DE10053199A1 - Verfahren zur Herstellung eines Preßlings aus Metallverbundwerkstoff - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Preßlings aus MetallverbundwerkstoffInfo
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Abstract
Ein erster Preßling (11) wird geformt durch Spritzen in Übereinstimmung mit dem MIM-Verfahren, demnach ein Formmaterial, bestehend aus einem Gemisch aus Metallpulver und einem Bindemittel, in eine Form zu Formzwecken gespritzt wird, woraufhin ein zweiter Preßling (12) geformt wird durch Einspritzen in engem Kontakt mit der Verbindungsfläche (110) des ersten Preßlings (11), um einen Metallverbundstoff-Preßling (1) herzustellen. Der zweite Preßling (12) wird hergestellt durch Spritzen, indem er zum Fließen gebracht wird und die Form (8) füllt, so daß eine Fließkomponentne (R) in der Richtung parallel zu der Verbindungsfläche (110) des ersten Preßlings (11) auf dieser Verbindungsfläche (110) erhalten wird. Gemäß einem Verfahren in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform werden Hohlraumflächen (60, 61), gebildet auf einer Bezugsform (50) und einer ersten Austauschform (51), in Gegenüberlagebeziehung zueinnander angeordnet, um einen ersten Hohlraum (71) zu bilden, in welchem der erste Preßling (11) durch Spritzen geformt bzw. gegossen wird. Während der erste Preßling (11) in der Hohlraumfläche (60) der Bezugsform (50) verbleibt, wird daraufhin lediglich die erste Austauschform (51) durch eine zweite Austauschform (52) ersetzt, die eine Hohlraumfläche (62) unterschiedlicher Form aufweist, um einen zweiten Hohlraum (72) zu bilden, in welchen der zweite Preßling (12) durch Spritzen geformt bzw. gegossen wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formverfahren zum Her
stellen eines Metallverbundstoff-Preßlings in Übereinstimmung
mit einem Metallpulver-Spritzgieß-(MIM-)Prozeß durch Integrie
ren von zwei Preßlingen desselben Materialtyps oder unter
schiedlicher Materialtypen.
In den letzten Jahren ist Metallpulver-Spritzgießen (MIM) als
Verfahren zum Herstellen eines Metallpreßlings eingesetzt wor
den. In Übereinstimmung mit diesem Verfahren wird Metallpulver
mit einem Bindemittel gemischt, um Fluidität bzw. Fließfähig
keit bereitzustellen, und dieses Gemisch wird Spritzgießen un
terworfen. Nahezu sämtliches Bindemittel wird durch Erhitzen
oder dergleichen aus dem Preßling in einem Entfettungsschritt
entfernt, und der Preßling wird auf eine höhere Temperatur er
hitzt, um das Metallpulver in einem Sinterschritt zu sintern,
um dadurch das gewünschte Erzeugnis herzustellen.
Ein gesinterter Metallverbundstoff-Preßling kann auch durch
Integrieren von mehreren gesinterten Preßlingen aus demselben
Materialtyp oder unterschiedlichen Materialtypen unter Einsatz
des MIM-Verfahrens hergestellt werden. Wie in Fig. 6A und 6B
gezeigt, wird ein im voraus hergestellter erster Preßling 91
eine Form 8 eingesetzt. Ein zweiter Preßling 92 aus einem
demjenigen des ersten Preßlings 91 identischen oder einem
unterschiedlichen Material wird mit dem ersten Preßling 91 in
tegriert und dadurch geformt, um einen Metallverbundstoff-
Preßling herzustellen. Der integrierte Preßling wird nachfol
gend entfettet und gesintert, um den vorstehend genannten
gesinterten Metallverbundstoff-Preßling herzustellen.
Der vorstehend erläuterte Metallverbundstoff-Preßling bringt
jedoch das Problem mit sich, daß die Konzentration des in dem
Formmaterial enthaltenen Bindemittels zu einer Vergrößerung
der Grenzen/Ränder von mehreren Preßlingen führt und daß eine
dauerhafte Verbindungsgrenze bzw. ein dauerhafter Verbindungs
rand nach dem Sintern nicht erhalten werden kann. Insbesondere
wird an der Grenzfläche S in Fig. 6B ein Abschnitt 918 mit ho
her Bindemittelkonzentration in der Oberfläche der Verbin
dungsfläche des ersten Preßlings 91 gebildet, wie in Fig. 7
gezeigt. Andererseits wird die Oberfläche der Verbindungsflä
che des zweiten Preßlings 92 ebenfalls mit einem Abschnitt 928
höherer Bindemittelkonzentration gebildet. Es wird eine Grenze
erhalten, in welcher die beiden Abschnitte 918, 928 hoher Bin
demittelkonzentration miteinander in Verbindung gelangen bzw.
sich miteinander vereinigen.
Insbesondere handelt es sich bei dem für das MIM-Verfahren
verwendeten Formmaterial um ein Gemisch aus Metallpulver und
einem Bindemittel, und es wird durch Erhitzen auf eine vorbe
stimmte Temperatur fluidisiert, um das Bindemittel zu verflüs
sigen. In dem fluidisierten Zustand des Formmaterials besitzt
das Bindemittel eine höhere Fluidität als das Metallpulver.
Wie in Fig. 8 gezeigt, bläst infolge hiervon zum Zeitpunkt des
Spritzgießens der Abschnitt 951 hoher Bindemittelkonzentration
des Formmaterials 95 aus dem zentralen Abschnitt des Strö
mungspfads zum Vorderende aus und fließt bzw. strömt zurück um
die Seitenfläche herum. Die Oberfläche des geformten Preßlings
wird deshalb mit einer Schicht gebildet, die sowohl hohe Flui
dität wie Bindemittelkonzentration aufweist, wobei diese
Schicht auch in den Grenzflächen der zwei Preßlinge zurück
bleibt. Der Abschnitt hoher Bindemittelkonzentration, welcher
als erstes verfestigt, wird durch die interne Strömung auf der
Seitenfläche in Kontakt mit der Form 8 entlang der Strömungs
richtung einer Scherkraft F unterworfen. Die Dicke des Ab
schnittes hoher Bindemittelkonzentration auf der Seitenfläche
ist deshalb dünner als auf dem Vorderendabschnitt.
In dem Fall, daß das Formmaterial entfettet wird, während der
Abschnitt hoher Bindemittelkonzentration auf den Grenzflächen
von mehreren der Preßlinge zurückbleibt, kann aufgrund des
Verlusts an Bindemittel eine Eindrückung gebildet werden. In
diesem Fall kann eine normale Verbindung bzw. Vereinigung in
dem nachfolgenden Sinterprozeß nicht erzielt werden.
In Übereinstimmung mit dem MIM-Verfahren kann ein Preßling mit
vergleichsweise komplizierter Form hergestellt werden. In dem
Fall, daß unterschiedliche Materialtypen integriert werden
oder ein Preßling, der aus einem Material desselben Typs ge
bildet ist, geometrisch zu kompliziert ist, kann jedoch das
Spritzgießen nicht gleichzeitig ausgeführt werden. In diesem
Fall werden die zwei Preßlinge einzeln spritzgegossen und in
einem bestimmten Schritt des Herstellungsprozesses integriert.
In Übereinstimmung mit einem Verfahren, demnach ein gesinter
ter Preßling hergestellt wird durch Integrieren von mehreren
Teilen aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Mate
rialtypen unter Verwendung des herkömmlichen MIM, werden meh
rere gesinterte Preßlinge, die getrennt voneinander gebildet
werden, durch einen geeigneten Prozeß, wie etwa Schweißen,
verbunden bzw. vereinigt. Ein Schweißschritt, der nach dem
Sintervorgang zusätzlich eingesetzt wird, führt jedoch zu ei
ner instabilen Qualität und höheren Kosten aufgrund einer er
höhten Anzahl von (Verfahrens-)Schritten.
Bei einem weiteren herkömmlichen Verfahren handelt es sich um
ein Einfügeformverfahren, das in der japanischen ungeprüften
Patentschrift (Kokai) Nr. 3-232906 offenbart ist, demnach ein
erster getrennt zubereiteter Preßling in einer Form angeordnet
und ein zweiter Preßling durch Spritzen geformt bzw. gegossen
wird.
Bei diesem Verfahren muß der erste Preßling getrennt im vor
hinein hergestellt werden, weshalb die Anzahl von (Verfahrens-
)Schritten erhöht ist.
In dem Fall, daß der erste Preßling in einer Form angeordnet
wird, muß die Größe der Eintiefung, in welche der erste Preß
ling eingefügt wird, größer sein als die Größe des Verbund
stoffes, was zu einer geringeren Abmessungsgenauigkeit führt.
