DE1091409B - Method and device for the production of powder metallurgical objects provided with channels - Google Patents
Method and device for the production of powder metallurgical objects provided with channelsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mit Kanälen versehenen, pulvermetallurgischen Gegenständen, wobei die Pulvermasse mit in vorbestimmten Stellungen eingelagerten Kanalkernen durch Formpressen verdichtet und anschließend zum Entfernen der Kanalkerne nachbehandelt wird. Derartige Kanäle dienen z. B. für die Zufuhr von flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln zu sehr hohen Temperaturen unterworfenen Maschinenteilen, etwa Gasturbinenschaufeln.The invention relates to a method for producing channels provided with powder metallurgy Objects, the powder mass with channel cores embedded in predetermined positions compacted by compression molding and then post-treated to remove the channel cores will. Such channels are used for. B. too much for the supply of liquid or gaseous coolants Machine parts subjected to high temperatures, such as gas turbine blades.
Die Kanäle können zum Umlauf eines Kühlmittels dienen, aber vorteilhafterweise kann auch von der Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, die Porosität der pulvermetallurgischen Gegenstände auszunutzen, um dem innen zugeführten Kühlmittel zu erlauben, aus den Poren auszutreten und eine sogenannte Schwitzkühlung zu bewirken.The channels can serve to circulate a coolant, but advantageously can also be used by the The possibility of making use of the porosity of the powder metallurgical objects, to allow the coolant supplied inside to exit the pores and a so-called To effect sweat cooling.
Jeder Kanal wird im allgemeinen von einer sehr feinen Bohrung gebildet, um sowohl das Strömen des Kühlmittels in gewünschter Menge zu steuern als auch um unzulässiges Materialschwächen der Schaufeln zu vermeiden. Das Bilden und die genaue Lage eines solchen Kanals in einer pulvermetallurgischen Schaufel ist mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden. Diese Schwierigkeiten werden gesteigert, wenn die in einer Schaufel erforderlichen Kanäle zahlreich sind.Each channel is generally formed by a very fine bore to allow both the flow of the To control coolant in the desired amount as well as to inadmissible material weakening of the blades avoid. The formation and the exact location of such a channel in a powder metallurgical shovel involves considerable difficulties. These difficulties are increased when the in the channels required for a shovel are numerous.
Es ist üblich, die Kanäle durch Einsetzen eines Kernes von erforderlichem Querschnitt und notwendiger Gestalt aius einem Material vorzusehen, das bei der nachfolgenden Hitzebehandlung, d. h. beim Sintern des verdichteten Gegenstandes, sich zerteilt oder verschwindet. Werden als Kerne Drähte, beispielsweise aus Cadmium oder anderen Stoffen, verwendet, so verdampfen diese und hinterlassen leereRäume, welche die gewünschten Kanäle bilden. Wird Polystyrol als Kanalkernmaterial benutzt, so geht dasselbe in sein gasförmiges Monomeres über, während bei Verwendung von Wachsen diese sich verflüchtigen. Der dünne Querschnitt solcher Materialien wirkt sich jedoch ungünstig im Hinblick auf ihre rasche und genaue Lagerung während des Einfüllens des Pulvers und auch auf die Aufrechterhaltung ihrer Lage beim Verdichten des Pulvers aus.It is customary to create the channels by inserting a core of required cross-section and necessary To provide a shape as a material that will be used in the subsequent heat treatment, i. H. during sintering of the condensed object, divides or disappears. Are used as cores wires, for example made of cadmium or other substances, they evaporate and leave empty spaces, which form the desired channels. If polystyrene is used as the channel core material, the same goes for it gaseous monomer, while when using waxes these volatilize. The thin one Cross-section of such materials, however, has an unfavorable effect in terms of their rapid and accurate storage during the filling of the powder and also on maintaining their position during compaction of the powder.
