DD286311A5 - METHOD FOR PRODUCING SHAPED PARTS FROM SINTERED MATERIALS BY INJECTION MOLDING - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Sinterwerkstoffen durch Spritzgieszen. Das Verfahren findet Anwendung bei der Herstellung formkomplizierter Teile. Erfindungsgemaesz wird ein Metallpulver getrocknet, mischgemahlen sowie mit einem definierten Bindemittelgemisch vermischt. Diese Mischung wird als plastifizierte Masse einer Niederdruckspritzgieszform zugefuehrt und dort bei einem Spritzdruck 30 MPa bearbeitet. Es schlieszt sich ein definiertes Austreiben des Bindemittelgemisches und ein Sintern des entstandenen Formkoerpers an.{Spritzgieszen; Formteile; Sinterwerkstoffe; Metallpulver, mischmahlen; Bindemittelgemisch; Niederdruckspritzgieszform; Spritzdruck; Austreiben; Sintern}The invention relates to a method for producing molded parts from sintered materials by injection molding. The method is used in the production of complicated parts. According to the invention, a metal powder is dried, mixed-milled and mixed with a defined binder mixture. This mixture is supplied as a plasticized mass of a Niederdruckspritzgieszform and processed there at an injection pressure 30 MPa. This is followed by a defined expulsion of the binder mixture and sintering of the resulting molding. {Injection molding; Moldings; Sintered materials; Metal powder, mixed grinding; Binder mixture; Niederdruckspritzgieszform; Injection pressure; expulsion; sintering}
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pulvermetallurgie. Sie betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Sinterwerkstoffen durch Spritzgießen. Dabei wird ein Gemisch aus einem Metallpulver und einem organischen Bindemittelgemisch zu einer plastifizieren Masse aufbereitet und anschließend in einem Spritzgießvorgang geformt. Die Formteile werden nach dem Herauslösen aus der Form einem Austr3ibeprozeß für das Bindemittel und einem Sinterprozeß unterworfen.The invention relates to the field of powder metallurgy. It relates to a method for producing molded parts from sintered materials by injection molding. In this case, a mixture of a metal powder and an organic binder mixture is processed to a plasticized mass and then molded in an injection molding process. The moldings are subjected, after being released from the mold, to an extraction process for the binder and a sintering process.
oberflächenaktiven Stoffen herzustellen (DE 3120501). Die so erhaltene Spritzmasse wird in speziellen Formgebungsmaschinenin die Form gedrückt, wobei je nach Verfahrensweg unterschiedliche Arbeitsdrücke zur Anwendung kommen. Die soentstandenen Formteile sind sofort entformbar und müssen vor dem Sintern einem thermischen Prozeß zum Austreiben desto produce surfactants (DE 3120501). The sprayed mass obtained in this way is pressed into the mold in special shaping machines, whereby different working pressures are used depending on the method used. The so-formed moldings are immediately demoldable and must prior to sintering a thermal process for expelling the
für keramische als auch metallische Pulver und Gemische dieser Stoffe eignen, gelangen z. B. Polystyrol, Polyäthylen undfor ceramic and metallic powders and mixtures of these substances are suitable for. As polystyrene, polyethylene and
160MPa bewirken eine ausreichende Viskosität der Spritzmasse und ermöglichen das Füllen der Form.160MPa provide a sufficient viscosity of the spray mass and allow the filling of the mold.
ausschließlich für feindisperse keramisch;« Pulver mit einer definiert eingestellten Oberflächanaktivität im Gemisch mit denexclusively for finely dispersed ceramics; «Powder having a defined surface anactivity in admixture with the
Formteilen, sowie die relativ hohen Druckspannungen im Maschinensystem, die sich durch eine inhomogene (anisotrope) Verteilung von Restepannungen im erstarten Bauteil auswirken.Moldings, as well as the relatively high compressive stresses in the machine system, which have an inhomogeneous (anisotropic) distribution of residual stresses in the erstarten component effect.