Tatsache ist, daß in dem Fall, daß die Eintiefung und der Ver
bundstoff dieselbe Größe besitzen, der Verbundstoff abgebro
chen bzw. zerbrochen wird, wenn er in die Eintiefung eingefügt
wird, was zu einer höheren Ausschußrate führt.
Die japanische ungeprüfte Patentschrift (Kokai) Nr. 7-90312
offenbart noch ein weiteres Verfahren, demnach die Form mit
Trennwänden bzw. Unterteilungen gebildet ist und das Spritz
gießen in Hohlräumen nacheinander zugunsten der Integration
ausgeführt wird, während die Trennwände bewegt werden.
In diesem Fall ist ein Preßling mit einer dreidimensionalen
komplizierten Form, für die das MIM-Verfahren primär bestimmt
ist, nur sehr schwer zu formen bzw. gießen, und die Verwirkli
chung eines derartigen Formvorgangs verkompliziert die Form
struktur stark und die Kosten werden höher.
In dem Fall, daß der zu bildende Preßling klein ist, kann es
vorkommen, daß der Raum für Trennwände nicht bereitgestellt
werden oder daß ein Eingußkanal, eine Gießrinne oder derglei
chen nicht in der Form angeordnet werden kann.
Außerdem ist es sehr schwierig, mehrere Preßlinge gleichzeitig
zu erhalten, ohne das Problem einer sehr komplizierten Form
struktur und höherer Kosten zu lösen.
Das Bereitstellen einer Vielzahl von Gleitabschnitten zum Be
wegen der Trennwände verkürzt die Lebensdauer davon.
Als Folge der Hinzufügung der Trennwände wird außerdem eine
Vielzahl von Teilformflächen auf den Preßling übertragen, und
eine einwandfreie Oberfläche kann nicht erzielt werden. Ein
weiteres Problem besteht darin, daß eine hohe Abmessungsgenau
igkeit aufgrund des Effekts nicht sichergestellt werden kann,
demnach in den Gleitteilen der Trennwände ein Freiraum unver
meidlich vorliegt.
Die japanische ungeprüfte Patentschrift (Kokai) Nr. 4-346604
offenbart andererseits ein Verfahren, demnach ein eingefügter
Kern entfernt wird, nachdem ein erster Preßling gebildet ist,
und ein zweiter Preßling geformt bzw. gegossen wird durch Ein
spritzen in den Hohlraum, der durch den Kern gebildet ist. Der
zweite Preßling wird außerdem durch Einspritzen geformt, nach
dem der Abschnitt des ersten Preßlings, der mit dem zweiten
Preßling in Kontakt stehen soll, auf 20 bis 70°C gehalten
wird.
Damit die Temperatur der Außenseite des ersten Preßlings auf
20 bis 70°C gehalten werden kann, ist es jedoch erforderlich
zu warten, bis die Temperatur fällt nach einem Spritzgießen in
einer gewöhnlichen Spritzgießmaschine, was zu einer sehr nied
rigen Produktivität führt.
Der Formprozeß unter Verwendung eines Kerns erfordert außerdem
eine beträchtliche Zeitdauer zum Montieren und Demontieren des
Kerns. Da der Kern abgekühlt wird, nachdem er entfernt ist,
muß gewartet werden, bis die Kerntemperatur auf ein vorbe
stimmtes Temperaturniveau gestiegen ist, bevor das Spritzgie
ßen fortgesetzt wird, was ebenfalls zu einer niedrigen Produk
tivität führt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend ge
nannten Probleme gemacht, und eine erste Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Metallver
bundstoff-Preßlings zu schaffen, bei welchem das Bilden eines
Abschnitts hoher Bindemittelkonzentration an den Grenzflächen
von mehreren Preßlingen unterbunden werden kann, die aus un
terschiedlichen Materialtypen oder demselben Materialtyp her
gestellt sind.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Herstellen eines Metallverbundstoff-Preßlings zu schaffen,
umfassend eine Integration von mehreren Preßlingen aus unter
schiedlichen Materialtypen oder Material desselben Typs mit
höherer Abmessungsgenauigkeit bei niedrigen Kosten.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung wird
ein Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings bereitgestellt, bei welchem ein erster Preßling ge
gossen bzw. geformt wird durch Spritzen unter Verwendung des
MIM-Verfahrens zum Spritzgießen eines Formmaterials, woraufhin
ein zweiter Preßling durch Spritzen in engem Kontakt mit der
Verbindungsfläche des ersten Preßlings geformt bzw. gegossen
wird, um die ersten und zweiten Preßlinge zu integrieren, wo
bei der zweite Preßling durch Spritzen derart geformt wird,
daß das zweite Formmaterial des zweiten Preßlings zum Fließen
gebracht wird, während es in die Form gefüllt wird, um eine
Fließkomponente in der Richtung parallel zu der Verbindungs
fläche des ersten Preßlings zu erhalten.
Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die
Fließrichtung des zweiten Formmaterials zwangsweise gesteuert
wird, wenn der zweite Preßling durch Spritzen geformt wird,
wie vorstehend erläutert, um eine Fließrichtung parallel zu
der Verbindungsfläche des ersten Preßlings zu erzeugen. Diese
Fließkomponente parallel zur Verbindungsfläche ist nicht auf
eine solche beschränkt, die linear ausgehend vom Beginn strömt
bzw. fließt; vielmehr umfaßt sie auch eine solche, auf einer
Oberfläche parallel zur Verbindungsfläche gekrümmt ist.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird nach dem Formen des er
sten Preßlings durch Spritzen der zweite Preßling durch Sprit
zen des zweiten Formmaterials in eine Form geformt bzw. ge
spritzt, in welcher der erste Preßling angeordnet ist. Bei
diesem Prozeß erzeugt das zweite Formmaterial eine Fließkompo
nente parallel zur Verbindungsfläche des ersten Preßlings auf
derselben Fläche bzw. Oberfläche. Infolge hiervon kann die
Bildung eines Abschnitts hoher Bindemittelkonzentration an dem
Grenzabschnitt (Verbindungs- bzw. Vereinigungsabschnitt) zwi
schen dem ersten Preßling und dem zweiten Preßling unterbunden
werden.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt schafft die Erfin
dung ein Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings, bei welchem nach dem Formen eines ersten Preßlings
durch das MIM-Verfahren ein zweiter Preßling in engem Kontakt
mit einem Abschnitt des ersten Preßlings geformt wird, worauf
hin die ersten und zweiten Preßlinge miteinander integriert
werden, aufweisend die Schritte:
Bilden eines ersten Hohlraums durch Anordnen der Hohlraumflä chen einer Bezugsform und einer ersten Austauschform in Gegen überlagebeziehung zueinander und Formen des ersten Preßlings durch Spritzen in den ersten Hohlraum; und
Ersetzen von ausschließlich der ersten Austauschform durch ei ne zweite Austauschform mit einer Hohlraumfläche unterschied licher Form, während der erste Preßling auf der Hohlraumfläche der Bezugsform belassen wird, wodurch ein zweiter Hohlraum durch den ersten Preßling und die Hohlraumfläche der zweiten Austauschform gebildet wird, und Formen des zweiten Preßlings durch Spritzen in den zweiten Hohlraum, um den Metallverbund stoff-Preßling einschließlich dem ersten Preßling und dem zweiten Preßling, die miteinander integriert sind, zu erzeu gen.
Bilden eines ersten Hohlraums durch Anordnen der Hohlraumflä chen einer Bezugsform und einer ersten Austauschform in Gegen überlagebeziehung zueinander und Formen des ersten Preßlings durch Spritzen in den ersten Hohlraum; und
Ersetzen von ausschließlich der ersten Austauschform durch ei ne zweite Austauschform mit einer Hohlraumfläche unterschied licher Form, während der erste Preßling auf der Hohlraumfläche der Bezugsform belassen wird, wodurch ein zweiter Hohlraum durch den ersten Preßling und die Hohlraumfläche der zweiten Austauschform gebildet wird, und Formen des zweiten Preßlings durch Spritzen in den zweiten Hohlraum, um den Metallverbund stoff-Preßling einschließlich dem ersten Preßling und dem zweiten Preßling, die miteinander integriert sind, zu erzeu gen.
Bei dem Herstellungsverfahren gemäß diesem Aspekt der Erfin
dung wird der erste Hohlraum als erster durch die Bezugsform
und die erste Austauschform gebildet. Insbesondere werden zwei
Formen, welche ein erstes Formelement bereitstellen, jeweils
mit einer Hohlraumfläche gebildet, und diese zwei Hohlraumflä
chen werden in Gegenüberlagebeziehung zueinander angeordnet,
um dadurch einen ersten Hohlraum einer Form entsprechend dem
gewünschten ersten Preßling zu bilden. Das Metallpulver für
den ersten Preßling wird in den ersten Hohlraum gespritzt. Das
Metallpulver hat, wie in bezug auf den Stand der Technik er
läutert, die Form eines Gemisches mit einem Bindemittel, er
hitzt auf eine vorbestimmte Temperatur und Fluidität aufwei
send.
