtet und gesintert wird und dass anschliessend ein Druck auf den Behälter ausgeübt wird, der diesen Behälter zusammen mit der im Behälter befindlichen verdichteten Masse durch die Matrize der Strangpresse fördert.
Dieses Verfahren ist besonders zum Sintern und Verspritzen pulveriger Materialien geeignet, die auf Temperaturen erhitzt werden müssen, welche wesentlich höher liegen als jene Temperaturen, welche innerhalb der Strangpresse erreicht werden können. Es kann im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens nun das zu sinternde und anschliessend in der Strangpresse zu verspritzende pulverige Material in den Behälter eingebracht werden und dort so weit erhitzt werden, dass eine Sinterung unter einem Druck erreicht werden kann. bei dem der Behälter, in welchem das zu verspritzende Material eingebracht wird, in der Strangpresse nach nicht so weit verformt wird, dass der Behälter durch die Matrize der Strangpresse hinausgedrückt wird.
Beim Zusammensintern unter Druck innerhalb der Strangpresse wird zunächst durch den ausgeübten Druck und die dabei auftretende Reibung zwischen den Teilchen des pulverförmigen Materials die Temperatur des pulverförmigen Materials so weit erhöht, dass die Sinterung in ausreichendem Masse stattfindet. Bei weiterer Drucksteigerung wird auch der Behälter verformt und tritt hiebei zusammen mit der im Behälter befindlichen verdichteten Masse aus der Matrize der Strangpresse aus, wobei die Sinterung durch die jetzt weitere Temperatursteigerung noch weiter fortschreitet. Die Querschnittsform des so in der Strangpresse verspritzten Gegenstandes entspricht der Querschnittsform der Matrize. Gegebenenfalls kann der Behälter samt dem darin befindlichen zu sinternden pulverförmigen Material vor dem Einbringen in die Strangpresse vorverdichtet werden.
Zweckmässig wird das erfindungsgemässe Verfahren derart durchgeführt, dass mit Hilfe eines zwischen dem Verschlussteil und dem Stempel der Strangpresse angeordneten Zwischengliedes zunächst der Verschlussteil unter dem Stempeldruck in den Behälter gedrückt und dann der Behälter zusammen mit der im Behälter befindlichen zusammenhängenden Masse durch die Matrize gedrückt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren verfolgt somit den Zweck, durch Verwendung eines Behälters, in welchen das zu sinternde pulverförmige Material eingebracht wird, eine Vorverdichtung des zu sinternden Materials innerhalb der Strangpresse zu ermöglichen. In diesem Sinne unterscheidet sich das erfindunggemässe Verfahren von bekannten Verfahren zum Herstellen von Gegenständen in Warmstrangpressen, bei denen ein zu verpressendes Vormaterial, welches an sich bereits völlig kompakt ist, mit einem festhaf- tenden Überzug aus einem duktilen Metall versehen wird, das beim Strangpressen selbst als Schmiermittel dienen soll. Einem ähnlichen Zweck dienen auch die zwischen Pressstempel bzw. Matrize einerseits und Pressblock anderseits eingelegten Kupferbleche beim Warmstrangpressen von kompaktem Nickel.
Ein anderes bekanntes Verfahren zum Warmstrangpressen von Metallstäben, bei welchem ein Bündel von gegen Zusammenbacken geschützten Rohstäben als einheitlicher Strang ausgepresst wird, ist verschieden
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vom erfindungsgemässen Verfahren, da dort ein Zusammensintern der Stäbe verhindert werden muss und damit auch ein zweistufiges Arbeiten, d. h. ein Arbeiten in zwei Druckstufen innerhalb der Strangpresse ; nicht in Frage kommt.
Die Dicke des Verschlussteiles kann aber auch relativ gross sein, so dass er sich über das Ende des Behälters hinaus erstreckt und in diesem Falle braucht der Zwischenteil dann nicht in den Behälter einzutreten, wenn die äussere Stirnfläche des Verschlussteiles nicht in den Behälter eintritt.
In allen Fällen wird jedoch so verfahren, dass der Stempel zunächst den Verschlussteil verschiebt, um das pulverförmige Material zu verdichten. Sobald die Verdichtung bis zum gewünschten Ausmass fortgeschritten ist, wird der Stempel so angeordnet, dass eine axiale Verschiebung der aus Behältermaterial und Verschlussteil gebildeten Einheit erfolgt. Wenn der Verschlussteil während der Verdichtungsstufe ganz in den Behälter eintritt, kann am Stempel oder an einem zwischen Stempel und Verschlussteil angeordneten Zwischenglied eine Schulter vorgesehen werden, welche dann, wenn die Verdichtung erfolgt ist, mit dem äusseren Ende der Wand des Behälters zusammenwirkt.
