CH267739A - Process for the production of metal objects. - Google Patents

Process for the production of metal objects.

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CH267739A
CH267739A CH267739DA CH267739A CH 267739 A CH267739 A CH 267739A CH 267739D A CH267739D A CH 267739DA CH 267739 A CH267739 A CH 267739A
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Primavesi Davide
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Primavesi Davide
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/001Starting from powder comprising reducible metal compounds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Herstellung von Metallgegenständen.    In der industriellen Erzeugung von Ge  brauchsgütern spielt die Fabrikation von Me  tallteilen eine wichtige und entscheidende  Rolle. Sie vollzieht sich auch heute noch im  wesentlichen naeh Methoden, die schon jahr  hundertelang bekannt und nur durch den  Fortschritt der Technik laufend verbessert  und vervollkommnet worden sind, ohne grund  sätzliche Umwälzungen erfahren zu haben.  



  Stets wird im Prinzip aus den in der Natur  vorkommenden Erzen zunächst das Metall ver  schmolzen und dann beginnt die Formgebung  der Teile. Dabei sind zwei verschiedene Wege  gangbar. Wenn die Ansprüche an die Mass  genauigkeit der Werkstiicke nietet sehr gross  sind     und    man ausserdem mit relativ niedrigen  Festigkeitswerten auskommen kann, begnügt  man sich damit, das flüssige Metall in Formen  zu vergiessen und nimmt nur notfalls eine  Nachbearbeitung mit spanabhebenden Werk  zeugen vor. Wenn dagegen hohe Qualität und  Massgenauigkeit innerhalb enger Toleranzen  nötig sind, ist der Aufwand zur Herstellung  der Metallteile wesentlich grösser.

   Es ist dann  gewöhnlich notwendig, das flüssige Metall zu  einem Block zu vergiessen und aus demselben  durch Schmieden, Pressen oder Walzen bei er  höhter Temperatur ein Metallhalbzeug herzu  stellen. Erst dieses wird dann durch Bearbei  tung mit Werkzeugmaschinen in die end  gültige Form gebracht.  



  Die Fülle der notwendigen Bearbeitungen  bringt es mit sich, dass der Kostenanteil des    rollen Metalls an einem fertigen Metallgegen  stand oft nur wenige Prozente ausmacht.  



  Die vorstehenden Darlegungen machen es  verständlich, dass die Anlagen der Metall  industrie zu den kompliziertesten und teuer  sten in der Technik gehören.  



  Nun hat in den letzten Jahren die che  mische Werkstoffherstellung grosse Fort  schritte gemacht und mur Entwicklung von  sogenannten Kunststoffen geführt. Dabei sind  Verfahren beschrieben worden, bei denen di  rekt aus den Rohstoffen durch einen     Press-          vorgang    bei nur wenig erhöhter Temperatur  der fertige     Gegenstand        hergestellt    wird.  



  Dieser sehr verkürzte Weg zur Herstellung  von Teilen aus Kunstharz hat auch in der  Metallindustrie den     Wunsch    nach einfacheren  Herstellungsverfahren verstärkt. Eine teil  weise Erfüllung hat er in der Pulvermetallur  gie Gefunden, wo aus Metallpulvern durch  Pressen und Sintern einbaufertige Metall  gegenstände fertigestellt werden. Hier liegt       also    schon ein Prozess vor, der mit der Technik  der     plastischen    Massen vergleichbar ist. Aus  den Erzen werden die Metallpulver     hergestellt;,     die dann durch     Pressen    und Sintern in     homo-          g        ene    Metallteile übergeführt werden.  



  Nun sind     allerdings    den pulvermetallur  gischen     Pressverfahren@enge    Anwendungsgren  zen gezogen, weil die -Metallpulver den Ge  setzen der     hvdrostatischen        Drtiekfortpflanzun"     nicht genügen; daher können auch Teile mit       Unterschneidimgen,    sehr komplizierten Ab-      Sätzen und Querschnittsübergängen nicht her  gestellt werden. Man hat zwar zahlreiche Ver  suche unternommen, die Metallpulver zu     pla-          stifizieren    und dadurch die Herstellung kom  plizierterer Körper zu ermöglichen, aber prak  tisch verwertbare Ergebnisse sind bisher nicht  erzielt worden.  



  Die vorliegende Erfindung beschreibt nun  einen ganz neuen Weg zur     Herstellung    von  Metallteilen auch kompliziertester Form. Sie  benutzt als Ausgangsprodukte Metallverbin  dungen, die den Gesetzen der hydrostatischen  Druckfortpflanzung viel eher gehorehen als  Metallpulver. Ausserdem lassen sie sich zumeist  bei viel niedrigeren Temperaturen durch  Schmelzen und Giessen verarbeiten als die Me  talle.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zur Her  stellung von Metallgegenständen ist dadurch  gekennzeichnet, dass aus mindestens eine re  duzierbare Metallverbindung enthaltenden  Ausgangsmaterialien Gegenstände geformt  werden, die so hergestellten Formkörper zu  Metallteilen reduziert werden und diese einer  Nachverdichtung unterzogen werden.  