Nach dem Formen des ersten Preßlings in dem ersten Hohlraum
wird ausschließlich die erste Austauschform durch die zweite
Austauschform ersetzt, ohne den ersten Preßling freizugeben.
Die zweite Austauschform besitzt eine Hohlraumfläche entspre
chend der gewünschten Form des zweiten Preßlings, und sie bil
det einen zweiten Hohlraum mit der Oberfläche des ersten Preß
lings in Gegenüberlagebeziehung hierzu. Das Metallpulver für
den zweiten Preßling wird in den zweiten Hohlraum gespritzt.
Dieses Metallpulver hat ebenfalls die Form eines Gemisches mit
einem Bindemittel, erhitzt auf eine vorbestimmte Temperatur
und Fluidität aufweisend.
Nach dem Formen des ersten Preßlings durch Spritzen kann in
Übereinstimmung mit dieser Erfindung, wie vorstehend erläu
tert, der zweite Preßling geformt werden durch Spritzen auf
den ersten Formling, ohne daß er aus der Form entfernt wird.
Insbesondere kann unmittelbar nah dem Formen des ersten Preß
lings durch Spritzen der zweite Preßling durch Spritzen in
kurzer Zeit einfach dadurch geformt werden, daß die ersten und
zweiten Austauschformen in bezug aufeinander getauscht werden.
Infolge hiervon kann der zweite Preßling in Kontakt mit dem
ersten Preßling gebracht werden, der auf der Hohlraumfläche
der Bezugsform verbleibt, ohne die Temperatur des ersten Preß
lings signifikant zu verringern.
Ein sehr zufriedenstellender Zustand für den ersten Grenzab
schnitt zwischen dem ersten Preßling und dem zweiten Preßling
kann erzielt werden, indem der Temperaturabfall des ersten
Preßlings unterdrückt bzw. unterbunden wird.
Insbesondere enthalten der erste Preßling und der zweite Preß
ling jeweils ein Bindemittel sowie das Metallpulver, welches
den Hauptbestandteil bildet. In dem Fall, daß ein Gemisch aus
dem Bindemittel und dem Metallpulver zum Spritzformen verwen
det wird, veranlaßt seine Fluiditätseigenschaft, daß die Kon
zentration des Bindemittels in dem Flächenabschnitt vergrößert
wird. Das Bindemittel verfestigt sich und verliert die Fluidi
tät, wenn die Temperatur fällt. In dem Fall, daß ein zweiter
Preßling durch Spritzen auf die Oberfläche des ersten Preß
lings geformt wird, nachdem der erste Preßling abgekühlt ist
und sich verfestigt hat, kann eine Grenzschicht hoher Binde
mittelkonzentration zwischen dem ersten Preßling und dem zwei
ten Preßling gebildet werden. Wenn die Form entfettet und
gesintert wird, wobei die Grenzschicht eine hohe Bindemittel
konzentration aufweist, nimmt der Abstand zwischen dem Metall
pulver der zwei Preßlinge übermäßig zu, wodurch es häufig un
möglich gemacht wird, einen zufriedenstellenden gesinterten
Zustand zu erzielen.
Durch Aufrechterhalten einer geeignet hohen Temperatur des er
sten Preßlings, wie vorstehend angeführt, kann die Oberfläche
des ersten Preßlings in einem Zustand einer bestimmten Fluidi
tät gehalten werden. Selbst nachdem der erste Preßling sich
verfestigt hat, kann seine Fluidität andererseits problemlos
rückgewonnen werden durch Wärme, die von dem zweiten Preßling
übertragen wird. In diesem Fall kann deshalb der Abstand zwi
schen dem Metallpulver der ersten und zweiten Preßlinge ver
ringert werden, indem die Fluidität des Abschnitts der Grenze
dazwischen mit hoher Bindemittelkonzentration aufrechterhalten
wird. Die Qualität des gesinterten Preßlings, der schließlich
erhalten wird, kann dadurch verbessert werden.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung und wie vorstehend er
läutert, vermag außerdem die Tatsache, daß der erste Preßling
auf der Hohlraumfläche der Bezugsform belassen wird, die Ab
messungsgenauigkeit des resultierenden Metallverbundstoff-
Preßlings zu verbessern.
Der zweite Preßling kann durch Spritzen im wesentlichen ohne
Unterbrechung einfach dadurch geformt werden, daß die erste
Austauschform durch die zweite Austauschform ersetzt wird, wie
vorstehend erläutert. Der Metallverbundstoff-Preßling kann
deshalb mit sehr hohem Wirkungsgrad unter verringerten Her
stellungskosten hergestellt werden. Wie vorstehend erläutert,
wird in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ein Herstellungs
verfahren bereitgestellt, bei welchem ein Metallverbundstoff-
Preßling bereitgestellt wird, bei dem mehrere Preßlinge unter
schiedlicher Materialtypen oder desselben Materialtyps mitein
ander integriert hergestellt werden können mit hoher Abmes
sungsgenauigkeit bei geringen Kosten.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeich
nungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Fluidzustands
des zweiten Formmaterials in Übereinstimmung mit einer ersten
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Fluidzustands
des zweiten Formmaterials in Übereinstimmung mit einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Fluidzustands
des zweiten Formmaterials in Übereinstimmung mit einer dritten
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Fluidzustands
des zweiten Formmaterials in Übereinstimmung mit einer vierten
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Fluidzustands
des zweiten Formmaterials in Übereinstimmung mit einer fünften
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6A zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des Fluidzustands
des zweiten Formmaterials in Übereinstimmung mit dem Stand der
Technik, und Fig. 6B zeigt ein Diagramm zur Erläuterung des
Zustands bei Beendigung des Einfüllens des zweiten Formmateri
als in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Konfiguration
von mehreren Verbundstoffgrenzflächen in Übereinstimmung mit
dem Stand der Technik.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Art und Weise, demnach das Form
material in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik fließt.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur
Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in Übereinstim
mung mit einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 10 zeigt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht der Form eines Metallverbundstoff-Preßlings in Über
einstimmung mit der sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 11A bis 11C zeigen Diagramme zur Erläuterung eines Ver
fahrens zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in
Übereinstimmung mit einem ersten Beispiel für die sechste Aus
führungsform.
Fig. 12A bis 12C zeigen Diagramme zur Erläuterung eines Ver
fahrens zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in
Übereinstimmung mit einer zweiten Referenz für die sechste
Ausführungsform.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens
zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in Überein
stimmung mit einer siebten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 14 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens
zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in Überein
stimmung mit einer achten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 15 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens
zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in Überein
stimmung mit einer neunten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 16 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens
zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in Überein
stimmung mit einer zehnten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 17 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Verfahrens
zur Herstellung eines Metallverbundstoff-Preßlings in Überein
stimmung mit einer elften Ausführungsform der Erfindung.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Er
findung wird unter Bezug auf Fig. 1 erläutert.
Bei dieser Ausführungsform wird ein erster Preßling 11 durch
Spritzen in Übereinstimmung mit dem MIM-Verfahren zum Formen
bzw. Gießen durch Spritzen von Form- bzw. Gießmaterial geformt
bzw. gegossen, das aus einem Gemisch aus Metallpulver und ei
nem Bindemittel besteht, und zwar in eine Form, woraufhin ein
zweiter Preßling 12 durch Spritzen in engem Kontakt mit der
Verbindungs- bzw. Vereinigungsfläche 110 des ersten Preßlings
11 geformt wird und wobei die zwei Preßlinge integriert wer
den, um einen Metallverbundstoff-Preßling 1 herzustellen.
Bei dem Spritzgießen des zweiten Preßlings 12 wird das zweite
Formmaterial für den zweiten Preßling 12 zum Fließen gebracht,
während es in die Form 8 gefüllt wird, und zwar derart, daß
eine Fließkomponente in der Richtung parallel zur Verbindungs
fläche 110 des ersten Preßlings auf derselben Verbindungsflä
che 110 erhalten wird.
Nunmehr folgt eine detailliertere Erläuterung.
Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten
Formmaterial für den ersten Preßling 11 um ein Gemisch aus
Edelstahl (JIS (Japanischer Industriestandard) SUS316)-Pulver
mit einer mittleren Korngröße von 10 µm und einem Bindemittel,
das aus PW, EVA, Acryl und Stearinsäure besteht. Das zweite
Formmaterial des zweiten Preßlings 12 besteht andererseits aus
einem Gemisch aus Pulver aus SUS410 mit einer mittleren Korn
größe von 10 µm und einem Bindemittel, das aus PW (Paraffin
wachse), EVA (Ethylen-Vinylacetat), Acryl und Stearinsäure be
steht.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein im vorhinein geformter erster
Preßling 11 in einen ersten Hohlraum 71 eingesetzt bzw. einge
fügt, der in einer Form 8 gebildet ist, und ein zweites Form
material wird in einen zweiten Hohlraum 32 gespritzt, dessen
Verbindungsfläche 110 diesem ausgesetzt ist, um einen zweiten
Preßling 12 zu formen. In Übereinstimmung mit dieser Ausfüh
rungsform wird der erste Preßling 11 in einer anderen Form im
vornhinein geformt und in den ersten Hohlraum 71 der Form 8
eingefügt bzw. eingesetzt. Als Alternative kann der erste
Preßling 11 direkt in den ersten Hohlraum 71 der Form 8 ge
spritzt werden, wenn die Form 8 geeignet aufgebaut ist. Bei
dieser Ausführungsform ist außerdem ein Gatter 82 des zweiten
Hohlraums 72 in der Richtung parallel zu der Verbindungsfläche
110 gebildet.
Es wird bemerkt, daß, wie in Fig. 1 gezeigt, das Spritzgießen
des zweiten Preßlings 12 derart ausgeführt wird, daß das zwei
te Formmaterial insgesamt in der Richtung parallel zu der Ver
bindungsfläche 110 auf derselben Verbindungsfläche 110 zum
Fließen gebracht wird. Hierdurch wird eine Fließkomponente R
parallel zur Verbindungsfläche 110 auf der Verbindungsfläche
110 des ersten Preßlings 11 erzeugt.
Infolge hiervon kann der erhaltene Metallverbundstoff-Preßling
1 daran gehindert werden, einen Abschnitt hoher Bindemittel
konzentration zu bilden, und dies im Gegensatz zum Stand der
Technik, und zwar auf den Verbindungsflächen 110, 120 des er
sten Preßlings 11 bzw. des zweiten Preßlings 12.
Es wird davon ausgegangen, daß dies auf der Tatsache beruht,
daß, wie in Fig. 1 gezeigt, der Fluß bzw. die Strömung des
zweiten Formmaterials in der Richtung parallel zu der Verbin
dungsfläche 110 des ersten Preßlings 11 zumindest die drei
nachfolgend erläuterten Wirkungen bereitstellen kann.
In dem Fall, daß das Formmaterial, das aus einem Gemisch aus
Metallpulver und einem Bindemittel besteht, zum Fließen ge
bracht wird, wird als erstes das Bindemittel mit hoher Fluidi
tät mit einem hohen Prozentsatz am Vorderendabschnitt entlang
der Fließrichtung des Materials konzentriert, und die Seiten
fläche des Materials wird bezüglich Bindemittelkonzentration
im Vergleich zu dem Vorderendabschnitt verringert. Durch Fül
len des zweiten Formmaterials derart, daß es in der Richtung
parallel zu der Verbindungsfläche des ersten Preßlings fließt,
wie vorstehend erläutert, ist der Abschnitt des zweiten Preß
lings, der in Kontakt mit dem ersten Preßling angeordnet ist,
auf der Seitenfläche der parallelen Fließkomponente des zwei
ten Preßlings angeordnet, die ursprünglich eine vergleichswei
se geringe Bindemittelkonzentration aufweist.
Da das zweite Formmaterial parallel zu der Verbindungsfläche
des ersten Preßlings fließt, wird als zweites eine Scherkraft
gegenüber der Verbindungsfläche erzeugt. Infolge hiervon wird
durch die Scherkraft ein Abschnitt hoher Bindemittelkonzentra
tion selbst dann abgeschabt, wenn er auf der Verbindungsfläche
des ersten Preßlings gebildet ist.
Im Hinblick auf den kontinuierlichen Fluß bzw. die kontinuier
liche Strömung des zweiten Formmaterials auf der Verbindungs
fläche des ersten Preßlings wird als drittes Wärme kontinuier
lich an die Verbindungsfläche ausgehend von dem zweiten Form
material angelegt. Das Bindemittel der ausgehärteten Bindemit
telschicht in der Verbindungsfläche stellt deshalb die Fluidi
tät wieder her und wird gemeinsam mit dem zweiten Formmaterial
aus der Verbindungsfläche gebracht.
Folglich besitzt sowohl der Grenzabschnitt zwischen dem ersten
Preßling 11 und dem zweiten Preßling 12, d. h. zwischen den
Verbindungsflächen 110 und 120, eine niedrigere Bindemittel
konzentration als beim Stand der Technik.
Der resultierende Metallverbundstoff-Preßling 1 wird entfettet
und gesintert. Ein gesinterter Metallverbundstoff-Preßling mit
zufriedenstellendem Aussehen und einwandfreier Qualität kann
damit erhalten werden, wobei der erste Preßling 11 mit dem
zweiten Preßling 12 sehr fest verbunden bzw. vereinigt ist.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform und wie in
Fig. 2 gezeigt, wird die Form 8 gemäß der ersten Ausführungs
form derart neu aufgebaut, daß ein schmaler Strömungs- bzw.
Flußpfadabschnitt 85 des zweiten Formmaterials bereitgestellt
ist, der enger ist als die Abschnitte vor und hinter dem spe
ziellen Abschnitt auf der Verbindungsfläche 110 des ersten
Preßlings 11. Insbesondere wird ein Vorsprung 850 auf dem Ab
schnitt der Form 8 in Gegenüberlagebeziehung zu der Verbin
dungsfläche 110 des ersten Preßlings 11 gebildet, wodurch der
schmale Flußpfadabschnitt 85 gebildet wird.
In diesem Fall wird für den Abschnitt, der eine Fließkomponen
te R parallel zu der Verbindungsfläche 110 aufweist, der Druck
durch die Anwesenheit des neuen Abschnitts 85 erhöht. Die von
dem zweiten Formmaterial auf die Verbindungsfläche des ersten
Preßlings 11 ausgeübte Scherkraft kann dadurch erhöht werden.
Auf diese Weise kann die Wirkung zur Entfernung der Bindemit
telkomponente von der Verbindungsfläche 110 verbessert werden.
Die übrigen Punkte bezüglich Funktion und Wirkung sind ähnlich
den entsprechenden Punkten bei der ersten Ausführungsform.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform und wie in
Fig. 3 gezeigt, ist die Form des zweiten Hohlraums 72 gemäß
der ersten Ausführungsform geändert. Insbesondere ist diejeni
ge Position, wo die Verbindungsfläche 110 des ersten Preßlings
11 dem zweiten Hohlraum 72 ausgesetzt wird, geringfügig einge
drückt, und eine Stufe 86 ist gebildet. Auch in diesem Fall
kann eine Fließkomponente R des zweiten Formmaterials parallel
zu der Verbindungsfläche 110 des ersten Preßlings 11 auf der
selben Verbindungsfläche 110 erzeugt werden. In einem derarti
gen Fall ist der Fließpfad auf der Verbindungsfläche 110 ge
ringfügig verbreitert, wodurch, obwohl die Scherkraft gegen
über der Verbindungsfläche 110 geringfügig verringert ist, die
Funktion und Wirkung im wesentlichen ähnlich sind zu denjeni
gen gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform und wie in Fig. 4 gezeigt, fließt
das zweite Formmaterial weiterhin von einer Richtung nicht
parallel zu der Verbindungsfläche 110 des ersten Preßlings 11
und erlangt eine Fließkomponente R durch Ändern der Richtung
zu einer solchen parallel zu der Verbindungsfläche 110 auf
derselben Verbindungsfläche 110.
Insbesondere ist der zweite Hohlraum 72 der Form 8 im wesent
lichen T-förmig, und der achsenseitige Pfad 721 hiervon ist in
einer Form senkrecht zur Verbindungsfläche 110 des ersten
Preßlings 11 angeordnet, während der obere Pfad 722 parallel
zu der Verbindungsfläche 110 gebildet ist. Die Breite A des
achsenseitigen Fließpfads 722, die von der Richtung nicht par
allel zu der Verbindungsfläche 110 des ersten Preßlings 11
fortschreitet bzw. sich fortsetzt, ist schmaler als die Breite
B der Verbindungsfläche 110 des ersten Preßlings 11.
