Die Erfindung bezieht sich auf ein Presswerkzeug zum Formen von dickwandigen, zum anschliessenden Sintern bestimmten Rohrstücken aus Metallpulver, insbesondere zum Formen von dickwandigen Rohrstücken zur Herstellung von Kontaktdüsen für Schweissmaschinen, wobei das Rohrstück durch Umpressen eines Dornes mit dem Metallpulver einstükkig geformt wird, mit einer eine durchgehende Bohrung aufweisenden Matrize, einem Unterstempel und einem Oberstempel sowie einem Dorn, der während des Pressvorgangs den Raum zwischen Oberstempelçund Unterstempel durchsetzt.
Kontaktdüsen für Schweissmaschinen haben eine zentrale Bohrung grosser Länge, jedoch relativ geringen Querschnittes, durch die ein Schweissdraht zur Schweissstelle geführt und in der gleichzeitig durch Anliegen des Drahtes an der Bohrungswand der elektrische Kontakt hergestellt wird.
Die pulvermetallurgische Herstellung von Kontaktdüsen bringt den Vorteil, dass ein Werkstoff verwendet werden kann, der sowohl hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit als auch hinsichtlich Verschleissfestigkeit günstige Werte hat.
Gut geeignet ist eine Mischung aus Kupfer und Wolfram, die dank der Anwendung der pulvermetallurgischen Herstellung miteinander gepaart werden können; schmelzmetallurgisch wäre diese Paarung nicht möglich. Werkstoffe, die eine hohe Verschleissfestigkeit haben, sind oft nur schwer zu bearbeiten, so dass das Anbringen einer langen dünnen Düsenbohrung durch Bohren sehr schwierig oder überhaupt nicht möglich ist. Diese Schwierigkeit wird umgangen, wenn man die Bohrung durch Umpressen eines dünnen Domes herstellt. Gegenüber Kontaktdüsen, die aus Legierungen bestehen, die auf schmelzmetallurgischem Wege gewonnen wurden, lassen sich trotz verbilligter Herstellung wesentlich grössere Standzeiten erreichen.
Als Beispiel sei angegeben, dass mit bekannten Düsen aus Schmelzlegierungen 1200 m Schweissnaht hergestellt werden können, bis die Düse verschlissen ist, während eine entsprechende pulvermetallurgisch hergestellte Düse eine Schweissnahtlänge von 3200 m zulässt.
Die bei der Herstellung einer Schweissnaht durch die Düse gelaufene Drahtlänge ist naturgemäss ein Vielfaches der Schweissnahtlänge.
Die Länge der Düsenbohrung bewegt sich üblicherweise im Bereich von 20 bis 45 mm; möglich sind auch Düsen mit einer Länge bis herab zu 10 mm und bis hinauf zu 50 mm.
Die Bohrungsdurchmesser liegen üblicherweise im Bereich zwischen 0,8 und 2,2 mm und können nach unten bis zu 0,6 und nach oben bis zu 4,5 mm reichen, wobei jedoch bei dem extrem grossen Bohrungsdurchmesser von 4,5 mm die Länge auf jeden Fall grösser als 10 mm ist. Die meisten Düsen haben Bohrungen mit einer Mindestlänge von 20 mm und einem Verhältnis von Bohrungsdurchmesser zu Bohrungslänge im Bereich von 1:8 bis 1:65.
Die Länge des Dornes ist aus folgenden Gründen um ein Vielfaches grösser als die Länge der Düsenbohrung. Das Volumen von lose geschüttetem Metallpulver ist etwa dreimal grösser als das Volumen nach der Pressung. Wenn also eine im wesentlichen zylindrische Düse eine Länge von 40 mm hat, ist die Schütthöhe des Pulvers 120 mm. Da der Dorn über die gesamte Schütthöhe reichen muss und ausserdem noch gewisse Längen für seine Halterung und Führung nötig sind, hat der Dorn bei dem angegebenen Beispiel eine Länge von etwa 180 mm, wobei die Dicke z. B. 0,8 mm sein kann. Der Dorn ist also ein langer dünner Draht, der eine nur sehr geringe Steifigkeit hat.