  Die     Erfindung    lässt sich in einer grossen  Anzahl von     Ausführungsarten    verwirklichen,  die sich in folgende drei Hauptgruppen unter  teilen lassen:  1. Verarbeitung von Metallverbindungen  durch Pressen.  



  2. Verarbeitung von Metallverbindungen  durch Giessen.  



  3. Verarbeitung von Gemischen aus Metall  verbindungen und Metallpulvern bzw. Metall  spänen.  



  Im einzelnen kann bei der     Herstellung    von  Metallgegenständen nach dem Verfahren der  Erfindung folgendermassen vorgegangen wer  den:  Gruppe 1: Verarbeitung von     Metallverbin-          dungen   <I>durch Pressen.</I> Während     dass        Verpres-          sen    von Metallpulvern infolge der Adhäsions  kräfte, die die einzelnen Körner aufeinander  ausüben, sehr grosse Kräfte benötigt, lassen  sich     kletal1salze    oder Metalloxyde mit viel ge  ringerem Kraftaufwand zu Formkörpern ver  arbeiten. So     sind    z.

   B. bei den     meisten    lletall-  
EMI0002.0015     
  
    pulvern <SEP> Drücke <SEP> von <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> Tonnen <SEP> pro <SEP> ein=
<tb>  nötig, <SEP> um <SEP> einen <SEP> Körper <SEP> mit <SEP> einer <SEP> relativen
<tb>  Dichte <SEP> von <SEP> 95 <SEP> % <SEP> zu <SEP> erzeugen. <SEP> Dagegen <SEP> lassen.
<tb>  sich <SEP> die <SEP> Halogensalze <SEP> der <SEP> Bleiehen <SEP> -Metalle
<tb>  sehon <SEP> mit <SEP> einem <SEP> Druck <SEP> von <SEP> 0,8 <SEP> bis <SEP> 1,\? <SEP> Tonnen
<tb>  pro <SEP> ein= <SEP> zu <SEP> einem <SEP> Gegenstand <SEP> von <SEP> 95 <SEP> % <SEP> Dichte
<tb>  verpressen. <SEP> Die <SEP> Oxyde <SEP> der <SEP> gleichen <SEP> Metalle
<tb>  erfordern <SEP> einen <SEP> Druck <SEP> von <SEP> 1,8 <SEP> bis <SEP> \?,5 <SEP> Tonnen
<tb>  pro <SEP> cm=.

   <SEP> Es <SEP> hat <SEP> also <SEP> bedeutende <SEP> Vorteile, <SEP> die
<tb>  erste <SEP> Formgebung <SEP> der <SEP> Gegenstände <SEP> in <SEP> einem
<tb>  Zustand <SEP> vorzunehmen, <SEP> in <SEP> dein <SEP> das <SEP> Material
<tb>  leicht <SEP> formbar <SEP> ist, <SEP> und <SEP> erst <SEP> dann <SEP> den <SEP> metal  lisehen <SEP> Zustand <SEP> herzustellen. <SEP> Einmal <SEP> kann <SEP> die
<tb>  Maschinenkapazität <SEP> besser <SEP> ausgenützt <SEP> werden
<tb>  und <SEP> zum <SEP> andern <SEP> ist <SEP> der <SEP> Werkzeu-vei,schleil.'>
<tb>  geringer. <SEP> Darüber <SEP> hinaus <SEP> können <SEP> einige <SEP> Sta  dien <SEP> der <SEP> Metallpulverherstellung <SEP> vermieden
<tb>  bzw.

   <SEP> mit <SEP> der <SEP> Herstellung <SEP> der <SEP> Formteile <SEP> ge  koppelt <SEP> werden.
<tb>  Am <SEP> geeignetsten <SEP> für <SEP> die <SEP> Durehführung <SEP> des
<tb>  Verfahrens <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> haben <SEP> sieh <SEP> bisher
<tb>  die <SEP> Halogenverbindungen <SEP> und <SEP> die <SEP> Oxyde <SEP> der <SEP> ,
<tb>  Metalle <SEP> erwiesen, <SEP> womit <SEP> jedoch <SEP> nicht, <SEP> gesagt
<tb>  sein <SEP> soll, <SEP> da,ss <SEP> die <SEP> Anwendbarkeit <SEP> des <SEP> Verfah  rens <SEP> auf <SEP> diese <SEP> besehränkt <SEP> ist. <SEP> llan <SEP> kann <SEP> aueli
<tb>  Mischungen. <SEP> mehrerer <SEP> Metallverbindungen, <SEP> sei
<tb>  es <SEP> von <SEP> dem <SEP> gleichen. <SEP> Metall <SEP> oder <SEP> zum <SEP> Zwecke
<tb>  der <SEP> Legierungsbildung <SEP> von <SEP> versehiedenen <SEP> -Me  tallen, <SEP> benützen.
<tb>  In <SEP> der <SEP> ersten.