Ein Arbeiten mit einem niedrigen Druck bis 30MPa hat den Nachteil, daß, sobald spezielle Formteilausführungen gefordert werden, die für dieses Formgebungsverfahren erzeugten Spritzmassen dünnflüssig sein müssen und bei deren Verarbeitung dann Entmischungserschoinungen auftreten, die sich insbesondere bei Metallen mit einem wesentlich höheren spezifischen Gewicht als beispielsweise keramische Werkstoffe in der Art negativ auswirken, daß keine maßhaltigen Formteile mit homogener (isotroper) Teilchen- und Restspannungsverteilung herstellbar sind.Working with a low pressure of up to 30 MPa has the disadvantage that, as soon as special molded part designs are required, the spraying masses produced for this shaping process have to be thin, and when they are processed, segregation phenomena occur which, in particular, occur with metals having a significantly higher specific gravity than, for example Ceramic materials in the way have a negative effect that no dimensionally stable moldings with homogeneous (isotropic) particle and residual stress distribution can be produced.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Sinterwerkstoffen durch Spritzgießen zu realisieren, das wenig aufwendig ist und die notwendigen Gebrauchswerte der Metallformteile sichert.The aim of the invention is to realize a method for producing molded parts from sintered materials by injection molding, which is inexpensive and secures the necessary utility of the metal moldings.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Sinterwerkstoffen durch Spritzgießen zu schaffen, das es gestattet, maßhaltige Formteile mit homogener Teilchen- und Restspannungsverteilung herzustellen, indem Entmischungsvorgängen und Reaktionen des Pulvers insbesondere mit Sauerstoff durch die Gestaltung des Verfahrens und durch Einhaltung definierter Bedingungen entgegengewirkt wird. Das Ziel der Erfindung ist dabei zu erreichen. Zur Realisierung dee Verfahrens wird ein Gemisch aus einem vorbehandelten Metallpulver und einem organischen Bindemittel zu einer plastifizierten Masse aufbereitet und anschließend in einem Spritzgießvorgang geformt. Nach dem Herauslösen der Teile aus der Form werden diese einem Austreibeprozeß für das Bindemittel und einem Sinterprozeß unterworfen. Erfindungsgemäß ist das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:The object of the invention is to provide a method for producing molded parts from sintered materials by injection molding, which allows to produce dimensionally stable moldings with homogeneous particle and residual stress distribution by demixing processes and reactions of the powder, especially with oxygen through the design of the method and by Compliance with defined conditions is counteracted. The aim of the invention is to achieve this. To realize the method, a mixture of a pretreated metal powder and an organic binder is prepared to a plasticized mass and then molded in an injection molding process. After the parts have been removed from the mold, they are subjected to a stripper removal process and a sintering process. According to the invention, the method is characterized by the following method steps:
- Trocknen des Metallpulvers, das eine Korngröße <25pm mit sphärischer Kornform aufweist, bei Temperaturen nahe 2000C- Drying of the metal powder having a particle size <25pm with spherical grain shape, at temperatures near 200 0 C.
- Abkühlen des Pulvers auf 100 bis 16O0C- Cooling of the powder to 100 to 16O 0 C.
- Mischmahlen und Aktivieren des Pulvers im Vakuum oder Nj-Atmosphäre für 1 bis 2h- Mixing and activating the powder in vacuum or Nj atmosphere for 1 to 2h
- Mischen von Paraffin und Polyethylenwachs zu einem Bindemittel im Verhältnis 1:0,5...5 für 0,5h bei 15O0C- Mixing of paraffin and polyethylene wax to a binder in the ratio 1: 0.5 ... 5 for 0.5 h at 15O 0 C.
- schrittweises Zumischen des bis zu 10Ma.-% der Pulvereinwaage entsprechenden Bindemittelgemisches zum Metallpulver über einen Zeitraum <24h, bei einem Druck < 10"'MPa und einer Temperatur zwischen 80 und 1000C- Gradual mixing of up to 10Ma .-% of the powder weight equivalent binder mixture to the metal powder over a period <24 h, at a pressure <10 "'MPa and a temperature between 80 and 100 0 C.
