DE102005042165A1 - Production of components from filings or chips of non-ferrous metals comprises forming briquette from them using ram which is then moved further downwards so that friction melts briquette, forming coating on inside of tubular housing - Google Patents

Production of components from filings or chips of non-ferrous metals comprises forming briquette from them using ram which is then moved further downwards so that friction melts briquette, forming coating on inside of tubular housing Download PDF

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Abstract

Production of components from filings or chips of non-ferrous metals (4), e.g. bronze or brass, comprises forming a briquette from them using a ram (2). The ram is then moved further downwards so that the friction melts the briquette, forming a coating on the inside of a tubular housing (3).

Description

Die Erfindung betrifft die Gebiete Maschinenbau und Metallurgie.The The invention relates to the fields of mechanical engineering and metallurgy.

Das ausgearbeitete Verfahren kann im Bereich Maschinenbau oder in Reparaturbetrieben eingesetzt werden.The elaborated method can be used in mechanical engineering or in repair shops be used.

Bei der mechanischen Bearbeitung von Buntmetallen und Buntmetalllegierungen (z. B. Bronze, Messing, etc.) entsteht eine große Menge von Spänen. Bei dem gängigen Verfahren zur Weiterverwertung dieser Metallabfälle werden sie bei sehr hoher Temperatur eingeschmolzen. (Bargel, H. J. und Schulze, G.: „Werkstoffkunde", Düsseldorf 1988)at the mechanical processing of non-ferrous metals and non-ferrous alloys (eg bronze, brass, etc.) creates a large amount of chips. at the common one Methods for recycling these metal waste they are at very high Temperature melted down. (Bargel, H. J. and Schulze, G .: "Material Science", Dusseldorf 1988)

Der Hauptnachteil dieses herkömmllichen Verfahrens liegt in der Überhitzung der Buntmetalllegierung. Sie führt zur Änderung der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften.Of the Main disadvantage of this conventional method is in overheating the non-ferrous metal alloy. she leads to change chemical composition and mechanical properties.

Grundlage der Erfindung sind:basis of the invention are:

Anspruch 1: Die Wiederherstellung der Qualität des Ausgangsmaterials und der Beschaffenheit des Buntmetalls (der Buntmetalllegierungen).claim 1: Restoring the quality of the source material and the nature of non-ferrous metals (non-ferrous metal alloys).

Anspruch 2: Die Erhaltung der chemischen Zusammensetzung und der mechanischen Eigenschaften des Buntmetalls (der Buntmetalllegierungen).claim 2: The preservation of the chemical composition and the mechanical Properties of non-ferrous metals (non-ferrous metal alloys).

Die Aufgaben, die sich nach Anspruch 1 stellen, können mit Hilfe des SRSV auf folgende Art und Weise gelöst werden:
Die Metallspäne (1, Nr. 4) werden in die Vorrichtung (1, Nr. 1) gegeben und mit dem Werkzeug (1, Nr. 2) brikettiert. Dann wird die Kontaktfläche des Briketts (1, Nr. 4) durch Reibung mit dem Werkzeug bis zum Schmelzen erhitzt. Die unter dem Druck des Werkzeugs geschmolzene Buntmetalllegierung dringt in das poröse Brikett ein und gibt die Position auf der Reibungsfläche für eine neue Schicht noch nicht geschmolzener Buntmetallspäne frei. Durch den Wechsel fester und geschmolzener Teilchen auf der Reibungsfläche entwickelt sich der Wärmegrad nicht über den Schmelzwärmegrad der Buntmetalllegierung. Die flüssige Phase füllt die Brikettporen auf und durch die allseitige Verdichtung wird die Ausgangsdichte der Buntmetalllegierung wiederhergestellt. Die Buntmetalllegierung wird plastisch und dadurch kann eine vorgegebene Form mit den entsprechenden Abmessungen erhalten werden. Die chemische Zusammensetzung der Ausgangslegierung bleibt durch das Schmelzen einzelner Späne erhalten. Der hohe Druck und die Verdichtung von allen Seiten sichern das mechanische Eigenschaftsniveau, das so dem des Ausgangsmaterials gleichkommt.The objects of the invention can be achieved with the aid of the SRSV in the following manner:
The metal chips ( 1 , No. 4) are inserted into the device ( 1 No. 1) and with the tool ( 1 , No. 2) briquetted. Then the contact surface of the briquette ( 1 , No. 4) by friction with the tool until it heats up. The non-ferrous metal alloy molten under the pressure of the tool penetrates into the porous briquette and releases the position on the friction surface for a new layer of unfused non-ferrous metal chips. By changing solid and molten particles on the friction surface, the degree of heat does not develop above the heat of fusion of the non-ferrous metal alloy. The liquid phase fills up the briquette pores and the compaction on all sides restores the starting density of the non-ferrous metal alloy. The non-ferrous metal alloy becomes plastic, and thereby a predetermined shape having the corresponding dimensions can be obtained. The chemical composition of the starting alloy is maintained by the melting of individual chips. The high pressure and the compression from all sides ensure the mechanical property level, which equals that of the starting material.