Infolge der geringen Steifigkeit des Dornes ist es problematisch, ein Ausknicken des Dornes beim Einführen in eine Führungsbohrung zu verhindern. Einerseits nämlich darf der Dorn nicht zuviel Spiel in seiner Führungsbohrung haben, weil sonst das Pulver in diesen Spalt verdrängt wird, wäh rend andererseits bei zu grossem Einschiebewiderstand das Einschieben wegen des Ausknickens des Dornes nicht mehr möglich ist, so dass die Passung des Dornes in seiner Führungsbohrung nicht allzu eng sein darf. Wenn in die Dornführungsbohrung Metallpulver gelangt, was wegen des notwendigerweise zuzulassenden Spieles nicht zu vermeiden ist, besteht die Gefahr, dass der Dorn klemmt und dann ausknickt.
Während des Pressvorganges wird das Metallpulver verdichtet und führt gleichzeitig eine Relativbewegung zum Dorn aus. Diese Relativbewegung erfordert um so höhere Kräfte, je weiter die Verdichtung fortgeschritten ist. Da der
Dorn verhältnismässig lang ist, muss er bei einer Form, bei der der Dorn fest mit einem der Stempel verbunden ist, entgegen einer beträchtlichen, durch den Druck des Pulvers entstehenden Reibungskraft bewegt werden, wobei wieder die
Gefahr eines seitlichen Ausknickens besteht.
Durch die nachfolgend beschriebene Erfindung soll eine
Pressform zur pulvermetallurgischen Herstellung von Kontaktdüsen der eingangs genannten Art geschaffen werden, bei der die Relativbewegungen zwischen dem Dorn und dem Pulver während der Pulververdichtung mindestens dann gering sind, wenn der seitliche Andruck des Pulvers an den Dorn eine gewisse Grösse erreicht hat.
Die erfindungsgemässe Pressform der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn eine so grosse Länge aufweist, dass er in der Füllstellung, in der der Oberstempel einen Abstand von der oberen Mündung der Matrizenbohrung hat, in den Unterstempel eingreift, und dass sowohl im Oberstempel als auch im Unterstempel Dornführungsbohrungen vorgesehen sind und der Dorn in einen der Stempel entgegen eine Kraftwirkung einschiebbar ist, die ihn aus dem Stempel herauszudrücken versucht. Die Nachgiebigkeit des Dornes hat zwei Vorteile. Einmal wird dadurch das Einfädeln des Dornes in die Dornführungsboh.
rung erleichtert, da der Dorn, wenn er nicht direkt in die Dornführungsbohrung trifft, nicht zum Ausknicken gezwungen wird, wenn sich der Oberstempel weiterhin nach unten bewegt. Der Druck auf den Dorn führt schliesslich dazu, dass dieser mit seiner Spitze die Führungsbohrung findet.
Zum anderen braucht der Dorn während des Verdichtens des Metallpulvers nicht durch das teilweise verdichtete Pulver hindurchgedrückt zu werden, d. h. wenn die Pressung so weit vorgeschritten ist, dass das Pulver den Dorn sozusagen festhält, kann dieser in den Stempel eindringen, aus der ihn die erwähnte Kraft herauszudrücken versucht. Die Einschiebbarkeit des Dornes entgegen einer Kraft ist nicht auf eine Anordnung beschränkt, bei der der Dorn aus einer Dornführungsbohrung des Unterstempels herausgezogen wird. Vielmehr kann die Anordnung auch umgekehrt sein. Der Dorn kann also sowohl in den Oberstempel als auch in den Unterstempel gegen eine Kraft einschiebbar sein.
Der Dorn kann über eine Strecke in den betreffenden Stempel einschiebbar sein, die gleich dem ein- bis zweifachen der Länge der herzustellenden Bohrung ist.