   <SEP> Verfahrensstufe <SEP> werden <SEP> die
<tb>  Metallverbindungen <SEP> bei <SEP> Ziminertem.peratur
<tb>  oder <SEP> bei <SEP> erhöhter <SEP> Temperatur <SEP> zu <SEP> Formkörpern
<tb>  verpresst. <SEP> In <SEP> der <SEP> zweiten <SEP> Verfahrensstufe <SEP> folgt
<tb>  dann <SEP> die <SEP> Überführung-- <SEP> in <SEP> Metall <SEP> durch <SEP> eine
<tb>  geeignete <SEP> chemische <SEP> Reaktion. <SEP> Bei <SEP> Haloz;

  ,en  verbindungen <SEP> hat <SEP> sieh <SEP> .die <SEP> Reduktion <SEP> mit. <SEP> Was  serstoff <SEP> bewährt. <SEP> Bei <SEP> Oxyden <SEP> kann <SEP> sowohl <SEP> die
<tb>  Reduktion <SEP> mit <SEP> Wasserstoff <SEP> als <SEP> auch <SEP> die <SEP> mit
<tb>  Generatorgas <SEP> zur <SEP> Anwendung <SEP> kommen. <SEP> Die
<tb>  Reduktion <SEP> sollte <SEP> möglichst <SEP> vollständig <SEP> erfol  gen, <SEP> so <SEP> dass <SEP> keine <SEP> erhebliche <SEP> Reste <SEP> der <SEP> Metall  verbindung <SEP> zurückbleiben. <SEP> Der <SEP> hohe <SEP> Dichte  unterschied <SEP> zwischen <SEP> den <SEP> Metallverbindungen
<tb>  und <SEP> den <SEP> Metallen <SEP> führt.

   <SEP> bei <SEP> der <SEP> Reduktion <SEP> zu
<tb>  einem <SEP> starken <SEP> Schrumpfen, <SEP> insbesondere <SEP> wenn
<tb>  sie <SEP> bei <SEP> hoher <SEP> Temperatur <SEP> vorgenommen <SEP> wird.
<tb>  Diesem <SEP> Umstand <SEP> muss <SEP> bei <SEP> der <SEP> Bemessung <SEP> der
<tb>  Formkörper <SEP> Rechnung <SEP> getragen <SEP> werden.         Gleichzeitig oder nach der Umsetzung zu Me  tall kann eine Vorsinterung vorgenommen  werden. Nach dem Erkalten haben die so her  gestellten Metallteile eine Dichte von 40 bis  50 %. Sie werden nun kalt oder warm auf ihre  endgültige Dichte nachverdichtet und sofern  es zur Steigerung der Festigkeit oder Zähig  keit notwendig ist, einer weiteren     Wärme-          behandhung    durch Sintern oder Normalisieren  unterzogen.

   Die Anwendung von zwei Ver  dichtungsoperationen verlangt bei der Fest  legung der Masse des Presslings aus der Me  tallverbindung Berücksichtigung der Dichte  unterschiede zwischen     Metallverbindung    und  Metall. Um alsdann eine homogene     Verdieh-          tung    bei Teilen mit verschiedenen Höhen in  der Pressriehtung zu erreichen, müssen die  Höhen am Vorpressling in dem Verhältnis ge  presst werden, dass dem Diehteverhältnis zwi  schen dem     reduzierten    Metallrohling und dem  Fertigteil entspricht, so dass der ganze     Press-          ling    auf die gleiche Dichte naehgepresst wird.  



  Die nachstehenden Ausführungsbeispiele       mögen    weitere Einzelheiten der Erfindung  klarlegen.  



  Beispiel 1:  Eine Mischung aus Kupfer-I-Chlorid und  Eisen-II-Chlorid, bei der die Metalle Kupfer  und Eisen im Verhältnis 35 % Kupfer und  65 % Eisen gemischt sind, wird mit einem  Druck von 0,8 Tonnen pro cm2 zu Platten von  15 mm Höhe verpresst. Die Presslinge werden  bei 400  beginnend zwei Stunden mit Wasser  stoff reduziert. Während der Reduktion wird  die Temperatur langsam auf 920  erhöht.  Nach dem Erkalten werden die     Platten    mit  Wasser gewaschen und mit einer Höhen  abnahme von 40 % vorgewalzt. Sie werden  dann bei 650  zwisehengeglüht und auf Band  material von 1 mm Stärke fertiggewalzt. Das  Endprodukt ist eine Kupfer-Eisen-Pseudo  legierung von 40 kg pro mm2 Festigkeit und  6 % Dehnung.  



  Beispiel 2:  Wasserfreies Eisen-II-Chlorid wird bei 150   zu flachen Bratpfannen verpresst. Dieselben  werden bei 630  beginnend mit Wasserstoff    reduziert. Während der Reduktion wird die  Temperatur bis auf 1150o gesteigert. Nach dem  Erkalten werden die Teile mit einem Druck  von 8 Tonnen pro cm2 fertiggepresst und hier  auf direkt emailliert. Die bei der Emaillierung  auftretende hohe Temperatur dient gleich  zeitig der Rekristallisation und endgültigen  Verfestigung.  



