Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Strängen aus Metallpulvern. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstel lung von Strängen aus Metallpulvern durch Sintern.
Es sind bereits Verfahren und Einriehtun- gen bekannt, die zur Herstellung von Strän gen aus Metallpulvern dienen. Hierbei wird das als Ausgangsmaterial dienende Metall pulver in einer Strangpresse bekannter Bau art zuerst unter hohem Druck in Form eines Stranges gepresst, der natürlich nur geringe Festigkeit besitzt. Um die geringe Festigkeit wenigstens so weit zu erhöhen, dass derartige Stränge ohne Brüche und Defekte den wei teren Prozessen unterzogen werden können, hat es sich als notwendig erwiesen, den Metall pulvern vor dem Pressen mehr oder weniger grosse Mengen organischer Bindemittel beizu fügen.
Um die Wirkung einer derartigen Strangpresse zu erhöhen, ist auch bereits vor geschlagen worden, diese mit einem Pressstem- pel zu versehen, der eine schwingende Bewe gung ausführt. Der so gepresste Metallpulver strang wird anschliessend gesintert, wobei die beigemengten organisehen Bindemittel ver dampfen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieses Herstellungsverfahren eine Reihe von Nach teilen aufweist. Insbesondere besitzt der ge presste Strang aus Metallpulver vor dem Sin tern unterschiedliche Pressdiehten, was wäh rend des Sintervorganges einen ungleichen Schwund zur Folge hat, wodurch ein Ver ziehen der Stränge unvermeidlich ist. Derart verzogene Stränge neigen bei der Weiterver arbeitung zur Rissbildung. Ferner ist es bei diesem Herstellungsverfahren sehr schwierig, einstückige Metallstränge zu erzeugen, da hierzu eine genaue Übereinstimmung des Strangpressens und des Sinter- bzw. Verdich tungsprozesses erforderlich ist, die über län gere Zeiträume nur schwer oder überhaupt nicht gewährleistet werden kann.
Demzufolge weisen derart erzeugte Metallstränge erfah rungsgemäss häufig Knickstellen und Risse auf.
Im Gegensatz hierzu ist das Herstellungs verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, d,ass ein hitzebestän diges, aus dielektrischem Material bestehendes, in wenigstens annähernd senkrechter Lage an geordnetes rohrartiges Gebilde in periodische Vibration versetzt und kontinuierlich, aber regelbar vom obern Ende aus mit Metallpulver gefüllt wird.
Diese Füllung bewegt sich, in folge der Vibration in dicht. gerütteltem Zu stand, längs des rohrartigen Gebildes fort lind gelangt. vor dem Erreichen von dessen unterem Ende unter die Wirkung eines hochfrequenten Magnetfeldes. Dieses bewirkt innerhalb des <B>1</B> etallpulverstranges eine Erhitzung auf Sin- tertemperatur, so da.ss das Metallpulver als vorgesinterter Strang das rohrartige Gebilde verlässt.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet eine in ihrer Förder menge regelbare kontinuierlich arbeitende Be- schickungsvorriehtung für die fortlaufende Zuführung von Metallpulvern zu einem Sin terrohr aus hitzebeständigem, dielektrischem Material. Dieses Sinterrohr ist in wenigstens angenähert senkrechter Lage angeordnet. Sein Querschnitt entspricht natürlich zumindest angenähert dem erwünschten Querschnitt des vorgesinterten Stranges. Das Sinterrohr wird durch einen mechanischen Schwingungserzen- er in dauernde Vibrationen versetzt.
Es ragt an seinem untern Ende durch die Induktions spule eines Hochfrequenzerzeugers hindurch und ist im Bereich grösster Erhitzung mit Kühlvorrichtungen für seine Aussenwandung versehen. Es sind ferner Mittel vorhanden, die den vorgesinterten Metallpulverstrang mit re gelbarer Geschwindigkeit aus dem untern Ende des Sinterrohres austreten lassen.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Fig.1 bis 3 beschrieben, von denen dar stellen Fig.1 eine beispielsweise Ausführung einer Einrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens, in schematischer Wiedergabe, Fig. 2 eine schematische Wiedergabe einer beispielsweisen Beschickungsvorrichtung für die in Fig.1 gezeigte Einrichtung, Fig. 3 die beispielsweise Ausgestaltung des untern Endes eines Sinterrohres für die Ein richtung nach Fig. 1.
Eine beispielsweise Ausführung einer Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung zeigt die Fig. 1 in schematischer Darstellung. Das rohr artige Gebilde, in dem die Vorsinterung des Metallpulvers durchgeführt wird, nachstehend Sinterrohr genannt, ist mit 1 bezeichnet. An seinem obern Ende wird ihm über eine be liebige aber regelbare Beschickungsvorrichtung 2 in kontinuierlichem Strom das Metallpulver- 3 zugeführt. Das Sinterrohr 1, das vorzugs weise wenigstens angenähert senkrecht ange ordnet sein sollte, ist in seiner Längsrichtung elastisch gelagert und kann Längsschwingun gen ausführen, die ihm durch einen mecha nischen Sehwingungserzeuger 4 aufgezwungen werden.