Bei bekannten Verfahren zum Herstellen von mit Kanälen versehenen, pulvermetallurgischen Gegenständen wird in der Weise vorgegangen, daß erst eine Pulverschicht in die Preßformhöhlung eingebracht und geebnet wird, wonach die Kanalkerne auf die Pulverschicht gelegt werden, um diese dann durch eine andere in die Höhlung eingebrachte und geebnete Pulverschicht zu verdecken, worauf weitere Kanalkerne angeordnet und mit weiterem Pulver so weit verdeckt werden, bis die Höhlung auf diese Weise gefüllt ist. Dieses Verfahren ist jedoch insbesondere Verfahren und VorrichtungIn known methods for producing channels provided with powder metallurgical articles the procedure is such that first a layer of powder is introduced into the die cavity and leveled, after which the channel cores are placed on the powder layer in order to then pass it through to cover another layer of powder introduced and leveled into the cavity, whereupon further canal cores arranged and covered with more powder until the cavity is filled in this way is. However, this method is, in particular, a method and an apparatus
zum Herstellen von mit Kanälenfor making with channels
versehenen, pulvermetallurgischenprovided, powder metallurgical
GegenständenObjects
Anmelder:Applicant:
The BirminghamThe Birmingham
Small Arms Company Limited,Small Arms Company Limited,
Birmingham (Großbritannien)Birmingham (Great Britain)
Vertreter: Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,
Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32Representative: Dr.-Ing. A. van der Werth, patent attorney,
Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 31. Mai 1955Claimed priority:
Great Britain 31 May 1955
dort mühsam und zeitraubend, wo die zu verformenden Gegenstände eine Mehrzahl von feinen, in einer vorbestimmten Stellung angeordneten Kanälen haben, um zu gewährleisten, daß feine und kleine Kanalkerne in genauer Lage angeordnet und durch die folgende Bedeckung mit der nächsten Pulverschicht in ihrer Lage unverändert bleiben.troublesome and time-consuming where the objects to be deformed are a plurality of fine, in one channels arranged in a predetermined position to ensure that fine and small channel cores arranged in an exact position and by the following covering with the next layer of powder in their Location remain unchanged.
Da das Pulvervolumen durch das Verdichten stark vermindert wird, können die als Kanalkerne dienenden Drähte bei dem bekannten Verfahren nach dem Verdichten nicht dieselbe Lage einnehmen, die sie vor dem Verdichten innehatten. Die Drähte können sich verbiegen und insbesondere bei hohen Temperaturen zu Bruch gehen. Gleichmäßige Ergebnisse können dabei weder erreicht noch erwartet werden.Since the powder volume is greatly reduced by the compaction, the canal cores can be used In the known method, wires do not occupy the same position after compaction as they did before held the compaction. The wires can bend, especially at high temperatures to break. Uniform results can neither be achieved nor expected.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Einfüllen des Pulvers zusammen mit den Kanalkernen in wesentlich kürzerer Zeit, erheblich genauer und bei geringerem Arbeitsaufwand als bei den bisherigen Verfahren durchzuführen.The aim of the invention is to make the filling of the powder together with the channel cores in essential Shorter time, considerably more precisely and with less effort than with previous methods perform.
Gemäß der Erfindung wird die Pulvermasse in einen der Ausgangsform für das Pressen annähernd entsprechenden Hohlraum durchsetzenden, außerhalb des Hohlraums abgestützten Kerne satt eingefüllt, mit einer gefrierbaren Flüssigkeit getränkt und eingefroren, worauf die Abstützungen der Kerne entfernt werden, der eingefrorene Block freigelegt und nach dem Abtrennen oder -kürzen der herausragendenAccording to the invention, the powder mass is approximated to one of the initial shapes for pressing Corresponding cavity penetrating, outside the cavity supported cores filled with soaked in a freezable liquid and frozen, whereupon the supports of the cores are removed are exposed, the frozen block and after cutting or shortening the protruding
009 628/222009 628/222
Kernenden in die Preßform eingesetzt, aufgetaut, getrocknet und gepreßt wird. Auf diese Weise liegen die außerhalb des Pulvers abgestützten Kanalkerne gleichmäßig und in der vorhergesehenen Lage in der verdichteten Masse. Dabei wird eine sehr beträchtliche Zeit- und Müheersparnis erreicht, die dort ausschlaggebend ist, wo ein laufender Herstellungsbetrieb durchgeführt wird, weil sämtliche Kanalkerne in dem Vorformkasten untergebracht werden, noch bevor irgendein pulverförmiger Stoff hinzugefügt wird, und weil der gesamte pulverförmige Stoff somit auf einmal, unterstützt beispielsweise durch an sich bekanntes Rütteln des Kastens, hinzugefügt werden kann. Einflüsse, welche die Kanalkerne aus ihrer Lage verschieben könnten, sind somit vermieden. Die Kanalkerne können beliebig zur Verdichtungsrichtung angeordnet sein, weil das Einlagern außerhalb der Preßform erfolgt.Core ends inserted into the mold, thawed, dried and pressed. In this way they lie canal cores supported outside the powder uniformly and in the foreseen position in the compacted Dimensions. A very considerable saving of time and effort is achieved, which is decisive there is where an ongoing manufacturing operation is being performed because all of the channel cores are in the Preform boxes are housed even before any powdery material is added, and because the entire powdery substance is thus at once, supported for example by what is known per se Shaking the box, can be added. Influences that move the channel cores out of their position could thus be avoided. The channel cores can be arranged in any direction to the direction of compaction be because the storage takes place outside of the mold.
