CH604984A5 - Sintering metal powders such as iron - Google Patents

Sintering metal powders such as iron

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CH604984A5
CH604984A5 CH193175A CH193175A CH604984A5 CH 604984 A5 CH604984 A5 CH 604984A5 CH 193175 A CH193175 A CH 193175A CH 193175 A CH193175 A CH 193175A CH 604984 A5 CH604984 A5 CH 604984A5
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sintered
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Yoshiki Oshida
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Mitsubishi Heavy Ind Ltd
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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
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

Sintering metal powders such as iron using pressure and temp. cycling round structural transformation point to create superplasticity

Description

  

  
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers, bei welchem Verfahren das als Superplastizität bezeichnete Phänomen genutzt wird.



   Bei einem bisher bekannten Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers aus Metall. wird zuerst ein Metallpulver gepresst, so dass es die Form des Körpers erhält und dann wird für einen Körper, bei dem das Metallpulver aus mehreren Komponenten besteht, der gepresste Körper einem Sinterprozess bis zum Erreichen der Flüssigkeitsphase unterzogen, d. h. der gepresste Körper wird bis zu einer Temperatur erhitzt, die höher liegt als die Schmelzpunkte aller einzelnen Metallpulver, aus denen er besteht, wobei die Sinterung erfolgt.



   Auch beim Sinterprozess zur Herstellung eines Körpers, der nur aus einem Metallpulver besteht und bei dem die Sintertemperatur niedriger als der Schmelzpunkt liegt, ist eine gleichmässige Erhitzung über eine erheblich lange Zeitspanne erforderlich. Ferner ist es bei einem gesinterten Körper, bei dem die Flüssigkeitsphase erreicht wurde, schwierig, den Grad der Porosität zu bestimmen. Ein nach dem Verfahren Pulvermetallurgie hergestellter gesinterter Körper ist aufgrund der Herstellungsweise ziemlich porös, weshalb bislang vorgeschlagen wurde, einen solchen Körper für den Wärmeaustausch oder als Kern in einem Erhitzerrohr zu verwenden, und dabei von der bezüglich der Wärme günstigen Eigenschaft der Porosität Gebrauch zu machen.

  Dabei ist jedoch bei den augenblicklich bekannten Sintermethoden weiterhin das Problem vorhanden, dass der Grad der Porosität des gesinterten Körpers nicht mit hoher Genauigkeit reguliert werden kann.



   Wie oben beschrieben, wird bei der hergebrachten Formgebungsmethode durch Sintern ein Metallpulver in eine Metallform eingebracht und mittels einer Presse verdichtet, so dass man einen Körper aus dem verdichteten Metallpulver erhält, wobei durch Sintern des Körpers aus verdichtetem Metallpulver bei einer unterhalb des Schmelzpunktes des Metallpulvers liegenden Temperatur ein gesinterter Körper entsteht. Ein derart hergestellter gesinterter Körper besitzt jedoch den   Nach-    teil, dass er eine schlechte Dehnung und Schlagfestigkeit aufweist, weil in dem Körper Hohlräume verbleiben, wobei jedoch die Zugfestigkeit des Körpers sehr gut ist. Infolgedessen sind derartige Körper nach dem Sinterprozess heiss zu schmieden, wobei die Hohlräume durch Druckanwendung bei erhöhter Temperatur beseitigt werden.

  Wie daraus hervorgeht, benötigt die herkömmliche Methode zur Herstellung eines gesinterten Körpers sehr viel Zeit, weil die Herstellung in drei Stufen zu erfolgen hat, wobei zuerst aus verdichtetem Metallpulver ein Körperrohling herzustellen ist, der dann gesintert und anschliessend geschmiedet wird. Ausserdem hat diese Methode den Nachteil, dass beim Schmieden eines gesinterten Körpers Schwingungen und Lärm erzeugt wird.