  Beispiel 3:  Eine Mischung aus Kupferoxyd und     Mo-          lvbdänoayd,    in der die Metalle im Verhältnis  18 % Kupfer und 82 % Molvbdän vorhanden  sind, wird zu Schaltstulpen für Hochspan  nungsschalter verpresst. Hierauf werden die  Presslinge bei 715  mit Wasserstoff zu Metall  reduziert und bei 1100  drei Stunden vor  gesintert. Schliesslich werden die Teile bei 750   fertiggepresst und zur Beseitigung der Zun  derhaut kurzzeitig bei 1200  mit Wasserstoff  nachgeglüht.  



  Gruppe 2: Verarbeitung von Metallverbin  dungen durch Giessen. Die Schmelzpunkte  zahlreicher Metallverbindungen liegen wesent  lich niedriger als die der entsprechenden Me  talle. So schmelzen z. B. die Chloride der wich  tigsten Gebrauchsmetalle wie Eisen, Mangan,  Nickel, Kobalt und Kupfer, alle unterhalb  800 , während die Schmelzpunkte der     entspre-          ehenden    Metalle, mit. Ausnahme des Kupfers,  das schon mit 1.083" :schmilzt, alle oberhalb  1200  liegen.

   Während also die     Schmelzpunkte     der Metalle so hoch liegen, dass sie nicht mehr  mit     -Hilfe    des     Spritzgussverfahrens    zu     Form-          stücken    verarbeitet werden können,     lassen    sieh  die Chloride der entsprechenden Metalle noch  ohne weiteres nach dieser Technik verarbeiten.  Man hat also die Möglichkeit, aus den     Metaill-          ehloriden        Spritzgussteile    von sehr komplizier  ter Form herzustellen. Natürlich kann man  auch jedes andere Giessverfahren zu ihrer  Formgebung anwenden.

   Die     Umsetzung    der  Metallverbindung zu Metall     imd    die Weiter  verarbeitung geschieht dann wie bereits bei  Gruppe 1 beschrieben. Nur     ist.    bei der Ver  arbeitung der Chloride besonders darauf     n        i     achten, dass etwa. noch vorhandene     Salzreste     vor der     Schlussverdiehtung        entfernt.    werden,  da es sonst sehr leicht zu     Korrosionsschäden         an den fertigen Teilen kommen könnte. Die  Entfernung der Salzreste geschieht am besten  durch Waschen oder Extrahieren mit Wasser  oder Alkohol. Die folgenden Ausführungsbei  spiele beschreiben weitere Einzelheiten.  



  Beispiel 4:  Eisen-II-Chlorid mit einem Zusatz von 2 %  Kupferchlorid wird geschmolzen und bei 720   in Stahlformen zu Rohren von 1 m Länge und  35 mm lichter Weite vergossen. Die Rohre  werden bei 630  mit Wasserstoff reduziert und  nach beendeter     Reduktion    im gleichen Ar  beitsgang bei 1100  zwei Stunden vorgesintert.       Nach    dem Erkalten werden die verbliebenen  Salzrückstände mit Wasser ausgelaugt und die  Rohre durch Kalthämmern auf eine Dichte  von 7,7 verdichtet. Nach einer Glühung von  1050  besitzen sie eine Festigkeit von 45 kg  pro mm2 und eine Dehnung von 12 %.  



  Beispiel 5:  Eine Schmelze aus 88 % Eisen-II-Chlorid  und 12 % Mangano-II-Chlorid wird bei 690   auf einer Spritzgussmaschine zu Zahnrädern  verspritzt. Nach dem Entformen werden die  selben bei 600  beginnend mit Wasserstoff  reduziert. Während der Reduktion wird die  Temperatur langsam bis auü 1100  gesteigert  und gleichzeitig dem Gas     Petroleumdampf    zu  gesetzt, um eine Aufkohhung der Presslinge zu  erzielen. Nach beendigtem Reduktions-,     Koh-          lungs-    und Vorsinterumgsprozess werden die  Teile mit Wasser extrahiert und dann mit  einem Druck von 8 Tonnen pro cm2 fertig  gepresst. Es folgt eine Schlusssinterung von  zwei Stunden Dauer bei 1120 .  



  Beispiel 6:  Eine Mischung von Chloriden der drei Me  talle, Eisen, Nickel, Molybdän, in der die Me  talle im Verhältnis 20 zu 60 zu 20 vorhanden  sind, wird geschmolzen und zu flachen Tafeln  gegossen. Dieselben werden, beginnend bei 400   mit Wasserstoff, der mit Natriumdampf ge  sättigt ist, reduziert. Die Reduktionstempera  tur wird langsam auf 1100  gesteigert. Nach  dem Erkalten wird die Metallplatte mit Alko  hol extrahiert und dann bei 950  nachgewalzt.    Nach einer Blankglühung unter Wasserstoff  wird die Legierung kalt fertiggewalzt.  



