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Verfahren zur Herstellung gesinterter Formkörper und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
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Formkörpern aus Aluminiumlegierungen.Aluminiumpulver-Mischungen verhältnismässig hohe Pressdrücke in der Grössenordnung von 3200 bis 9600 kg/cm2 angewendet. Da aber Aluminium ein weiches Material ist, das unter Druck leicht fliesst, führte die Anwendung von hohen Pressdrücken zu Schwierigkeiten bei der Erzeugung von durchgehend miteinander verbundenen Poren, die zu einer wirksamen Ölspeicherung geeignet sind und für die Herstellung von Lagern wesentliche Schmiereigenschaften aufweisen.
Ein weiteres bei hohen Pressdrücken auftretendes ernstes Problem ist die Anlagerung an der Formwand sowie ein äusserst starkes Anfressenderselben beim Fehlen einer Formwandschmierung. Durch Verwendung einer Formwandschmierung kann diese Anlagerung zwar auf ein Mindestmass herabgesetzt werden, jedoch steigert dies die Herstellungskosten erheblich, weil dabei die Formen ausgewischt werden müssen und die Toleranzen schwieriger zu beeinflussen sind. Anderseits waren bei den bisherigen Versuchen die Folge der Beimischung von Schmiermitteln, wie beispielsweise Stearaten, zu dem Metallpulver eine Verfärbung, eine Oxydation und eine geringere Festigkeit der gesinterten Presskörper.
Ein weiterer bekannten Versuch zur Herstellung von Formkörpern aus einer porösen Aluminiumlegierung erforderte hohe Sintertemperaturen oberhalb der Flüssigphase. Der Nachteil dieses Versuches besteht darin, dass er zu einer übermässigen Schrumpfung und Deformierung der Teile Anlass gibt. Wo aber ein Sintern in festem Zustand von Aluminiumlegierungen bei Temperaturen unterhalb der Bildung einer Flussigphase versucht wurde, entstand eine Komplizierung des Oxydationsproblems, da die Verwendung von verlängerten Sinterzeiten, die infolge der langsameren Diffusion bei niedrigen Temperaturen erforderlich sind, das Auftreten einer stärkeren Oxydation je Volumeneinheit des Pulvers verursacht.
Ein weiterer sich der erfolgreichen Erzeugung von porösen Aluminium-Formkörpern entgegenstellen- der Faktor ist der Einschluss von verhältnismässig feinem Pulver (Maschenweite unter 0, 043 mm) in die Mischung. Es wurde festgestellt, dass dies eine der Hauptursachen der Formwandanlagerung sowie auch der Oxydation während des Sinterns einfach auf Grund der beträchtlichenOberflächen derPulverfeinteile ist. Ausserdem ist die Verwendung von so feinteiligen Pulvern gefährlich, da sie zum Explodieren neigen und bei der normalen Produktion Brände entstehen können.
Während also bisher viele Versuche zur Herstellung poröser, aus Aluminiummischungen bestehender Formkörper gemacht wurden, führten zur Überwindung besonderer Probleme angewendete Hilfsmittel lediglich zum Entstehen neuer Probleme und zu wirtschaftlichen Fehlschlägen.
Demzufolge ist der Hauptgegenstand der Erfindung ein neuartiges und wirksames Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Aluminium mit geringen Kosten, das einfach und leistungsfähig ist und zu dessen Anwendung weder eine komplizierte Einrichtung noch geschulte Fachkräfte erforderlich sind.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden poröse Aluminium-Formkörper mit einer Porosität in der Grössenordnung von 10 bis 50 Vol.-% erzeugt, wobei die Formkörper in ihren Abmessungen beeinflusst werden und durch eine verbesserte Bruchfestigkeit sowie eine gute Durchfederung gekennzeichnet sind.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie die Massenfertigung von wirtschaftlich herstellbaren, selbstschmierenden Lagern aus einer Aluminium-Legierung erleichtert, die Vorzüge aufweisen, die an aus andern Metallen hergestellten Lagern nicht festzustellen sind. Aluminiumlegierungen haben eine verhältnismässig hohe Wärmeleitfähigkeit, so dass die Wärmeabführung verbessert wird.
Gleichzeitig haben sie sowohl einen niedrigen Modul als auch eine gewisse Weichheit, so dass die Lager die Welle nicht übermässig hart aufnehmen und sich, sofern sie örtlichem Druck ausgesetzt werden, abnutzen. AlsFolge wird örtlicher Druck aufgehoben undwerden die schädlichen Wirkungen von Fluchtungsfehlern und von Wellenbiegungen verringert. Ferner bettet sich in ein weiches Material, wie Aluminium, der Abrieb ein, wodurch die Beseitigung von zu einem Ausfallen des Lagers führenden Heisslaufstellen unterstützt wird. Ausserdem habenAluminiumlager eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Ermüdungsfestigkeit.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können leichte Aluminium-Formkörper hergestellt werden, die als Bauelemente, insbesondere in der Kältetechnik, sehr zweckmässig sind, da Aluminium bei äusserst niedrigen Temperaturen nicht spröde wird.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbaren porösen Aluminium-Formkörper können in Form von kleinen Waffel zur Verwendung als Nikotinfilter in einer Zigarette oder einem sonstigen beliebigen Rauchgerät hergestellt werden.
Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von porösen Aluminium-Formkörpern, bei dem ein verhältnismässig leichter Pressdruck zur Anwendung kommt und kein Schmiermittel in den Formen verwendet wird und die Schmiermittel nur der Pulvermischung beigegeben werden, ohne dass eine Verfärbung oder Oxydation der gesinterten Pressteile auftritt.
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Demzufolge besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung gesinterter Formkörper, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man kleinteiliges bis pulverförmiges Aluminium mit einem mit ihm legierbaren, kleinteiligen bis pulverförmigen Metall vermischt, das Gemisch formt, es in Wasserstoff oder in einer inerten Atmosphäre auf die Sintertemperatur oberhalb der eutektischen Temperatur zwecks Bildung einer Flüssigphase, die beim Erreichen von Gleichgewichtsbedingungen verfestigt, erhitzt und diese Temperatur bis zur erfolgten Sinterung beibehält.
Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf eine Einrichtung zum Sintern eines aus Aluminium-Kupfer-
Pulver bestehenden Rohpresslings zur Herstellung eines Formkörpers aus Aluminiumlegierung, die ge- kennzeichnet ist durch einen Ofen, einen in diesen Ofen einsetzbaren Behälter, der Organe für das Umwälzen eines reduzierend wirkenden Gases in ihm enthält, wobei in dem Behälter ein Schiffchen zur
Aufnahme des Presslings angeordnet ist, das zur Verringerung der Turbulenz dieses Gases in bezug auf den
Rohteil mit einem abnehmbaren Deckel versehen ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der beispielsweise je- doch nicht beschränkend eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen Fig. l einen Schnitt durch einen Ofen zur Durchführung des Sinterverfahrens nach der Erfindung, Fig. 2 eine gesonderte An- sicht des in dem Ofen benutzten Behälters in Längsschnitt, Fig. 3 den Verschluss des Behälters in Seiten- ansicht, Fig. 4 den gleichen Verschluss in Stirnansicht und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des indem
Behälter zur Aufnahme der Lager angeordneten Schiffchens oder abgedeckten Troges.