Der Dorn kann am Oberstempel befestigt sein und die Dornführungsbohrung kann im Unterstempel in die Umgebung oder einen Sammelraum für aus ihr herausfallendes Metallpulver münden.
Obwohl es zunächst paradox erscheint, die Führungsbohrung so anzuordnen, dass das Eindringen von Metallpulver begünstigt wird, hat sich diese Anordnung doch als günstiger erwiesen, als die Anordnung der Dornführungsbohrung im Oberstempel, weil die Abführung von eingedrungenem Metallpulver durch die Schwerkraft erreicht wird.
Die Abführung des Metallpulvers kann durch das untere Ende der Dornführungsbohrung erfolgen. Man kann jedoch im Unterstempel mindestens eine seitliche Drainagebohrung anordnen, die von der Dornführungsbohrung ausgeht und an der Mantelfläche des Unterstempels mündet und die ausgehend von der Dornführungsbohrung ein so starkes Gefälle hat, dass Metallpulver der Schwerkraft folgend in der Drainagebohrung nach unten rutscht, zum Beispiel ein Gefälle von 450 Durch eine solche seitliche Drainagebohrung wird erreicht, dass die Befestigung des Unterstempels am unteren Kolben der Presse einfacher konstruiert werden kann, als dann, wenn am unteren Ende des Unterstempels eine freie Mündung der Dornführungsbohrung erhalten bleiben muss.
Die Stirnseite des Stempels, aus dem der Dorn vollständig herausgezogen wird, kann zur Einführung des Dornes in die Dornführungsbohrung trichterförmig ausgebildet sein, wo durch die Einführung des Dornes in die Dornführungsbohrung erleichtert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefüg ten schematischen Zeichnung weiterhin erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Presswerkzeug zur Herstellung einer Kontaktdüse, deren Aussenform nach dem Pressen im wesentlichen fertig ist, wobei sich die
Pressenteile im Zustand vor oder während des Füllens mit Metallpulver befinden,
Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt im Zustand nach Beendigung des Pressvorganges,
Fig. 3 in einem entsprechenden Schnitt den Zustand nach dem Ausstossen des Presslings und
Fig. 4 bis 6 Schnitte entsprechend den Fig. 1 bis 3 einer Pressform für die Herstellung eines zylindrischen Rohlings.
Das Presswerkzeug nach den Fig. 1 bis 3 hat eine Matrize 1, einen Unterstempel 2, einen Oberstempel 3 und einen Dorn 4. Die Beschaffenheit dieser Hauptteile und ihr Zusammenwirken soll im folgenden näher beschrieben werden.
Die Matrize 1 hat eine durchgehende Bohrung 5, die einen kreisrunden Querschnitt aufweist, der über die gesamte Länge der Bohrung gleichbleibend ist.
Der Unterstempel 2 hat eine Dornführungsbohrung 6 und eine seitliche Abführbohrung 7, die ein starkes Gefälle von zum Beispiel 450 hat und von der Abführbohrung 6 zur Mantelfläche 8 des Unterstempels führt. Am oberen Ende des Unterstempels 2 befindet sich eine Hohlkegelfläche 9, die in eine ebene Fläche 10 übergeht.
Der Oberstempel 3 hat ein Aussenrohr 11, das über einen Kernstab 12 geschoben ist. Der Kernstab 12 und ein mit ihm verbundenes noch zu beschreibendes Teil reicht nicht bis zum vorderen Ende des Aussenrohres 11, sondern hat von diesem Ende einen Abstand a. Der Kernstab 12 stützt sich an einem Druckstück 13 der Form ab, während das Aussenrohr 11 an einem Schiebeteil 14 anliegt, das relativ zum Druckstück 13 und einem starr mit diesem verbundenen Führungsteil 15 verschiebbar ist. Eine Schraubendruckfeder 16, die den Kernstab 12 umgibt, drückt den Schiebeteil
14 nach unten, wobei durch Anlage einer Anschlagfläche 17 des beweglichen Teiles 14 an einer Schulter 18 des Führungsteiles 15 eine Endlage definiert ist.