Entsprechend Anspruch 1 kann das SRSV zur Herstellung bimetallischer Einzelteile eingesetzt werden. Dabei werden die Späne der Buntmetalllegierung durch Reibung auf einem Rohling aus Stahl (Gußeisen) eingeschmolzen.Corresponding Claim 1, the SRSV for producing bimetallic items be used. In the process, the chips of the non-ferrous metal alloy become melted by friction on a blank of steel (cast iron).

Folgende Einsatzmöglichkeiten des SRSV sind denkbar:The following applications of the SRSV are conceivable:

Entwurf A – Herstellung des Rohlings Modell „Buchse" (1)Draft A - Production of the blank model "bushing" ( 1 )

Eine bestimmte Menge der Buntmetallspäne (1, Nr. 4) wird in der Vorrichtung platziert (1, Nr. 1).

  • 1. Das Werkzeug (1, Nr. 2) wird in die Vorrichtung eingeführt und durch die Kraft F werden die Buntmetallspäne bis in den Brikettzustand verdichtet.
  • 2. Das Werkzeug wird unter weiterem Druck der Vorrichtung zum Rotieren gebracht.
  • 3. Durch die entstehende Reibungswärme wird die zwischen Vorrichtung und Werkzeug eingepreßte Buntmetalllegierung flüssig.
  • 4. Wenn die Vorrichtung ihre Endposition erreicht, befindet sich das gesamte Buntmetall im Formbildungsbereich.
  • 5. Ohne die Drehung des Werkzeugs zu unterbrechen, wird die Vorrichtung wieder in die Ausgangsposition gebracht.
  • 6. Nach dem Anhalten der Werkzeugsdrehung wird die Vorrichtung geöffnet und der Buntmetallrohling herausgenommen.
A certain amount of non-ferrous metal chips ( 1 , No. 4) is placed in the device ( 1 , Number 1).
  • 1. The tool ( 1 , No. 2) is introduced into the device and by the force F, the non-ferrous metal chips are compacted to the briquette state.
  • 2. The tool is rotated under further pressure of the device.
  • 3. Due to the resulting frictional heat pressed between device and tool non-ferrous alloy is liquid.
  • 4. When the device reaches its final position, all the non-ferrous metal is in the forming area.
  • 5. Without interrupting the rotation of the tool, the device is returned to the starting position.
  • 6. After stopping the tool rotation, the device is opened and the Buntmetallrohling removed.

Entwurf B – Herstellung des bimetallischen Rohlings Modell „Buchse-bm" (2) Aufschmelzung einer Buntmetalllegierungsschicht auf die innere Fläche eines Rohlings aus einem anderen Metall.Draft B - Production of the bimetallic blank model "socket-bm" ( 2 ) Melting a non-ferrous metal alloy layer on the inner surface of a blank of another metal.