Der Pulvermischvorgang :
Ganz allgemein besteht das Verfahren zur Herstellung von porösen Erzeugnissen aus Aluminiumle- gierung darin, dass man eine Pulvermischung in die gewünschte Gestalt presst und den Rohpressling einer solchen Temperatur aussetzt, dass das Sintern der Pulver zu einer zusammenhängenden, jedoch porösen
Masse bewirkt wird.
Zunächst wird die Art der gemäss der Erfindung verwendeten Pulver behandelt. Die Mischung setzt sich aus Aluminium- und Kupferpulver zusammen, denen ein organisches Schmiermittel zugesetzt wird.
Der Aluminiumbestandteil der Pulvermischung muss ein Bestandteil mit einem sehr niedrigen Oxydge- halt sein. Verhältnismässig grobesAluminiumpulver hat einen niedrigeren Oxydgehalt, da die Oberfläche je Gewichtseinheit verhältnismässig klein ist (weniger als 3go). Vorzugsweise wird das Pulver durch Zer- stäuben von geschmolzenem Aluminium in einem inerten Gas, wie beispielsweise Helium, Neon, Ar- gon, Krypton oder Stickstoff hergestellt.
Es wurde beispielsweise festgestellt, dass in Helium zerstäubtes Aluminiumpulver in Vergleich zu in Luft zerstäubtem Pulver einen sehr niedrigen Oxydgehalt hat und sich folglich gut sintern lässt.
Vorzugsweise wird Aluminiumpulver verwendet, aus dem die Feinteile praktisch entfernt worden sind, so dass der Pulveranteil mit Abmessungen entsprechend einer Maschenweite von weniger als
0, 043 mm im Bereich von 0, 0 bis etwa 0,4 Gel.-% liegt. In der nachstehenden Tabelle I sind drei geeignete Beispiele von in Helium zerstäubtem Aluminiumpulver in Prozentsätzen der Maschengrösse aufgeführt.
Tabelle I
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<tb>
<tb> Pulverart <SEP> A <SEP> B <SEP> C <SEP>
<tb> Sieb <SEP> analyse <SEP> (in <SEP> 0/0) <SEP>
<tb> Maschenweite
<tb> (mm)
<tb> +0, <SEP> 147 <SEP> 0, <SEP> 501 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 73 <SEP>
<tb> - <SEP> 0, <SEP> 147+0, <SEP> 100 <SEP> 41, <SEP> 5 <SEP> 35, <SEP> 4 <SEP> 22, <SEP> 98 <SEP>
<tb> - <SEP> 0, <SEP> 100+0, <SEP> 074 <SEP> 49, <SEP> 8 <SEP> 44, <SEP> 0 <SEP> 48, <SEP> 5 <SEP>
<tb> - <SEP> 0, <SEP> 074+0, <SEP> 053 <SEP> 8, <SEP> 03 <SEP> 16, <SEP> 9 <SEP> 18, <SEP> 6 <SEP>
<tb> - <SEP> 0, <SEP> 053+0, <SEP> 043 <SEP> 0, <SEP> 250 <SEP> 1, <SEP> 31 <SEP> 1, <SEP> 16 <SEP>
<tb> - <SEP> 0, <SEP> 043 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 402 <SEP> 0, <SEP> 302 <SEP>
<tb>
Diese Pulver sind von Feinteilen frei, so dass beim Pressen eine Formwandanlagerung verhindert wird.
Ein weiterer bedeutender Punkt ist der, dass die Fliessgeschwindigkeit von in Luft zerstäubten Pulvern um die Hälfte geringer ist. Dies bedeutet, dass in einer gegebenen Zeit in einer automatischen Presse we-
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niger Presslinge hergestellt werden können. Auch hat das in Helium zerstäubte Aluminiumpulver eine etwas grössere Dichte.
Zur Herstellung des in Helium zerstäubten Aluminiumpulvers wird geschmolzenes Aluminium in einer Heliumatmosphäre zerstäubt und inder gleichen Atmosphäre abgekühlt, so dass eineoxydation verhindert wird.
Bei Kupferpulver wird die Verwendung eines verhältnismässig groben Pulvers von guter Reinheit zusammen mit einer hohen Dichte und einer guten Fliessgeschwindigkeit bevorzugt. Für diesen Zweck eignet sich ein elektrolytisches Kupferpulver (Type "0"), bei dem bei der Siebanalyse 60-75% einerMaschenweite von-0, 175+0, 147, 20-35% einer Maschenweite von-0, 147+0, 104 und höchstens 0, 25% einer Maschenweite von-0, 104+0, 074 entsprechen.
Das der Pulvermischung zugeführte Schmiermittel ist vorzugsweise ein solches von der Art des nachstehend beschriebenen"Sterotex", das in kleinen Mengen ausschliesslich zum Zwecke der Beseitigung von Pressform-Reibungsproblemen und zur Verhinderung einer Pulveranlagerung in der Pressform zugesetzt wird. Es wurde festgestellt, dass die Beigabe von mindestens 1 Gew. -0/0 Sterotex-Pulver einschr n- kend auf das Anlagerungsproblem wirkt, während bei 2% eine optimale Verdichtung erzieltwurde. Sterotex ist der Handelsname eines durch die Firma "Capital City Products Co."in Columbus, Ohio, erzeugten raffinierten Pflanzenöls mit den folgenden Eigenschaften und Merkmalen.
Farbe (nach Lovibond) - 20 Gelb 1, 2 rot
Freie Fettsäure (z. B. Oleinsäure) 0,03
Schmelzpunkt (kapillar) 143 - 1440F
Erstarrungspunkt +69 C
Jodzahl 2-10 durch Maschenweite 0, 147 (Nassverfahren) 99, 4% durch Maschenweite 0,074 (Nassverfahren) 92, 8%
Die in Helium zerstäubten Aluminiumpulver werden mit den Pulvern in einem Verhältnis gemischt, bei dem der Kupfergehalt 5 Gew.-% nicht überschreitet und vorzugsweise 1 1/4 - 2 1/4 Gew.-% Kupfer beträgt. Das Sterotex-Schmiermittel wird dieser Aluminiumkupfer-Mischung in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-% zugesetzt.