Infolge hiervon wird zum Zeitpunkt des Spritzgießens des zwei
ten Preßlings 12 das zweite Formmaterial dazu veranlaßt, in
einer Richtung senkrecht zu der Verbindungsfläche 110 des
zweiten Formmaterials fortzuschreiten, und es vermag die Rich
tung um 90 Grad an der Verbindungsfläche 110 zu ändern. Wie in
Fig. 4 gezeigt, kann deshalb eine Fließkomponente R parallel
zu der Verbindungsfläche 110 sowohl auf der linken wie auf der
rechten Seite erzeugt werden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform vermag auf diese
Weise wie bei der ersten Ausführungsform das Vorliegen der
Fließkomponente R des zweiten Formmaterials parallel zu der
Verbindungsfläche 110 die Ausbildung eines Bereichs bzw. einer
Fläche hoher Bindemittelkonzentration im Grenzabschnitt zwi
schen dem ersten Preßling 11 und dem zweiten Preßling 12 zu
unterbinden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform und wie in
Fig. 5 gezeigt, ist der zweite Hohlraum 72 der Form 8 L-
förmig. Insbesondere sind ein vertikaler Pfad 723 senkrecht
zur Verbindungsfläche 110 des ersten Preßlings 11 und ein ho
rizontaler Pfad 724 parallel zu der Verbindungsfläche 110 kom
biniert, um einen zweiten Hohlraum 72 zu bilden. Auch bei die
ser Ausführungsform ist die Breite A des vertikalen Pfads 723,
der sich in einer Richtung nicht parallel zur Verbindungsflä
che 110 erstreckt, schmaler als die Breite B der Verbindungs
fläche 110 des ersten Preßlings 11.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform verläuft zum
Zeitpunkt des Spritzgießens des zweiten Preßlings 12 das zwei
te Formmaterial in einer Richtung senkrecht zu der Verbin
dungsfläche 110, und es kann seine Richtung an der Verbin
dungsfläche 110 um 90 Grad ändern. Infolge hiervon und wie in
Fig. 4 gezeigt, kann eine Fließkomponente A parallel zu der
Verbindungsfläche 110 gebildet werden. Auch in diesem Fall
sind Funktion und Wirkung ähnlich zu denjenigen der vierten
Ausführungsform.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungs
form wird unter Bezug auf Fig. 9 bis 12 erläutert.
Bei dem Verfahren in Übereinstimmung mit dieser Ausführungs
form und wie in (a) und (b) von Fig. 9 gezeigt, wird, nachdem
der erste Preßling 11 durch das MIM-Verfahren geformt wurde,
der zweite Preßling 12 in engem Kontakt mit einem Abschnitt
des ersten Preßlings 11 gebildet, und beide Preßlinge werden
integriert, um den Metallverbundstoff-Preßling 1 herzustellen
(Fig. 10).
Die für das Metallpulver-Spritzgießen verwendete Form 5 gemäß
dieser Ausführungsform, wie in (a) und (b) von Fig. 9 gezeigt,
umfaßt eine Referenz- bzw. Bezugsform 50, eine erste Aus
tauschform 51 und eine zweite Austauschform 52. Die Formen 50
bis 52 sind mit den Hohlraumflächen 60 bis 62 versehen. Wie in
(a) von Fig. 9 gezeigt, sind die Hohlraumflächen 60 und 61,
die auf der Bezugsform 50 und der ersten Austauschform 51 ge
bildet sind, in Gegenüberlagebeziehung zueinander angeordnet,
um einen ersten Hohlraum 71 entsprechend der gewünschten Form
des ersten Preßlings 11 zu bilden. Außerdem ist die Hohlraum
fläche 62 der zweiten Austauschform 52 in einer Weise entspre
chend der gewünschten Form des zweiten Preßlings 12 gebildet,
und sie bildet, wie nachfolgend erläutert, einen zweiten Hohl
raum 72 in Übereinstimmung mit der gewünschten Form des zwei
ten Preßlings in Zusammenwirkung mit dem ersten Preßling 11.
Die erste Austauschform 51 und die zweite Austauschform 52
können in bezug aufeinander ausgetauscht werden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Metallverbundstoff-
Preßling durch das MIM-Verfahren unter Verwendung der Form 5
hergestellt.
Zunächst wird Edelstahl (JIS SUS630L) mit einer mittleren
Korngröße von 10 µm als Metallpulver für den ersten Preßling
11 zubereitet, und Acryl, EVA, Wachs und Stearinsäure werden
als Bindemittel zubereitet. Die Erweichungstemperatur des Bin
demittels für den ersten Preßling beträgt 60°C.
Außerdem wird Edelstahl (JIS SUS410L) mit einer mittleren
Korngröße von 10 µm als Metallpulver für den zweiten Preßling
12 zubereitet, und dasselbe Material wie dasjenige des ersten
Preßlings wird für das Bindemittel zubereitet.
Das jeweilige Metallpulver und das Bindemittel werden gemischt
und geknetet bei einer Temperatur nicht niedriger als die Bin
demittel-Erweichungstemperatur, um das Material zum Spritzgie
ßen des ersten Preßlings und des zweiten Preßlings zu erzeu
gen.
Wie in (a) von Fig. 9 gezeigt, werden daraufhin die Hohlraum
flächen 60 und 61 der Bezugsform 50 und der ersten Aus
tauschform 51 in Gegenüberlagebeziehung zueinander angeordnet,
um den ersten Hohlraum 71 zu bilden. Das Spritzmaterial für
den ersten Preßling wird in den ersten Hohlraum 71 zum Spritz
gießen des ersten Preßlings 11 gespritzt. In Übereinstimmung
mit dieser Ausführungsform ist die Einspritztemperatur des er
sten Preßlings auf etwa 180°C festgelegt.
Als nächster Schritt und wie in (b) von Fig. 9 gezeigt, wird,
während der erste Preßling 11 in der Hohlraumfläche 60 der Be
zugsform 50 belassen wird, ausschließlich die erste Aus
tauschform 51 ersetzt durch die zweite Austauschform 52 mit
einer Hohlraumfläche 62 unterschiedlicher Form, so daß der
zweite Hohlraum 72 aus der Hohlraumfläche 72 der zweiten Aus
tauschform 52 und des ersten Preßlings 11 gebildet ist. Das
Einspritzmaterial für den zweiten Preßling wird in den zweiten
Hohlraum 72 gespritzt, um den zweiten Preßling 12 durch
Spritzformen zu bilden. Bei diesem Prozeß ist die Einspritz
temperatur des zweiten Preßlings festgelegt mit 180°C.
Infolge hiervon und wie in Fig. 10 gezeigt, wird ein Metall
verbundstoff-Preßling 1 erhalten durch Integrieren des ersten
Preßlings 11 mit dem zweiten Preßling 12.
Durch Beobachten des Grenzabschnitts zwischen dem ersten Preß
ling 11 und dem zweiten Preßling 12 des Metallverbundstoff-
Preßlings 1 wurde ermittelt, daß der erste Preßling 11 und der
zweite Preßling 12 in sehr zufriedenstellender Weise verbunden
bzw. vereinigt wurden, wobei im wesentlichen kein Abschnitt
eine hohe Bindemitteldichte aufwies.
Dieser Aufbau wurde in N2 erhitzt, um den größeren Teil des
Bindemittels durch Zersetzung zu entfernen, und daraufhin wur
de der Aufbau in einem Vakuum-Sinterofen gesintert. Ein Ver
bundstoffpreßling mit den zwei Preßlingen, die integral mit
einander gesintert waren, wurde dadurch erhalten.
Dieses endgültige Verbundstoffmaterial weist den Grenzab
schnitt des ersten Preßlings und des zweiten Preßlings in zu
friedenstellender Weise gesintert auf. Dies zeigt an, daß der
Grenzabschnitt des ersten Preßlings und des zweiten Preßlings
des Metallverbundstoff-Preßlings vor dem Sintern mit großer
Sicherheit erstellt wird.
Der Grund hierfür ist nachfolgend angeführt.