Im Unterschied zu Entwurf A wird die Buntmetalllegierungsschicht (2, Nr. 3) auf die innere Fläche des Rohlings (2, Nr. 1) aus einem anderen Metall (Stahl, Gußeisen, Bronze) aufgeschmolzen.In contrast to design A, the non-ferrous metal alloy layer ( 2 , No. 3) on the inner surface of the blank ( 2 , No. 1) of another metal (steel, cast iron, bronze) melted.

Die Techniken der Entwürfe A und B sind gleich.The Techniques of the designs A and B are the same.

Entwurf C – Herstellung des bimetallischen Rohlings Modell „Zapfen" (3) Aufschmelzung einer Buntmetalllegierungsschicht auf die äußere Fläche eines Rohlings aus Stahl.Draft C - Production of the bimetallic blank model "tenons" ( 3 ) Melting of a non-ferrous metal alloy layer on the outer surface of a blank of steel.

Es gibt folgende Unterschiede zu den Entwürfen A und B:

  • • Der Stahlrohling (3, Nr. 2) fungiert selbst als Werkzeug, auf dessen äußere Fläche eine Buntmetalllegierungsschicht aufgeschmolzen wird.
  • • Der bimetallische Rohling bleibt in der Vorrichtung, bis das Reibverfahren beendet ist.
  • • Nach dem Offnen der Vorrichtung (3, Nr. 1) wird der bimetallische Rohling herausgenommen.
There are the following differences to the Ent throw A and B:
  • • The steel blank ( 3 No. 2) itself acts as a tool on the outer surface of which a non-ferrous metal alloy layer is melted.
  • • The bimetallic blank remains in the fixture until the rubbing process is complete.
  • • After opening the device ( 3 , No. 1), the bimetallic blank is taken out.

Entwurf D – Herstellung des bimetallischen Rohlings Modell „Diskus" (4) Aufschmelzung einer Buntmetalllegierungsschicht auf die flache Seite des Rohlings.Draft D - Preparation of the bimetallic blank model "Diskus" ( 4 ) Melting of a non-ferrous metal alloy layer on the flat side of the blank.

Besonderheit:special feature:

  • • Der Rohling aus Stahl (Gußeisen, 4, Nr. 5) wird im Spannfutter befestigt. Arbeitsgänge:• The blank made of steel (cast iron, 4 , No. 5) is fixed in the chuck. Operations:
  • 1. Heranfahren der Vorrichtung bis zum Rohling (4, Nr. 5).1. Moving the device to the blank ( 4 , No. 5).
  • 2. Einfüllen der Buntmetallspäne (4, Nr. 3) in die Vorrichtung.2. Filling the non-ferrous metal chips ( 4 , No. 3) in the device.
  • 3. Mit Hilfe des Werkzeugs (4, Nr. 1) werden die Späne brikettiert.3. Using the tool ( 4 , No. 1), the chips are briquetted.
  • 4. Durch die Drehung des Rohlings schmelzen die zum Brikett zusammengepreßten Späne.4. The rotation of the blank melts the briquette clenched Chips.
  • 5. Anhalten des Spannfutters nach dem Aufschmelzen und Bilden der Schicht (4, Nr. 4).5. stopping the chuck after melting and forming the layer ( 4 , No. 4).
  • 6. Nach dem Zurückfahren des Werkzeugs wird die Vorrichtung geöffnet und der bimetallische Rohling herausgenommen.6. After returning of the tool, the device is opened and the bimetallic Blank taken out.

Bedingungen zur Verfahrensdurchführungconditions for the procedure

Der Schmelzwärmegrad (Tsm2) des Werkzeugs bzw. Rohlings, der die Reibung zum Schmelzen des Briketts erzeugt, muß höher liegen, als der Schmelzwärmegrad (Tsm4, 1 und 3) der Buntmetalllegierung, d. h. Tsm2 >> Tsm4 The degree of fusion heat (Tsm 2 ) of the tool or blank, which generates the friction for melting the briquette, must be higher than the heat of fusion (Tsm 4 , 1 and 3 ) of the non-ferrous metal alloy, ie tsm 2 >> Tsm 4

Um ein Anhaften der Buntmetalllegierung an die Oberflächen von Werkzeug und Vorrichtung zu vermeiden, müssen diese aus entsprechendem Material bestehen.Around adherence of the non-ferrous metal alloy to the surfaces of To avoid tool and device, these must be made of appropriate Material exist.