Verdichtungsvorgang :
Es sei beispielsweise angenommen, dass ein Lager mit einem Aussendurchmesser von 19,07 mm und einem Innendurchmesser von 11,66 mm hergestellt werden soll. Die pulverisierte Mischung wird zunächst in eine Pressform eingebracht, die sich zur Erzeugung des verlangten Aussendurchmessers eignet, wobei darin ein Kernzapfen zur Herstellung des erforderlichen Innendurchmessers eingesetzt wird. Zur Beibehaltung einer gleichmässigen Verdichtung über den gesamten Pressling verwendet man für den oberen und unteren Pressformteil den gleichen Presshub. Rohdichten von 69 bis 89% der theoretischen Dichte (2,74 g/cc) werden bei Pressdrücken von 480 bis l, 120 kg/cm2 erzielt. Es ist keine weitere Schmierung erforderlich als die durch das Sterotex in der Pulvermischung vorgesehene Schmierung.
Auf diese Weise erhält man aus der Pressform einen Rohpressling in der Form eines sich aus einer Aluminium- Kupfer- Mischung zusammensetzenden Lagers.
Trotz des niedrigen Pressdruckes ist die Art der Pulvermischung so, dass der Rohpressling sich ausreichend verfestigt hat, so dass er ohne auseinanderzufallen weiter verarbeitet werden kann.
Sintervorgang :
Der Pressling ist jetzt zum Sintern fertig. Der zu diesem Zweck verwendete Ofen ist in Fig. l veranschaulicht und enthält eine isolierte Kammer 10, in die sich ein Behälter 11 einsetzen lässt und die mit einem geeigneten Heizelement 12 sowie einem Umwälzventilator 13 versehen ist. Wie
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abnehmbaren Verschluss 14 verschlossen ist. Über eine Einlassleitung 16 wird der Behälter mit einer Wasserstoffatmosphäre gefüllt, wobei der Wasserstoff aus dem Behälter austritt und über eine Austrittsdüse 17 abgebrannt wird. Die Temperatur in dem Behälter wird, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Hilfe eines ummantelten Thermoelements 18 gemessen. Der Verschluss ist mit drei Bohrungen 16a, 17a und 18a zur Aufnahme der durch ihn hindurchtretenden Rohre versehen.
In den Behälter 11 wird angrenzend an sein vorderes Ende ein Schiffchen 19 eingesetzt, das mit einem abnehmbaren Deckel 20 versehen ist, wobei aus dem Deckel Festlegestifte 21 herausstehen, die in entsprechende Öffnungen in den Seitenwänden des Schiffchens zum Halten des Deckels
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aufgenommen werden können. Das Schiffchen ist durch eine Abteilwand 22 in einen Hauptabschnitt für die Unterbringung der zu sinternden Rohpresslager 23 und in einen mit Aluminiumpulver gefüllten Nebenabschnitt aufgeteilt, in dem das Aluminiumpulver wie ein "getter" zur Aufnahme von Sauerstoff und Feuchtigkeit wirkt.
Die Pfeile in Fig. 2 geben die Richtung der Wasserstoffströmung in dem Behälter an. Das zugedeckte Schiffchen 19 ist nicht gegen den Wasserstoff abgeschlossen, wobei aber ein freies Umwälzen sowie eine Turbulenz des Gases im Inneren des Schiffchens unterbunden ist. Man hat festgestellt, dass die Verwendung von dickwandigen Eisenschiffchen und -deckeln für die Erzeugung von reinen gesinterten Lagern, die von jeder Verunreinigung frei sind, wesentlich ist. Auch wurde festgestellt, dass dünnwandige Schiffchen und Deckel nicht so wirkungsvoll sind, wie die Schiffchen und Deckel aus dickem Material, da die Temperaturgradienten in dem Ofen zur Verhinderung einer Lunkerbildung in den Lagern nicht absorbiert werden können.
Nach Beendigung des Sinterns wird der Behälter mit Wasser abgeschreckt. Obwohl der Sintervorgang als in einer trockenen Wasserstoffatmosphäre durchzuführenbeschrieben worden ist, kann aber auch Stickstoff oder ein beliebiges inertes Gas oder auch ein Vakuum zum Sintern verwendet werden. Dervorstehend beschriebene Ofen dient als Beispiel, wobei auch andere Ofenanordnungen, beispielsweise Tiegelöfen verwendbar sind, solange das vorstehend beschriebene Prinzip beibehalten wird. Beispielsweise kann ein Ofen mit einem Transportband in Verbindung mit Schiffchen oder Trögen für die Lager verwendet werden.
Die in der unten stehenden Tabelle II angegebenen Ergebnisse gelten für ein Kupferpulver (40/0) der wie vorstehend definierten Type"0", das mit Helium zerstäubtem Aluminiumpulver, aus dem die Feinteile entfernt worden sind, vermischt ist, während die Mischung zum Bilden eines porösen Lagers in der vorstehend beschriebenen Weise verdichtet wird. Proben von drei Rohpressling-Dichten (69, 73 und 77% der theoretischen Dichte) wurden, wie vorstehend beschrieben, im Eisenschiffchen bei verschiedenen Temperaturen von 588 bis 5950C gesintert.
Die erzielte Bruchfestigkeit sowie die Masshaltigkeit waren ausgezeichnet, wie es die optimalen Sintertemperaturen und die unten stehend für die verschiedenen Rohdichten aufgeführten Eigenschaften zeigen :
Tabelle II
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<tb>
<tb> Rohdichte <SEP> Sintertemperatur <SEP> Bruchfestigkeit <SEP> Massabweichungen
<tb> in <SEP> % <SEP> in C <SEP> kg/cm2 <SEP> (X <SEP> 0, <SEP> 0025 <SEP> mm) <SEP>
<tb> Aussen-°) <SEP> Innen- < )
<tb> 69 <SEP> 588 <SEP> 4, <SEP> 84-5, <SEP> 03 <SEP> +1 <SEP> 0
<tb> 73 <SEP> 590 <SEP> 5, <SEP> 27-6, <SEP> 25 <SEP> +2 <SEP> +1
<tb> 77 <SEP> 592-595 <SEP> 6,37-7,77 <SEP> +6 <SEP> +3
<tb>
Es sei bemerkt, dass bei den in der Tabelle Il aufgeführten Ergebnissen die Endabmessungen um einige Tausendstel mm erweitert wurden. Daraus ergibt sich, wie nachstehend näher erörtert, eine gu- te Pressformbarkeit.
Die Tabelle III veranschaulicht den Unterschied in den Ergebnissen zwischen der Verwendung eines groben Kupfers der Type" 0" und einem nachstehend mit Type"9 0"bezeichneten feineren Kupfer (0, 1%
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Es zeigt sich, dass unabhängig von der Bruchfestigkeit mit dem Pulver der Type"0"eineausgezeich- nete Masshaltigkeit erzielt wird. Es sei ferner bemerkt, dass vergleichbare Ergebnisse für das Sintern von Lagern mit einer 77% eigen Rohdichte in zwei verschiedenen Öfen erzielt wurden. Dereinzigeoffensichtliche Unterschied zwischen den Öfen ist ein Temperaturunterschied von 30C. UnterdengleichenSinterbedingungen zeigte das Pulver der Type "90" ein übermässiges Schrumpfen, was bei den Pressvorgängen ein entschiedener Nachteil ist.