  Gruppe 3: Verarbeitung ton Gemiselen  aus Metallverbindungen und Metallpulvern  bzw. Metallspänen. Die Dichte der nach  Gruppe 1 oder 2 hergestellten     Metallkörper     vor der zweiten Verdichtung ist sehr niedrig  und liegt bei etwa 40 bis 50 % der Diehte der  kompakten Metalle. Es ist möglich, dadurch zu  dichteren Körpern zu kommen, dass man nicht  von reinen Metallverbindungen, sondern von  Gemischen aus solchen mit Metallpulvern oder  Metallspänen ausgeht. Die Einbusse an Form  barkeit, die sieh dabei ergibt, ist nur gering,  während die Dichte des Rohlings von 40 bis  auf 70 % erhöht werden kann. Dur eh die che  mische Reaktion, die bei der Umwandlung zu  Metall eintritt, werden die zugesetzten Metall  teilchen sehr fest in das Werkstüek eingebaut,  so dass kein Festigkeitsverlust eintritt.

   Für  diese Verfahrensvariante seien die nachstehen  den Ausführungsbeispiele angegeben.  



  Beispiel i:  Eine Mischung aus 70 % Eisenpulver und  30% Eisen-II-Chlorid wird bei 750  in einer  Spritzgussmaschine zu Buchsen vergossen.  Nach dem Entformen werden dieselben bei  630  mit Wasserstoff zu Metall reduziert. Die  Reduktionstemperatur wird langsam bis auf  1200  gesteigert. Nach dem Erkalten werden  die Stücke mit Wasser gewaschen, naehgepresst  (kalibriert) und in diesem Zustand direkt als  Sinterlager verwendet.  



  Beispiel 8:  Eine Mischinnig aus 25% Eisen-II-Chlorid  und 75 % auf eine Korngrösse von etwa  0,5 mm zerkleinerten Drehspänen aus einem       Kohlenstoffstahl        mit        0,j5        %        Kohlenstoff        wird     bei 7500 auf. einer     Spritzgussmasehine    zu Tür  griffen verarbeitet.     Naeh    dem.     Entformen    wer  den die Teile bei     (i30"    mit Wasserstoff redu  ziert, wobei die     Temperatur    langsam auf 11000  erhöht wird.

   Der auf diese Weise     reduzierte          rural        vorgesinterte        3Ietallggegenstand    wird     naeli     der     Entfernung    der     verbliebenen        Salzreste    mit  einem     Druck    von 8 Tonnen pro     em2    nach-      gepresst und bei 1220  während zwei Stunden  fertiggesintert.  



  Die beiden letzten Anwendungsbeispiele  zeigen, dass es auf diese Weise sehr leicht mög  lich ist, aus heterogenen Mischungen von Me  tallteilchen und Metallverbindungen homogene  Metallgegenstände herzustellen.



  Process for the production of metal objects. The manufacture of metal parts plays an important and decisive role in the industrial production of consumer goods. Even today, it is still essentially based on methods that have been known for hundreds of years and have only been continuously improved and perfected through the advancement of technology, without having undergone fundamental upheavals.



  In principle, the ores that occur in nature are always used to first melt the metal and then start shaping the parts. There are two ways of doing this. If the demands on the dimensional accuracy of the riveted workpieces are very high and one can also get by with relatively low strength values, one is content with pouring the liquid metal into molds and only reworks with cutting tools if necessary. If, on the other hand, high quality and dimensional accuracy within narrow tolerances are required, the effort involved in manufacturing the metal parts is significantly greater.

   It is then usually necessary to cast the liquid metal into a block and to produce a semi-finished metal product from the same by forging, pressing or rolling at an elevated temperature. Only this is then brought into the final form by processing with machine tools.



  The abundance of necessary processing means that the cost share of the rolled metal in a finished metal object often only makes up a few percent.



  The above explanations make it understandable that the systems in the metal industry are among the most complex and expensive in technology.



  Chemical material production has made great strides in recent years and has led to the development of so-called plastics. Processes have been described in which the finished object is produced directly from the raw materials by a pressing process at only slightly increased temperature.



  This very shortened way of manufacturing parts from synthetic resin has increased the desire for simpler manufacturing processes in the metal industry as well. He has found partial fulfillment in powder metallurgy, where metal powders are pressed and sintered into ready-to-install metal objects. So here is already a process that is comparable to the technique of plastic masses. The metal powders are produced from the ores, which are then converted into homogeneous metal parts by pressing and sintering.



  Now, however, the powder-metallurgical pressing process has narrow application limits because the metal powders do not meet the laws of static dryness propagation; therefore, parts with undercuts, very complicated steps and cross-sectional transitions cannot be produced Attempts have been made to plasticize the metal powder and thereby enable the manufacture of more complicated bodies, but practically usable results have not yet been achieved.



