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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver,
das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen besteht.
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Es
ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Stahlpulver bekannt,
das aus einer Vielzahl von Stahlpulverkügelchen besteht. Bei diesem
bekannten Verfahren wird eine Stahlschmelze erzeugt. Diese wird
in einen Behälter überführt und
dort mit N2-Gas beaufschlagt, um eine Atomisierung
von erschmolzenem Stahl unter Verwendung von Stickstoffgas durchzuführen. Mittels
dieses bekannten Verfahrens, welches in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt wird,
wird Stahlpulver hergestellt, das aus einer Vielzahl von Stahlpulverkügelchen
besteht, deren Durchmesser im Bereich zwischen 100 μm und 500 μm liegen.
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Es
hat sich gezeigt, dass es für
bestimmte industrielle Anwendungen vorteilhaft oder gar notwendig
ist, Metallpulver mit Metallpulverkügelchen verkleinerten Durchmessers
zur Verfügung
zu stellen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bearbeitung
von Metallpulver, das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen
besteht, anzugeben, mittels welchem Metallpulver mit verkleinerten
Metallpulverkügelchen
hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Aus gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
deren nachfolgender Erläuterung
anhand der Figuren. Es zeigt
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1 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Verarbeitung von Metallpulver gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
für die
Erfindung,
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2 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Verarbeitung von Metallpulver gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
für die
Erfindung und
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3 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Verarbeitung von Metallpulver gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
für die
Erfindung.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
wird als Ausgangsmaterial Metallpulver bereitgestellt, das aus einer
Vielzahl von Metallpulverkügelchen
besteht, deren Durchmesser im Bereich von 100 μm bis 500 μm liegen. Derartiges Metallpulver
kann beispielsweise mittels des oben genannten Verfahrens hergestellt
werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt – wie es
aus der 1 ersichtlich ist – in einem ersten
Schritt S1 ein Erhitzen der Metallpulverkügelchen auf eine Temperatur,
bei welcher sich die Metallpulverkügelchen im flüssigen Zustand
befinden. Diese Erhitzung der Metallpulverkügelchen kann unter Verwendung
eines Induktionsvorganges, durch eine Anwendung von Strahlungswärme oder
in einem heißem
Schutzgasstrom vorgenommen werden.
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In
einem darauffolgenden zweiten Schritt S2 wird eine Kollision der
sich im flüssigen
Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen mit einem erhitzten Prallkörper herbeigeführt, dessen
Temperatur höher ist
als der Schmelz punkt der Metallpulverkügelchen. Durch diese Kollision
zerspringen die Metallpulverkügelchen
und es werden Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers gebildet. Durch die Erhitzung des Prallkörpers wird
sichergestellt, dass die auf den Prallkörper auftreffenden Metallpulverkügelchen
nicht mit dem Prallkörper
verschweißt
werden.
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Bei
dem Prallkörper
kann es sich um eine Prallplatte handeln, die im rechten Winkel
oder in einem anderen Winkel zum Metallpulverkügelchenstrom verläuft. Diese
Prallplatte kann propellerförmig ausgebildet
sein. Des Weiteren kann sie beweglich ausgebildet sein, beispielsweise
rotieren oder ständig
geschwenkt werden.
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Die
durch Kollision mit der Prallplatte gebildeten Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers werden gemäß einem nachfolgenden Schritt
S3 abgekühlt.
Diese Abkühlung
beginnt bereits unmittelbar nach der Bildung der Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers auf dem Weg in ein Sammelgefäß, in welchem
sie in einem Schritt S4 gesammelt werden. Im Sammelgefäß erfolgt
gemäß einem
Schritt S5 ein Erkalten der gesammelten Metallpulverkügelchen,
bis diese sich in einem festen Zustand befinden.
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Eine
alternative Ausgestaltung besteht darin, die sich im flüssigen Zustand
befindlichen Metallpulverkügelchen
gegeneinander zu kollidieren, um Metallpulverkügelchen verkleinerten Durchmessers
zu erhalten.
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Die
durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhaltenen Metallpulverkügelchen
weisen im Unterschied zum Ausgangsmaterial einen verkleinerten Durchmesser
auf. Sie können
deshalb für
Anwendungen bereitgestellt werden, die Metallpulver benötigen, dessen
Metallpulverkügelchen
einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Metallpulverkügelchen
des Metallpulvers, das als Ausgangsmaterial vorliegt.
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Dies
ist beispielsweise dann der Fall, wenn Metallpulver, das aus einer
Vielzahl derartiger Metallpulverkügelchen mit verkleinerten Durchmessern
besteht, zur Herstellung eines Bohrwerkzeuges aus beispielsweise
Stahl mit innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Kühlkanälen verwendet
wird, wobei das Stahlpulver mit einem Bindemittel verknetet wird,
das mit dem Bindemittel verknetete Stahlpulver durch ein Presswerkzeug
geführt
wird, um einen Strang mit innenliegenden, geradlinigen Kühlkanälen herzustellen,
der das Presswerkzeug verlassende Strang jeweils auf eine gewünschte Länge abgelängt wird,
der dabei entstehende Rohling unter Abstützung über seine gesamte Länge einer
Wälzbewegung
unterworfen wird, deren Geschwindigkeit sich über die Länge des Körpers linear und stetig ändert, so
dass der Rohling verdrillt wird, und wobei der verdrillte Rohling
gesintert und dann an seinem Außenmantel
mit spiralförmig
verlaufenden Spannuten versehen wird. Bei derartigen Rohlingen bestehen
sehr hohe Anforderungen in Bezug auf das Einhalten von vorgegebenen
Bemaßungen.