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Tabelle 1I1
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<tb>
<tb> Übersicht <SEP> der <SEP> Sinterdichten <SEP> und <SEP> der <SEP> Bruchfestigkeiten <SEP> für <SEP> verschiedene <SEP> Temperaturen <SEP> und <SEP> Rohdichten <SEP> (2% <SEP> Cu <SEP> enthaltende <SEP> Lager)
<tb> Temperatur <SEP> (1) <SEP> Rohdichte <SEP> Sinterdichte <SEP> (in <SEP> %) <SEP> Bruchfestigkeit <SEP> kg/cm <SEP> 2 <SEP> Massabweichungen <SEP> im <SEP> Aussen-0, <SEP> mm
<tb> in <SEP> Oc <SEP> in <SEP> % <SEP> Grobkupfer <SEP> (2) <SEP> Feinkupfer <SEP> (2) <SEP> Grobkupfer <SEP> (2) <SEP> Feinkupfer <SEP> (2) <SEP> Grobkupfer <SEP> (2) <SEP> Feinkupfer <SEP> (2)
<tb> 590 <SEP> 69 <SEP> 67, <SEP> 5-80, <SEP> 50-+0, <SEP> 0762/+0, <SEP> 127 <SEP>
<tb> 595 <SEP> 69 <SEP> 67-69-136, <SEP> 36-+0, <SEP> 0254/+0, <SEP> 152 <SEP>
<tb> 600 <SEP> 77 <SEP> 73, <SEP> 6-74, <SEP> 8 <SEP> (3) <SEP> - <SEP> 483, <SEP> 00- <SEP> 578,
<SEP> 90 <SEP> (3) <SEP> - <SEP> +0, <SEP> 050/+0, <SEP> 101 <SEP> (3) <SEP> - <SEP>
<tb> 601 <SEP> 73 <SEP> 73, <SEP> 1-73, <SEP> 7 <SEP> 73, <SEP> 4-73, <SEP> 6 <SEP> 197, <SEP> 40- <SEP> 251, <SEP> 30 <SEP> 156, <SEP> 80- <SEP> 237, <SEP> 30 <SEP> +0, <SEP> 025/+0, <SEP> 076 <SEP> +0, <SEP> 050/+0, <SEP> 076 <SEP>
<tb> 601 <SEP> 77 <SEP> 75, <SEP> 4-76, <SEP> 4 <SEP> 74 <SEP> -77, <SEP> 1 <SEP> 229, <SEP> 60- <SEP> 261, <SEP> 80 <SEP> 1305, <SEP> 50-1463, <SEP> 00 <SEP> +0, <SEP> 025/+0, <SEP> 050-0, <SEP> 406/-0, <SEP> 076 <SEP>
<tb> 605 <SEP> 69 <SEP> 68 <SEP> -69 <SEP> 66 <SEP> -67 <SEP> 236,60- <SEP> 271,60 <SEP> 158,20- <SEP> 176,40 <SEP> +0,050 <SEP> /+0,152 <SEP> +0,152/+0,254
<tb> 605 <SEP> 73 <SEP> 72, <SEP> 5-73, <SEP> 5 <SEP> 73 <SEP> -73, <SEP> 5 <SEP> 164, <SEP> 50- <SEP> 185, <SEP> 50 <SEP> 91, <SEP> 00- <SEP> 110, <SEP> 60 <SEP> +0, <SEP> 025/+0,
<SEP> 076 <SEP> +0, <SEP> 076/+0, <SEP> 101 <SEP>
<tb> 605 <SEP> 77 <SEP> 75, <SEP> 1-75, <SEP> 8 <SEP> 72, <SEP> 1-75, <SEP> 1 <SEP> 141, <SEP> 40- <SEP> 276, <SEP> 50 <SEP> 707, <SEP> 00-1386, <SEP> 00 <SEP> +0, <SEP> 050/+0, <SEP> 101 <SEP> -0, <SEP> 177/+0, <SEP> 177 <SEP>
<tb> 606 <SEP> 73 <SEP> 73, <SEP> 9-74, <SEP> 2 <SEP> 73, <SEP> 9-74, <SEP> 9 <SEP> 170, <SEP> 80- <SEP> 242, <SEP> 20 <SEP> 156, <SEP> 80- <SEP> 256, <SEP> 20 <SEP> -0, <SEP> 050/+0, <SEP> 025 <SEP> +0, <SEP> 050/+0, <SEP> 076
<tb> 376, <SEP> 60 <SEP>
<tb> 606 <SEP> 77 <SEP> 75, <SEP> 5-76, <SEP> 8 <SEP> 75, <SEP> 5-78, <SEP> 6 <SEP> 220, <SEP> 50- <SEP> 292, <SEP> 60 <SEP> 1463, <SEP> 00-1677, <SEP> 00 <SEP> 0, <SEP> 000/+0, <SEP> 025 <SEP> -0, <SEP> 431/-0, <SEP> 025 <SEP>
<tb> 610 <SEP> 73 <SEP> 72,5-73,4 <SEP> 73,0 <SEP> 204,40- <SEP> 205,80 <SEP> 93,80- <SEP> 110,60 <SEP> +0,025 <SEP> /+0,
101 <SEP> +0,076/+0,152
<tb> 610 <SEP> 77 <SEP> 75, <SEP> 4-76, <SEP> 0 <SEP> 72, <SEP> 1-74, <SEP> 6 <SEP> 134, <SEP> 40- <SEP> 147, <SEP> 00 <SEP> 742, <SEP> 70- <SEP> 782, <SEP> 60 <SEP> +0, <SEP> 025/+0, <SEP> 050 <SEP> -0. <SEP> 050/+0, <SEP> 279 <SEP>
<tb> 612 <SEP> 77 <SEP> 75,0-75,9(3) <SEP> - <SEP> 724,50- <SEP> 887,60 <SEP> (3) <SEP> - <SEP> +0,025 <SEP> /+0,101 <SEP> (3)
<tb> 615 <SEP> 69 <SEP> 71, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 1128,40 <SEP> - <SEP> 0,076 <SEP> /-0,254
<tb> 615 <SEP> 73 <SEP> 72,3-72,7 <SEP> 71,5-72,3 <SEP> 306,60- <SEP> 361,90 <SEP> 214,20- <SEP> 249,90 <SEP> - <SEP> +0,127/+0,177
<tb> 615 <SEP> 77 <SEP> 72, <SEP> 4-75, <SEP> 7 <SEP> 78 <SEP> 721,00- <SEP> 869,40 <SEP> 1596,00 <SEP> +0,025 <SEP> /+0,076 <SEP> -0,482/-0,228
<tb> 620 <SEP> 73 <SEP> 71, <SEP> 8-73, <SEP> 6 <SEP> 70, <SEP> 8-74, <SEP> 0 <SEP> 553, <SEP> 00- <SEP> 677, <SEP> 60 <SEP> 501,
<SEP> 20- <SEP> 620, <SEP> 00 <SEP> -0, <SEP> 101/+0, <SEP> 101 <SEP> +0, <SEP> 025/+0, <SEP> 279 <SEP>
<tb> 620 <SEP> 77 <SEP> 74, <SEP> 0-76, <SEP> 2 <SEP> 80 <SEP> 357, <SEP> 00- <SEP> 432,60 <SEP> 1729,00 <SEP> +0,025 <SEP> /+0,127 <SEP> -0,482/+0, <SEP> 635
<tb> 625 <SEP> 73 <SEP> 72, <SEP> 7-76, <SEP> 0 <SEP> 72, <SEP> 9-74, <SEP> 5 <SEP> 1043, <SEP> 00-1064, <SEP> 00 <SEP> 470, <SEP> 40- <SEP> 609, <SEP> 00 <SEP> -0, <SEP> 177/+0, <SEP> 076 <SEP> -0, <SEP> 101/+0, <SEP> 177 <SEP>
<tb> 625 <SEP> 77 <SEP> 73, <SEP> 5-76, <SEP> 1 <SEP> 81 <SEP> 441,00- <SEP> 462,00 <SEP> 1890,00 <SEP> +0,025 <SEP> /+0,076 <SEP> -0,304/+0,939
<tb> 630 <SEP> 77 <SEP> 76,5-78,1 <SEP> - <SEP> 1169,00-1386,00 <SEP> - <SEP> -0,101 <SEP> /-0,279
<tb> 630 <SEP> 81 <SEP> 80,1-82,1 <SEP> - <SEP> 1575,00-1596,00 <SEP> - <SEP> -0,025 <SEP> /+0,177
<tb>
(1)
Sinterzeit in allen Fällen 1 h.