Beispiel:Example:

Herstellung eines bimetallischen Rohlings einer Schieberspindelmutter (5).Production of a bimetallic blank of a valve nut ( 5 ).

Das Aufschmelzen einer Messingschicht auf die innere Fläche eines Rohlings aus niedriggekohltem Stahl (C = 0,2 %) wird entsprechend dem Entwurf B durchgeführt (2).The melting of a brass layer on the inner surface of a low-carbon steel blank (C = 0.2%) is carried out in accordance with design B ( 2 ).

Chemische Zusammensetzung des Messings:Chemical composition of brass:

  • • Cu = 58 %• Cu = 58%
  • • Mn = 2 %• Mn = 2%
  • • Pb = 2 %• Pb = 2%
  • • Zn = 38 %• Zn = 38%

Vor dem Aufschmelzen wird die Bohrung im Rohling mechanisch vorbearbeitet.In front the hole is mechanically preprocessed in the blank.

Die Maße der aufgeschmolzenen Schicht betragen (5):The dimensions of the molten layer are ( 5 ):

  • • D = 30 mm• D = 30 mm
  • • d = 20 mm• d = 20 mm
  • • L = 60 mm• L = 60 mm

Parameter des Aufschmelzungsvorgangs:Parameters of the melting process:

  • • Druck zur Brikettierung der Buntmetallspäne: DB = 20 kp/mm2 • Pressure for briquetting non-ferrous metal chips: D B = 20 kp / mm 2
  • • Verschmelzungsdruck: DV = 5 kp/mm2 • Fusion pressure: D V = 5 kp / mm 2
  • • Reibungsgeschwindigkeit: VR = 3 m · s–1 • Friction rate: V R = 3 m · s -1
  • • Verschmelzungszeit: TV = 120 s• Fusion time: T V = 120 s

Die bimetallischen Schieberspindelmuttern sind erfolgreich durch die Prüfstanderprobung gegangen (6).The bimetallic valve spindle nuts have successfully passed through the test bench ( 6 ).

Das vorgestellte Beispiel bestätigt den erfolgreichen Einsatz des dargestellten Verfahrens.The presented example confirmed the successful use of the illustrated method.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Einzelteilen aus Buntmetallspänen ist eine aufklappbare Kokille.The Device for the production of individual parts from non-ferrous metal chips a hinged mold.

Für das SRSV können Reibschweißmaschinen verwendet werden.
(Schäfer, G., Dietzel, A.: „Handbuch – Reibschweißen." Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt, 1976)Friction welding machines can be used for the SRSV.
(Schäfer, G., Dietzel, A .: "Manual - Friction Welding." Technical University Karl-Marx-Stadt, 1976)

Das vorgestellte Verfahren dient zur Herstellung hochwertiger Einzelteile aus Buntmetallspänen.The presented method is used to produce high quality items made of non-ferrous metal chips.

Das Verfahren ist umweltfreundlich und kommt ohne die Anwendung von Schweiß-Schmelzvorrichtungen, Flußmitteln und anderen Mitteln der Gießereiproduktion aus. Das Verfahren ist abfallfrei, ressourcenschonend und es benötigt keine aufwendigen Ausrüstungen.The Process is environmentally friendly and comes without the use of Welding melters fluxes and other means of foundry production out. The process is waste-free, resource-saving and it does not require any elaborate equipment.