   Die vorliegende Erfindung setzte sich daher die Überwindung der vorerwähnten Nachteile bei der bekannten Herstellungsmethode zum Ziel. Dabei soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers geschaffen werden, bei dem ein aus nur einer Komponente oder auch aus mehreren Komponenten bestehendes Metallpulver bei einer unterhalb des Schmelzpunktes liegenden Temperatur in kurzer Zeit gesintert werden kann, wobei der Sintervorgang unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt werden kann, weil eine reduzierende Ofenatmosphäre zur Verhinderung der Oxydation nicht notwendig ist, wobei ferner die Formgebung durch Druckanwendung und der Sintervorgang des Pulvers gleichzeitig erfolgen, und wobei schliesslich ein gesinterter Körper herstellbar ist, der einen bestimmten Grad an Porosität besitzt.

  Um dies zu erreichen, ist das Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallpulver gesintert wird während Superplastizität erzeugt wird, indem das Metallpulver einem Temperaturzyklus, bei dem der Umwandlungspunkt des Metalls überschritten wird ausgesetzt wird, während ein Verdichtungsdruck aufgebracht wird.



   Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Erfindung rein beispielsweise dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ansicht der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.



   Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wird ein Metallpulver 2 in eine aus Kohlenstoff bestehende und hitzebeständige äussere Form 1 eingefüllt und wird mittels eines aus Kohlenstoff bestehenden und hitzebeständigen Pressformteils 3 verdichtet, wodurch das Metallpulver die gewünschte Formgebung erhält. Der vorerwähnte Pressformteil 3 ist mit einer hydraulischen Einrichtung 4 verbunden, deren Presskraft an einer mit der hydraulischen Einrichtung 4 verbundenen Druckanzeigevorrichtung 5 abgelesen werden kann.



  Ferner ist am Aussenumfang der äusseren Form 1 eine Wärmequelle 6 für die Erhitzung der Form vorgesehen. Als Wärmequelle 6 kann eine mit hoher Frequenz arbeitende Induktions-Heizeinrichtung, eine mit direktem Stromdurchgang arbeitende Widerstands-Heizeinrichtung oder eine ähnliche Einrichtung verwendet werden. Ausserhalb der vorerwähnten Heizeinrichtung ist ferner eine Kühleinrichtung 7 vorgesehen.



  Mit dem Boden der äusseren Form 1 ist ferner ein temperaturempfindliches Organ eines Thermometers 8 verbunden, so dass die Temperatur des Metallpulvers 2 festgestellt werden kann.



   Wenn das zu sinternde Metallpulver das als   T?ansformations-    Superplastizität bezeichnete Phänomen zeigt, wird es durch Anwendung eines Verdichtungsdrucks gesintert, während es gleichzeitig erhitzt wird, wobei ein dreieckwellenförmiger Temperaturzyklus zur Anwendung kommt, in welchem der Umwandlungspunkt des Metallpulvers eine mittlere Temperatur darstellt und bei dem die oberen und unteren Temperaturgrenzen bei   100"    C oberhalb und unterhalb des Umwandlungspunktes liegen.



   Wenn das Metallpulver 2 eine Plastizität bei konstanter Temperatur zeigt, wird es unter Aufbringung des Verdichtungsdrucks gesintert, während dabei die Erhitzungstemperatur auf diesem konstanten Temperaturwert gehalten wird. Nach Abschluss dieses Prozesses hat zwischen den benachbarten Parti   keln    des Metallpulvers sukzessive eine Pressschweissung stattgefunden und der gesinterte Körper ist damit hergestellt. Je nach der Höhe des angewendeten Verdichtungsdruckes kann dabei auch der Grad der Porosität des gesinterten Körpers vorher bestimmt werden.

  In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass das Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers gemäss der vorliegenden Erfindung auch für die Herstellung von Platten für Wärmeaustauscher oder die Herstellung von Kernen für Erhitzerrohre oder für die Herstellung von sehr harten Getrieberädern verwendet werden kann.