(2) Grobkupfer-Type"0"
Feinkupfer-Type"90" (3) Gesintert in einem Hochleistungsofen
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In der Tabelle III betreffen die Ergebnisse ein Sintermaterial mit 2% Kupfergehalt. Zur Veranschaulichung der Sinterwirkung bei Verwendung kleinerer oder grösserer Anteile von Kupfer fasst die unten stehende Tabelle IV die mit einem Kupfer der Type"0"in einem Bereich von 0 bis 4 Gel.-%, bezogen auf das Aluminiumpulver, erzielten Ergebnisse zusammen.
Tabelle IV
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<tb>
<tb> Kupfer <SEP> Bruchfestigkeit <SEP> Rohdichte <SEP> Sinterdichte <SEP> Sintertemperatur
<tb> Gew. <SEP> kg/cm' <SEP> (g/cma) <SEP> (g/ems) <SEP> Oc <SEP>
<tb> 0 <SEP> 3, <SEP> 70* <SEP> 77 <SEP> 80, <SEP> 650
<tb> 1 <SEP> 1, <SEP> 23 <SEP> 73 <SEP> 72, <SEP> 5 <SEP> 640
<tb> 11/4 <SEP> 2, <SEP> 51 <SEP> 77-615 <SEP>
<tb> 11/2 <SEP> 3, <SEP> 07 <SEP> 77-615 <SEP>
<tb> 13/4 <SEP> 4, <SEP> 05 <SEP> 77-615 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 4, <SEP> 88 <SEP> 77 <SEP> 75, <SEP> 7 <SEP> 615
<tb> 21/4 <SEP> 5, <SEP> 43 <SEP> 77-615 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 9, <SEP> 52* <SEP> 77 <SEP> 85, <SEP> 4 <SEP> 620
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* Proben zeigten eine übermässige Schrumpfung.
Aus der Tabelle IV geht hervor, dass eine gute Festigkeit verbunden mit guter Masshaltigkeit erzielt wird, wenn der Kupfergehalt zwischen 11/4 und 2 1/4 Gel.-% (Kupfer) liegt.
Der Sintermechanismus :
Es wurde festgestellt, dass durch Sintern oberhalb der eutektischen Temperatur, jedoch unterhalb der Solidus-Temperatur unter Verwendung von vorzugsweise sehr trockenem Wasserstoff (Taupunkt-62 bis - 73 C) die bei den vorgehenden Untersuchungen bezüglich der Verunreinigung und der Deformierung auftretenden Probleme beseitigt oder auf ein Mindestmass herabgesetzt werden können.
Soweit es den Sintermechanismus betrifft, ergeben Zusätze von Kupfer zu den Aluminiumpulvern bis zu 5, 7 Gew.-% (die maximale Löslichkeit von Kupfer in Aluminium bei der eutektischen Temperatur) einen eutektischen Schmelzpunkt von 5480C. Diese flüssige Phase (Al-Cu) zieht sich offenbar unter Kapillarwirkung durch das gesamte Gefüge der gepressten feinsten Pulver und trägt jedes restliche Aluminiumoxyd auf der Oberfläche der Aluminiumteilchen ab. Während dieser Frühstadien des Sintervorganges dehnt sich der Pressling scheinbar aus, wobei das Dehnungsausmass von dem Kupfergehalt abhängig ist, der die oberhalb der eutektischen Temperatur vorhandene Menge der flüssigen Phase beeinflusst.
Mit der Erhöhung der Temperatur und der Zeit und nachdem alle Flüssigkeit an den Teilchenoberflächen fest geworden ist, schreitet die schnelle Diffusion von Aluminium in Kupfer in Richtung auf ein Konzentrationsgleichgewicht fort. Die zum Sintern verwendbare maximale Temperatur ist, nachdem die Diffusion im wesentlichen beendet ist, durch das Phasendiagramm mit der Silidustemperatur für die oc- Aluminiumphase gegeben. Bei Überschreitung dieser Temperatur tritt in den Presslingen eine weitgehende Schrumpfung und Deformierung auf.
Bei übermässigen Zusätzen von Kupfer und einer Endsintertemperatur unterhalb der Solidus-Linie erhält man nach dem Sintervorgang einen stark expandierten Pressling. Wenn die Sintertemperatur sich der Solidus-Temperatur nähert und/oder sie überschreitet, tritt bei einem solchen Kupfergehalt schnell ein Schrumpfen ein und kann nur eine geringe oder keine Masshaltigkeit erzielt werden.
Die nachfolgenden Verallgemeinerungen für das Sintern von feinen Pulvern treffen für die Frühstadien zu :
1. Der Diffusionskoeffizient ist von dem Konzentrationsgradienten abhängig.
2. Der Diffusionskoeffizient ist eine Exponentialfunktion der absoluten Temperatur, d. h. die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt schnell mit der Temperatur zu.
3. Im allgemeinen ist die Diffusionsgeschwindigkeit eines einzelnen Metalles in ein gegebenes Gitter um so höher, je näher die Temperatur dem Schmelzpunkt ist. Bei einem Binärsystem zeigt deshalb der niedriger schmelzende Bestandteil bei einer gegebenen Temperatur die höhere Diffusionsgeschwindigkeit.