Nach dem Spritzgießen des ersten Preßlings 11 kann insbesonde
re bei dieser Ausführungsform das Spritzgießen des zweiten
Preßlings 12 kontinuierlich innerhalb kurzer Zeit einfach da
durch ausgeführt werden, daß die erste Austauschform 51 durch
die zweite Austauschform 52 ersetzt wird, ohne den ersten
Preßling 11 von der Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50 zu
entfernen. Der zweite Preßling 12 kann dadurch in Kontakt mit
dem ersten Preßling 11 ohne deutliches Verringern der Tempera
tur des ersten Preßlings 11 in Kontakt gebracht werden, der in
der Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50 verbleibt. Mit anderen
Worten, der zweite Preßling kann in Übereinstimmung mit dieser
Ausführungsform gespritzt werden, bevor die Temperatur des er
sten Preßlings 11 auf weniger als 60°C abnimmt, bei welcher
Temperatur es sich um die Erweichungstemperatur seines Binde
mittels handelt. Die Fluidität der Oberfläche des ersten Preß
lings 11 kann dadurch bis zu einem gewissen Grad zum Zeitpunkt
des Kontaktierens des zweiten Preßlings 12 aufrechterhalten
werden. Infolge hiervon kann ein Abschnitt bzw. Teil hoher
Bindemittelkonzentration in dem Grenzabschnitt zwischen dem
ersten Preßling 11 und dem zweiten Preßling 12 fluidisiert
werden. Auf diese Weise können die Abstände zwischen Metall
pulver des resultierenden Metallverbundstoff-Preßlings verrin
gert werden. Ein sehr zufriedenstellender gesinterter Preßling
kann erhalten werden durch Entfetten und Sintern dieses Me
tallverbundstoff-Preßlings.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird, wie vor
stehend erläutert, der zweite Preßling eingespritzt, während
die Temperatur des ersten Preßlings auf nicht weniger als der
Erweichungstemperatur seines Bindemittels gehalten wird.
Selbst in dem Fall, daß die Temperatur des ersten Preßlings
unter die Erweichungstemperatur des Bindemittels verringert
wird, kann jedoch die Oberflächentemperatur des ersten Preß
lings auf nicht weniger als den Erweichungspunkt des Bindemit
tels erhöht werden durch Wärmeübertragung durch geeignetes
Wählen bzw. Festlegen der Einspritztemperatur des zweiten
Preßlings.
Um die Wirkung des Verfahrens zur Herstellung des Metallver
bundstoff-Preßlings in Übereinstimmung mit dieser Ausführungs
form zusätzlich zu klären, wurde ein Metallverbundstoff-
Preßling durch das herkömmliche Verfahren hergestellt, und
seine Qualität wurde verglichen.
Bei einem ersten Beispiel (Beispiel 1), wie in Fig. 11A und
11B gezeigt, wurden ein Paar von Formen 911, 912 zum Formen
des ersten Preßlings und ein Paar von Formen 921, 922 zum For
men des zweiten Preßlings zubereitet. Der erste Preßling 11
und der zweite Preßling 12 wurden unabhängig voneinander her
gestellt und, wie in (c) von Fig. 9 gezeigt, in einem nachfol
genden Prozeß integriert.
Bei einem zweiten Beispiel (Beispiel 2) wurden, wie in Fig.
12A und 12C gezeigt, ein Paar von Formen 931, 932 zum Formen
des ersten Preßlings und ein Paar von Formen 941, 942 zum For
men einer Einlage bzw. eines Einsatzes zubereitet. Wie in Fig.
12A gezeigt, wurde der erste Preßling durch die Formen 931,
932 geformt und daraufhin in den Hohlraum der Form 941 einge
setzt, wie in Fig. 12B gezeigt. Daraufhin wurde die Form 942
in Gegenüberlagebeziehung angeordnet, und der zweite Preßling
wurde durch Einspritzen geformt.
Im Beispiel 1 wurden die zwei Preßlinge 11, 12 kombiniert,
nachdem sie geformt waren. Die beiden Preßlinge 11, 12 befin
den sich in ihrem Grenzabschnitt teilweise nicht in engem Kon
takt, und eine hohe Bindemittelkonzentration wurde auf ihren
jeweiligen Oberflächen gebildet. Infolge des Entfettens und
Sinterns der Preßlinge wurde in dem Grenzabschnitt ein fehler
hafter Abschnitt beobachtet, der nicht vollständig verbunden
bzw. vereinigt war.
Im Beispiel 2 stellte der Grad, mit welchem die zwei Preßlinge
11, 12 sich in engem Kontakt miteinander in dem Grenzabschnitt
befinden, kein Problem dar; ein Abschnitt hoher Bindemittel
konzentration wurde jedoch gebildet. Der erste Preßling 11
wurde außerdem verformt, wenn er in die Form 941 eingesetzt
wurde. Nach Entfetten und Sintern wurde ein fehlerhafter Ab
schnitt in dem Grenzabschnitt beobachtet, der nicht vollstän
dig verbunden bzw. vereinigt war, und ein nicht zufriedenstel
lendes äußeres Erscheinungsbild wurde beobachtet.
Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein spezielles
Beispiel, bei welchem die erste Austauschform 51 und die zwei
te Austauschform 52 gemäß der sechsten Ausführungsform durch
Gleiten bzw. Gleitbewegen miteinander ausgetauscht waren, wie
in Fig. 13 gezeigt.
Die erste Austauschform 51 und die zweite Austauschform 52 in
Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform sind, wie in
Fig. 13 gezeigt, übereinander angeordnet und integriert als
Austauschform 53. Die Austauschform 50 besitzt vergrößerte
Größe und eine Eintiefung 501, in welche der Vorsprung 511 der
ersten Austauschform 51 eingeführt wird, um den Aufbau in ei
nem Bereitschaftszustand anzuordnen.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist die Bezugs
form 50 vertikal gleitverschiebbar, während sie gleichzeitig
in zwei Längsrichtungen beweglich ist.
Bei dem tatsächlichen Form- bzw. Formgebungsprozeß für den Me
tallverbundstoff-Preßling 1 wird, wie in (a) von Fig. 13 ge
zeigt, der erste Hohlraum 71 gebildet durch Anordnen der Hohl
raumfläche 61 der ersten Austauschform 51 in Gegenüberlagebe
ziehung zu der Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50, und der
erste Preßling 11 wird durch Einspritzen in den ersten Hohl
raum 71 geformt bzw. gegossen.
Wie in (b) von Fig. 13 gezeigt, wird daraufhin die Bezugsform
50 geringfügig rückgezogen, nach abwärts gleitverschoben und
vorgeschoben. Infolge hiervon wird, wie in (c) von Fig. 13 ge
zeigt, der zweite Hohlraum 72 gebildet durch Anordnen der
Hohlraumfläche 62 der zweiten Austauschform 52 in Gegenüberla
gebeziehung zu dem ersten Preßling 11, der in der Bezugsform
50 verbleibt. Durch Formen bzw. Gießen des zweiten Preßlings
12 durch Einspritzen in den zweiten Hohlraum 72 kann der Me
tallverbundstoff-Preßling 1 erhalten werden.
In diesem Fall können die erste Austauschform 51 und die zwei
te Austauschform 52 gegenseitig wirksam durch eine einfache
Konfiguration ausgetauscht werden. Die vergrößerte Größe der
Austauschform 53 und der Bezugsform 50 erhöhen außerdem die
Wärmekapazität der Formen, wodurch es möglich ist, die Ände
rung der Temperatur beim kontinuierlichen Laden zu verringern.
Bezüglich der übrigen Punkte sind Funktion und Wirkung ähnlich
wie diejenigen bei der sechsten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform ist die Austauschform 53 in Über
einstimmung mit der siebten Ausführungsform beweglich, und die
Bezugsform 50 ist stationär.
Wie in Fig. 14 gezeigt, sind die erste Austauschform 51 und
die zweite Austauschform 52 in eine Austauschform 53 inte
griert, die sowohl in Längsrichtung beweglich wie vertikal
gleitverschiebbar ist. Andererseits ist die Bezugsform 50, die
so groß wie bei der siebten Ausführungsform ist, stationär
bzw. feststehend.
Bei dem tatsächlichen Prozeß zum Spritzen bzw. Gießen des Me
tallverbundstoff-Preßlings 1 wird, wie in (a) von Fig. 14 ge
zeigt, der erste Hohlraum 71 gebildet durch Anordnen der Hohl
raumfläche 61 der ersten Austauschform 51 in Gegenüberlagebe
ziehung zu der Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50, und der
erste Preßling 11 wird durch Einspritzen in den ersten Hohl
raum 71 geformt bzw. gegossen.
Daraufhin und wie in (b) von Fig. 14 gezeigt, wird die Aus
tauschform 53 geringfügig herausgezogen, nach oben gleitver
schoben und vorgerückt. Infolge hiervon und wie in (c) von
Fig. 14 gezeigt, wird der zweite Hohlraum 72 gebildet durch
Anordnen der Hohlraumfläche 62 der zweiten Austauschform 52 in
Gegenüberlagebeziehung zu dem ersten Preßling 11, der in der
Bezugsform 50 verbleibt. Durch Formen bzw. Gießen des zweiten
Preßlings 12 durch Einspritzen in den zweiten Hohlraum 72 wird
der Metallverbundstoff-Preßling 1 erhalten.
Auch in diesem Fall sind Funktion und Wirkung ähnlich zu den
jenigen der siebten Ausführungsform.
Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um ein spezielles
Beispiel, bei welchem, wie in Fig. 15 gezeigt, die erste Aus
tauschform 51 und die zweite Austauschform 52 in der sechsten
Ausführungsform durch Drehen ausgetauscht werden.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform sind die erste
Austauschform 51 und die zweite Austauschform 52 insbesondere
übereinander angeordnet und in eine Austauschform 53 inte
griert, wie in Fig. 15 gezeigt. Die Bezugsform 50 besitzt eine
große Größe und weist eine Eintiefung 501 auf, in welche der
Vorsprung 511 der ersten Austauschform 51 eingesetzt werden
kann, um den Aufbau in Bereitstellungszustand zu versetzen
bzw. anzuordnen.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist außerdem die
Bezugsform 50 sowohl in Längsrichtung beweglich wie drehbar.
Beim tatsächlichen Prozeß zum Formen bzw. Gießen des Metall
verbundstoff-Preßlings 1 wird, wie in (a) von Fig. 15 gezeigt,
der erste Hohlraum 71 gebildet durch Anordnen der Hohlraumflä
che 61 der ersten Austauschform 51 in Gegenüberlagebeziehung
zu der Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50, und der erste
Preßling 11 wird durch Einspritzen in den ersten Hohlraum 71
gebildet.
Wie in (b) von Fig. 15 gezeigt, wird daraufhin die Bezugsform
50 geringfügig herausgezogen, um 180° gedreht und vorgerückt.
Infolge hiervon wird, wie in (c) von Fig. 15 gezeigt, der
zweite Hohlraum 72 gebildet durch Anordnen der Hohlraumfläche
62 der zweiten Austauschform 52 in Gegenüberlagebeziehung zu
dem ersten Preßling 11, der in der Bezugsform 50 verbleibt.
Durch Formen des zweiten Preßlings 12 durch Einspritzen in den
zweiten Hohlraum 72 wird der Metallverbundstoff-Preßling 1 er
halten.
Auch in diesem Fall können die erste Austauschform 51 und die
zweite Austauschform 52 in bezug aufeinander wirksam bei ein
facher Konfiguration ausgetauscht werden. Die vergrößerte Grö
ße der Austauschform 53 und der Bezugsform 50 führt zu einer
Erhöhung der Wärmekapazität der Formen, so daß eine Verände
rung der Formtemperatur während des kontinuierlichen Ladens
bzw. Beschickens verringert werden kann. Bezüglich der übrigen
Punkte sind Funktion und Wirkung ähnlich wie bei der sechsten
Ausführungsform.
In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform und wie in Fig.
16 gezeigt, ist die Bezugsform 53 bei der siebten Ausführungs
form drehbar, und die Bezugsform 50 ist feststehend bzw. sta
tionär.
Wie in Fig. 16 gezeigt, sind insbesondere die erste Aus
tauschform 51 und die zweite Austauschform 52 in einer Aus
tauschform 53 integriert, die in Längsrichtung beweglich und
drehbar ist. Die Bezugsform 50, die so groß ist wie bei der
achten Ausführungsform, ist feststehend.
Bei dem tatsächlichen Prozeß zum Formen des Metallverbund
stoff-Preßlings 1, wird, wie in (a) von Fig. 16 gezeigt, der
erste Hohlraum 71 gebildet durch Anordnen der Hohlraumfläche
61 der ersten Austauschform 51 in Gegenüberlagebeziehung zu
der Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50, und der erste Preß
ling 11 wird durch Einspritzen in den ersten Hohlraum 71 ge
formt.
Wie in (b) von Fig. 16 gezeigt, wird daraufhin die Aus
tauschform 53 geringfügig herausgezogen, nach oben bzw. auf
wärts gleitverschoben und vorgerückt. Infolge hiervon und wie
in (c) von Fig. 16 gezeigt, wird der zweite Hohlraum 72 gebil
det durch Anordnen der Hohlraumfläche 62 der zweiten Aus
tauschform 52 in Gegenüberlagebeziehung zu dem ersten Preßling
11, der in der Bezugsform 50 verbleibt, und ein Metallverbund
stoff-Preßling 1 wird erhalten durch Formen bzw. Gießen des
zweiten Preßlings 12 durch Einspritzen in den zweiten Hohlraum
72.
Auch in diesem Fall sind Funktion und Wirkung ähnlich wie bei
der neunten Ausführungsform.
Wie in Fig. 17 gezeigt, sind bei dieser Ausführungsform die
erste Austauschform 51 und die zweite Austauschform 52 zube
reitet als unabhängige Formen, und sie sind in Gegenüberlage
beziehung zueinander angeordnet, wobei die Bezugsform 50 da
zwischen drehbar angeordnet ist.
Die Bezugsform 50 besitzt Hohlraumflächen 60, die einander um
180° gegenüberliegen, und sie ist um 180° drehbar. Die erste
Austauschform 51 und die zweite Austauschform 52 sind außerdem
in Längsrichtung beweglich.
Bei dem tatsächlichen Prozeß zum Formen bzw. Gießen des Me
tallverbundstoff-Preßlings 1, und wie in (a) von Fig. 17 ge
zeigt, wird der erste Hohlraum 71 gebildet durch Anordnen der
Hohlraumfläche 61 der ersten Austauschform 51 in Gegenüberla
gebeziehung zu einer Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50 und
durch Anordnen der Hohlraumfläche 62 der zweiten Austauschform
52 in Gegenüberlagebeziehung zu der anderen Hohlraumfläche 60.
Daraufhin wird der erste Preßling 11 geformt bzw. gegossen
durch Einspritzen in den ersten Hohlraum 71.
Wie in (b) von Fig. 17 gezeigt, werden daraufhin die erste
Austauschform 51 und die zweite Austauschform 52 geringfügig
herausgezogen, woraufhin die Bezugsform 50 um 180° gedreht
wird, gefolgt durch Vorrücken der ersten Austauschform 51 und
der zweiten Austauschform 52. Wie in (c) von Fig. 17 gezeigt,
wird infolge hiervon der zweite Hohlraum 72 gebildet durch An
ordnen der Hohlraumfläche 62 der zweiten Austauschform 52 in
Gegenüberlagebeziehung zu dem ersten Preßling 11, der in der
Bezugsform 50 verbleibt. Daraufhin wird der Metallverbund
stoff-Preßling 1 erhalten durch Formen bzw. Gießen des zweiten
Preßlings 12 durch Einspritzen in den zweiten Hohlraum 72.
Bei diesem Prozeß wird der erste Hohlraum 71 erneut zwischen
der Hohlraumfläche 61 der ersten Austauschform 51 und der
Hohlraumfläche 60 der Bezugsform 50 in Gegenüberlagebeziehung
zur Hohlraumfläche 61 gebildet. Infolge hiervon ermöglicht es
das Spritzgießen des ersten Preßlings 11, ausgeführt in diesem
Zustand, daß der erste Preßling 11 gleichzeitig geformt bzw.
gegossen wird wie der Metallverbundstoff-Preßling 1.
Das Vorrücken und Zurückziehen der ersten und zweiten Aus
tauschformen 51, 52 und das Drehen der Bezugsform 50 werden in
derselben Weise wie vorstehend erläutert wiederholt, während
gleichzeitig der Metallverbundstoff-Preßling 1 während der
Drehung der Bezugsform 50 freigegeben wird. Auf diese Weise
kann das Spritzgießen kontinuierlich und sehr wirksam durchge
führt werden.
Wie vorstehend erläutert, verwirklicht diese Ausführungsform
eine sehr effiziente Produktion bei reduzierten Herstellungs
kosten.
Was die übrigen Punkte betrifft, sind Funktion und Wirkung
ähnlich wie bei der sechsten Ausführungsform.
In den sechsten bis elften Ausführungsformen wird das Spritz
gießen des zweiten Preßlings bevorzugt durchgeführt, während
sich der erste Preßling, der zum zweiten Hohlraum weist, in
einem Temperaturbereich nicht niedriger als der Erweichungs
punkt des Bindemittels befindet, das in dem ersten Preßling
enthalten ist, und nicht höher als die Zersetzungstemperatur
des Bindemittels, das den ersten Preßling bildet. Wenn auf
diese Weise der erste Preßling und der zweite Preßling in Kon
takt miteinander gelangen, kann die Fluidität des Bindemittels
in dem Grenzabschnitt sichergestellt werden, wodurch es ermög
licht wird, die Bildung eines Abschnitts hoher Bindemittelkon
zentration in dem Grenzabschnitt zu unterbinden.
Das Spritzgießen des zweiten Preßlings wird bevorzugt ausge
führt, während der erste Preßling, der zum zweiten Hohlraum
weist, sich in einem Temperaturbereich nicht niedriger als
70°C und nicht höher als die Einspritztemperatur für das Me
tallpulver des zweiten Preßlings befindet. In diesem Fall kann
die Fluidität des Bindemittels beim normalen Gebrauch im we
sentlichen aufrechterhalten werden, ohne daß eine Abweichung
auftritt. Die Bildung des Abschnitts hoher Bindemittelkonzen
tration in dem Grenzabschnitt kann dadurch positiv unterdrückt
werden.