Anderseits kann der Verschlussteil auch so dick ausgebildet werden, dass die Verdichtung abgeschlossen ist, sobald die äussere Stirnfläche des Verschlussteiles flach oder im wesentlichen flach mit dem Ende des Behälters abschliesst. Wird der Stempel weiterbewegt, so gelangt der Stempel oder das Zwischenglied mit der Behälterwand in Anschlag, so dass das Ganze durch die Matrize gedrückt wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung fester Gegenstände stabähnlicher Form verwendet werden ; das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch so abge- ändert werden, dass mit dessen Hilfe hohle rohrförmige Gegenstände hergestellt werden können.
In diesem Falle wird im Inneren des Behälters ein Rohr angeordnet, wobei ein Ende dieses Rohres in einer am Boden des Behälters befindlichen Öffnung und das andere Ende dieses Rohres in einer im Verschlussteil angeordneten Öffnung liegt. Vorzugsweise ist dieses Rohr am Verschlussteil durch Schweissen angeheftet. Dieses Rohr kann an seinem andern Ende in ähnlicher Weise mit dem Behälter verbunden sein.
Es kann aber auch gleitend in der vorgesehenenöffnung stecken. Das pulverförmige Material wird dann in den ringförmigen Raum zwischen Rohr und Behälterwand eingebracht und der Stempel wird mit einem Dorn versehen, der in das Rohr hineinragt und in dem Masse, als der Spritzvorgang fortschreitet, in die Matrizenöffnung eindringt, wobei ein hohler rohrförmiger Gegenstand entsteht.
Sowohl bei der Herstellung massiver oder hohler Gegenstände wird der Behälter mitverspritzt und bildet einen Überzug, der auf geeignete Weise, beispielsweise durch maschinelle Bearbeitung oder Beizen, entfernt werden kann. Bei der Herstellung hohler Gegenstände wird auch das innere Rohr mitverspritzt und bildet ein Futter, das in gleicher Weise entfernt werden kann.
Der Behälter kann aus einer kurzen Rohrlänge aus einem Material, wie beispielsweise Weicheisen, hergestellt werden, wobei an ein Ende des Rohres unter Bildung eines einseitig geöffneten hohlen Behälters eine Scheibe befestigt wird. Vorzugsweise jedoch wird der Behälter aus einem Blech durch Tiefziehen hergestellt.
Der Verschlussteil soll stark genug bemessen sein, um jeder unerwünschten Verformung unter dem durch den Stempel angewendeten Druck zu widerstehen und kann beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt sein. Dieser Verschlussteil kann beispielsweise durch Punktschweissung vorübergehend in seiner Stellung festgehalten werden. Sobald auf den Verschlussteil der Stempel Druck ausübt, werden die Punktschweissstellen zerstört.
Die Erfindung wird in der Zeichnung an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die Fig. 1-3 zeigen schematisch aufeinanderfolgende Stufen des erfindungsgemässen Verfahrens und die Fig. 4-6 zeigen ebenfalls schematisch aufeinanderfolgende Stufen eines abgeänderten Verfahrens.
Wie in den Fig. 1-3 gezeigt ist, dient im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens ein einseitig offener Behälter 10 zur Aufnahme einer gewissen Menge pulverförmigen Materials. Dieser Behälter wird durch Tiefziehen aus einem Weicheisenblech hergestellt. Der Behälter besitzt im allgemeinen zylindrische Form.
Das im Behälter enthaltene pulverförmige Material besteht aus einem oder mehreren sinterfähigen Bestandteilen. In einem besonderen Anwendungsfall kann das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus borhältigem Stahl Verwendung finden. Derartige Gegenstände müssen manchmal einen Borgehalt von über 3, 50/0 (beispielsweise 4-11%) aufweisen. Im allgemeinen ist ein Stahl mit einem Borgehalt von mehr als 3, 50/0, sobald er einmal in eine bestimmte Form gebracht wurde, nur schwierig weiter zu verformen. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können nun Stahlgegenstände mit einem Borgehalt von mehr als 3, 5% hergestellt werden, wobei, nachdem diese Gegenstände gespritzt wurden, diese keiner weiteren Nachbearbeitung mehr bedürfen.
Wenn das pulverförmige Material in den einseitig offenen Behälter eingebracht wurde, wird dieser
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mit Hilfe eines scheibenförmigen, beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellten Verschlussteiles 11 ab- geschlossen. Die !'er Verschlussteil11 kann mit Hilfe von Punktschweissung vorübergehend in seiner Stel- lung festgehalten werden und die Dicke des Verschlussteiles kann so bemessen sein, dass dessen äusseres
Ende, wie in Fig. 1 gezeigt ist, mit dem Ende des Behälters eben abschliesst.