4. Der Anteil des Homogenitäts-Gleichgewichtes durch Diffusion während des Sinterns von ge-
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mischtem Pulver ist von den Teilchengrössen abhängig, die den Abstand zwischen den maximalen und minimalen Konzentrationen bestimmen. Bei einer gegebenen Mischung tritt die schnellste Homogenisierung auf, wenn die Teilchen des kleineren Bestandteiles die kleinere Grösse haben.
5. Im allgemeinen wird der kleinere Bestandteil eines Binärsystems schneller legiertals der Hauptbestandteil, indem die Diffusionsschichten um die Teilchen des kleineren Bestandteiles Hüllen bilden.
Mit dem Fortschreiten des Vorganges und der Annäherung des Presslings an die Endsintertemperatur (oberhalb oder unterhalb der Solidus-Linie) beginnen Wachstums- und Schrumpfungsvorgänge zu wirken. Hier zeigen die Pulvereigenschaften erneut eine bedeutende Wirkung. Es wurde festgestellt, dass für den Schrumpfvorgang zwei unterschiedliche Mechanismen massgebend sind, u. zw. die volumetrische Teilchenschrumpfung oder Packungseffekte, die die Teilchenform und/oder die relative Lage der Teilchen bei konstant bleibendem Teilchenvolumen verändern. Diese Wirkungen können sich überlappen, wobei festgestellt worden ist, dass die feinkörnigeren Pulver diese Wirkungen steigern. Bei groben Pulvern lassen die in den Rohpresslingen erzeugten Poren eine weitgehende Verdichtung durch den Pakkungsvorgang nicht zu.
Zusammenfassend sei bemerkt, dass Kupferzusätze zu dem Aluminium zu einem schnelleren Sintern führen und bei niedrigeren Sintertemperaturen bessere Festigkeiten ergeben als es bei reinen Aluminiumpulvern der Fall ist, Kupfer schränkt ausserdem eine Verunreinigung durch Sulfide oder Oxyde ein, die an den Pulveroberflächen vorhanden sein könnten, wobei diese Zusätze ausserdem ein Sintern von Niederdruck-Presslingen möglich machen.
Auch wurde festgestellt, dass die Verwendung von groben Aluminiumpulvern bei dem Erzeugungsvorgang insofern von Bedeutung ist, als es die Explosionsgefahr beseitigt, die beim Verarbeiten von fein zerteilten Pulvern mit grossen Oberflächenbereichen gegeben ist. Dies ist besonders bei Verwendung von Wasserstoffatmosphären der Fall.
Das Sintergefüge :
Bei Verwendung von grobem Kupferpulver sind grobe Poren regellos über das gesamte Gefüge verteilt. Bei der Erörterung des Sintermechanismus wurde erklärt, dass Zusätze von feinem Kupferpulver zu einer Verdichtung und zu feineren Porengrössen führen. Grobe, regellose verteilte Löcher sind für den Betrieb der Lager insofern zweckmässig, als die groben Poren Quellen bilden zur Speicherung von Öl, das den feinen durch die feineren Teilchen gebildeten Kapillaren zugeführt werden kann. Ausserdem hat diese Art von Gefüge den Vorteil, dass die grossen Löcher an der Oberfläche durch Glätten oder Verschleiss schwieriger zu schliessen sind, so dass in Betrieb und bei Veränderung der Lager eine stetigere Schmierung und ein grösserer Sicherheitsfaktor entsteht.
Ferner ist die Temperatur bei Druck-Geschwindigkeitsbelastung umso niedriger, je besser die Oberflächen-Endbearbeitung und je gleichmässiger die Abmessungen sind. Dies erfolgt durch Glätten, durch das die Ungleichmässigkeit in den Abmessungen ausgeglichen wird und das zu einem glatt polierten Laufspiegel des Lagers führt.
Das Imprägnieren und Formpressen :
Als Beispiel für die Wirkungen desFormpressens und der Ölimprägnierung wurden 40/0 Kupfer enthaltende Presslinge mit einer Sinterdichte von 69, 70/0 der theoretischen Dichte und etwas expandierten Ab-
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stieg, während die Dehnung von 7, 9 auf 1, 6% sank.
Es ist zu beachten, dass die Imprägnierung vor oder nach dem Formpressvorgang erfolgen kann. Eine Imprägnierung vor dem Formpressen äussert sich in sehr gleichmässigen Abmessungen nach dem Formpressen. Das Öl wirkt wie ein hydrodynamischer Druckausgleicher, was sich in einer gleichmässigeren Ausübung des Formpressdruckes äussert, Auch wurde festgestellt, dass eine Tauchimprägnierung insofern nachteilig ist, als sich nach dem Formpressen erhebliche Längenveränderungen ergeben. Ausserdem besteht beim Formpressen von tauchimprägnierten Proben die Neigung zur Verminderung der Endporosität. Als Folge davon ist die Vakuumimprägnierung zur Norm geworden. Auch können die Poren zum Verhindern des Ausglühens des Lagers bei Erschöpfung seines Ölvorrates mit Blei imprägniert werden.
Aus den für den Sintervorgang erhaltenen Daten ist ausserdem ersichtlich, dass bei Verwendung der richtigen Zusammensetzung und der richtigen Sinterbedingungen gute Bruchfestigkeiten bei guter Dehnung und Masshaltigkeit ohne Formpressen erzielbar sind. Deshalb kann zur Verringerung der Produktionskosten der Formpressvorgang weggelassen werden. Alles, was bei diesen Lagern erforderlich ist, ist
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ein Prägepolieren zum Gewährleisten gleichmässiger Abmessungen und einer glatten Oberfläche.
Weitere Legierungssysteme und-Substanzen :
Es wurde festgestellt, dass zur Herstellung von guten gesinterten Presslingen auch andere Metalle in feinster Pulverform mit Aluminium unter der Voraussetzung vermischt werden können, dass ein niedrigschmelzender Bestandteil vorhanden ist und zur Beeinflussung der maximalen Sintertemperatur in das
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Zinn 1, 5 Titan 1, 5 Molybdän 1, 5 Magnesium 1 Magnesium (ZK-10) 2, 4 Eisen 1, 5 Nickel 1 Blei 1, 5 Chrom 1, 5 Kobalt 1, 5
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sätzen von je 4% Kupfer und Nickel, die bei 6000C für die Dauer 1 h gesintert wurden, zeigten Bruchfestigkeiten in der Grössenordnung von 865 bis zirka 1000 kg/cm2 gepaart mit Dehnungen von 5, 08 bis 5, 50%.
Es wurde festgestellt, dass Magnesium sich offenbar während des Sintervorganges in gewissem Umfang verflüchtigt unter Zurücklassung geeigneter Poren in Abhängigkeit von der ursprünglichen Metallteilchengrösse. Dies wurde auch bei Sterotex festgestellt, so dass man daraus schliessen kann, dass man sowohl Metalle als auch Nichtmetalle zur Erzeugung der erforderlichen Porositäten verwenden kann.
