Verfahren zur Herstellung von Metallkörpern mit Hohlräumen auf pulvermetallurgischem Wege. Die Herstellung von Metallkörpern mit Hohlräumen auf pulvermetallurgischem Wege machte bisher schon erhebliche Schwierigkei ten, wenn es sieh um sehr einfache Hohlranm- formen gehandelt hat. Man hat bereits ver sucht, die Hohlkörper in der Weise herzustel len, dass beim Verpressen der Metallpulver den Hohlraumformen entsprechende Kerne eingelegt wurden, die nach dem Pressvorgang wieder entfernt werden mussten. Zn diesem Zwecke wurden die Pressen auch schon derart ausgebildet, dass der Kern von der Presse nach dem Pressvorgang automatisch aus dem Pressling gezogen wird.
Dieses Verfahren er fordert aber schon bei einfachen Hohlraum formen komplizierte Presswerkzeuge und Pressen, während komplizierter gestaltete Hohlräume auf diese Weise bisher überhaupt noch nicht hergestellt werden können.
Die Erfindung, welche diese Schwierigkei ten überwindet, betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallkörpern mit Hohlräu men auf pulvermetallurgischem Wege und be stellt darin, dass das Metallpulver mit min destens einem eingelegten Kern verpresst und der Pressling anschliessend mit, dem einge legten Kern der Sintertemperatur ausgesetzt wird. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Ver fahrens gelingt es, selbst Formkörper mit kompliziert gestalteten Hohlräumen in ein facher Weise herzustellen.
In vielen Fällen ist es zweckmässig, für den Kern einen metal- lischen Werkstoff zu verwenden, dessen Schmelzpunkt höchstens bei der Sintertem- peratur des Formkörpers liegt, so dass der Kern während des Sinterungsprozesses von dem Sinterkörper aufgesogen wird. Bei einem Sinterkörper, z. B. aus Eisen- oder Stahlpul ver, kann der Kern beispielsweise vorteilhaft aus Kupfer geinaeht werden, dem Legierungs zusätze, wie Mangan, Aluminium oder andere, beigemengt sein können. Während des Sin terungsprozesses wird der Kupferkern von dem porösen Eisenkörper aufgesogen, und ein Hohlraum mit der ursprünglichen Form des Kernes bleibt zuriick.
Das eingesogene Kupfer würde in diesem Falle gleichzeitig eine Ver festigung des Eisenskelettkörpers und eine Abdichtung der Wandungen des Hohlraumes bewirken. Letzterer Umstand wirkt sich dann besonders vorteilhaft aus, wenn der Hohl raum für die Aufnahme von Gasen oder Flüs sigkeiten bestimmt ist und aus diesem Grunde entsprechend dicht sein soll. Man kann auf diese Weise also ohne Schwierigkeiten Sin- terkörper mit. Hohlräumen für die Führung von Gasen und Flüssigkeiten, wie Ventilkör per und dergleichen, herstellen.
Es hat. sieh gezeigt, dass für den Kern an Stelle voll Kupfer vorteilhaft z. B. aneli Zink, Zinn, Nickel oder Legiertmgen dieser Metalle untereinander oder mit K=upfer ver wendet. werden können, während der Sinter- körper zwecks Erhöhung seiner Härte -Lind Verschleissfestigkeit mitunter zweckmässig noch Zusätze von Karbiden der Elemente der vierten, fünften und sechsten Gruppe des periodischen Systems erhält.
Handelt es sich um die Herstellung von verhältnismässig grossen Hohlräumen, so kann unter Umständen bei Anwendung eines mas siven Kernes der Skelettkörper den Kern nicht mehr zur Gänze aufnehmen. In diesem Falle wird es zweckmässig sein, den Kern hohl auszubilden oder ihn im Innern mit einem hochsehmelzenden pulverförmigen Material, z. B. keramischem Werkstoff, auszufüllen. Wird im letzteren Falle die Ummantelung des Kernes von dem Skelettkörper während des Sinterprozesses aufgesogen, so kann der übrigbleibende pulverförmige Werkstoff leicht aus dem Hohlraum entfernt werden.