Die Einspritztemperatur des zweiten Preßlings beträgt bevor
zugt 95 bis 230°C. In dem Fall, daß die Einspritztemperatur
des zweiten Preßlings niedriger als 95°C ist, kann es schwie
rig sein, das Bindemittel, welches den ersten Preßling bildet,
zwangsweise erneut zu schmelzen. In dem Fall, daß die Ein
spritztemperatur des zweiten Preßlings höher als 230°C ist,
kann andererseits das Bindemittel, welches das Formmaterial
des zweiten Preßlings bildet, in unerwünschter Weise zersetzt
werden.
Zumindest eines der Bindemittel, die in dem ersten Preßling
und in dem zweiten Preßling enthalten ist, besitzt bevorzugt
eine Mischbarkeitskomponente (gegenseitige Löslichkeit). In
diesem Fall kann die Diffusion zwischen den Bindemitteln in
dem Grenzabschnitt des ersten Preßlings und des zweiten Preß
lings zusätzlich erleichtert werden, was zu einer zusätzlich
verbesserten Dauerhaftigkeit des Grenzabschnitts führt.
Während die Erfindung unter Bezug auf spezielle Ausführungs
formen erläutert wurde, die zu Darstellungszwecken gewählt
sind, erschließen sich dem Fachmann zahlreiche Modifikationen,
ohne vom Grundkonzept und dem Umfang der Erfindung abzuwei
chen.
Claims (14)
1. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings durch ein Metallpulver-Einspritzgießverfahren
zum Spritzgießen eines Formmaterials, das aus einem Ge
misch aus Metallpulver und einem Bindemittel besteht, in
einer Form,
wobei der erste Preßling durch Einspritzen geformt wird, woraufhin ein zweiter Preßling durch Einspritzen in engem Kontakt mit der Verbindungsfläche des ersten Preßlings ge formt wird, wodurch der erste Preßling mit dem zweiten Preßling integriert wird, und
wobei das Spritzgießen des zweiten Preßlings ausgeführt wird, indem das zweite Formmaterial für den zweiten Preß ling zum Fließen gebracht und in die Form derart gefüllt wird, daß eine Fließkomponente in der Richtung parallel zur Verbindungsfläche des ersten Preßlings auf dieser Ver bindungsfläche erhalten wird.
wobei der erste Preßling durch Einspritzen geformt wird, woraufhin ein zweiter Preßling durch Einspritzen in engem Kontakt mit der Verbindungsfläche des ersten Preßlings ge formt wird, wodurch der erste Preßling mit dem zweiten Preßling integriert wird, und
wobei das Spritzgießen des zweiten Preßlings ausgeführt wird, indem das zweite Formmaterial für den zweiten Preß ling zum Fließen gebracht und in die Form derart gefüllt wird, daß eine Fließkomponente in der Richtung parallel zur Verbindungsfläche des ersten Preßlings auf dieser Ver bindungsfläche erhalten wird.
2. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach Anspruch 1, wobei das zweite Formmaterial
allgemein in einer Richtung parallel zu der Verbindungs
fläche auf dieser Verbindungsfläche zum Fließen gebracht
wird.
3. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach Anspruch 2, wobei der Fließ- bzw. Strö
mungspfad des zweiten Formmaterials einen Abschnitt auf
weist, der schmaler ist als seine übrigen Abschnitte vor
und hinter dem schmalen bzw. engen Abschnitt auf der Ver
bindungsfläche des ersten Preßlings.
4. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach Anspruch 1, wobei das zweite Formmaterial
eine Fließkomponente aufweist, die von der Richtung nicht
parallel zur Verbindungsfläche des ersten Preßlings ver
läuft und sich ändert zu der Richtung parallel zu der Ver
bindungsfläche auf der Verbindungsfläche.
5. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach Anspruch 3, wobei die Breite des Pfads des
zweiten Formmaterials, das ausgehend von der Richtung
nicht parallel zu der Verbindungsfläche des ersten Preß
lings verläuft, schmaler ist als die Breite der Verbin
dungsfläche des ersten Preßlings.
6. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings durch das Metallpulver-Einspritzgießverfahren,
wobei nach Gießen eines ersten Preßlings ein zweiter Preß ling in engem Kontakt mit einem Teil des ersten Preßlings geformt wird, um den ersten Preßling mit dem zweiten Preß ling zu integrieren,
wobei die Hohlraumflächen, gebildet auf einer Bezugsform und einer ersten Austauschform, in Gegenüberlagebeziehung zueinander angeordnet werden, um einen ersten Hohlraum zu bilden, wobei der erste Preßling durch Einspritzen in den ersten Hohlraum geformt wird, und
wobei, während der erste Preßling in der Hohlraumfläche der Bezugsform belassen wird, ausschließlich die erste Austauschform durch eine zweite Austauschform ersetzt wird, die eine Hohlraumfläche unterschiedlicher Form auf weist, wobei ein zweiter Hohlraum durch die Hohlraumfläche der zweiten Austauschform und der ersten Austauschform ge bildet wird, und wobei ein zweiter Preßling durch Ein spritzen in den zweiten Hohlraum geformt wird, um einen Metallverbundstoff-Preßling herzustellen, der den ersten Preßling und den zweiten Preßling miteinander integriert umfaßt.
wobei nach Gießen eines ersten Preßlings ein zweiter Preß ling in engem Kontakt mit einem Teil des ersten Preßlings geformt wird, um den ersten Preßling mit dem zweiten Preß ling zu integrieren,
wobei die Hohlraumflächen, gebildet auf einer Bezugsform und einer ersten Austauschform, in Gegenüberlagebeziehung zueinander angeordnet werden, um einen ersten Hohlraum zu bilden, wobei der erste Preßling durch Einspritzen in den ersten Hohlraum geformt wird, und
wobei, während der erste Preßling in der Hohlraumfläche der Bezugsform belassen wird, ausschließlich die erste Austauschform durch eine zweite Austauschform ersetzt wird, die eine Hohlraumfläche unterschiedlicher Form auf weist, wobei ein zweiter Hohlraum durch die Hohlraumfläche der zweiten Austauschform und der ersten Austauschform ge bildet wird, und wobei ein zweiter Preßling durch Ein spritzen in den zweiten Hohlraum geformt wird, um einen Metallverbundstoff-Preßling herzustellen, der den ersten Preßling und den zweiten Preßling miteinander integriert umfaßt.
7. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach Anspruch 6, wobei die erste Austauschform
und die zweite Austauschform in Bezug aufeinander ausge
tauscht werden durch Gleitverschieben der ersten Aus
tauschform und der zweiten Austauschform relativ zu der
Bezugsform.
8. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach Anspruch 6, wobei die erste Austauschform
und die zweite Austauschform in bezug aufeinander ausge
tauscht werden durch Drehen der ersten Austauschform und
der zweiten Austauschform relativ zu der Bezugsform.
9. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die er
ste Austauschform und die zweite Austauschform integral
gebildet werden.
10. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das
Spritzgießen des zweiten Preßlings ausgeführt wird, wäh
rend der erste Preßling, der zu dem zweiten Hohlraum
weist, sich in einem Temperaturbereich nicht niedriger als
der Erweichungspunkt des Bindemittels befindet, das in dem
ersten Preßling enthalten ist, und nicht höher als die
Zersetzungstemperatur des Bindemittels, das in dem ersten
Preßling enthalten ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das
Spritzgießen des zweiten Preßlings ausgeführt wird, wäh
rend der erste Preßling, der zum zweiten Hohlraum weist,
in einem Temperaturbereich nicht niedriger als 70°C und
nicht höher als die Einspritztemperatur des Metallpulvers
des zweiten Preßlings sich befindet.
12. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Ein
spritztemperatur des zweiten Preßlings derart gewählt ist,
daß die Oberflächentemperatur des ersten Preßlings nicht
niedriger sein kann als die Erweichungstemperatur des Bin
demittels, das in dem ersten Preßling enthalten ist, wenn
der zweite Preßling in Kontakt mit dem ersten Preßling ge
langt ist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die
zweite Einspritztemperatur des zweiten Preßlings zwischen
95°C und 230°C liegt.
14. Verfahren zum Herstellen eines Metallverbundstoff-
Preßlings nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei zumin
dest einer der Bindemitteltypen, der in dem ersten Preß
ling und dem zweiten Preßling enthalten ist, eine Misch
barkeitskomponente aufweist.
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