Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus gesintertem Metall oder gesinterter Hartlegierung. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus gesintertem Metall oder gesinterter Hart legierung. Früher war es mit grossen Kosten verknüpft, Gegenstände verwickelterer Form, besonders aus gesintertem Hartlegierungs- material, herzustellen. Um Erzeugnisse der erforderlichen Härte herzustellen, ist es näm lich notwendig, die Bestandteile vor oder während des Sinterns unter Ausnutzung hoher Drucke zusammenzupressen. Demzufolge war es mit gutem Erfolge nur möglich, Körper einfacher Form, wie z.
B. Stäbe, Würfel und Platten, zu pressen. Versucht man, die pulver förmigen Bestandteile in verwickeltere For men zu pressen, so erhält man keine Erzeug nisse mit gleichmässigen Eigenschaften. Die Druckveränderung wird nämlich infolge der Reibung zwischen den Bestandteilen des Ge misches so gross, dass sich der Druck nicht gleichmässig über den ganzen Formkörper fortpflanzt. Bei dem darauffolgenden Sintern werden die Gegenstände daher schief. Es ist natürlich auch möglich, dem Gegenstande die gewünschte Form nach dem Pressvorgang oder nach einer Vorsinterung zu geben; das aber verteuert die Arbeitsvorgänge, besonders wenn der Gegenstand kein Drehkörper ist.
Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren, gemäss welchem Gegenstände aus ge sintertem Metall oder gesinterter Hartlegie rung in äusserst einfacher Weise hergestellt werden können, auch wenn sie eine ver wickelte Gestalt haben.
Die Erfindung ermöglicht es, in grossem betriebsmässigem Massstabe Gegenstände jeder gewünschten Form mit einer Genauigkeit und Gleich mässigkeit herzustellen, die früher nicht denkbar war.
Erfindungsgemäss werden die geformten Gegenstände in der Weise her gestellt, dass ein feinverteiltes Gemisch aus den die Gegenstände bildenden Bestandteilen in eine Form gebracht wird, in welcher das Gemisch durch Schleudern zu einem verdich- teten Körper geformt wird, und zwar durch die Bewegung der Form in einer beselrlosse- nen Bahn.
Der dabei erzeugte Körper wird durch diese Behandlung so verdichtet, da.ss nach dem darauffolbenden Sintern ein Pro dukt mit sehr hohem spezifischem Gewicht entsteht. Wenn erwünscht, können die den Metallgegenstand bildenden, feinverteilten Bestandteile mit irgendeinem Mittel ver mischt werden, welches die Reibung zwischen den einzelnen Teilchen erniedrigt. Ein der artiges Mittel besteht zweckmässig aus einer zähflüssigen, organischen Flüssigkeit, wie z. B. Glyzerin. Die feinverteilten Bestand teile können aber auch trocken benutzt. werden.
Als Formmaterial kann Graphit oder Graphitkohle gewählt werden. Es braucht dann das geformte Produkt nicht vor dem Sintern aus der Form entfernt zu werden, das Sintern kann vielmehr in der Graphit form durchgeführt -erden. Diese Anwen dung des Verfahrens wird also sehr einfach und bietet grosse Vorteile in den Fällen, wo es sich schwer erwiesen hat, die verdichteten Körper vor der Durchführung des Sinterns aus den Formen wegzunehmen, ohne dieselben zit beschädigen.
Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Vorrichtung veranschaulicht, mit deren Hilfe das Verfahren gemäss der Erfindung aus- geführt werden kann. Die Zeiehnungsfigur ist eine schematische Darstellung einer Schleudereinrichtung, mit der die Formen mit hoher Geschwindigkeit in Umlauf gesetzt werden.
Eine Hattpt-,velle 1 ist mit einer Schöbe oder einem Tragarm 2 versehen, welcher eine oder mehrere, um Achsen 3 und 4 schwing bare Hülsen 5 und 6 trägt, von denen die eine Hülse 6 im Schnitt dargestellt ist. In dieser Hülse ist eine Form 7 vorgesehen, welche eine Aussparung 8 aufweist. Diese Aussparung ist entsprechend den Umrisslinien des gewünsch ten Formkörpers ausgestaltet, wobei auf das beim Sintern auftretende Zusammenschrump fen Rücksicht genommen worden ist.
In die Aussparung werden die zu sinternden Be- standteile 9 hineingebracht, worauf die Üff- nunb der Aussparung vorzugsweise verschlos sen wird.
Beim Umlauf der Schleudereinrichtung schwingen die zur Haupt\velle 1 exzentri schen Hülsen 5 und 6 um die Achsen 3 und 4 infolge der Schleuderwirkung nach aussen, so dass sie schliesslich eine fast waagrechte Labe einnehmen. Je höher die Umdrehungs geschwindigkeit ist, um so grösser sind die Kräfte, die beim Zusammenpressen der Be standteile in der Form wirksam sind. Die wirksamen Kräfte werden ferner um so grösser, je weiter das Formrnaterial von der Drehachse 1 entfernt ist.