Der Kernstab 12 hat eine verhältnismässig lange Bohrung 19, in der sich eine Schraubendruckfeder 20 befindet.
Das obere Ende der Schraubendruckfeder stützt sich am Ende der Bohrung 19 ab, während das untere Ende an einem Gleitstein 21 anliegt. Mit dem Gleitstein 21 ist der
Dorn 4 starr verbunden. Der Dorn 4 ist ein langer dünner Draht. Er kann bei einer Länge von zum Beispiel 180 mm eine Dicke von zum Beispiel 0,8 mm aufweisen.
Der Dorn 4 hat einen Durchmesser dn und eine freie Länge ID Die Länge ID ergibt sich daraus, dass der Dorn die gesamte Länge der Matrizenbohrung 5 durchragen muss, dass der Dorn über eine gewisse Länge in die Dornführungsbohrung 6 eingreifen muss, zum Beispiel 10 mm, dass der Abstand b zwischen der Stirnfläche 24 und dem unteren Ende des Rohres 11 vorhanden sein muss und dass der Dorn den freien Raum 25 im Rohr 11 durchragen muss. Hierdurch ergibt sich eine sehr grosse Länge In des Dornes, wofür oben ein Beispiel angegeben wurde.
Das untere Ende der Bohrung 19 ist durch einen Stopfen 22 verschlossen, der in den Kernstab 12 eingeschraubt ist und eine Führungsbohrung 23 für den Dorn 4 aufweist.
Bei der Herstellung einer Kontaktdüse wird wie folgt vor gegangen.
Zunächst werden die Teile des Presswerkzeuges in die Stellung gemäss Fig. 1 gebracht, wobei zuerst der Unterstempel in Stellung gebracht und dann der Dorn von oben her eingefädelt wird. In dieser Stellung hat das untere Ende des Rohres 11 einen Abstand b von der oberen Stirnfläche 24 der Matrize 1. Dieser Abstand reicht aus, um Metallpulver in die Bohrung 5 schütten zu können. Die Bohrung 5 wird bis zu ihrer oberen Mündung hin mit Pulver gefüllt. Nun wird der Oberstempel 3 nach unten bewegt mittels einer in der Zeichnung nicht gezeigten Presse. Dabei dringt zunächst das Rohr 11 in die Bohrung 5 ein und komprimiert das Metallpulver, das dabei auch in den Hohlraum 25 eindringt.
Durch den Widerstand des Metallpulvers gegen Zusammendrücken wird der Schiebeteil 14 im Führungsteil 15 nach oben gedrückt, bis schliesslich die obere Stirnfläche 26 des Schiebeteiles 14 an der Unterseite 27 des Druckstückes 13 zur Anlage gekommen ist. Das Druckstück 13 braucht aber dann noch nicht die Lage gemäss Fig. 2 erreicht zu haben. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Druckstükkes 13 in die Stellung nach Fig. 2 wird der Pressvorgang vollendet.
In einem bestimmten Stadium des Pressvorganges wird der Zustand erreicht, in dem der seitliche Andruck des Metallpulvers an den Dorn so gross ist, dass der Bewegungswiderstand des Dornes relativ zur Pulvermischung grösser ist als die Kraft der Feder 20. Die Feder 20 wird dann komprimiert, so dass am Ende des Pressvorganges der Zustand nach Fig. 2 bezüglich der Zusammendrückung der Feder 20 erreicht ist. Hierdurch werden die Axialkräfte auf den Dorn 4 möglichst gering gehalten und so ein Ausknicken des Dornes vermieden.
