DE102009024120A1

DE102009024120A1 - Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver

Info

Publication number: DE102009024120A1
Application number: DE102009024120A
Authority: DE
Inventors: Arno Friedrichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Arno Friedrichs Hartmetall & Co Kg De GmbH
Priority date: 2009-06-06
Filing date: 2009-06-06
Publication date: 2010-12-09
Also published as: EP2440349A1; JP2012529560A; US9132481B2; ES2742260T3; JP5787883B2; EP2440349B1; US20120060576A1; WO2010139614A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Metallpulver, das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen besteht, mit folgenden Schritten: - Erwärmen der Metallpulverkügelchen, bis sie sich in einem teigigen Zustand befinden, - Herbeiführen einer Kollision der sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen mit einem Prallkörper zur Bildung von deformierten Metallpulverpartikeln und - Sammeln der deformierten Metallpulverpartikel in einem Sammelgefäß.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver, das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen besteht.
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.
Es hat sich gezeigt, dass es für bestimmte industrielle Anwendungen vorteilhaft oder gar notwendig ist, Metallpulver mit nicht kugelförmigen Metallpulverpartikeln zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bearbeitung von Metallpulver, das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen besteht, anzugeben, mittels welchem Metallpulver mit nicht kugelförmigen Metallpulverpartikeln hergestellt werden kann.
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
1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Verarbeitung von Metallpulver gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung und
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Verarbeitung von Metallpulver gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
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.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt – wie es aus der 1 ersichtlich ist – in einem ersten Schritt S1 ein Erwärmen der Metallpulverkügelchen auf eine Temperatur, bei welcher sich die Metallpulverkügelchen im teigigen Zustand befinden. Diese Erwärmung der Metallpulverkügelchen kann unter Verwendung eines Induktionsvorganges, durch eine Anwendung von Strahlungswärme oder in einem heißen Schutzgasstrom vorgenommen werden.
In einem darauffolgenden zweiten Schritt S2 wird eine Kollision der sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen mit einem Prallkörper herbeigeführt, um deformierte Metallpulverpartikel zu erhalten. Bei diesem 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.
Die durch Kollision mit der Prallplatte deformierten Metallpulverpartikel werden gemäß einem nachfolgenden Schritt S3 in einem Sammelgefäß gesammelt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, die deformierten Metallpulverpartikel mittels eines Förderbandes in das Sammelgefäß zu transportieren, wobei das Förderband entweder zwischen der Prallplatte und dem Sammelgefäß angeordnet ist oder wobei das Förderband selbst als Prallplatte dient.
Eine alternative Ausgestaltung besteht darin, die sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen gegeneinander zu kollidieren, um deformierte Metallpulverpartikel mit nicht kugelförmiger Oberfläche zu erhalten.
Nach dem Sammeln der deformierten Metallpulverpartikel im Sammelgefäß erfolgt in einem Schritt S4 ein Erkalten der deformierten Metallpulverpartikel solange, bis sie sich wieder in einem festen Zustand befinden. Alternativ dazu können die vom Schritt S2 bereitgestellten Metallpulverpartikel in dem Sammelgefäß, in welchem sie gemäß dem Schritt S3 gesammelt werden, auch einer anderen Verarbeitung unterworfen werden.
Die erhaltenen Metallpulverpartikel weisen im Unterschied zum Ausgangsmaterial Vorsprünge, Kanten und Ecken auf. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn Metallpulver, das aus einer Vielzahl derartiger deformierter Metallpulverpartikel 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.
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 verdrillte Rohling forminstabil ist. Wird hingegen das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Stahlpulver, welches deformierte Stahlpulverpartikel 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 verdrillte Rohling formstabil ist und mittels des Sintervorganges in gewünschter Weise weiterverarbeitet werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich im verdrillten Rohling die deformierten Stahlpulverpartikel ineinander bzw. aneinander verhaken können, so dass die Form des Rohlings beibehalten wird.
Ein verbessertes Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver wird nachfolgend anhand des in der 2 gezeigten Flussdiagrammes erläutert.
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 Erwärmen der Metallpulver kügelchen auf eine Temperatur, bei welcher sich die Metallpulverkügelchen im teigigen Zustand befinden.
In einem darauffolgenden Schritt S1/2 werden die sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen einer Beschleunigung unterworfen. Diese Beschleunigung kann durch ein Magnetfeld, mittels eines Schleudervorganges oder mittels eines Schutzgasstromes vorgenommen werden.
Die beschleunigten, sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen werden in einem nachfolgenden Schritt S2 einer Kollision mit einem Prallkörper unterzogen, um ebenso wie bei dem anhand der 1 erläuterten Verfahren deformiert zu werden.
Die durch die Kollision deformierten Metallpulverpartikel werden gemäß einem nachfolgenden Schritt S3 in einem Sammelgefäß gesammelt, wo sie gemäß einem Schritt S4 erkalten, so dass die Metallpulverpartikel schließlich in einem festen Zustand vorliegen.
Durch das beschriebene Beschleunigen der sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen wird deren kinetische Energie vergrößert, so dass die Metallpulverkügelchen bei ihrem Aufprall auf den Prallkörper stärker deformiert werden als bei dem anhand der 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Dies hat den Vorteil, dass die oben beschriebene Verhakung der Metallpulverpartikel im Rohling verbessert wird, was wiederum in gewünschter Weise die Formstabilität des Rohlings erhöht.
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 Metallpulverpartikeln besteht, die nicht kugelförmig ausgebildet sind, sondern Vorsprünge, Ecken und Kanten aufweisen. Insbesondere dann, wenn die sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen vor deren Kollisionsvorgang beschleunigt werden, kann es dazu kommen, dass Metallpulverkügelchen bei der Kollision zerspringen, so dass aus einem Metallpulverkügelchen mehrere noch kleinere, deformierte Metallpulverpartikel gebildet werden. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der oben beschriebenen und erwünschten Verhakung der Metallpulverpartikel im Rohling und damit zu einer noch weiter verbesserten Formstabilität des Rohlings.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von Metallpulver, das aus einer Vielzahl von Metallpulverkügelchen besteht, mit folgenden Schritten: S1: Erwärmen der Metallpulverkügelchen, bis sie sich in einem teigigen Zustand befinden, S2: Herbeiführen einer Kollision der sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen mit einem Prallkörper zur Bildung von deformierten Metallpulverpartikeln, S3: Sammeln der deformierten Metallpulverpartikel in einem Sammelgefäß.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt: S4: Erkalten der gesammelten deformierten Metallpulverpartikel, bis sie sich in einem festen Zustand befinden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Erwärmen der Metallpulverkügelchen und dem Herbeiführen einer Kollision ein Beschleunigen der sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen der Metallpulverkügelchen unter Verwendung eines Induktionsvorganges, durch Strahlungswärme oder in einem heißen Schutzgasstrom erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigen der Metallpulverkügelchen durch ein Magnetfeld, mittels eines Schleudervorganges oder mittels eines Schutzgasstromes erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im teigige Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen mit einer Prallplatte zur Kollision gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte propellerförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte beweglich ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die deformierten Metallpulverpartikel mittels der Prallplatte in das Sammelgefäß transportiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die sich im teigigen Zustand befindlichen Metallpulverkügelchen gegeneinander zur Kollision gebracht werden, um deformierte Metallpulverpartikel zu bilden.