Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus hartem, bei erhöhter Temperatur formbarem Material. Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Formkörpern aus har tem Material bekannt, ,gemäss welchen vorge formte Presslinge aus Metallpulvern. erhitzt und unmittelbar nach dem Erhitzen durch einen Pressstempel in eine darunter hefind- liche Matrize getrieben und dort zur Ver- .dichtung .gelangen.
Diesen Verfahren haftet .der Nachteil an, da.ss es damit nur sehr schwierig oder gar unmöglich ist, auch komplizierter gestaltete, verdichtete Formkörper zu erhalten.
Vorliegende Erfindung zeigt nun einen Weg, um selbst die kompliziertesten Form- linge (Formstücke) mit hochverdichtetem Gefüge zu erhalten und umfasst dieses neue Verfahren nicht bloss die Verarbeitung von (erhitzten) Presslingen aus Metallpulvern, sondern unter anderem auch diejenigen von Stäben, Platten, Scheiben und dergl., z. B. aus Metallen, Legierungen, Metalloiden, Gläsern.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Körper aus dem genannten Material bis mindestens nahe an die Erweichungs- temperatur erhitzt und durch schlagartig ausgeübten Druck eines kolbenförmigen Pressstempels in einen vom Stempel nicht be strichenen Formraum getrieben wird.
Zu diesem Zweck ist es angezeigt, die Körper mit dem Pressstempel in: so kurzer Zeit zu behandeln (meistenteils in einem Bruchteil einer Sekunde), dass praktisch keine Abküh lung der zu formenden Körper unter ihre Erweichungstemperatur stattfindet. Versuche haben gezeigt, dass die meisten Körper bei einer derartigen Behandlung sich wie wei ches Wachs verhalten und fähig sind, die feinsten Linien, Winkel, Ecken und Krüm mungen der Matrize auszufüllen.
In sehr vielen Fällen verhält sich der erweichte Formling unter der Einwirkung des Press- stempels wie eine zähe Flüssigkeit und lässt sich durch denselben in der Vorrichtung wie die Flüssigkeit in einer Pumpe behandeln.
Begünstigt wird die Verformung und Ver- dichtung durch ,die in der erwärmten Maes-e während ihrer Behandlung durch den Press- stempel auftretende, grosse innere Reibung, die mit einer Temperaturerhöhung verbunden ist, wodurch ein Absinken der Temperatur der Masse unterhalb der Erweichungstempe- ratur in der kurzen Zeitspanne der Verfor mung hintangehalten wird..
In der beiliegenden Zeichnung sind Aus führungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens schematisch zur Darstellung ge bracht. ..
Nach Fig. 1 der Zeichnung schliesst sich an den Kolbenraum f unmittelbar noch eine zweite Kammer e an, in welche der durch die Erhitzung erweichte Körper (der mittlere Teil des Formlings b) durch den kolbenför- migen Stempel a hereingepresst wird. Die seitliche Kammer kann völlig unabhängig von der Querschnittsform des Stempels a ausgeführt sein. Sie kann vielmehr eine von ihr abweichende Form besitzen.
Nach dem Erkalten wird der Stempel a aus dem Kol benraum<I>f</I> gezogen und die Matrize<I>d, g, r</I> hierauf in ihre Bestandteile zerlegt. Hier durch wird der inzwischen erstarrte Form- ling h freigelegt und kann seiner Verwen dung oder Weiterverarbeitung zugeführt werden. In Fig. 3 ist eine Vorrichtung ähn licher Art für die Darstellung von hochge- pressten Ringen aus Metallen, Hartlegierun gen, Metalloiden usw. zur Darstellung ge bracht.
Der Pressstempel ä treibt den ausge stanzten mittleren Teil .des Formlings b um einen feststehenden Dorn k in die ringförmig gestaltete Matrize g. Auf fliese Weise ist es leicht möglich, mit der Vorrichtung ring förmige Gebilde h' (Fig.4), wie auch bei einer entsprechenden Ausführung der Ma trize, Zahnräder zu pressen bezw. zu erzeu gen.
Da sich der erhitzte und gepresste Ring h' (Zahnrad) nach dem Erkalten an den Dorn k anpresst, kann zur Erleichterung der Abhebung des Ringes .derselbe schwach konisch gestaltet sein. Der Dorn kann auch fortgelassen sein. Es kann aber auch der Dorn <I>1</I> drehbar und um die vertikale Achse<I>j</I> schwach exzentrisch umlaufend angeordnet sein, der dann während des Vorganges des Einpressens auf schnellen Umlauf gebracht wird (Fix. 5). Hiedurch wird eine Umklam merung -des Dornes durch den erkalteten Ring vermieden (Fix. 6).
In den Fig. 1, 3 und 5 sind die Form- linge b zwecks Erhitzung zwischen elek trisch leitende Kontakte e geklemmt. In Fig. 1 ist die Matrize durch die Einzelteile <I>d, g,</I> die auf der Platte <I>r</I> mittels mehrerer Stells.tnfte i fixiert sind, dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie -4-B ,der Fig. 1.
In Fig. 5 wird der rotierende Dorn beispielsweise durch einen Schnurradantrieb <I>o, q, p</I> in Drehung versetzt.