  The present invention now describes a completely new way of producing metal parts, even the most complex shapes. It uses metal compounds as starting materials that obey the laws of hydrostatic pressure propagation much more closely than metal powder. In addition, they can usually be processed at much lower temperatures by melting and casting than metals.



  The method according to the invention for the production of metal objects is characterized in that objects are formed from starting materials containing at least one reducible metal compound, the molded bodies produced in this way are reduced to metal parts and these are subjected to a subsequent compression.



  The invention can be implemented in a large number of embodiments, which can be divided into the following three main groups: 1. Processing of metal compounds by pressing.



  2. Processing of metal connections by casting.



  3. Processing of mixtures of metal compounds and metal powders or metal chips.



  In detail, the following procedure can be used in the production of metal objects according to the method of the invention: Group 1: Processing of metal compounds by pressing. While the pressing of metal powders is due to the adhesive forces which the exerting individual grains on each other, very great forces are required, alkali salts or metal oxides can be processed into shaped bodies with much less effort. So are z.

   B. in most all-metal
EMI0002.0015
  
    powder <SEP> Press <SEP> from <SEP> 3 <SEP> to <SEP> 10 <SEP> tons <SEP> per <SEP> =
<tb> necessary, <SEP> around <SEP> a <SEP> body <SEP> with <SEP> a <SEP> relative
<tb> Generate density <SEP> from <SEP> 95 <SEP>% <SEP> to <SEP>. <SEP> Leave <SEP> against it.
<tb> <SEP> the <SEP> halogen salts <SEP> of the <SEP> lead <SEP> metals
<tb> see <SEP> with <SEP> a <SEP> print <SEP> from <SEP> 0.8 <SEP> to <SEP> 1, \? <SEP> tons
<tb> per <SEP> one = <SEP> to <SEP> one <SEP> object <SEP> of <SEP> 95 <SEP>% <SEP> density
<tb> press. <SEP> The <SEP> oxides <SEP> of the <SEP> are the same as <SEP> metals
<tb> require <SEP> a <SEP> pressure <SEP> from <SEP> 1.8 <SEP> to <SEP> \ ?, 5 <SEP> tons
<tb> per <SEP> cm =.

   <SEP> It <SEP> has <SEP> thus <SEP> significant <SEP> advantages, <SEP> the
<tb> first <SEP> shaping <SEP> of the <SEP> objects <SEP> in <SEP> one
<tb> state <SEP>, <SEP> in <SEP> your <SEP> the <SEP> material
<tb> easily <SEP> malleable <SEP> is <SEP> and <SEP> first <SEP> then <SEP> to produce the <SEP> metallic <SEP> state <SEP>. <SEP> Once <SEP> can <SEP> the
<tb> Machine capacity <SEP> better used <SEP> <SEP>
<tb> and <SEP> to the <SEP> other <SEP> is <SEP> the <SEP> tool-vei, schleil. '>
<tb> lower. <SEP> In addition to <SEP> <SEP>, <SEP> some <SEP> stages <SEP> of <SEP> metal powder production <SEP> can be avoided
<tb> or

   <SEP> with <SEP> the <SEP> production <SEP> of the <SEP> molded parts <SEP> are coupled <SEP>.
<tb> The <SEP> most suitable <SEP> for <SEP> the <SEP> run <SEP> of the
<tb> Method <SEP> of the <SEP> invention <SEP> have <SEP> see <SEP> so far
<tb> the <SEP> halogen compounds <SEP> and <SEP> the <SEP> oxides <SEP> the <SEP>,
<tb> Metals <SEP> proven, <SEP> with which <SEP> but <SEP> not, <SEP> said
<tb> should be <SEP>, <SEP> there, ss <SEP> the <SEP> applicability <SEP> of the <SEP> procedure <SEP> on <SEP> this <SEP> is restricted <SEP>. <SEP> llan <SEP> can <SEP> aueli
<tb> mixtures. <SEP> several <SEP> metal compounds, <SEP> be
<tb> it <SEP> of <SEP> is the same as <SEP>. <SEP> metal <SEP> or <SEP> for <SEP> purposes
<tb> the <SEP> alloy formation <SEP> of <SEP> different <SEP> metals, use <SEP>.
<tb> In <SEP> the <SEP> first.

   <SEP> procedural stage <SEP> are <SEP> the
<tb> Metal compounds <SEP> at <SEP> Ziminertem.peratur
<tb> or <SEP> at <SEP> increased <SEP> temperature <SEP> to <SEP> moldings
<tb> pressed. <SEP> In <SEP> the <SEP> second <SEP> procedural stage <SEP> follows
<tb> then <SEP> the <SEP> transfer - <SEP> in <SEP> metal <SEP> through <SEP> a
<tb> suitable <SEP> chemical <SEP> reaction. <SEP> At <SEP> Haloz;

  , en connections <SEP> has <SEP> see <SEP>. the <SEP> reduction <SEP> with. <SEP> hydrogen <SEP> proven. <SEP> With <SEP> oxides <SEP>, <SEP> can use <SEP> the
<tb> Reduction <SEP> with <SEP> hydrogen <SEP> as <SEP> also <SEP> the <SEP> with
<tb> Generator gas <SEP> come to the <SEP> application <SEP>. <SEP> The
<tb> Reduction <SEP> should <SEP> as possible <SEP> completely <SEP>, <SEP> so <SEP> that <SEP> no <SEP> significant <SEP> residues <SEP> of the <SEP> metal connection <SEP> remain. <SEP> The <SEP> high <SEP> density differentiated <SEP> between <SEP> and <SEP> metal compounds
<tb> and <SEP> lead the <SEP> metals <SEP>.