Um die Wirkung der zusammenpressenden Kräfte zu erhöhen, kann es zweckdienlich wirr, die Aussparung 8, wie die Zeichnung darstellt, mit einem Pfropfen 10 zu verseben, welcher den Druck auf die beim Schleudervorgang der Achse 1 am nächsten liegende Oberfläche des zu formenden Materials erhöht. Dieser Pfropfen braucht nicht fest zu sein, sondern kann bei spielsweise aus Quecksilber bestehen. Die Zu sammenpressung des zu formenden Materials kann so gross werden, dass das Material einen zusammenhängenden Körper bildet.
Nach Beendigung des Schleudervorganges wird die Form herausgenommen und in einen Ofen hineingebracht, um die Sinterung vor zunehmen. Der Formkörper braucht dann beim Sintern nicht aus der Form entfernt zu werden. Nach dem Sintern kann der fertige Körper, der danach beträchtlich zusammen geschrumpft ist, leicht aus der Form entfernt werden.
Es hat sich herausgestellt, dass auf diese Weise ausgeführte Formkörper eine sehr grosse Gleichmässigkeit in bezug auf Härte und Dichte aufweisen. Ferner ist festgestellt worden, dass Diehtigkeitswerte, die mit den üblichen Pressverfahren schwerlich zustande gebracht, werden können, sehr leicht bei Anwendung des neuen Verfahrens erhalten werden können. Da die Methode ferner in der Ausführung sehr einfach ist, bringt sie sehr grosse Vorteile mit sich und schafft ungeahnte Möglichkeiten, insbesondere wo es sich um die Herstellung von Gegenständen verwickelter Form in grösserem Massstabe handelt.
Besonders bei der Herstellung von kleine ren Gegenständen kann es zweckdienlich sein, in jeder Form eine Mehrzahl von Aussparun gen vorzusehen, so dass mehrere Sinterkörper gleichzeitig in der gleichen Schleudereinrich tung erhalten werden können.
Dabei muss man aber darauf achten, dass die Symmetrie achsen der Körper beim Zentrifugieren waag recht werden und in Ebenen kommen, in denen die Hauptwelle der Schleudereinrich tung liegt; andernfalls entstehen beim Sin tern wegen der unsymmetrischen Verteilung der Dichte im Formkörper leicht Schiefbil- dungen. Dieser Nachteil kann auf andere Weise dadurch beseitigt werden, dass man beim Zentrifugieren die Form auch um ihre eigene Achse umlaufen lässt. Dabei wird ferner der Einfluss der Schwerkraft auf eine ungleichmässige Verteilung des Materials be seitigt.
Man könnte wohl annehmen, dass bei der Herstellung von Hartlegierungen, die für ge wöhnlich aus schweren Karbiden in Mischung mit leichteren Hilfsmetallen oder deren Ver bindungen bestehen, das Legierungsmaterial beim Zentrifugieren ausscheiden würde, wo durch. das Endprodukt ungleichmässig werden würde. Es hat sich aber gezeigt, dass dies nicht der Fall ist, was grossenteils dem Um stand zuzuschreiben ist, dass das leichtere Zu satzmaterial durch ständiges Mahlen die schwereren Teilchen wie :ein Film umgibt und somit an sie gebunden wird.
Graphit hat sich als das geeignetste Formmaterial erwiesen. Wenn man eine sehr gleichförmige Oberfläche an dem hergestell ten Gegenstand wünscht, kann die Form mit kolloidalem Graphit bespült werden, welcher alle vorhandenen Poren dichtet. Da es bis weilen schwierig sein kann, die zweckent sprechenden Aussparungen in einem Stück Graphit vorzusehen, hat es sich als nützlich erwiesen, die Formen auch durch Giessen oder Pressen herzustellen. Graphit- oder Graphit kohlenpulver kann dabei mit einem andern, z.
B. keramischen Material gemischt und in die gewünschte Form, gegebenenfalls in einem metallenen Mantel, gegossen oder ge- presst werden, damit die Form den Druck beanspruchungen beim Zentrifugieren besser widersteht. Auch Metalle können in gewissen Fällen als Formmaterial verwendet werden. Wenn das Sintern in der Form vorgenom men wird, muss man jedoch bei der urahl des Materials darauf achten, dass das Form material keinen schädlichen Einfluss auf das Legierungsprodukt ausübt. Wird leichtflüs siges Metall, wie z. B.
Blei, verwendet, so schmilzt die Form bereits in einer frühen Stufe des Sinterns weg.
Anstatt die Form in einer Kreisbahn zu zentrifugieren, kann man sie auch in einer ge schlossenen Bahn anderer Form schleudern.
Process for the manufacture of articles from sintered metal or sintered hard alloy. The present invention relates to a method for producing articles from sintered metal or sintered hard alloy. It used to be very expensive to make objects of more intricate shapes, especially from sintered hard alloy material. In order to produce products with the required hardness, it is necessary to press the components together before or during sintering using high pressures. As a result, it was only possible with good results to form bodies of simple shapes, such as
B. rods, cubes and plates to press. If you try to press the powdery components into more complex shapes, you will not get any products with uniform properties. The change in pressure is so great as a result of the friction between the components of the mixture that the pressure does not propagate evenly over the entire molding. In the subsequent sintering, the objects therefore become crooked. It is of course also possible to give the object the desired shape after the pressing process or after pre-sintering; but this makes the work processes more expensive, especially if the object is not a rotating body.