Das Durchstecken der Kanalkerne durch die Löcher ist einfach. Wenn die Kanalkerne gerade sind, können ao sie rasch eingesteckt und danach etwa durch Löten oder Leimen befestigt werden. Statt dessen können sie durch Keile, Klemmplatten od. dgl. festgelegt werden.Pushing the channel cores through the holes is easy. If the channel cores are straight, ao they are quickly plugged in and then attached by soldering or gluing, for example. Instead, they can by wedges, clamping plates or the like. Be set.
Es wird vorzugsweise ein auseinandernehmbarer Vorformkasten verwendet, um den verfestigten Inhalt des Kastens nach dem Einfriervorgang leichter entfernen zu können. Die die Kanalkerne tragenden Wände können in gleicher Weise entfernbar von den Seitenwänden angeordnet sein. Die durch die Locher in den gegenüberliegenden Wänden gehenden Stücke der Kerne müssen abgetrennt werden, um das Abtrennen dieser Wände von dem Block zu ermöglichen; die herausragenden Kernteile können dicht an den Oberflächen des dann freigelegten Blockes gestützt werden.A disassemblable preform box is preferably used to hold the solidified contents of the box after the freezing process can be removed more easily. Those carrying the canal cores Walls can be arranged removably from the side walls in the same way. The one through the hole punch Pieces of the cores going in the opposite walls must be severed in order to be severed allow these walls from the block; the protruding core parts can close to the Surfaces of the then exposed block are supported.
Der Zusatz von Tränkflüssigkeiten zu dem Block beeinflußt das Pulver nicht, wenn dasselbe sorgfältig verdichtet worden ist.The addition of impregnating liquids to the block does not affect the powder, if done carefully has been condensed.
Die Ausmaße des verfestigten Blockes können geringer als die entsprechenden Abmessungen der Preßformaushöhlung sein, welche den Block aufnimmt, wobei der Unterschied vorzugsweise gering gehalten wird.The dimensions of the solidified block can be less than the corresponding dimensions of the die cavity be which receives the block, the difference preferably being kept small will.
Wenn das Ausmaß des verfestigten Blockes geringer als das entsprechende Ausmaß der Preßformhöhlung ist, und zwar um mehr als eine Toleranz von beispielsweise 0,025 bis 0,050 mm, damit der Block in bequemer Weise in die Form gebracht werden kann, dann kann der in der Formhöhlung so geschaffene Raum mit Metallpulver ausgefüllt werden, um das Zusammenfallen des Blockes zu verhindern, wenn die gefrorene Flüssigkeit vor dem Verdichten und/oder Sintern entfernt wird. Wird Pulver an den Enden des Blockes zugesetzt, wo die Kanalkerne herausragen, so können die zugesetzten Endstücke entfernt werden, nachdem der Block gesintert ist, um Einlaß zu den Kanälen zu gewähren.When the amount of solidified block is less than the corresponding amount of die cavity by more than a tolerance of, for example, 0.025 to 0.050 mm, to make the block more comfortable Way can be brought into the mold, then the one created in the mold cavity Space to be filled with metal powder to prevent the block from collapsing when the frozen liquid is removed prior to compaction and / or sintering. Will powder at the ends of the Block where the duct cores protrude, so the clogged end pieces can be removed, after the block is sintered to allow admission to the channels.
Wenn gewünscht ist, daß Kanäle nur über einen Teil der Länge des fertigen Gegenstandes verlaufen, so kann das zugesetzte Endstück nur an einem Ende entfernt werden, um so nur ein Ende der Kanäle freizulegen. If it is desired that channels run only part of the length of the finished article, so the clogged end piece can only be removed at one end in order to expose only one end of the channels.
Als gefrierbare Flüssigkeit wird solche verwendet, die das Pulver oder das Material der kanalbildenden Teile nicht korrodiert oder damit reagiert; der Kasten und das Formmaterial sollten in gleicher Weise von der Flüssigkeit nicht angegriffen werden.The liquid that can be frozen is used which is the powder or the material of the channel-forming Parts do not corrode or react with them; the box and the molding material should be in the same way of the liquid cannot be attacked.
Flüssigkeiten mit Gefrierpunkten zwischen —20 und +15O0C und entsprechenden Siedepunkten zwischen +20 und +300° C sind im allgemeinen geeignet; jedoch werden Flüssigkeiten mit hohen Dampfdrücken bevorzugt. Als besonders geeignet wurde Benzol gefunden; aber auch Wasser, Naphthalin und Paradichlorbenzol können verwendet werden.Liquids with freezing points between -20 and + 15O 0 C and corresponding boiling points between +20 and + 300 ° C are generally suitable; however, liquids with high vapor pressures are preferred. Benzene has been found to be particularly suitable; but water, naphthalene and paradichlorobenzene can also be used.