Bei der Entnahme des Presslings 28 aus der Form wird zunächst der Dorn 4 herausgezogen. Hierbei wird der Oberstempel 3 angehoben. Der Dorn 4 verbleibt solange in Ruhe, bis der Gleitstein 21 an der oberen Stirnfläche 29 des Stopfens 22 zur Anlage gekommen ist. Danach wird der Dorn bei weiterem Anheben des Oberstempels aus dem Pressling 28 herausgezogen, wobei der Pressling durch seine Haftung in der Matrizenbohrung am Mitgehen gehindert wird. Nach dem Herausziehen des Dornes wird der Unterstempel 2 relativ zur Matrize 1 nach oben bewegt, wobei der Pressling 28 aus der Matrizenbohrung 5 ausgestossen wird.
Der Pressling 28 hat im wesentlichen die feritge Aussenform einer Kontaktdüse. Nach dem Entfernen des Dornes verbleibt die dünne Innenbohrung 29. Der Pressling 28 wird gesintert und danach fertiggestellt durch Andrehen eines Gewindes an den Ansatz 30 des Presslings.
Die Bohrung 29 hat einen Durchmesser dB und eine Länge 1B Das Verhältnis dB/lB kann zum Beispiel 1:50 sein, wenn der Bohrungsdurchmesser d0=l mm und die Bohrungslänge ob=50 mm ist.
Das Presswerkzeug nach den Fig. 4 bis 6 ist wesentlich einfacher als dasjenige nach den Fig. 1 bis 3, da der hier mit 3' bezeichnete Oberstempel keine gegeneinander beweglichen Teile aufweist, sondern starr mit einem Druckstück 13' verbunden ist. Der Dorn 4 ist am Oberstempel 3' in gleicher Weise geführt, wie dies anhand der Fig. 1 beschrieben wurde. Der Unterstempel 2' hat eine trichterförmige Stirnflä che 31, die zur Dornführungsbohrung 6 hin abfällt. Die trichterförmige Fläche 31 erleichtert das Auffinden der Führungsbohrung 6 durch die Spitze des Dornes 4.
Beim Gebrauch der Pressform nach den Fig. 4 bis 6 wird wiederum die Matrizenbohrung 5 mit Pulver gefüllt. Danach bewegt sich der Oberstempel 3' nach unten und dringt in die Bohrung 5 ein, wobei das dort enthaltene Pulver komprimiert wird. Auch hierbei kommt ein Stadium, in dem die Pulvermasse den Dorn so weit festhält, dass.dieser in die Bohrung 19 des Oberstempels 3' eindringt Die Entformung geschieht auf gleiche Weise, wie dies anhand der Fig. 1 bis 3 be schrieben wurde.
Der hier mit 32 bezeichnete Pressling hat eine zylindrische Form. Die Aussenform der Kontaktdüse muss durch Spanabhebung geformt werden, was nach dem Sintern des Presslings geschieht. Hierbei wird ein oberer Ansatz entsprechend dem Ansatz 30 in Fig. 3 angedreht und ein Gewinde aufgeschnitten. Am vorderen Ende wird eine konische Andre hung angebracht und seitlich werden Schlüsselflächen angefräst. Diese Operationen können in einem Automaten durchgeführt werden. Selbstverständlich können auch andere Werkstücke, die eine lange dünne Bohrung enthalten und im übrigen eine Form haben, die die Anwendung der Pulvermetallurgie gestattet, unter Ausnutzung der vorstehenden Lehren hergestellt werden. Als Beispiele seien genannt Adapter für die Elektroindustrie (Diodenunterteile) und Strahlfangdüsen in der Pneumatiktechnik.
The invention relates to a pressing tool for shaping thick-walled pipe pieces from metal powder intended for subsequent sintering, in particular for shaping thick-walled pipe pieces for the production of contact nozzles for welding machines, the pipe piece being formed in one piece by pressing a mandrel with the metal powder, with a die having a continuous bore, a lower punch and an upper punch as well as a mandrel that penetrates the space between the upper punch and the lower punch during the pressing process.
Contact nozzles for welding machines have a central bore of great length, but relatively small cross-section, through which a welding wire is passed to the welding point and in which electrical contact is made at the same time by the wire resting against the wall of the bore.