Das Sinterrohr 1 ragt an seinem un tern Ende durch eine Einrichtung 5 zur Er- zeugung eines hoehfrequenten Magnetfeldes, das eine Erhitzung des im Sinterrohr 1 be findlichen Metallpulvers 3 bewirkt, wenn die ses mit vorbestimmter Geschwindigkeit durch den Wirkungsbereich des Hoehfrequenzfeldes hindurehbewegt wird. Die Erhitzung bewirkt ein Sintern des Metallpulvers, (las als vorge sinterter Strang 6 aus dem Ende des Sinter rohres austritt. Anschliessend gelangt der vor gesinterte Strang 6, in der gezeiehneten bei spielsweisen Ausführung in einen weiteren Sinterofen 7 und nach dem Durchlaufen des selben in eine Vorrichtung 8 zur mechanischen Verdichtung und Verformung, hier beispiels weise als Walzgerüst mit zwei Walzen ange deutet.
Bei diesem Verfahren wird nur von einer Stelle aus, in Fig. 1 beispielsweise an) Walz- gerüst, die hinter dem Ausgang des Sinter rohres 1 liegt, die Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher der vorgesinterte Strang das Sin terrohr 1 verlässt und welche Verweilzeiten das Metallpulver im Sinterrohr 1 bzw. inner halb des hochfrequenten Magnetfeldes und im Nachsinterofen 7 aufweist. Abgesehen von der damit erzielbaren leichten Einregulierung der Verweilzeiten, wird hierdurch auch gewährlei stet, dass auf den Strang besonders beim Vorsin tern und beim Austritt aus dem Sinterrohr 1 nur unwesentliche Längskräfte ausgeübt wer den und dadurch keine Neigung zur Riss- und Knickbildung vorhanden ist.
Je nach Einstellung der Stranggeschwin digkeit muss natürlich die Menge des zuge führten Metallpulvers 3 grösser oder geringer sein, wozu die kontinuierlich arbeitende Be- schickungsvorriehtung eine geeignete Regel- vorriehtung besitzt, die in Fig. 2 in einer bei spielsweisen Ausführung schematisch darge stellt ist.
Die Beschickungsvorrichtung besteht hierbei aus dem Vorratsrichter 9 für das Me- tallpulver, das in bekannter Weise mittels einer Transport.sehnecke 10 in (las obere Ende des Sinterrohres 1 gefördert wird, und zwar je nach Drehzahl der Sehneekenwelle 11 in mehr oder weniger grosser Menge. Das Ge häuse 12 der Beschiekung:
seinriehtung ist starr auf den l"nterlagen 13 befestigt, zusammen mit dem äussern Rand eines federnden Ringes 14, dessen innerer Rand das Sinterrohr 1 trägt. Auf diese Weise ist das obere Ende des Sinterrohres und der Raum 15 der Beschik- kungsvorrichtung luftdicht abgeschlossen, denn auch das im Vorratsrichter 9 befindliche Me tallpulver und die Transportschnecke 10 bil- den einen ausreichenden Abschluss -e--en die Aussenluft. Der Zweck dieser Massnahme wird weiter unten noch erläutert.
Die federnde Aufhängung des Sinterrohres 1, die natürlich auch in anderer Weise als mit der Federscheibe 14 nach Fig. 2 erfolgen kann, ermöglicht dem Sinterrohr 1 Längsbewegun gen, z. B. in Form relativ schneller und peri odischer Schwingungen auszuführen. Sie wer den durch beliebige geeignete Sehwingungs- erzeuger 4, beispielsweise einen Membranrütt- ler bekannter Bauart, auf das Sinterrohr über tragen und bewirken eine Verdichtung des anfänglich nur lose aufgefüllten Metallpulvers im Sinterrohr 1. Die periodischen Vibrationen nüissen nicht notwendig sinusförmig verlaufen und können in bekannter Weise durch geeig nete Anschläge auch in harte Stösse umge formt werden.
Zusätzlich zu den longitudina len Vibrationen können auch Klopfeinrichtun gen auf das Sinterrohr einwirken, zwecks Ver stärkung der mechanischen Verdichtung der Metallpulversäule. Je nach Korngrösse und Korn grössenverteilung wird die Amplitude der Vibrationen gewählt. Auch die Länge des Sinterrohres 1 vom obern Ende bis zur Ein richtung 5 ist von Einfluh auf die Dichte und Homogenität der Metallpulversäule, die in den Sinterbereich eintritt. Das Sinterrohr 1 besteht aus hitzebestä ndi- gen dielektrisehem Material.
Der Querschnitt des Sinterrohres kann beliebig gewählt werden und wird zweckmässigerweise so gestaltet, dass er wenigstens annähernd dem erwünschten Querschnitt des vorgesinterten Stranges 6 gleicht.