- Erschmelzen dieser Mischung im Vakuum- Melt this mixture in a vacuum
- Zuführen dieser plastifizierten Masse in eine Niederdruckspritzgießform und Bearbeiten der Masse in dieser Form bei einem Spritzdruck OOMPa, bei einer Temperatur < 1500C- Supplying this plasticized mass in a low-pressure injection mold and working the mass in this form at an injection pressure OOMPa, at a temperature <150 0 C.
- Austreiben des Bindemittelgemisches für 30 bis 72h, wobei die Temperatur mit einer Rate von 0,1 bis 0,2°C/min bis zu 5500C erhöht wird- Stripping of the binder mixture for 30 to 72 hours, wherein the temperature at a rate of 0.1 to 0.2 ° C / min up to 550 0 C is increased
- Sintern des Formkörpers, insbesondere im Vakuum, für 2,5 bis 3 h bei dem 0,8- bis 0,95fachen der Schmelztemperatur des Werkstoffes.- Sintering of the molding, in particular in a vacuum, for 2.5 to 3 h at 0.8 to 0.95 times the melting temperature of the material.
In Ausgestaltung der Erfindung geschieht das Austreiben des Bindemittelgemischee in einem geschlossenen Behälter, in dom der Formkörper in ein Tonerdehydratpulver eingebettet ist.In an embodiment of the invention, the expulsion of the binder mixture takes place in a closed container in which the molded body is embedded in an alumina hydrate powder.
Zweckmäßigerweise kann beim Austreiben des Bindsmittelgemisches der Formkörper auf einer saugfähigen Unterlage angeordnet sein, wobei die gesamte Anordnung insbesondere mit Stickstoff gespült wird oder im Vakuum gearbeitet wird.Expediently, when the binder mixture is expelled, the molding may be arranged on an absorbent substrate, the entire assembly being in particular purged with nitrogen or being worked in vacuo.
(kugeligen) Kornform und einer Korngröße von < 25 μπι wird zunächst bei 2000C für 6h getrocknet und anschließend nach einer(spherical) grain shape and a particle size of <25 μπι is first dried at 200 0 C for 6h and then after a
aktiviert das Pulver. Parallel dazu wird ein Bindemittelgemisch aus Polyethylenwachs und aus Hartparaffin-Vollraffinat imactivates the powder. In parallel, a binder mixture of polyethylene wax and hard paraffin Vollraffinat in
zugemischt und über einen Zeitraum von 16h gemischt. Dabei wird eine Temperatur zwischen 80 und 100°C, bei einem Druck< 10'2MPa eingehalten. Nach dem Erschmelzen dieser Mischung im Vakuum wird diese niedrigviskose formbare Masse direktdem Vorratsbehälter einer Niederdrucfcspritzgießmaschine zugeführt. Nach dem Verschließen und Evakuieren dieses Behälters(10'1MPa) wird die Spritzmasse pneumatisch direkt über ein Steigrohr in die Form gefördert, wobei die Viskosität dermixed and mixed over a period of 16h. In this case, a temperature between 80 and 100 ° C, maintained at a pressure <10 ' 2 MPa. After melting this mixture in vacuo, this low viscosity moldable mass is fed directly to the reservoir of a low pressure injection molding machine. After closing and evacuating this container (10 ' 1 MPa), the spray mass is conveyed pneumatically directly via a riser into the mold, the viscosity of the
dickwandigen Teils die Form mit einem laminaren Massestrom (höhere Viskosität durch niedrigen Druck) gefüllt und diethick-walled part filled the mold with a laminar mass flow (higher viscosity by low pressure) and the
und so den Entmischungserscheinungen entgegengewirkt werden.and thus counteract the segregation phenomena.
(Porosität > 25%) angeordnet.(Porosity> 25%) arranged.