The powder metallurgical production of contact nozzles has the advantage that a material can be used which has favorable values both in terms of electrical conductivity and in terms of wear resistance.
A mixture of copper and tungsten, which can be paired with one another thanks to the use of powder-metallurgical production, is well suited; This pairing would not be possible in terms of smelting metallurgy. Materials that have a high level of wear resistance are often difficult to machine, so that drilling a long, thin nozzle bore is very difficult or not possible at all. This difficulty is avoided if the hole is produced by pressing a thin mandrel. Compared to contact nozzles, which consist of alloys that have been obtained by smelting metallurgy, significantly longer service lives can be achieved despite cheaper production.
As an example, it should be stated that with known nozzles made of fused alloys 1200 m weld seams can be produced until the nozzle is worn out, while a corresponding powder-metallurgically produced nozzle allows a weld seam length of 3200 m.
The length of the wire passed through the nozzle when producing a weld seam is naturally a multiple of the weld seam length.
The length of the nozzle bore is usually in the range from 20 to 45 mm; Nozzles with a length down to 10 mm and up to 50 mm are also possible.
The bore diameters are usually in the range between 0.8 and 2.2 mm and can range down to 0.6 and up to 4.5 mm, but the length of the extremely large bore diameter of 4.5 mm is in any case larger than 10 mm. Most nozzles have bores with a minimum length of 20 mm and a ratio of bore diameter to bore length in the range from 1: 8 to 1:65.
The length of the mandrel is many times greater than the length of the nozzle bore for the following reasons. The volume of loosely poured metal powder is about three times larger than the volume after pressing. So if a substantially cylindrical nozzle has a length of 40 mm, the bed height of the powder is 120 mm. Since the mandrel must extend over the entire dump height and also certain lengths are necessary for its support and guidance, the mandrel in the example given has a length of about 180 mm, the thickness z. B. can be 0.8 mm. The mandrel is therefore a long, thin wire that has only very little rigidity.
Due to the low rigidity of the mandrel, it is problematic to prevent the mandrel from buckling when it is inserted into a guide bore. On the one hand, the mandrel must not have too much play in its guide bore, because otherwise the powder will be displaced into this gap, while on the other hand, if the insertion resistance is too great, insertion is no longer possible due to the buckling of the mandrel, so that the mandrel fits into his Guide hole must not be too narrow. If metal powder gets into the mandrel guide bore, which cannot be avoided because of the play that must necessarily be allowed, there is a risk that the mandrel jams and then kinks.
During the pressing process, the metal powder is compacted and at the same time moves relative to the mandrel. This relative movement requires higher forces the further the compression has progressed. Since the
The mandrel is relatively long, in a form in which the mandrel is firmly connected to one of the punches, it has to be moved against a considerable frictional force resulting from the pressure of the powder, the
There is a risk of buckling to the side.
The invention described below is intended to be a
Mold for powder metallurgical production of contact nozzles of the type mentioned are created, in which the relative movements between the mandrel and the powder during powder compaction are at least small when the lateral pressure of the powder on the mandrel has reached a certain level.
The mold according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that the mandrel has a length so great that it engages in the lower punch in the filling position in which the upper punch is at a distance from the upper mouth of the die bore, and that both in the upper punch as well as in the lower punch mandrel guide bores are provided and the mandrel can be pushed into one of the punches against a force that tries to push it out of the punch. The compliance of the mandrel has two advantages. Once this is the threading of the mandrel into the mandrel guide hole.
tion is made easier because the mandrel, if it does not hit the mandrel guide bore directly, is not forced to buckle when the upper punch continues to move downwards. The pressure on the mandrel ultimately leads to its tip finding the guide hole.