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Versuche
haben ergeben, dass eine Herstellung derartiger Bohrwerkzeuge aus
Stahl mit innenliegenden wendelförmig
verlaufenden Kühlkanälen unter
Verwendung von Stahlpulver, wie es als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet
wird, und unter Verwendung des im vorherigen Absatz beschriebenen
Verfahrens nicht möglich
ist, da der hergestellte Rohling forminstabil ist. Wird hingegen
das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellte Stahlpulver, welches Stahlpulverkügelchen verkleinerten Durchmessers
aufweist, mittels des im vorherigen Absatz beschriebenen Verfahrens
zur Herstellung von Bohrwerkzeugen aus Stahl mit innenliegenden,
wendelförmig
verlaufenden Kühlkanälen verwendet,
dann können
die gewünschten
Endprodukte hergestellt werden, da der gebildete Rohling formstabil
ist und mittels des Sintervorganges in gewünschter Weise weiterverarbeitet
werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
im verdrillten Rohling die Stahlpulverkügelchen dichter gepackt sind,
so dass die gewünschte
Form des Rohlings beibehalten wird.
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Ein
verbessertes Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver wird nachfolgend
anhand des in der 2 gezeigten Flussdiagrammes
erläutert.
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Auch
bei diesem verbesserten Verfahren, bei welchem als Ausgangsmaterial
dasselbe Metallpulver verwendet wird wie bei dem anhand der 1 erläuterten
Verfahren, erfolgt in einem ersten Schritt S1 ein Erhitzen der Metallpulverkügelchen
auf eine Temperatur, bei welcher sich die Metallpulverkügelchen im
flüssigen
Zustand befinden.
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In
einem darauffolgenden Schritt S1/2 werden die sich im flüssigen Zustand
befindlichen Metallpulverkügelchen
einer Beschleunigung unterworfen. Diese Beschleunigung kann durch
ein Magnetfeld, mittels eines Schleudervorganges oder mittels eines Schutzgasstromes
vorgenommen werden.
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Die
beschleunigten, sich im flüssigen
Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen werden in einem nachfolgenden
Schritt S2 einer Kollision mit einem erhitzten Prallkörper unterzogen,
um ebenso wie bei dem anhand der 1 erläuterten
Verfahren in Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers zu zerspringen.
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Die
durch die Kollision gebildeten Metallpulverkügelchen verkleinerten Durchmessers
werden gemäß einem
nachfolgenden Schritt S3 abgekühlt. Diese
Abkühlung
beginnt bereits unmittelbar nach der Bildung der Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers auf dem Weg in ein Sammelgefäß, in welchem
sie gemäß einem
Schritt S4 gesammelt werden. Dort erkalten die Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers schließlich in einem Schritt S5 solange
weiter, bis sie in einem festen Zustand vorliegen. Alternativ dazu
können
die vom Schritt S3 bereitgestellten Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers in dem Sammelgefäß, in welchem sie gemäß dem Schritt
S4 gesammelt werden, einer anderen Verarbeitung unterworfen werden.
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Durch
das beschriebene Beschleunigen der sich im flüssigen Zustand befindlichen
Metallpulverkügelchen
wird deren kinetische Energie vergrößert, so dass die Metallpulverkügelchen
bei ihrem Aufprall auf den Prallkörper noch besser zerspringen
als bei dem anhand der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Dies führt
dazu, dass die Anzahl der beim Zerspringen gebildeten Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers erhöht
ist und die Durchmesser der beim Zerspringen gebildeten Metallpulverkügelchen
weiter verkleinert sind. Dadurch wird die Formstabilität der beim
obigen Verfahren gebildeten Rohlinge weiter verbessert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nach alledem Metallpulver, das aus einer Vielzahl von
Metallpulverkügelchen
besteht, derart verarbeitet, dass Metallpulver bereitgestellt wird,
das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen verkleinerten Durchmessers
besteht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der anhand der 1 und 2 beschriebenen
Verfahren erfolgt zwischen den Schritten S3 und S4 in einem Schritt
S3/4 ein Sieben der durch die Kollision gebildeten Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers. Ziel dieser Siebung ist es, Metallpulverkügelchen,
deren Durchmesser nach wie vor größer ist als ein gewünschter
Maximaldurchmesser, dem Verfahren erneut zuzuführen, so dass diese Metallpulverkügelchen
erneut erhitzt und erneut einer Kollision unterworfen werden können, um
Metallpulverkügelchen
verkleinerten Durchmessers bereitzustellen, wobei diese verkleinerten
Durchmesser kleiner oder höchstens
gleich dem gewünschten
Maximaldurchmesser sind.
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Ein
Beispiel für
ein Verfahren, bei welchem eine derartige Siebung erfolgt, ist in
der 3 dargestellt. Gemäß diesem in der 3 dargestellten
Verfahren werden die Metallpulverkügelchen verkleinerten Durchmessers,
die im Schritt S3 bereits abgekühlt
wurden, in einem Schritt S3/4 einem Siebvorgang unterworfen. Diejenigen
Metallpulverkügelchen,
deren Durchmesser kleiner oder gleich dem gewünschten Maximaldurchmesser
sind, durchlaufen das Sieb und werden im Schritt S4 in einem Sammelbehälter gesammelt,
in welchem sie im Schritt S5 erkalten, bis sie sich in einem festen
Zustand befinden. Diejenigen Metallpulverkügelchen, deren Durchmesser
größer als
der gewünschte
Maximaldurchmesser sind, werden abgesiebt und zum Schritt S1 zurückgeführt, um
erneut erhitzt zu werden, danach im Schritt S1/2 beschleunigt zu
werden und dann im Schritt S2 einer Kollision mit dem erhitzten Prallkörper unterworfen
zu werden.
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Alternativ
dazu kann eine Siebung auch im Sammelbehälter vorgenommen werden. Dies
ist in der 3 mit gestrichelten Linien angedeutet.