Durch Anwendung einer Alterungsbehandlung nach dem Sintervorgang können poröse Erzeugnisse hergestellt werden. Beispielsweise wurde eine 4% Kupfer enthaltende Aluminiumprobe bis auf eine Dichte von 8 6, 3% gesintert, worauf sie eine Bruchfestigkeit von zirka 2181 kg/cm2 und eine Dehnung von 12, 1% aufwies. Eine Wärmebehandlung bei 5000C für die Dauer von 1 3/4 h mit nachfolgendem Abschrecken durch Wasser und einer Wärmebehandlung im Vakuum bei 1500C für die Dauer von 2 bis 89 h. ergibt Festigkeiten bis zu 2570 kg/cm2 mit Dehnungen von 4, 1%.
Ausser dem vorstehenden wurde festgestellt, dass gemischte feine Pulver in Schiffchen eingebracht, abgestrichen und ohne vorherige Verdichtung bis auf hohe Festigkeiten gesintert werden können.
Beispielsweise wurde eine Mischung aus 4% Kupfer und der zur Erzielung des Legierungsgleichgewichtes erforderlichen Aluminiummenge (alles Grobpulver) 1/2 h lang gründlich gemischt, in die Schiffchen eingebracht, abgestrichen und wie vorstehend beschrieben, 1 h bei 6200C gesintert. Das Ergebnis war ein poröses Sinterkuchen-Erzeugnis von hoher Festigkeit. Dazu kann in Helium oder in Luft zerstäubtes Aluminium verwendet werden. Wenn eine höhere Festigkeit oder Dichte erforderlich ist, kann der Kuchen anschliessend kalt oder warm formgepresst oder gewalzt werden. Diese Sinterkuchen können auch mit Blei imprägniert werden. Der Sinterkuchen kann durch Warm- oder Kaltwalzen oder Strangpressen zu Formkörpern mit voller Enddichte verfestigt werden. Die Teile können zum Entwickeln der erforderlichen Gefügeeigenschaften ausserdem wärmebehandelt und gealtert werden.
Durch Bilden eines in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten stark porösen Stopfens aus Aluminiumlegierung kann ein Tabakrauch-Filter hergestellt werden. Zum Erzeugen einer hochgradigen Porosität kann der Rohpressling sehr schwach verdichtet werden, wobei das Sinterprodukt miteinander verbundene Teile aufweist, die den Rauchstrom durchlassen. Der Stopfen kann in eine Zigarettenspitze oder in den Stiel einer Pfeife eingesetzt werden. Der Filter kann auch die Form einer kleinen, in das
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Mundstuck einer Zigarette eingesetzten Waffel haben, wobei das Mundstück von der heutzutage für faserige Filter üblichen Bauart ist.
Die Vorteile von Aluminium-Rauchfiltern bestehen darin, dass sie auf Grund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit das Abkühlen des Rauches, das Kondensieren von schädlichen nikotinhaltigen Dämpfen und das Ausfiltern von Rauch- und Tabakteilchen bewirken. Anderseits beein-
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nung und hervorragender Masshaltigkeit. Das erfindungsgemässe Verfahren bietet eine Anzahl von technischen und wirtschaftlichen Vorteilen gegenüber den bisher bekannten Verfahren. Lösungen der bisher bestehenden Probleme sowie die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung sind folgende :
1. Das Problem der eine Verunreinigung des Teiles verursachenden Sinteratmosphäre.
Dieses Problem wird gelöst durch Verwendung eines schützenden Sintertroges zur Aufnahme der Teile in den Ofen sowie durch Verwendung eines Legierungselementes, wie Kupfer, das (in den Frühstadien des Sinterns) einen niedrigschmelzf : nden Bestandteil bildet und auf der Oberfläche des Pulvers als Fliessmittel wirkt.
Auch sei bemerkt, dass die Korrosionsbeständigkeit der Aluminium-Kupfer-Feststofflösung oder einer an- dern, auf der Oberfläche der Pulverteilchen gebildeten Feststofflösung grösser ist als bei reinem Aluminium. Ein solcher Sintervorgang wurde in verschiedenen Atmosphären, u. zw. in trockenem Wasserstoff, in Stickstoff und im Vakuum, erfolgreich durchgeführt.
2. Das Problem hoch wärmebeständiger Oxyd- oder sonstiger verunreinigender Filme auf der Oberfläche der äusserst feinen Pulver, die bei den verwendeten Sintertemperaturen nicht reduziert werden können. Die Lösung dieses Problems wurde erreicht durch Schaffung eines unter 1) erörterten niedrigschmelzenden Fliessmittels. Ausserdem kann der erforderliche Fliessgrad mit Hilfe des Legierungsgehaltes beeinflusst werden. Wenn beispielsweise sehr reines Pulver (z. B. in Helium zerstäubtes Aluminium) verwendet wird, muss der Verlust an Fliessbestandteil (z. B. an Kupfer) aufgefüllt werden. Die Reinheit des Pulvers wird wieder durch das Ausscheiden von Feinteilen (Teilchen unterhalb der Maschenweite 0, 043 mm) beeinflusst. Dies kann sowohl für den grösseren als auch für den kleineren Legierungsbestandteil erfolgen.
3. Das Problem der Pressformwandanlagerung sowie des Pressens beim Pressen der Rohpresslinge. Dieses Problem wird gelöst durch Verwendung von niedrigenPressdrücken (480-1120 kg/cm) und durch Beeinflussung der Pulverteilchengrösse zwecks Erzielung einer optimalen Verdichtbarkeit. Auch ist die erfolgreiche Anwendung eines Pulverschmiermittels sehr nützlich. Die Verwendung von Pressform-Schmiermitteln, die erforderlich sein könnten, wenn hohe Pressdrücke angewendet und/oder das Pulver nicht geschmiert werden konnte, führt insofern zu höheren Produktionskosten, als die Pressformen ausgewischt werden müssen, der Verschleiss grösser ist, die Toleranzen schwieriger zu beeinflussen sind usw.
Die Verwendung von niedrigen Pressdrücken schafft die Möglichkeit der Herstellung der Pressformen aus Kunststoffen. Jedenfalls wird die Verwendung von Werkzeugstählen hinfällig, so dass preiswertere Legierungen, wie beispielsweise kaltgewalzter Stahl, verwendet werden können.
4. Das Problem der Verwendung von mit den Pulvern vermischten Schmiermitteln. Ein Beimischen von zirka 1 bis 3% Sterotex zu den Metallpulvern in Verbindung mit der Verwendung einer besonderen Sintertroganordnung beim Sintervorgang hat eine Verfärbung sowie Oxydation der gesinterten Teile beseitigt.
5. Das bei einem Sintern in völlig festem Zustand unterhalb jeder Flüssigtemperatur auftretende Problem langer kostspieliger Sinterzeiten. Die Sinterzeiten werden durch Sintern oberhalb der eutektischen Temperatur und unmittelbar unterhalb der Solidus-Temperatur auf die wirtschaftlich vertretbaren Sinterzeiten abgekürzt.