Die Einrichtung 5 zur Hochfrequenzerhit zung ist in Fig. 3 in einer beispielsweisen Aus führung schematisch dargestellt und besteht im wesentlichen aus einer Induktionsspule 16, die über ein Anpassglied 17, hier beispielsweise als Übertrager dargestellt, aus dem Hochfre quenzgenerator 18 regelbarer Leistung ge speist wird. Diese Leistungsregelung ist wich tig, weil sie die im Metallpulver erzeugte Wärme bestimmt und die Wärmemenge je nach Durchlaufgeschwindigkeit, Pulverzusam mensetzung und erwünschter Sintertempera tur unterschiedliche Grösse aufweisen kann.
Es ist unerwünscht, dass die Aussenwan dung des Sinterrohres 1 sehr hohe Temperatur annimmt, insbesondere um eine unzulässige Erwärmung des obern Teils des Sinterrohres zu vermeiden. Demzufolge sind Kühlvorrich tungen vorgesehen, die in verschiedenartiger Weise ausgeführt sein können. Eine zweck mässige Kühlvorrichtung besteht darin, dass die Induktionsspule 16 aus Metallrohr, bei spielsweise Kupferrohr hergestellt und von einem geeigneten Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchströmt wird, wobei dann die Spulenwindungen in nur geringem Abstand von der Aussenwandung des Sinterrohres 1 angebracht werden, ohne aber dasselbe zu be rühren, um dessen Bewegungsfreiheit in Längsrichtung nicht unzulässig zu behindern.
Es besteht auch die Möglichkeit, bei geeigneter konstruktiver Gestaltung des Sinterrohres 1 und Anbringung eines Kühlmantels - inner halb des IIoelifrequenzfelcles oder die Induk tionsspule 16 mit umschliessend - ein geeig netes flüssiges Kühlmittel zu verwenden, das aber geringe dielektrische Verluste aufweisen mass. Schliesslich kann auch eine Kiihlung der Aussenfläche des Sinterrohres 1 durch einen Pressluftstrom vorgenommen werden.
Bei der Verarbeitung von Metallpulvern nach dein vorliegenden Verfahren, die bei den Vor sinterungstemperaturen zu unerwünschten chemischen Reaktionen mit der Aussenluft neigen, kann die Vorsinterung in einer Schutz gasatmosphäre vorgenommen werden. Die Fig. \? und 3 zeigen eine hierfür geeignete bei spielsweise Ausgestaltung des obern bzw. un tern Endes des Sinterrohres 1. Wie bereits erwähnt, ist der Innenraum 15 der Beschik- kungsvorrichtung nach Fig. 2 allseits luftdicht vom Aussenraum abgeschlossen.
Infolgedessen ist es möglich, ein Schutzgas unter geringem Überdruck durch den Rohrstutzen 19 und zweckmässigerweise über ein Rüekschlagventil in den Raum 15 einzuleiten. Dieses Schutzgas wird dann alle Poren der Metallstaubsäule ausfüllen, mit dem Metallpulver längs des Sinterrohres bis in den Sinterbereich gelan gen und dort, eine Sinterung unter Sellutzgas- atmosphäre ermöglichen. Da der vorgesinterte Strang aus Metallpulver mit hoher Tempera tur aus dem untern Ende des Sinterrohres 1 austritt, kann es erwünscht sein, noch längs einer gewissen Wegstrecke die Schutzgasatmo sphäre um den vorgesinterten Strang beizu behalten.
Eine beispielsweise Ausführung einer Vorrichtung hierfür ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Das Sinterrohr 1 mündet mit sei nem untern Ende hier in ein relativ weites Rohr 20, das mit einem Stutzen 21 das Sinter rohr 1 eng umschliesst, ohne aber zu berühren, damit dessen Bewegungsfreiheit in Längsrich tung nicht beeinträchtigt wird. Das mit dem vorgesinterten Strang aus dem untern Ende des Sinterrohres 1 austretende Schutzgas füllt den Innenraum des Rohres 20, ohne in grö sserem Umfang durch den schmalen Ringschlitz am Kragen 21 in den Aussenraum dringen zu können. Je nach der Länge des Rohres 20 verweilt somit der v orgesinterte Strang 6 noch eine kürzere oder längere Zeit in einer Schutz gasatmosphäre.
Falls erforderlich, kann dem Rohr 20 natürlich auch frisches Schutzgas zu geführt werden. Ferner kann für das Rohr 20 eine Kühlung vorgesehen werden, falls eine rasche Abkühlung des vorgesinterten Stranges 6 erwünscht ist.
Die gleichen in Fig. 2 und 3 angedeuteten Einrichtungen können auch verwendet wer den, um an Stelle von Schutzgas ein chemisch wirksames Gas einzuführen, falls beim Versin tern erwünschte chemische Reaktionen am Me tallpulver vorgenommen werden sollen, bei spielsweise eine Reduktion.
Der aus dem untern Ende des Sinterrohres 1 austretende vorgesinterte Strang aus Metall pulver bedarf im allgemeinen einer Nachsin terung in einem Sinterofen 7 bekannter Bau art, vorzugsweise bei einer Temperatur von
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<SEP> Andernfalls <SEP> \wird <SEP> aniAus gang <SEP> des <SEP> Sinterofens <SEP> 7 <SEP> oder <SEP> des <SEP> @interrohrc#s
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