 

   Im nachfolgenden werden Versuchsdaten von zwei repräsentativen Ausführungsbeispielen der Erfindung erläutert.



   Beispiel 1
Bei der Herstellung eines gesinterten Körpers unter Verwendung eines handelsüblichen, 99,9 % reines Eisen enthaltenden Pulvers wurde dieses einem Verdichtungsdruck ausgesetzt und dabei gleichzeitig während einer Minute erhitzt, wobei fünf dreieckwellenförmige Temperaturzyklen durchfahren wurden, bei denen der A3-Umwandlungspunkt für reines Eisen, d. h.   9000 C,    eine mittlere Temperatur darstellte und die obere Temperaturgrenze bei   1000"    C und die untere Temperaturgrenze bei   800"    C lag.



   Die nachfolgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen dem während des Sintervorganges zur Anwendung gelangenden Verdichtungsdruck und dem Grad der Porosität:  
Tabelle 1 Verdichtungsdruck (kg/mm2) Grad der Porosität   ( t0)    1.0 oder höher 1-2 .8 über 5 .6 10 .4 16-18 .2 20
In nachfolgenden Versuchen wurde die Anzahl der Temperaturzyklen aus dem zuvor beschriebenen Versuch auf zehn erhöht und die Dauer der Temperaturzyklen mit Erhitzung und Abkühlung wurde auf zwei Minuten erhöht. Der Verdichtungsdruck wurde gleichbleibend bei 0,3 kg/mm2 gehalten, und es wurde jeweils am Ende der aufeinanderfolgenden Temperaturzyklen der Grad der Kontraktion im Eisenpulver gemessen.



  Die Veränderung im Grad der Kontraktion bei der verschiedenen Anzahl von Temperaturzyklen ist in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt. Der Grad der Kontraktion ist hierbei definiert durch die Beziehung   Lo-L/Lo    x   100 (%),    worin   L0    die Schichtdicke des Metallpulvers in der äusseren Form 1 vor dem Versuch und L die Schichtdicke nach jedem Versuchsschritt bedeuten.



   Tabelle 2 Anzahl der Zyklen Grad der Kontraktion (%)
1 11
2 17
3 20
5 22
7 25
10 30
Umgekehrt zum Grad der Porosität besitzt mit ansteigendem Prozentsatz beim Grad der Kontraktion das metallurgische Gefüge eine zunehmende Dichte und bei einem Grad der Kontraktion von ungefähr   30%    ist der Grad der Porosität etwa   0 %,    so dass man bei diesem Wert einen Körper mit einer Dichte erhält, die nahe bei der wirklichen Dichte von reinem Eisen liegt.



   Wie aus den zuvor beschriebenen Versuchsergebnissen hervorgeht, kann der Grad der Porosität eines gesinterten Körpers mit hoher Genauigkeit durch Veränderung des Verdichtungsdruckes und der Erhitzungs- und Abkühlungstemperaturzyklen während des Sintervorganges reguliert werden.



   Beispiel 2
Eine aus handelsüblichem Eisenpulver mit 99,9% reinem Eisen und aus Kohlenstoffpulver mit   0,1 %    bzw. 0,3 % bzw.



  0,5 % bzw.   0,8%    (in Gewichtsprozenten) bestehende Pulvermischung wurde einem Verdichtungsdruck von 1,0 kg/mm2 ausgesetzt und während einer Minute erhitzt, wobei fünf dreieckwellenförmige Temperaturzyklen durchfahren wurden, in welchen Zyklen der   Al-Umwandlungspunkt    von   723"    C und der A3 Umwandlungspunkt von   875"    C für die   0,1%    Kohlenstoff enthaltende Pulvermischung bzw.   820"    C für die   0,3 %    Kohlenstoff enthaltende Pulvermischung bzw.   770"    C für die 0,5 % Kohlenstoff enthaltende Pulvermischung bzw.   723 "    C für die   0,8 %    Kohlenstoff enthaltende Pulvermischung,

   die mitlere Temperatur darstellten und wobei die Grenzen des Temperaturbereichs jeweils bei ungefähr +   100"    C bezüglich der einzelnen Umwandlungspunkte lagen. Unter den vorgenannten Bedingungen wurde die Pulvermischung gesintert.



