DE1031615B - Verfahren zum Herstellen von Werkstuecken aus Metallpulver - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt. Werkstücke aus Metallpulver durch Pressen und gegebenenfalls Sintern des Pulvers herzustellen. Es ist ebenfalls bekannt, Kaltpreßlinge aus Leichtmetallpulver auf der Strangpresse zu verformen und dadurch zu Leichtmetallkörpern mit guten Festigkeitseigenschaften zu gelangen. Je nach dem Metall, aus dem das Pulver besteht, erfordert die Verformung einen mehr oder weniger großen Kraftbedarf. Während bei einzelnen Metallen eine Querschnittsverminderung des Pulverpreßlings um 50% bei nicht allzu großem Querschnitt noch mit normalen Pressen möglich ist, ist bei anderen Metallpulversorten oder bei größeren Ausgangsquerschnitten eine solche Verformung mit den üblichen Pressen nicht mehr möglich.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem ein hoher Verformungsgrad des Werkstoffes, bezogen auf das jeweils verwendete Pulvergemisch sowie den gewünschten Querschnitt des Formkörpers., unter relativ geringem Kraftbedarf erreicht wird, wobei man zu Werkstücken von guten mechanischen Eigenschäften kommt.

Es gibt Werkstoffe, die durch starke Verformung besonders günstige Eigenschaften erhalten. So ist es beispielsweise bekannt, Pulver auf der Strangpresse zn Stangen zu verpressen, wobei eine Verformung von mindestens 50%, bezogen auf den Querschnitt, vorzugsweise sogar über 70%, erforderlich ist. Andererseits gibt es Legierungen, die an sich schwer verformbar sind, so daß man bei jedem A^erformungsgang nur einen geringen Verformungsgrad erzielen kann und die Leistungen der Pressen oft nicht ausreichen.

Bei diesen verschiedenen Aufgaben war man daher seither an bestimmte maximale Querschnitte gebunden, die aus technischen Gründen schwer oder gar nicht zu überschreiten waren.

Es ist auch bekannt, bei der Herstellung von Metallwerkstücken auf pulvermetallurgischem Wege zwei oder mehrere Kaltpreßlinge und/oder Fertigsinterkörper auf- oder aneinanderzulegen und durch Verformen bei erhöhter Temperatur zu einem einzigen Werkstück zu vereinigen.

Es wurde gefunden, daß man ein solches Verfahren nicht nur dazu benutzen kann, Kaltpreßlinge oder aus diesen durch Sintern hergestellte Körper zu vereinigen, sondern daß es noch vorteilhafter ist, für die durch Verformen zu einem Körper zu vereinigenden Metallpulverkörper solche aus durchgeknetetem Werkstoff zu verwenden. Auf diese Weise gelingt es, bereits durch knetende Verformung in ihren Eigenschäften verbesserte Pulverkörper mit weiterer Querschnittverminderung zu verformen und im Endergebnis zu Körpern größeren Querschnitts und besserer Eigenschaft zu kommen.

Verfahren zum Herstellen
von Werkstücken aus Metallpulver

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,
Frankfurt/M., Reuterweg 14

Dr.-Ing. Richard Weber, Frankfurt/M.,
ist als Erfinder genannt worden

Das Verfahren sei an einigen Beispielen erläutert: Erfindungsgemäß stellt man aus Metallpulver, gegebenenfalls unter Mitverwendung von nichtmetallischem Pulver, zunächst Stangen von beliebigem Querschnitt her, wobei man den Kraftbedarf und die Abmessungen des Rezipienten der Strangpresse sowie die für den betreffenden Werkstoff und die Verformungsart jeweils günstigste Temperatur in erster Linie berücksichtigen kann. Diese Stangen, denen man einen solchen Querschnitt geben kann, daß sie sich zwischenraumfrei bündeln lassen, legt man zu einem Bündel von einem solchen Querschnitt zusammen, daß für einen angestrebten A^erformungsgrad durch die nachträgliche Verformung der gewünschte Querschnitt erreicht wird. Der Verformungsgrad dieser für die Vereinigung der Stangen durchgeführten Verformung richtet sich nach dem Ausgangsmaterial sowie nach den gewünschten Erfordernissen hinsichtlich Festigkeit, die an das Endprodukt gestellt werden. Man kann beispielsweise Stangen, die aus Aluminiumpulver unter Anwendung eines Verformungsgrades von 1 : 50, gemessen als Verhältnis des Endquerschnittes zum Rezipientenquerschnitt, hergestellt sind, vereinigen, wenn man sie zu einem Bündel zusammenfaßt und bei Anwendung eines Verformungsgrades von 1 : 10 verpreßt. Das auf diese Weise erhaltene Material ist völlig einheitlich und in seinen Festigkeitseigenschaften den Eigenschaften der 1 : 50 verformten Stangen zumindest gleichwertig.