On the other hand, the mandrel does not need to be pushed through the partially compacted powder during the compaction of the metal powder; H. when the pressing has progressed so far that the powder holds the mandrel, so to speak, it can penetrate the punch, from which the aforementioned force tries to push it out. The ability of the mandrel to be pushed against a force is not limited to an arrangement in which the mandrel is pulled out of a mandrel guide bore of the lower punch. Rather, the arrangement can also be reversed. The mandrel can therefore be pushed against a force both into the upper punch and into the lower punch.
The mandrel can be pushed into the relevant punch over a distance which is equal to one to two times the length of the bore to be produced.
The mandrel can be attached to the upper punch and the mandrel guide bore can open into the surroundings or a collecting space for metal powder falling out of it in the lower punch.
Although it initially seems paradoxical to arrange the guide bore in such a way that the penetration of metal powder is favored, this arrangement has proven to be more favorable than the arrangement of the mandrel guide bore in the upper punch, because the removal of metal powder that has penetrated is achieved by gravity.
The metal powder can be discharged through the lower end of the mandrel guide bore. However, at least one lateral drainage hole can be arranged in the lower punch, which starts from the mandrel guide hole and opens out on the outer surface of the lower punch and which, starting from the mandrel guide hole, has such a steep gradient that metal powder slips downwards in the drainage hole following gravity, for example into Slope of 450 With such a lateral drainage hole it is achieved that the fastening of the lower ram on the lower piston of the press can be constructed more simply than if a free opening of the mandrel guide bore must be maintained at the lower end of the lower ram.
The end face of the punch, from which the mandrel is completely withdrawn, can be funnel-shaped for the introduction of the mandrel into the mandrel guide bore, which facilitates the introduction of the mandrel into the mandrel guide bore.
The invention is further explained below with reference to the accompanying schematic drawing. In the drawing show:
1 shows a vertical section through a pressing tool for producing a contact nozzle, the outer shape of which is essentially finished after pressing, with the
Press parts are in the state before or during filling with metal powder,
2 shows a corresponding section in the state after completion of the pressing process,
3, in a corresponding section, the state after the compact has been ejected and
4 to 6 sections corresponding to FIGS. 1 to 3 of a press mold for the production of a cylindrical blank.
The pressing tool according to FIGS. 1 to 3 has a die 1, a lower punch 2, an upper punch 3 and a mandrel 4. The nature of these main parts and their interaction will be described in more detail below.
The die 1 has a through hole 5, which has a circular cross-section which is constant over the entire length of the hole.
The lower punch 2 has a mandrel guide bore 6 and a lateral discharge bore 7, which has a steep gradient of 450, for example, and leads from the discharge bore 6 to the outer surface 8 of the lower punch. At the upper end of the lower punch 2 there is a hollow conical surface 9 which merges into a flat surface 10.
The upper punch 3 has an outer tube 11 which is pushed over a core rod 12. The core rod 12 and a part to be described connected to it does not extend to the front end of the outer tube 11, but has a distance a from this end. The core rod 12 is supported on a pressure piece 13 of the mold, while the outer tube 11 rests on a sliding part 14 which is displaceable relative to the pressure piece 13 and a guide part 15 rigidly connected to it. A helical compression spring 16 surrounding the core rod 12 pushes the sliding part
14 downwards, an end position being defined by a stop surface 17 of the movable part 14 resting against a shoulder 18 of the guide part 15.
The core rod 12 has a relatively long bore 19 in which a helical compression spring 20 is located.
The upper end of the helical compression spring is supported at the end of the bore 19, while the lower end rests on a sliding block 21. With the sliding block 21 is the
Mandrel 4 rigidly connected. The mandrel 4 is a long thin wire. With a length of 180 mm, for example, it can have a thickness of 0.8 mm, for example.
The mandrel 4 has a diameter dn and a free length ID The length ID results from the fact that the mandrel must protrude the entire length of the die bore 5, that the mandrel must engage in the mandrel guide bore 6 over a certain length, for example 10 mm, that the distance b between the end face 24 and the lower end of the tube 11 must be present and that the mandrel must protrude through the free space 25 in the tube 11. This results in a very large length In of the mandrel, for which an example was given above.