Das Pulver eines Hartstoffgemisches (HG 960) mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 3,5 mVg, einer sphärischen (kugeligen) Kornform und einer Korngröße <15pm wird zunächst ebenfalls wie im Beispiel 1 beschrieben getrocknet, und nach der Abkühlung, durch das Mischmahlen in Nj-Atmosphäre, bei 1500C für 2h, aktiviert.The powder of a hard material mixture (HG 960) with a specific surface of about 3.5 mVg, a spherical (spherical) grain shape and a particle size <15pm is first also dried as described in Example 1, and after cooling, by the mixing in Nj atmosphere, at 150 0 C for 2h, activated.
Nebenher wird das Bindemittelgemisch aus Polyethylenwachs und Hartparaffin-Vollraffinat im Verhältnis 1:2 hergestellt.In addition, the binder mixture of polyethylene wax and hard paraffin Vollraffinat in the ratio 1: 2 is prepared.
Anschließend wird dieses Bindemittelgemisch mit 10Ma.-% bezogen auf die Pulvereinwaage zum Hartstoffpulver schrittweise zugemischt und über einen Zeitraum von 18h mit diesem gemischt. Dabei werden die Temperatu^/Druck-Verhältnisse wie im Beispiel 1 eingehalten.Subsequently, this binder mixture with 10Ma .-% based on the powder weight to the hard powder powder is gradually added and mixed over a period of 18h with this. The temperature / pressure ratios are maintained as in Example 1.
Es schließt sich der ebenfalls im Beispiel 1 beschriebene Niederdruckspritzgießvorgang an.This is followed by the Niederdruckspritzgießvorgang also described in Example 1.
Das Austreiben des Bindemittelgemisches geschinht in reduzierender Ar-Atmosphäre, bei einer Erhöhung der Temperatur in 60h auf 26O0C und in weiteren 12 h auf 550°C. Dabei sind die Formteile in einem geschlossenen Behälter untergebracht, in dem sie in Tonerdehydratpulver vollständig eingebettet sind.The expulsion of the binder mixture geschinht in reducing Ar atmosphere, with an increase in the temperature in 60 h to 26O 0 C and in another 12 h at 550 ° C. The moldings are housed in a closed container in which they are completely embedded in Tonerdehydratpulver.
Das abschließende Sintern im Vakuum bei 1410"C für 2,5h beendet das Verfahren.The final sintering in vacuum at 1410 "C for 2.5h completes the process.
Mit dieser Verarbeitungstechnologie ist der Oxydationsvorgang an der Pulveroberflächa vermeidbar und damit ein Sinken des geformten Pulververbundes erst möglich.With this processing technology, the oxidation process on the powder surface is avoidable and thus a sinking of the molded powder composite is possible.
Die erstmalige Anwendung des weniger aufwendigen Niederdruckspritzgießens auf Metallpulver in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Schritten und Bedingungen führt zur Herstellung von maßhaltigen Kormteilen mit homogener Teilchen- und Restspannungsverteilung. Oberflächenaktive Substanzen kommen im Vergleich zur Keramiktechnologie nicht zum Einsatz.The first-time application of less expensive low-pressure injection molding on metal powder in conjunction with the steps and conditions according to the invention leads to the production of dimensionally stable molded parts with homogeneous particle and residual stress distribution. Surface-active substances are not used in comparison to ceramic technology.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD33095189A DD286311A5 (en) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | METHOD FOR PRODUCING SHAPED PARTS FROM SINTERED MATERIALS BY INJECTION MOLDING |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DD286311A5 true DD286311A5 (en) | 1991-01-24 |
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ID=5610975
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DD33095189A DD286311A5 (en) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | METHOD FOR PRODUCING SHAPED PARTS FROM SINTERED MATERIALS BY INJECTION MOLDING |
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DD (1) | DD286311A5 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19546901C1 (en) * | 1995-12-15 | 1997-04-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Production of hard metal components |
-
1989
- 1989-07-19 DD DD33095189A patent/DD286311A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19546901C1 (en) * | 1995-12-15 | 1997-04-24 | Fraunhofer Ges Forschung | Production of hard metal components |
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