Es wurde beispielsweise ein Pulvergemisch von 25% Silizium und 75% Aluminium von einer Korngröße um 0,06 mm mit einem \ferformungsgrad 1 : 50 auf der Strangpresse zu Rundstangen von einem Durchmesser von 13 mm verpreßt. Etwa 25 solcher Stangen wurden zu einem Bündel zusammengefaßt, in den Rezipienten (Durchmesser 70 mm) der Strangpresse eingelegt und mit einem Verformungsgrad von 1 : 12 verpreßt. Man erhielt einen Strang von 20 mm Durchmesser, der über den gesamten Querschnitt ein vollkommen homogenes Gefüge aufwies. Die Aus-

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gangsstangen hatten eine Härte von 75 bis 85 BE und eine Zugfestigkeit von 20 kg/mm² bei einer Dehnung von 2,5%. Diesen Werten stehen eine Härte von 79 bis 86 BE, eine Festigkeit von 22,5 kg/mm² und eine Dehnung von 2,5% der Endstange gegenüber.

Die Metallpulverkörper aus durchgeknetetem Werkstoff, die durch eine weitere Verformung zu Werkstücken mit größerem Querschnitt vereinigt werden sollen, können auf verschiedene Weise hergestellt sein.

Stangen als Schale einsetzen und durchgeknetete, aus Pulver hergestellte Stangen in diese einlegen und durch gemeinsame Verformung zu einem Körper vereinigen.

Neben Metallpulver können auch andere Pulver mitverwendet werden, beispielsweise Silizium, Kohlenstoff, Carbide oder Oxyde, wie sie in der Pulvermetallurgie verwendet werden.

Bei der Verformung auf der Strangpresse werden Man kann hier jeweils die Erfordernisse der einzel- io bekanntlich nicht alle Zonen des Querschnittes gleichnen Pulver und die zur Verfügung stehenden Ver- mäßig verformt. Will man ein Material gewinnen, formungseinrichtungen berücksichtigen. Es ist bei- das über den gesamten Querschnitt weitgehend einspielsweise möglich, Pulver zunächst kalt zu ver- heitlich verformt ist und dadurch möglichst einheitpressen und die Kaltpreßlinge durch Kneten zu ver- liehe Struktur besitzt, so kann man beispielsweise so formen, beispielsweise durch Stauchen oder auf der 15 vorgehen, daß man Stangen verschiedenen Verfor-Strangpresse, wobei auch, wie bei dem älteren Vor- mungsgrades so zusammenlegt, daß die Zonen, die schlag, mehrere Kaltpreßlinge durch Strangpressen beim Strangpressen stark verformt werden, mit Stanbei erhöhter Temperatur vereinigt werden können. gen einer geringeren Vorverformung belegt werden Man kann hierbei auch durch wiederholtes Strang- und in die Zonen, die bei dem Strangpressen weniger pressen zu dem erwünschten Verformungsgrad ge- 20 stark verformt werden, solche Stangen gelegt werden,

langen und dann diese Stangen in genügender Anzahl bündeln und durch Nachverformung vereinigen. Es ist hierbei nicht nur möglich, Stangen zu einem Bündel nebeneinanderzulegen, sondern es ist auch möglich, die bei der ersten Verformung eine stärkere Verformung erhalten haben.