The lower end of the bore 19 is closed by a plug 22 which is screwed into the core rod 12 and has a guide bore 23 for the mandrel 4.
When producing a contact nozzle, proceed as follows.
First, the parts of the pressing tool are brought into the position shown in FIG. 1, the lower punch first being brought into position and then the mandrel being threaded from above. In this position, the lower end of the tube 11 is at a distance b from the upper end face 24 of the die 1. This distance is sufficient to be able to pour metal powder into the bore 5. The bore 5 is filled with powder up to its upper mouth. The upper punch 3 is now moved downwards by means of a press not shown in the drawing. The tube 11 first penetrates into the bore 5 and compresses the metal powder, which also penetrates into the cavity 25.
The resistance of the metal powder to compression pushes the sliding part 14 upwards in the guide part 15 until the upper end face 26 of the sliding part 14 has come to rest on the underside 27 of the pressure piece 13. The pressure piece 13 does not then need to have reached the position according to FIG. 2. With the further downward movement of the pressure piece 13 into the position according to FIG. 2, the pressing process is completed.
At a certain stage of the pressing process, the state is reached in which the lateral pressure of the metal powder on the mandrel is so great that the resistance to movement of the mandrel relative to the powder mixture is greater than the force of the spring 20. The spring 20 is then compressed, see above that at the end of the pressing process, the state according to FIG. 2 with regard to the compression of the spring 20 is reached. As a result, the axial forces on the mandrel 4 are kept as low as possible and buckling of the mandrel is avoided.
When the pressed part 28 is removed from the mold, the mandrel 4 is first pulled out. Here the upper punch 3 is raised. The mandrel 4 remains at rest until the sliding block 21 has come to rest on the upper end face 29 of the plug 22. Thereafter, the mandrel is pulled out of the compact 28 as the upper punch is raised further, the compact being prevented from moving with it by its adhesion in the die bore. After the mandrel has been pulled out, the lower punch 2 is moved upward relative to the die 1, the compact 28 being ejected from the die bore 5.
The compact 28 essentially has the finished external shape of a contact nozzle. After removing the mandrel, the thin inner bore 29 remains. The compact 28 is sintered and then finished by turning a thread on the shoulder 30 of the compact.
The bore 29 has a diameter dB and a length 1B. The ratio dB / lB can, for example, be 1:50 if the bore diameter d0 = 1 mm and the bore length ob = 50 mm.
The pressing tool according to FIGS. 4 to 6 is much simpler than that according to FIGS. 1 to 3, since the upper punch, here designated 3 ', has no mutually movable parts, but is rigidly connected to a pressure piece 13'. The mandrel 4 is guided on the upper punch 3 'in the same way as was described with reference to FIG. The lower punch 2 'has a funnel-shaped end face 31 which slopes down towards the mandrel guide bore 6. The funnel-shaped surface 31 makes it easier to find the guide bore 6 through the tip of the mandrel 4.
When using the mold according to FIGS. 4 to 6, the die bore 5 is again filled with powder. The upper punch 3 'then moves downwards and penetrates into the bore 5, the powder contained there being compressed. Here, too, comes a stage in which the powder mass holds the mandrel so far that it penetrates into the bore 19 of the upper punch 3 '. The demolding takes place in the same way as was described with reference to FIGS. 1 to 3.
The compact designated here by 32 has a cylindrical shape. The outer shape of the contact nozzle has to be formed by chip removal, which happens after the compact has been sintered. Here, an upper approach is turned on in accordance with the approach 30 in FIG. 3 and a thread is cut. A conical thread is attached to the front end and key surfaces are milled on the side. These operations can be carried out in a machine. Of course, other workpieces which contain a long thin bore and which otherwise have a shape which permits the use of powder metallurgy can also be manufactured using the above teachings. Examples are adapters for the electrical industry (diode bases) and jet-catching nozzles in pneumatic technology.