The present invention relates to a method according to which objects made of sintered metal or sintered hard alloy can be produced in an extremely simple manner, even if they have a wrapped shape.
The invention makes it possible, on a large operational scale, to produce objects of any desired shape with an accuracy and evenness that was previously unimaginable.
According to the invention, the shaped objects are produced in such a way that a finely divided mixture of the constituents forming the objects is brought into a mold in which the mixture is formed into a compacted body by spinning, namely by moving the mold in a closed railway.
The body produced in this way is compressed by this treatment in such a way that a product with a very high specific weight is created after the subsequent sintering. If desired, the finely divided ingredients forming the metal article can be mixed with any agent which lowers the friction between the individual particles. One of the like means is expediently made of a viscous, organic liquid, such as. B. glycerine. The finely divided components can also be used dry. will.
Graphite or graphite carbon can be selected as the molding material. The shaped product then does not need to be removed from the mold before sintering; rather, the sintering can be carried out in the graphite mold. This application of the method is thus very simple and offers great advantages in cases where it has proven difficult to remove the compacted bodies from the molds before the sintering is carried out without damaging the same zit.
The drawing shows, for example, a device with the aid of which the method according to the invention can be carried out. The drawing figure is a schematic representation of a spinner with which the molds are set in circulation at high speed.
A Hattpt-, velle 1 is provided with a slide or a support arm 2, which carries one or more, about axes 3 and 4 swing face sleeves 5 and 6, of which one sleeve 6 is shown in section. In this sleeve a mold 7 is provided which has a recess 8. This recess is designed according to the contours of the desired shaped body, taking into account the shrinkage that occurs during sintering.
The components 9 to be sintered are introduced into the recess, whereupon the area of the recess is preferably closed.
When the centrifugal device rotates, the sleeves 5 and 6, which are eccentric to the main shaft 1, swing outwards around the axes 3 and 4 as a result of the centrifugal effect, so that they finally assume an almost horizontal bar. The higher the speed of rotation, the greater the forces that are effective in the mold when the components are pressed together. The effective forces are also greater, the further the molding material is away from the axis of rotation 1.
In order to increase the effect of the compressive forces, it can expediently confused the recess 8, as shown in the drawing, with a plug 10, which increases the pressure on the surface of the material to be formed which is closest to the axis 1 during the centrifugal process. This plug does not need to be solid, but can consist of mercury, for example. The compression of the material to be molded can be so great that the material forms a coherent body.
After completion of the centrifugal process, the mold is removed and placed in an oven to make the sintering before. The shaped body then does not need to be removed from the mold during sintering. After sintering, the finished body, which has subsequently shrunk considerably, can easily be removed from the mold.
It has been found that molded bodies produced in this way have a very high degree of uniformity with regard to hardness and density. Furthermore, it has been found that strength values which can hardly be achieved with the usual pressing processes can be obtained very easily using the new process. Since the method is also very simple to carry out, it brings great advantages and creates undreamt-of possibilities, especially when it comes to the production of objects of intricate form on a larger scale.
Particularly in the production of smaller objects, it can be useful to provide a plurality of recesses in each shape so that several sintered bodies can be obtained simultaneously in the same centrifugal device.
You have to make sure that the symmetry axes of the body are horizontal during centrifugation and come in planes in which the main shaft of the centrifugal device is located; otherwise skewed formations easily arise during sintering because of the asymmetrical distribution of the density in the molded body. This disadvantage can be eliminated in another way by letting the mold revolve around its own axis during centrifugation. The influence of gravity on an uneven distribution of the material is also eliminated.
One might assume that in the manufacture of hard alloys, which usually consist of heavy carbides mixed with lighter auxiliary metals or their compounds, the alloy material would precipitate during centrifugation, where by. the end product would become uneven. However, it has been shown that this is not the case, which is largely due to the fact that the lighter additive material, through constant grinding, surrounds the heavier particles such as a film and is thus bound to them.
Graphite has proven to be the most suitable molding material. If you want a very uniform surface on the manufactured article, the mold can be rinsed with colloidal graphite, which seals all pores present. Since it can sometimes be difficult to provide the appropriate recesses in a piece of graphite, it has proven useful to make the molds by casting or pressing. Graphite or graphite carbon powder can with another, z.
B. ceramic material mixed and poured or pressed into the desired shape, possibly in a metal jacket, so that the shape can better withstand the pressure loads during centrifugation. Metals can also be used as molding material in certain cases. However, if sintering is carried out in the mold, care must be taken when selecting the material that the mold material does not have a harmful effect on the alloy product. If easily liquid metal, such as. B.
If lead is used, the mold will melt away at an early stage of sintering.
Instead of centrifuging the mold in a circular path, it can also be centrifuged in a closed path of a different shape.