Der Behälter 10 wird zusammen mit dem pulverförmigen Material und dem Verschlussteil 11 erhitzt und in die mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnete Ziehpresse eingebracht. Hierauf wird ein Zwischenteil in Form eines Stopfens 13 zwischen Verschlussteil 11 und Stempel 14 der Presse eingebracht. Nun wird mit Hilfe des Stempels 14 der Pressdruck ausgeübt, wobei die Punktschweissstellen zerstört werden und das im
Behälter befindliche Material einer Verdichtung unterzogen wird. Gewünschtenfalls kann, noch bevor der Verschlussteil in seine Stellung gebracht wird, das im Behälter befindliche Material einer Vorverdichtung unterzogen werden.
Durch die stetige. Bewegung des Stempels der Ziehpresse wird das im Behälter befindliche Material gesintert und zu einer einzigen Masse verschmolzen. Durch die Verschiebung des Stempels gelangt schliesslich eine auf dem Stopfen 13 vorgesehene Schulter 15 an die Wand des Behälters, so dass bei weiterer Bewegung des Stempels der Behälter samt Inhalt durch die Matrize 16 der Ziehpresse ausgedrückt wird, wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist. Der Behälter wird somit zusammen mit dem bereits gesinterten Material verspritzt und dieser Behälter kann anschliessend mit Hilfe maschineller Bearbeitung oder durch Beizen entfernt werden.
Im Rahmen des in den Fig. 4-6 schematisch dargestellten abgeänderten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Verfahrens ist der Verschlussteil 17 etwas dicker bemessen als der Verschlussteil 11 und das Zwischenglied ist nun mit dem Bezugszeichen 18 versehen. Die andern Teile besitzen die in den Fig. 1-3 verwendeten Bezugszeichen.
Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, ragt der Verschlussteil 17 anfänglich über das Ende des Behälters hinaus.
Der abgeschlossene Verdichtungsvorgang ist in Fig. 5 veranschaulicht, in der das Zwischenglied 18 in einer Stellung gezeigt ist, in der dieses die Behälterwand berührt. Die weitere Bewegung des Stempels 14 führt schliesslich dazu, dass der Behälter und das gesinterte Material, wie in der Fig. 6 gezeigt ist, durch die Matrize 16 hinausgedrückt wird.
Jede der bisher beschriebenen Arbeitsweisen führt zu einem massiven Gegenstand. Wenn jedoch rohr förmige oder hohle Gegenstände hergestellt werden sollen, wird im Inneren des Behälters ein Rohr angeordnet, von dem ein Ende in einer Öffnung am geschlossenen Ende des Behälters gelegen ist und von dem das andere Ende am Verschlussteil, beispielsweise durch Schweissen angeheftet ist. In diesem Falle wird das pulverförmige Material in den ringförmigen Raum zis : : hen Rohr und Behälter eingebracht, bevor der Verschlussteil in Stellung gebracht wird. Weiters ist der Stempel der Presse mit einem vorstehenden Dorn versehen, der in das Rohr hineinragt, noch bevor der Stempel auf den Verschlussteil einen Druck ausübt.
Während des Verspritzens ragt dieser Dorn durch die Öffnung der Matrize hindurch, so dass der gespritzte Gegenstand rohrförmige Gestalt gewinnt. In diesem Falle bildet der Behälter eine äussere Hülle und das Rohr ein inneres Futter des gespritzten Gegenstandes und sowohl die Hülle als auch das Futter können durch maschinelle Bearbeitung oder durch Beizen, wie bereits b : : schrieben, entfernt werden.
Nachdem der Gegenstand in der oben beschriebenen Weise gespritzt wurde, kann er auf die erforderliche Länge abgelängt werden. Eine weitere Bearbeitung ist nachher nicht erforderlich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung gesinterter Gegenstände, bei dem sinterfähiges pulveriges Material in einen an einem Ende offenen und am andern Ende geschlossenen Behälter eingebracht, durch Verschlie- ssen des offenen Endes mittels eines Verschlussteiles darin eingeschlossen wird, der verschlossene Behälter samt Inhalt sodann erhitzt und hierauf in einer Strangpresse verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das im Behälter befindliche pulverige Material durch Einführen des Verschlussteiles in den Behälter zu einer zusammenhängenden Masse verdichtet und gesintert wird und dass anschliessend ein Druck auf den Behälter ausgeübt wird, der diesen Behälter zusammen mit der im Behälter befindlichen verdichteten Masse durch die Matrize der Strangpresse fördert.