   <SEP> with <SEP> the <SEP> reduction <SEP> to
<tb> a <SEP> strong <SEP> shrinkage, <SEP> especially <SEP> if
<tb> it <SEP> is performed <SEP> at <SEP> high <SEP> temperature <SEP>.
<tb> This <SEP> circumstance <SEP> must <SEP> with <SEP> the <SEP> dimensioning <SEP> the
<tb> Shaped body <SEP> into account <SEP> are taken <SEP>. Pre-sintering can be carried out simultaneously or after the conversion to metal. After cooling, the metal parts produced in this way have a density of 40 to 50%. They are then compressed to their final density, cold or warm, and if necessary to increase strength or toughness, they are subjected to a further heat treatment by sintering or normalizing.

   The use of two compaction operations requires the determination of the mass of the compact from the metal connection taking into account the density differences between metal connection and metal. In order to then achieve a homogeneous thickening of parts with different heights in the press alignment, the heights on the pre-pressed part must be pressed in a ratio that corresponds to the wire ratio between the reduced metal blank and the finished part, so that the entire pressed part is pressed to the same density.



  The following exemplary embodiments may clarify further details of the invention.



  Example 1: A mixture of copper-I-chloride and iron-II-chloride, in which the metals copper and iron are mixed in a ratio of 35% copper and 65% iron, becomes plates at a pressure of 0.8 tons per cm2 15 mm high. The pellets are reduced with hydrogen starting at 400 for two hours. During the reduction, the temperature is slowly increased to 920. After cooling, the panels are washed with water and pre-rolled with a height decrease of 40%. They are then annealed at 650 and finish-rolled onto strip material of 1 mm thickness. The end product is a copper-iron pseudo-alloy of 40 kg per mm2 strength and 6% elongation.



  Example 2: Anhydrous iron (II) chloride is pressed into flat frying pans at 150. These are reduced starting at 630 with hydrogen. During the reduction, the temperature is increased to 1150o. After cooling, the parts are finished-pressed with a pressure of 8 tons per cm2 and enamelled here directly. The high temperature that occurs during enamelling is used for both recrystallization and final solidification.



  Example 3: A mixture of copper oxide and molybdenum oxide, in which the metals are present in a ratio of 18% copper and 82% molybdenum, is pressed into switching sleeves for high-voltage switches. The pellets are then reduced to metal at 715 using hydrogen and pre-sintered at 1100 for three hours. Finally, the parts are finished pressed at 750 and then briefly annealed with hydrogen at 1200 to remove the scaling.



  Group 2: Processing of metal compounds by casting. The melting points of numerous metal compounds are significantly lower than those of the corresponding metals. So melt z. B. the chlorides of the most important utility metals such as iron, manganese, nickel, cobalt and copper, all below 800, while the melting points of the corresponding metals. Except for copper, which already melts at 1.083 ": all are above 1200.

   While the melting points of the metals are so high that they can no longer be processed into molded parts with the aid of the injection molding process, the chlorides of the corresponding metals can still be processed using this technique. It is therefore possible to produce injection-molded parts of a very complex shape from the metal halides. Of course, any other casting process can also be used to shape them.

   The conversion of the metal compound to metal and further processing then takes place as already described for group 1. Just is. When processing the chlorides, pay particular attention to the fact that about. Any remaining salt residue removed before the final digestion. otherwise the finished parts could easily be damaged by corrosion. The best way to remove the residual salt is by washing or extracting it with water or alcohol. The following exemplary embodiments describe further details.



  Example 4: Iron (II) chloride with an addition of 2% copper chloride is melted and cast at 720 in steel molds to form pipes 1 m in length and 35 mm inside width. The tubes are reduced with hydrogen at 630 and, after the reduction is complete, pre-sintered for two hours in the same work process at 1100. After cooling, the remaining salt residues are leached with water and the pipes are compacted to a density of 7.7 by cold hammering. After annealing for 1050, they have a strength of 45 kg per mm2 and an elongation of 12%.



  Example 5: A melt of 88% iron (II) chloride and 12% mangano (II) chloride is injected into gear wheels at 690 on an injection molding machine. After demolding, the same are reduced with hydrogen starting at 600. During the reduction, the temperature is slowly increased to 1100 and at the same time petroleum vapor is added to the gas in order to achieve a carburization of the pellets. After the reduction, carbonization and pre-sintering process has been completed, the parts are extracted with water and then pressed with a pressure of 8 tons per cm2. This is followed by a final sintering of two hours at 1120.