Andererseits ist es manchmal auch erwünscht, an bestimmten Stellen Zonen stärkerer A^erformung und

zunächst durch Kneten verformte Ronden herzustellen 25 an anderen Zonen weniger starke Verformung zu und diese durch Stauchen zu vereinigen. erhalten, wie sie sich durch einfaches Strangpressen

nicht erreichen lassen. In diesem Fall kann man auch beim Zusammenbündeln entsprechend durchgeknetetes

Da man bei dieser Art der Herstellung Legierungsbestandteile in fast beliebigen Verhältnissen mischen kann, ist es, ohne an kleine Querschnitte gebunden Material an der betreffenden Zone anordnen und auf

zu sein, möglich, zu Stangen solcher Zusammen- 30 diese Weise in dem nachverformten Körper zonen-

setzung zu kommen, wie sie aus einem Gußblock nicht herzustellen sind.

An Stelle der A^erformung auf Strangpressen können die gebündelten Stangen auch durch Stauchen oder Ziehen verformt werden, wobei auch kleinere Verformungsgrade zur Erreichung gewünschter Eigenschaften des fertigen Formkörpers ausreichen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, Stangen verschiedenen Materials zu einem Preßkörper größeren Querschnitts zusammenzufügen. Man kann hierbei zonenweise verschiedene Werkstoffe im Bündel anordnen, wie sie nachher der Endkörper enthalten soll. Man kann hierbei so vorgehen, daß man Stangen der gewünschten Zusammensetzung zonenweise einsetzt. Bei einer nur geringen Nach-Verformung bleiben diese Zonen im Fertigkörper im wesentlichen in der ursprünglichen Anordnung erhalten. Andererseits kann man auch Werkstoffe, die sich, wie erwähnt, im Gußzustand schlecht mischen lassen, in Gestalt sehr dünner Stangen zusammensetzen und gemeinsam zu einem einheitlichen Strang verformen. Hierbei kann man beispielsweise so vorgehen, daß man zunächst sehr dünne Stangen hoher Verformung bei weitgehender Durchknetung zu einem einheitlichen Werkstoff verarbeitet und dann mehrere Stangen aus dem so erhaltenen Werkstoff wiederum miteinander bündelt und zu dem Körper des gewünschten Querschnitts verformt. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise höhere Bleizusätze in guter Verteilung in Aluminiumlegierungen einbringen.

Hierbei ist es auch möglich, Bestandteile, beispielsweise Blei, als gegossene, gegebenenfalls nachverformte Stangen oder als gegebenenfalls gesinterte Pulverpreßlinge in das Bündel miteinzusetzen. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, zwischen die durchgekneteten Metallpulverkörper lediglich durch Kaltpressen, gegebenenfalls mit anschließendem Sintern, erhaltene Stangen zu legen und durch die Nachverformung mit den übrigen Stangen zu vereinigen. Beispielsweise kann man gegossene oder geknetete weise verschiedene gewünschte Verformungsgrade erhalten. Vorzugsweise werden die Metallpulverkörper durch Verformen bei erhöhter Temperatur zu einem Körper vereinigt.

Claims (6)

PatentanspkOche:

1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus Metallpulver, gegebenenfalls unter Mitverwendung nichtmetallischer Pulver, bei dem mehrere Metallpulverkörper durch Verformen zu einem Körper vereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß. die Metallpulverkörper aus durchgeknetetem Werkstoff bestehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulverkörper durch Strangpressen von Metallpulver hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulverkörper durch Durchkneten von gegebenenfalls gesinterten Kaltpreßlingen hergestellt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Metallpulverkörper verschiedener Zusammensetzung und/oder verschiedenen Verformungsgrades verwendet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stangen mitverwendet werden, die keine Metallpulverkörper aus durchgeknetetem Werkstoff sind oder die nicht auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt sind, beispielsweise gegossene oder geknetete Stangen.

6. A^erfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegossenen oder gekneteten Stangen als Schalen oder Umhüllungen mitverwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 382145, 458 242, 063;

deutsche Alt-Patentanmeldung M 160 369 Ib/491; USA.-Patentschriften Nr. 1 469 761, 2 414 226.

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