6. Das Problem der sich aus der Flüssigphase-Sinterung ergebenden übermässigen Schrumpfdeformierung. Dieses Problem wurde dadurch gelöst, dass die Sintertemperatur unterhalb der Solidus-Temperatur gehalten wird.
7. Das Problem der Beeinflussung der Abmessungen beim Sintern zwecks Erzielung einer einwandfreien Masshaltigkeit. Durch Erzeugung eines etwa expandierten Sinterteiles wurde bei dieser Untersuchung das Formpressen der Teile erleichtert. Dies erfolgt durch die geeignete Wahl des Kupfergehaltes, der Teilchengrösse und der Sinterbedingungen, wie beispielsweise der Temperatur und der Zeit.
8. Das Problem der Erzielung einer passenden Bruchfestigkeit zugleich mit einer guten Masshaltigkeit. Dieses Problem wird durch Verwendung grober Kupferpulver und ferner dadurch gelöst, dass man
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die Sintertemperatur für die richtige Zeitdauer unterhalb der Solidus-Linie hält.
9. Das Problem der Beeinflussung der Porengrösse und die Erzeugung von regellos verstreuten groben Poren mit einer Abstufung feinerer Poren. Dieses Problem wurde gelöst durch Verwendung von grobem Aluminiumpulver und durch Zusetzen des richtigen Prozentsatzes an grobem Kupferpulver, das die Porengrösse während des Sintervorganges beibehält.
10. Das Problem der Erzeugung von Sinterteilen, die nach einer Niederdruckverdichtung (480 bis 1120 kg/cm2) keine Verunreinigung aufweisen. Es ist nunmehr möglich, durch Verwendung des vorstehend erörterten Sintertroges sowie des Fliessbestandteiles die Verunreinigung trotz niedriger Pressdrücke zu beseitigen.
11. Das Problem der Lagerung der gemischten Pulver. Die Lagerung der gemischten Pulver wird erleichtert durch Verwendung von groben Aluminium- und Kupferpulvern, so dass der exponierte Oberflächenbereich der Teilchen eingeschränkt wird.
12. Das Problem derbeiAluminiumpulvern und verschiedenen Atmosphären auftretenden Explosionsgefahr. Durch Ausscheiden der in den Pulvermischungen vorhandenen Feinteilen (unterhalb der Maschenweite 0, 043) werden die Teilchenoberflächen stabilisiert, so dass die Neigung zu einer Entzündung und/oder einer Explosion beseitigt wird.
13. Das Problem der Erzeugung von nicht verunreinigten Sinterkuchen unmittelbar aus Pulvern ohne Vorverdichtung. Die Lösung dieses Problems erfolgt durch Überziehen der Teilchen des grösseren Legierungsanteiles mit dem geringeren äusserst feinen Legierungspulver (z. B. auf Aluminium aufgebrachtes Kupfer) und Sintern bei geeigneter Temperatur und Zeitspanne. Notfalls wird zur Erzielung der geeigneten Festigkeit sowie der geeigneten Porosität die Teilchengrösse beeinflusst.
14. Die Verwendung von Aluminium und seinen Legierungen bietet eine Anzahl von Vorteilen : a) Aluminium und seine Legierungen sind weicher und weniger elastisch als beispielsweise Bronze
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dem Zweifachen aufweisen. b) Aus Aluminium hergestellte Lager arbeiten bei Druck-Geschwindigkeitstests bei niedrigeren Temperaturen wie Bronzelager von gleicher Grösse.
Der Temperaturunterschied ist von dem im Test angewendeten Wert des Druckes und der Geschwindigkeit abhängig. c) Da die Dichte von Aluminium etwa 1/3 der Dichte von Bronze beträgt, ist die für das Sintern von Aluminium erforderliche Energie viel geringer. d) Die gute Wärmeleitfähigkeit von Aluminium erlaubt ein gleichmässigeres Erhitzen beim Sintervorgang, was den kurzzeitigen Sintervorgängen zugute kommt. e) Im Zusammenhang mit den vorstehenden Punkten hat Aluminium die nachfolgenden Eigenschaften, die seiner Verwendung für die Lagerherstellung zugute kommen : hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Ermüdungsfestigkeit, hohe Druckdehnungsfestigkeit, gute Einbettungsfähigkeit, gute Anpassbarkeit, Verschleissfestigkeit, geringe Pressneigung, hohe Wärmeleitfähigkeit sowie niedrige Ko- sten.
15. Nachstehend werden die Vorteile von porösen Lagern nach der Erfindung ausser den unter Punkt 14 aufgeführten zusammengefasst : a) Die groben Poren in dem Lager kommen der Speicherung von Öl zugute, das den feinen Kapillaren zugeführt werden kann. Auch diese Gefügeart kann in ihren Abmessungen durch verschiedene Verfahren (z. B. durch Glätten) ohne Gefahr des Verschliessens der Ölzufuhr leicht bestimmt werden. b) Es ist möglich, Lager zu erzeugen, die formgepresst oder nicht formgepresst verwendet werden können. Alles, was bei einem nicht formgepressten Lager notwendig ist, ist das Glätten oder ein entsprechender Vorgang vor seiner Verwendung. Der Fortfall der Massbearbeitungsnotwendigkeit kommt der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zugute.
16. Weitere durch das erfindungsgemässe Verfahren erbrachte verschiedene Verarbeitungsvorteile sind : a) Das Verdichtungsverfahren vermeidet das Auswerfen der Teile bei hohem Druck und die bei den bisherigen Verfahren auftretenden Oxydationsprobleme. b) Durch Verwendung der erörterten Schutzmittel beim Sintern brauchen zur Massenerzeugung dieser Lager keine hohen Investitionen für den Ofen gemacht zu werden. c) Es können metallische (z. B. Magnesium) oder nicht metallische (z. B. Sterotex) Substanzen in beeinflussbaren Mengen zugesetzt werden, die sich während des Sintervorganges verflüchtigen oder
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schmelzen und zur Erzeugung einer geeigneten Porenabstufung beitragen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform be- schränkt. Man kann daran zahlreiche, dem Fachmann entsprechend der beabsichtigten Anwendung na- he liegende Anänderungen vornehmen, ohne dass man dadurch den Bereich der Erfindung verlässt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung gesinterter Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass man kleinteiliges bis pulverförmiges Aluminium mit einem mit ihm legierbaren, kleinteiligen bis pulverför- migen Metall vermischt, das Gemisch formt, es in Wasserstoff oder in einer inerten Atmosphäre auf die Sintertemperatur oberhalb der eutektischen Temperatur zwecks Bildung einer Flüssigphase, die beim
Erreichen von Gleichgewichtsbedingungen verfestigt, erhitzt und diese Temperaturbiszur erfolgten Sin- terung beibehält.