   Bei Beobachtung des metallurgischen Gefüges dieser gesinterten Körper durch das Mikroskop wurde festgestellt, dass mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt mehr aus Fe3C bestehendes Perlit und Ferrit entstand, und dass ferner bei einem gesinterten Körper, der aus der Pulvermischung mit 0,8 % Kohlenstoff hergestellt wurde, ein eutektisches Gefüge beobachtet werden konnte, das keinen metallurgischen Unterschied von dem einer Legierung erkennen liess, die nach dem herkömmlichen Schmelzverfahren hergestellt wird.



   Wie aus den Beispielen 1 und 2 hervorgeht, kann der Grad der Porosität eines gesinterten Körpers durch Veränderung des Verdichtungsdruckes und der Erhitzungs- und Abkühlungstemperaturzyklen reguliert werden. Wenn man sich nun daran erinnert, dass der Zweck des Schmiedens eines gesinterten Körpers bei dem bisher bekannten Herstellungsverfahren darin bestand, dass man die Dichte des gesinterten Körpers erhöhen wollte, so wird aus den zuvor erwähnten Versuchsergebnissen klar, dass man auch ohne die Sinterung nach der früher bekannten Methode einen gesinterten Körper in gewünschter Weise und mit der gewünschten Dichte erzielen kann, da, wie hier dargelegt wurde, bei ansteigendem Druck, der auf das Metallpulver ausgeübt wird, und bei einer Zunahme der Anzahl der Temperaturzyklen der Grad der Porosität verringert wird.

  Wie bereits erwähnt, kann gemäss der vorliegenden Erfindung dasselbe Ergebnis, wie es durch einen Schmiedevorgang erzielbar wäre, auch ohne Erschütterungen und Lärm erzielt werden, und es können Gegenstände, die bislang durch Sintern und Schmieden hergestellt wurden, wie beispielsweise Schneideneinsätze (superharte Legierungen), Getrieberäder oder ähnliches, schnell hergestellt werden. Ausserdem ist es auch möglich, die vorliegende Erfindung für die Herstellung von Antivibrationsmaterial anzuwenden, indem man von der Möglichkeit Gebrauch macht, den Grad der Porosität vorzubestimmen.



   Bei den oben erwähnten Beispielen waren für die obere und untere Grenze des Temperaturbereiches im Temperaturzyklus   l 1000    C bezüglich des Umwandlungspunktes gewählt worden, und die Anzahl der Temperaturzyklen war mit fünf Zyklen pro Minute bestimmt. Der Grund für die Auswahl dieser Werte ist die Veränderung des Umwandlungspunktes bei einem Wechsel der Erhitzungs- und Abkühlungsgeschwindigkeit, wobei auch die Zeitspanne zwischen dem Beginn und dem Ende der Umwandlung in Betracht zu ziehen war.



   Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung können die Bedingungen wie beispielsweise der Temperaturbereich, die Häufigkeit und die Art der Temperaturzyklen, die durch den Umwandlungspunkt auf und ab verlaufen, in Abhängigkeit von der Art und der Form des Materials gewählt werden, so dass das als Superplastizität bezeichnete Phänomen entsteht. Da der Grad der Porosität des gesinterten Körpers durch die Veränderung des Verdichtungsdruckes und der Temperaturzyklen vorherbestimmt werden kann, können die vorerwähnten Bedingungen auch nach irgendwelchen Kriterien ausgewählt werden, die von dem vorgesehenen Verwendungszweck des auf diese Weise hergestellten Körpers abhängig sind.