Schliesslich kann man den Kern auch zur Gänze aus pulverförmigem, hochschmelzendem Material, z. B. geeigneten Metalloxyden, wie Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Beryllium oxyd, aufbauen, der durch ein geeignetes Bindemittel, z. B. Wasser, leicht verdamp fende organische Flüssigkeiten, wie Alkohol oder andere, verfestigt ist, das beim Sintern verdampft, so dass der Kern zerfällt und leicht aus dem Hohlraum entfernt werden kann.
An Hand der Zeichnung wird die Erfin dung noch an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Fig.1 zeigt eine An sieht im Schnitt, Fig.2 die Draufsicht eines Sintereisenkörpers 1, der mit Bohrungen 2' und 3' versehen ist, deren Richtungen auf einander senkrecht stehen. Dieser Sinterkör per wird dadurch hergestellt, dass in den Press- ling zwei Kupferkerne 2 und 3 eingelegt wer den, deren Form den Bohrungen 2' und 3' entspricht. Während des Sinterungsprozesses werden die Kupferkerne von dem Eisenkör per aufgesogen, und es entsteht ein dichter und fester Formkörper.
Die Fig. 3 zeigt eine Ansieht im Schnitt. Fig.4 die Draufsicht eines Formkörpers 4, der mit einem Hohlraum 5' versehen ist, an dem zwei Kanäle 6' angesetzt sind. Mit Hilfe der bekannten Verfahren wäre es überhaupt nicht möglich, einen derartigen Formkörper herzustellen. Nun ist es ohne besondere Schwierigkeiten möglich, einen Kern 5 von der Form des Hohlraumes 5' mit dem ange setzten Kern 6' für die Kanäle 6' herzustel len und denselben mit dem Metallpulver für den Formkörper zu verpressen, worauf der Sinterungsprozess durchgeführt wird. Bei der Sinterungstemperatur wird der Kern flüssig und von dem benachbarten porösen Skelett körper aufgesogen, so dass der gewünschte Formkörper entsteht.
Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht im Schnitt., Fig. 6 die Draufsicht eines Steuerschiebers für Pressluftanlagen oder Dampfmaschinen. Auch in diesem Falle muss in den aus Eisen pulver gepressten Formkörper 7 ein geeig neter Kupferkern 8 eingelegt werden, der der Form des Kanals 8' entspricht. Das beim Sin terungsprozess vom Formkörper 7 aufgesogene Kupfer bildet dann gleichzeitig eine gute Ab dichtung der Wandungen des Kanals 8'.
Die Fig.7 zeigt eine Ansicht im Schnitt, Fig. 8 die Draufsieht einer 3letallkappe 0, die ein Gewinde aufweisen muss. Auch dieser Formkörper kann mittels der bisher bekann ten Verfahren nicht auf pule ermetallurgischem Wege hergestellt. werden. Zweeks Herstellung dieser Kappe wird nun in der Weise verfah ren, dass man zunächst einen Kern herstellt, der dem Hohlraum dieser Kappe entspricht.
In diesem Falle wird es jedoch zweckmässig sein, nicht einen massiven Kupferkern anzu wenden, weil der Kern sonst nicht zur CTiinze von den verhältnismässig dünnen )Vandungen der Kappe beim Sinterungsprozess aufgesogen werden könnte. Man wird vielmehr einen dünnwandigen Kern 10 verwenden, der ent weder hohl. ausgebildet oder mit einer pulver förmigen, hoehschmelzenden Masse 11 gefüllt ist, die nach dem Sinterungsprozess \leicht entfernt werden kann.
Es kann in diesem Falle auch ein Kern verwendet werden, der aus pulverförmigem, hochschmelzendem Werk stoff besteht, welcher durch ein geeignetes Bindemittel verfestigt ist, das beim Sinterungs- prozess verdampft. Auch in letzterem Falle kann der pulverförmige Werkstoff nach dem Sinterungsprozess leicht entfernt werden.
Process for the production of metal bodies with cavities by powder metallurgy. The production of metal bodies with cavities by powder metallurgy has already made considerable difficulties when it comes to very simple hollow frame forms. Attempts have already been made to manufacture the hollow bodies in such a way that when the metal powder is pressed, cores corresponding to the cavity molds were inserted, which cores had to be removed again after the pressing process. For this purpose, the presses have already been designed in such a way that the core is automatically pulled out of the compact by the press after the pressing process.
However, this method he calls for even with simple cavity forms complicated pressing tools and presses, while more complex cavities can not be made in this way so far.