In Fig. 7 ist eine Vorrichtung zur Dar- siellung gebracht, mittels welcher auch un- geformte Körper zwecks Formung und Ver dichtung in hocherhitztem Zustande einge bracht werden können. Auch damit ist es möglich, selbst komplizierte Formstücke (Fig.8) in verdichtetem Zustande aus Me tallen, Metalloiden, Hartlegierungen und dergl. beliebiger Grösse anzufertigen.
In Fig. 7 bedeutet s der ungeformte, hocherhitzte, zu formende und zu verdich tende Körper, der durch den Pressstempel a in den Hohlraum f und die Kammer e ge stossen wird. m zeigt den fassonierten Press- ling mit seinen beiden Ober- und Unter flächen m'. Die Matrize besteht hier eben falls aus den drei Teilen<I>d, g, r.</I> Stempel und Matrize können kalt oder angewärmt verwendet werden.
Die Anordnung nach Fig. 9 gestattet die Erzeugung prismatischer Plättchen n (z. B. Hartkörperplättchen) mit schrägen Flächen. Die Anordnung nach Fig. 10 lässt die Her stellung von runden, ovalen oder eckigen Platten nä <I>'</I> mit einem grösseren Querschnitt als demjenigen des Pressstempels zu.
In allen Fällen muss bei der Herstellung von kleinen Formkörpern, @die einer rasohen Abkühlung unterliegen, die Einbringung in die Vorrichtung, die Formgebung und Ver. dichtung ungemein rasch erfolgen, Die zum Beispiel aus Metallpulvern ge- pressten rohen, auf Erweichungstemperatur aufgebrachten Formlinge können sowohl in vorgesintertem oder hochgesintertem,
wie auch ungesintertem .Zustande erfindungsge mäss weiter auf verdichtete Fassoristücke ver arbeitet werden. Der Prozess wird entweder in einem indifferenten oder reduzierenden Sohut.zga.s oder im Vakuum oder bei Unter druck vorgenommen. Vollständiges Vakuum eignet sich am besten, weil dadurch der Ma trizenraum am vollkommensten von der ein- gepressten Masse ausgefüllt wird und jed- "-ede Oxydation unterbleibt.
Das Verfahren nach vorliegender Erfin dung eignet sich vor allem zur Herstellung von Hartkörperformlingen jeder Art, jeder Grösse und jeder bisher bekanntgewordenen bezw. möglichen Zusammensetzung, für je den Verwendungszweck, insbesondere aber für Werkzeuge und Arbeitsgeräte, Düsen, Typen, Matrizen für Münzprägung, Lettexn etc., vorausgesetzt, dass die Formlinge bei erhöhter Temperatur formbar sind. Es kön nen auch andere Gegenstände und solche aus Metallen und Legierungen damit hergestellt werden, wie z.
B. Kugellagerringe aus Stahl oder stahlähnlichen Legierungen, dann Zahn räder, Fräser, Geschossspitzen, Ventilkegel etc.
Die so hergestellten Gegenstände können, wenn nötig. auch noch nachträglich einer Wärmebehandlung zwecks Homogenisierung oder Vergütung unterzogen werden.
Es war bis jetzt nicht voraus zu sehen, derartige Bedingungen schaffen' zu können, um Metalle, Metallegierungen und dergl. ohne sie zu schmelzen. wie (dicke) Flüssig keit behandeln zu können, um zu Formkör pern zu gelangen, .die man bisher nur durch Giessen gewinnen konnte.
Der Prozess muss allerdings so schnell ab laufen, d.ass ein vorzeitiges Erkalten der Masse vor der Formgebung und Verdich tung nicht stattfindet. Der Pressstempel hat in den allermeisten Fällen nach seiner blitz artig verlaufenden Verdichtungsarbeit am Ende seines Hubes seine Aufgabe vollendet. Indess kann es manchmal nötig sein, noch mals, jedenfalls aber noch vor dem Herab sinken der Temperatur unter den Erwei- chungspunkt des Formlings einen zweiten oder dritten usw. Schlag zwecks.
Vervoll kommnung der Verdichtung und Formge bung auszuführen. Doch wird sich diese Ar beitsweise nur auf ganz besondere Fälle und Materialien beschränken.
Die Erhitzung,der zu verdichtenden und zu verformenden Körper kann auf jede bis her bekannte Art erfolgen. Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich wesentlich von den bekannten Giessverfahren. Dia angewen deten Temperaturen sind bei vorliegendem Verfahren viel niedriger. Das Verfahren er möglicht die Bildung einer ,grobkristallischen Struktur und damit Aussaigerungen zu ver meiden.
Das Verfahren unterscheidet sich aber auch wesentlich vom Schmiedprozess und Gesenkschmieden, weil bei diesem Ver fahren kolbenartige Presssstempel mit glatter Unterseite Verwendung finalen.
Der Druck zur Verdichtung und Form gebung kann durch ein fallendes Gewicht auf :den Pressstempel oder durch ein expan dierendes Gas (Druckluft) oder durch einen Explosivstoff !(aber von mehr schiebender Wirkung, z. B. Schiesspulver) und anderem mehr erzielt werden.