 

   Wie zuvor eingehend erläutert, besteht das Wesen der vorliegenden Erfindung demnach darin, dass ein Metallpulver gesintert wird, während es einem Erhitzungs- und Abkühlungs Temperaturzyklus sowie einem Verdichtungsdruck unterworfen wird, so dass in dem Metallpulver das als Superplastizität bezeichnete Phänomen entsteht.

 

   Mit der vorliegenden Erfindung wird daher ein neues Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers unter Anwendung der Superplastik-Pressverbindung zwischen Partikeln vorgeschlagen, bei welchem die Formgebung durch Druck und die Sinterung des Metallpulvers gleichzeitig und ausserdem innerhalb einer kurzen Zeitspanne erfolgen, bei welchem der Grad der Porosität des gesinterten Körpers gut reguliert werden kann und bei dem es nicht notwendig ist, auf eine so hohe   Temperatur zu erhitzen, wie es beispielsweise beim Sinterprozess mit flüssiger Phase der Fall ist.



   Da das Prinzip der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass diese Beschreibung nur als ein Beispiel und nicht als Einschränkung bezüglich des Umfangs der Erfindung zu gelten hat, wie sie hier beschrieben und in der Zeichnung dargestellt ist. 



  
 



   The invention relates to a method for producing a sintered body, in which method the phenomenon referred to as superplasticity is used.



   In a heretofore known method of manufacturing a metal sintered body. a metal powder is first pressed so that it takes the shape of the body and then for a body in which the metal powder consists of several components, the pressed body is subjected to a sintering process until it reaches the liquid phase, i.e. H. the pressed body is heated to a temperature that is higher than the melting points of all of the individual metal powders that make it up, and sintering takes place.



   Even in the sintering process for the production of a body which consists only of a metal powder and in which the sintering temperature is lower than the melting point, uniform heating over a considerably long period of time is necessary. Furthermore, in a sintered body in which the liquid phase has been reached, it is difficult to determine the degree of porosity. A sintered body made by the powder metallurgy process is quite porous due to the way it is manufactured, and so it has hitherto been proposed to use such a body for heat exchange or as a core in a heater tube while making use of the heat-favorable property of porosity.

  However, the currently known sintering methods still have the problem that the degree of porosity of the sintered body cannot be regulated with high accuracy.



   As described above, in the conventional shaping method, a metal powder is sintered into a metal mold and compressed by means of a press, so that a body made of the compressed metal powder is obtained, whereby by sintering the body made of compressed metal powder at a temperature below the melting point of the metal powder Temperature a sintered body is created. However, a sintered body produced in this way has the disadvantage that it has poor elongation and impact resistance because voids remain in the body, but the tensile strength of the body is very good. As a result, such bodies have to be forged hot after the sintering process, with the cavities being removed by applying pressure at an elevated temperature.

  As can be seen from this, the conventional method for producing a sintered body takes a great deal of time because the production has to be carried out in three stages, a body blank having to be produced first from compressed metal powder, which is then sintered and then forged. In addition, this method has the disadvantage that vibration and noise are generated when forging a sintered body.



   The present invention therefore set itself the goal of overcoming the aforementioned disadvantages in the known production method. The present invention aims to create a method for producing a sintered body in which a metal powder consisting of only one component or also of several components can be sintered in a short time at a temperature below the melting point, the sintering process under atmospheric conditions can be carried out because a reducing furnace atmosphere is not necessary to prevent oxidation, furthermore the shaping by application of pressure and the sintering process of the powder take place simultaneously, and finally a sintered body can be produced which has a certain degree of porosity.

  In order to achieve this, the method for producing a sintered body according to the invention is characterized in that a metal powder is sintered while superplasticity is produced by subjecting the metal powder to a temperature cycle at which the transformation point of the metal is exceeded while a compression pressure is applied.



   Further details and advantages of the invention emerge from the following description and the drawing, in which an embodiment of the invention is shown purely by way of example. The drawing shows a schematic view of the device for carrying out the method according to the invention.