The invention, which overcomes these difficulties, relates to a method for the production of metal bodies with cavities by powder metallurgy and is that the metal powder is pressed with at least one inserted core and the compact is then exposed to the inserted core of the sintering temperature becomes. With the help of the method according to the invention it is possible to even produce moldings with complex cavities in a number of ways.
In many cases it is expedient to use a metallic material for the core, the melting point of which is at most the sintering temperature of the molded body, so that the core is absorbed by the sintered body during the sintering process. In a sintered body, e.g. B. from iron or Stahlpul ver, the core can for example advantageously be geinaeht made of copper, the alloy additives such as manganese, aluminum or others can be added. During the sintering process, the copper core is absorbed by the porous iron body, and a cavity with the original shape of the core remains.
In this case, the absorbed copper would simultaneously strengthen the iron skeleton body and seal the walls of the cavity. The latter circumstance is particularly advantageous when the cavity is intended for the reception of gases or liquids and should therefore be appropriately tight. In this way, one can also use sintered bodies without difficulty. Cavities for the management of gases and liquids, such as Ventilkör by and the like, produce.
It has. see shown that for the core instead of full copper advantageous z. B. aneli zinc, tin, nickel or alloys of these metals with each other or with K = copper. can be, while the sintered body in order to increase its hardness -ind wear resistance occasionally expediently still receives additions of carbides of the elements of the fourth, fifth and sixth group of the periodic system.
If it is a question of producing relatively large cavities, under certain circumstances the skeletal body can no longer accommodate the core in its entirety when using a solid core. In this case, it will be useful to make the core hollow or to fill it with a high-boiling powdery material, e.g. B. ceramic material to be filled. If, in the latter case, the casing of the core is absorbed by the skeletal body during the sintering process, the powdery material that remains can easily be removed from the cavity.
Finally, the core can also be made entirely of powdery, high-melting material, e.g. B. suitable metal oxides, such as aluminum oxide, magnesium oxide, beryllium oxide, build up, which is supported by a suitable binder, e.g. B. water, easily evaporating organic liquids, such as alcohol or others, is solidified, which evaporates during sintering, so that the core disintegrates and can be easily removed from the cavity.
With reference to the drawing, the inven tion is explained in more detail using some exemplary embodiments. 1 shows a section, FIG. 2 shows the plan view of a sintered iron body 1 which is provided with bores 2 'and 3', the directions of which are perpendicular to one another. This sintered body is produced by inserting two copper cores 2 and 3 into the compact, the shape of which corresponds to the bores 2 'and 3'. During the sintering process, the copper cores are absorbed by the iron body, and a dense and solid molded body is created.
Fig. 3 shows a view in section. 4 shows the top view of a shaped body 4 which is provided with a cavity 5 ', to which two channels 6' are attached. With the aid of the known methods it would not be possible at all to produce such a shaped body. Now it is possible without particular difficulties to produce a core 5 of the shape of the cavity 5 'with the attached core 6' for the channels 6 'and to press the same with the metal powder for the molded body, whereupon the sintering process is carried out. At the sintering temperature, the core becomes liquid and is absorbed by the neighboring porous skeletal body, so that the desired shaped body is created.
FIG. 5 shows a view in section. FIG. 6 shows the plan view of a control slide for compressed air systems or steam engines. In this case, too, a suitable copper core 8, which corresponds to the shape of the channel 8 ', must be inserted into the molded body 7 pressed from iron powder. The copper absorbed by the molded body 7 during the sintering process then simultaneously forms a good seal from the walls of the channel 8 '.
FIG. 7 shows a view in section, FIG. 8 shows the top view of a 3letallkappe 0, which must have a thread. This molding, too, cannot be produced by coil metallurgy using the previously known processes. will. Zweeks production of this cap will now proceed in such a way that you first produce a core that corresponds to the cavity of this cap.
In this case, however, it will be advisable not to use a solid copper core because otherwise the core would not be able to be absorbed by the relatively thin walls of the cap during the sintering process. Rather, you will use a thin-walled core 10 that is neither hollow ent. formed or filled with a powdery, high melting mass 11, which can be easily removed after the sintering process \.
In this case, it is also possible to use a core made of powdery, high-melting material that is solidified by a suitable binding agent that evaporates during the sintering process. In the latter case too, the powdery material can easily be removed after the sintering process.