1 – Entwurf A – Herstellung des Rohlings Modell „Buchse"

1
Vorrichtung
2
Werkzeug
3
fertiger Rohling
4
Buntmetallspäne
5
Spannfutter
1 - Draft A - Production of the blank model "bushing"
1
contraption
2
Tool
3
finished blank
4
Ferrous metal shavings
5
chuck

2 – Entwurf B – Herstellung des bimetallischen Rohlings Modell „Buchse-bm

1
Rohling (aus Buntmetalllegierung)
2
Späne (aus Buntmetalllegierung)
3
Buntmetalllegierungsschicht
2 - draft B - manufacture of the bimetallic blank model "bushing-bm
1
Blank (made of non-ferrous metal alloy)
2
Chips (made of non-ferrous metal alloy)
3
Nonferrous metal alloy layer

3 – Entwurf C – Herstellung des bimetallischen Rohlings Modell „Zapfen"

1
Vorrichtung
2
Rohling (Stahl)
3
Buntmetalllegierungsschicht
4
Späne (aus Buntmetalllegierung)
5
Vorrichtungsunterbau
3 - Draft C - Production of the bimetallic blank model "cones"
1
contraption
2
Blank (steel)
3
Nonferrous metal alloy layer
4
Chips (made of non-ferrous metal alloy)
5
device base

4 – Entwurf D – Herstellung des bimetallischen Rohlings Modell „Diskus"

1
Werkzeug
2
Vorrichtung
3
Späne (aus Buntmetalllegierung)
4
Buntmetalllegierungsschicht
5
Rohling (z. B. aus Gußeisen oder Stahl)
6
Spannfutter
4 - Draft D - Preparation of bimetallic blank model "Diskus"
1
Tool
2
contraption
3
Chips (made of non-ferrous metal alloy)
4
Nonferrous metal alloy layer
5
Blank (eg made of cast iron or steel)
6
chuck

5 – Beispiel Herstellung eines bimetallischen Rohlings einer Schieberspindelmutter

1
Rohling
2
Späne (aus Buntmetalllegierung)
3
Buntmetalllegierungsschicht
5 - Example production of a bimetallic blank of a valve nut
1
blank
2
Chips (made of non-ferrous metal alloy)
3
Nonferrous metal alloy layer

6 – Schieberspindelmutter.

Fertigteil
Längsschnitt
6 - Valve spindle nut.
precast
longitudinal section

Claims (3)

Fertigungsverfahren zur Herstellung von Einzelteilen aus Spänen von Buntmetallen (Buntmetalllegierungen) durch Reibung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangszustand der Buntmetalllegierung wiederhergestellt wird und sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die mechanischen Eigenschaften der eingesetzten Buntmetallspäne bewahrt werden. Die Späne werden dabei in die Vorrichtung gegeben, verdichtet und durch Reibung des Werkzeugs bis zum Schmelzen erhitzt, wobei sich das Einzelteil bildet.Manufacturing process for the production of individual parts from chips of non-ferrous metals (non-ferrous metal alloys) by friction. The method is characterized in that the initial state of the non-ferrous metal alloy is restored and both the chemical composition and the mechanical properties of the non-ferrous metal chips used are preserved. The chips are placed in the device, compacted and heated by friction of the tool until it melts, forming the item. Fertigungsverfahren zur Herstellung von Einzelteilen aus Spänen von Buntmetallen (Buntmetalllegierungen) durch Reibung entsprechend Anspruch 1. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dabei eine Schicht aus Buntmetallspänen auf die innere Fläche eines Rohlings aus einem anderen Metall aufgeschmolzen wird.Manufacturing process for the production of individual parts from chips Of non-ferrous metals (non-ferrous metal alloys) by friction accordingly Claim 1. The method is characterized in that a layer of non-ferrous metal chips on the inner surface a blank made of another metal is melted. Fertigungsverfahren zur Herstellung von Einzelteilen aus Spänen von Buntmetallen (Buntmetalllegierungen) durch Reibung entsprechend Anspruch 1. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dabei eine Schicht aus Buntmetallspänen auf die äußere Fläche eines Rohlings durch dessen Reibung aufgeschmolzen wird.Manufacturing process for the production of individual parts from chips Of non-ferrous metals (non-ferrous metal alloys) by friction accordingly Claim 1. The method is characterized in that a layer of non-ferrous metal chips on the outer surface of a Blanks through the friction is melted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104630552A (en) * 2015-01-12 2015-05-20 洛阳Lyc轴承有限公司 Manganese brass retainer for mechanical and mine bearings

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