   In the device shown in the drawing, a metal powder 2 is poured into a heat-resistant outer mold 1 made of carbon and is compressed by means of a heat-resistant compression molded part 3 made of carbon, whereby the metal powder is given the desired shape. The aforementioned compression molded part 3 is connected to a hydraulic device 4, the pressing force of which can be read off on a pressure display device 5 connected to the hydraulic device 4.



  Furthermore, a heat source 6 for heating the mold is provided on the outer circumference of the outer mold 1. An induction heating device operating at a high frequency, a resistance heating device operating with direct current passage, or a similar device can be used as the heat source 6. Outside the aforementioned heating device, a cooling device 7 is also provided.



  A temperature-sensitive element of a thermometer 8 is also connected to the bottom of the outer mold 1, so that the temperature of the metal powder 2 can be determined.



   When the metal powder to be sintered exhibits the phenomenon called deformation superplasticity, it is sintered by applying a compression pressure while being heated using a triangular wave temperature cycle in which the transition point of the metal powder is an intermediate temperature and at which the upper and lower temperature limits are 100 "C above and below the transition point.



   When the metal powder 2 exhibits plasticity at a constant temperature, it is sintered with the application of the compression pressure while the heating temperature is kept at this constant temperature value. After this process has been completed, pressure welding has successively taken place between the neighboring particles of the metal powder and the sintered body is thus produced. Depending on the level of the compression pressure applied, the degree of porosity of the sintered body can also be determined beforehand.

  In this context it should also be mentioned that the method for producing a sintered body according to the present invention can also be used for the production of plates for heat exchangers or the production of cores for heater tubes or for the production of very hard gear wheels.

 

   Test data from two representative embodiments of the invention are explained below.



   example 1
In the manufacture of a sintered body using a commercially available powder containing 99.9% pure iron, the latter was subjected to compaction pressure and at the same time heated for one minute, during which five triangular-wave temperature cycles were carried out at which the A3 transformation point for pure iron, i.e. . H. 9000 C, represented a mean temperature and the upper temperature limit was 1000 "C and the lower temperature limit was 800" C.



   The following table shows the relationship between the compression pressure applied during the sintering process and the degree of porosity:
Table 1 Compaction pressure (kg / mm2) Degree of porosity (t0) 1.0 or higher 1-2 .8 over 5 .6 10 .4 16-18 .2 20
In subsequent experiments, the number of temperature cycles from the experiment described above was increased to ten and the duration of the temperature cycles with heating and cooling was increased to two minutes. The compression pressure was kept constant at 0.3 kg / mm 2, and the degree of contraction in the iron powder was measured at the end of each successive temperature cycle.



  The change in the degree of contraction with the various number of temperature cycles is shown in Table 2 below. The degree of contraction is defined by the relationship Lo-L / Lo x 100 (%), where L0 is the layer thickness of the metal powder in the outer mold 1 before the experiment and L is the layer thickness after each experiment step.



   Table 2 Number of Cycles Degree of Contraction (%)
1 11
2 17
3 20
5 22
7 25
10 30
Conversely to the degree of porosity, as the percentage of the degree of contraction increases, the metallurgical structure has an increasing density and at a degree of contraction of about 30% the degree of porosity is about 0%, so that at this value a body with one density is obtained which is close to the real density of pure iron.



   As can be seen from the test results described above, the degree of porosity of a sintered body can be regulated with high accuracy by changing the compression pressure and the heating and cooling temperature cycles during the sintering process.