  Example 6: A mixture of chlorides of the three metals, iron, nickel, molybdenum, in which the metals are present in a ratio of 20:60:20, is melted and poured into flat sheets. These are reduced starting at 400 with hydrogen which is saturated with sodium vapor. The reduction temperature is slowly increased to 1100. After cooling, the metal plate is extracted with alcohol and then rolled at 950. After a bright annealing under hydrogen, the alloy is finish-rolled when cold.



  Group 3: Processing clay gemisels from metal compounds and metal powders or metal chips. The density of the metal bodies produced according to group 1 or 2 before the second compression is very low and is about 40 to 50% of the density of the compact metals. It is possible to arrive at denser bodies by not starting from pure metal compounds, but from mixtures of those with metal powders or metal chips. The loss of formability that results from this is only slight, while the density of the blank can be increased from 40 to 70%. Due to the chemical reaction that occurs during the conversion to metal, the added metal particles are built into the workpiece very firmly, so that there is no loss of strength.

   The following examples are given for this process variant.



  Example i: A mixture of 70% iron powder and 30% iron (II) chloride is cast into sockets at 750 in an injection molding machine. After demolding, they are reduced to metal at 630 with hydrogen. The reduction temperature is slowly increased to 1200. After cooling, the pieces are washed with water, press-fitted (calibrated) and, in this condition, used directly as sintered bearings.



  Example 8: A mixture of 25% iron (II) chloride and 75% turnings made of a carbon steel with 0.15% carbon, comminuted to a grain size of about 0.5 mm, is produced at 7500. an injection molding machine to handle handles processed. Near that. Demould the parts at (i30 "redu ed with hydrogen, the temperature is slowly increased to 11,000.

   The rural pre-sintered metal object, reduced in this way, is re-pressed after the removal of the remaining salt residues with a pressure of 8 tons per cubic meter and finally sintered at 1220 for two hours.



  The last two application examples show that it is very easily possible in this way to produce homogeneous metal objects from heterogeneous mixtures of metal particles and metal compounds.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von Metall gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens eine reduzierbare Metallverbin dung enthaltenden Ausgangsmaterialien Ge genstände geformt werden, die so hergestell ten Formkörper zu Metallteilen reduziert wer den und diese einer Nachverdichtung unter zogen werden. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Formgebung durch Pressen erfolgt. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Formgebung durch Giessen erfolgt. 3. PATENT CLAIM I: A process for the production of metal objects, characterized in that objects are formed from at least one reducible metal compound containing starting materials, the molded bodies produced in this way are reduced to metal parts and these are subjected to subsequent compression. SUBClaims: 1. The method according to claim I, characterized in that the shaping takes place by pressing. 2. The method according to claim I, characterized in that the shaping is carried out by casting. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Gemische aus min- destens einer reduzierbaren Metallverbindung mit Metallen in zerkleinertem Zustande zu Formkörpern geformt werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Formgebung bei Zimmertemperatur erfolgt. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Formgebung bei erhöhter Temperatur erfolgt. 6. Verfahren nach Patentansprueb I, da durch gekennzeichnet, dass die Temperatur während der Umsetzung zu Metall langsam gesteigert wird, so dass in gleichen Arbeits gang eine Vorsinterung erfolgt. 7. Method according to patent claim I, characterized in that mixtures of at least one reducible metal compound with metals in the comminuted state are formed into shaped bodies. 4. The method according to claim I, characterized in that the shaping takes place at room temperature. 5. The method according to claim I, characterized in that the shaping takes place at an elevated temperature. 6. The method according to patent claim I, characterized in that the temperature is slowly increased during the conversion to metal, so that pre-sintering takes place in the same operation. 7th Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass, um eine homogene Verdichtung bei Teilen mit verschiedenen Hö hen in der Pressrichtung zu erreichen, die Hö hen am Vorpressling in dem Verhältnis ge presst werden, das dem Dichteverhältnis zwi schen dem reduzierten Metallrohling und dem Fertigteil entspricht, so dass der ganze Press- ling auf die Bleiehe Dichte nachgepresst wird. S. Verfahren naeli Patentanspruch I, da durch. gekennzeichnet, class die Naeh.verdich- tung bei Zimmertemperatur erfolgt.. Method according to claim I, characterized in that, in order to achieve homogeneous compaction of parts with different heights in the pressing direction, the heights on the pre-pressed part are pressed in the ratio that corresponds to the density ratio between the reduced metal blank and the finished part so that the whole pressed part is re-pressed to the lead density. S. method naeli claim I, since through. marked, class the close-up compaction takes place at room temperature. 9. 'Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Nachverdich tung bei erhöhter Temperatur erfolgt. PATENTANSPRUCH 1I: Metallgegenstand, hergestellt gemäss dem Verfahren des Patentanspruches \I. 9. 'The method according to claim I, characterized in that the Nachverdich device takes place at elevated temperature. CLAIM 1I: Metal object manufactured according to the method of claim 1.
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