   Example 2
One made from commercially available iron powder with 99.9% pure iron and one made from carbon powder with 0.1% or 0.3% or



  0.5% or 0.8% (in percent by weight) existing powder mixture was subjected to a compaction pressure of 1.0 kg / mm2 and heated for one minute, five triangular wave-shaped temperature cycles being run through, in which cycles the Al transformation point of 723 " C and the A3 transformation point of 875 "C for the 0.1% carbon powder mixture and 820" C for the 0.3% carbon powder mixture and 770 "C for the 0.5% carbon powder mixture and 723" C for the 0.8% carbon powder mixture,

   represented the mean temperature and the limits of the temperature range were in each case approximately + 100 ° C. with respect to the individual transformation points. The powder mixture was sintered under the aforementioned conditions.



   When the metallurgical structure of these sintered bodies was observed through the microscope, it was found that the higher the carbon content, more pearlite and ferrite formed, and a sintered body made from the powder mixture with 0.8% carbon also became eutectic It was possible to observe a structure that showed no metallurgical difference from that of an alloy that is produced by the conventional melting process.



   As can be seen from Examples 1 and 2, the degree of porosity of a sintered body can be regulated by changing the compaction pressure and the heating and cooling temperature cycles. If you now remember that the purpose of forging a sintered body in the previously known manufacturing process was to increase the density of the sintered body, it becomes clear from the aforementioned test results that you can also without the sintering after the previously known method can achieve a sintered body in the desired manner and with the desired density, since, as has been set forth herein, as the pressure exerted on the metal powder increases and the number of temperature cycles increases, the degree of porosity is reduced.

  As already mentioned, according to the present invention, the same result as would be achievable by a forging process can also be achieved without vibrations and noise, and objects that were previously produced by sintering and forging, such as cutting inserts (super hard alloys), Gears or the like can be produced quickly. In addition, it is also possible to use the present invention for the production of anti-vibration material by making use of the possibility of pre-determining the degree of porosity.



   In the above-mentioned examples, the upper and lower limits of the temperature range in the temperature cycle 1 were selected to be 1000 ° C. with respect to the transition point, and the number of temperature cycles was determined to be five cycles per minute. The reason for the selection of these values is the change in the transition point with a change in the heating and cooling rates, whereby the time span between the beginning and the end of the conversion had to be taken into account.



   In practicing the present invention, the conditions such as the temperature range, the frequency and the type of temperature cycles which go up and down through the transition point can be selected depending on the type and shape of the material, so that it is superplastic called phenomenon arises. Since the degree of porosity of the sintered body can be predetermined by changing the compression pressure and the temperature cycles, the aforementioned conditions can also be selected according to any criteria which are dependent on the intended use of the body produced in this way.

 

   Accordingly, as explained in detail above, the essence of the present invention is that a metal powder is sintered while it is subjected to a heating and cooling temperature cycle and a compression pressure, so that the phenomenon called superplasticity occurs in the metal powder.

 

   The present invention therefore proposes a new method for producing a sintered body using the superplastic press connection between particles, in which the shaping by pressure and the sintering of the metal powder take place simultaneously and also within a short period of time, at which the degree of porosity of the sintered body can be well regulated and which does not need to be heated to such a high temperature as is the case, for example, in the liquid phase sintering process.



   Since the principle of the present invention has been described in connection with particular embodiments, it should be pointed out that this description is only to be regarded as an example and not as a limitation with regard to the scope of the invention as it is described here and shown in the drawing.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH PATENT CLAIM Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallpulver gesintert wird, während Superplastizität erzeugt wird, indem das Metallpulver einem Temperaturzyklus, bei dem der Umwandlungspunkt des Metalls überschritten wird, ausgesetzt wird, während ein Verdichtungsdruck aufgebracht wird. A method for producing a sintered body, characterized in that a metal powder is sintered while superplasticity is generated by subjecting the metal powder to a temperature cycle at which the transformation point of the metal is exceeded while a compaction pressure is applied.
CH193175A 1975-02-17 1975-02-17 Sintering metal powders such as iron CH604984A5 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113118442A (en) * 2013-06-12 2021-07-16 Eta瑞士钟表制造股份有限公司 Method and device for manufacturing mechanical parts by sintering powdered metal material

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