Die Verwendung findende Flüssigkeit kann aus dem in der Form befindlichen Block durch Erwärmen und/ oder Verringern des Druckes, um die Flüssigkeit zu verdampfen, entfernt werden.The liquid used can be removed from the block in the mold by heating and / or reducing the pressure to evaporate the liquid.
Zweckmäßigerweise kann ein Raum oberhalb der Formhöhlung evakuiert und der Block auf Raumtemperatur angewärmt werden. Bei Verwendung von Benzol ist keine weitere Erwärmung erforderlich.Appropriately, a space above the mold cavity can be evacuated and the block at room temperature be warmed up. No further heating is required when using benzene.
Als Kanalkerne können Kupferdrähte verwendet werden; statt dessen können die Kerne aus Cadmium, Polystyrol oder anderem Material bestehen.Copper wires can be used as channel cores; instead, the cores can be made of cadmium, Polystyrene or other material.
Das Verfahren nach der Erfindung und eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die eine schematische, perspektivische Ansicht eines bei der Ausführung des Verfahrens gebrauchten Vorformkastens darstellt.The method according to the invention and an apparatus for carrying out this method are explained below with reference to the drawing, which is a schematic, perspective view represents a preform box used in carrying out the method.
Um einen mit Kanälen versehenen, pulvermetallurgischen Gegenstand rechteckiger Gestalt mit Längskanälen vorzuformen, wird ein Vor formkasten, wie er beispielsweise in der Zeichnung wiedergegeben ist, verwendet. Der Vorformkasten weist eine Grundplatte 1 und zwei Seitenplatten 3 auf, die in bekannter Weise mittels versenkter Schrauben zusammengehalten werden. Der Kasten ist mit zwei Endwänden 5 versehen, von denen jede mehrere Löcher 8 aufweist.Around a ducted, powder metallurgical object of rectangular shape with longitudinal ducts pre-forming, a pre-molding box, as shown for example in the drawing, used. The preform box has a base plate 1 and two side plates 3, which in known Way are held together by means of countersunk screws. The box is provided with two end walls 5, each of which has a plurality of holes 8.
Die Enden des Pulverblockes werden durch zwei Zwischenwände 11 begrenzt, die gleitbar zwischen den Seitenplatten 3 eingepaßt sind. Jede Zwischenwand 11 ist mit mehreren Löchern 9 versehen.The ends of the powder block are delimited by two partition walls 11 which are slidable between the Side plates 3 are fitted. Each intermediate wall 11 is provided with several holes 9.
Die Löcher 8 und 9 in den Wänden 5 und 11 sind ausgerichtet, so daß ein Kanalkern 21, z. B. ein Draht, durch alle vier Löcher (je eines in jeder Wand 5 und 11) durchgesteckt werden kann. Die Kanalkerne werden durch die vier Wände durchgesteckt, so daß jedes Loch mit einem Draht besetzt ist.The holes 8 and 9 in the walls 5 and 11 are aligned so that a channel core 21, e.g. B. a wire, can be pushed through all four holes (one in each wall 5 and 11). The channel cores are put through the four walls so that each hole is occupied by a wire.
Die Enden der Drähte an den Außenseiten der Endwände 5 werden dann umgebogen und Klemmplatten 15 über den gebogenen Enden mittels in Gewindelöcher 13 eingreifender Schrauben 17 befestigt. The ends of the wires on the outside of the end walls 5 are then bent over and clamping plates 15 fastened over the bent ends by means of screws 17 engaging in threaded holes 13.
Die Zwischenwände 11 werden dann in genügendem Abstand von den Endwänden 5 in vorbestimmter Lage innerhalb des von dem Kasten umschlossenen Raumes eingerichtet.The partition walls 11 are then at a sufficient distance from the end walls 5 in a predetermined position set up within the space enclosed by the box.
Die Kanalkerne 21 werden dann unter Verwendung von in Gewindelöcher 7 einschraubbaren Spannschrauben 19 gegen die Enden der Kastenteile 1 und 3 gespannt.The channel cores 21 are then screwed into threaded holes 7 using tensioning screws 19 stretched against the ends of the box parts 1 and 3.
Die Verbindungsstellen der Höhlung zwischen den Kastenteilen 1 und 3 und den Zwischenwänden 11 werden dann durch Bestreichen der Stellen mit Paraffinwachs abgedichtet, wodurch die Zwischenwände gleich in ihrer Lage gehalten werden.The connection points of the cavity between the box parts 1 and 3 and the partition walls 11 are then sealed by painting the spots with paraffin wax, creating the partition walls are kept in their position.
In die Höhlung wird dann das z. B. aus nichtrostendem Stahl bestehende Metallpulver satt eingefüllt, wobei das Füllen des Hohlraumes, wie an sich bekannt, durch Rütteln unterstützt wird.The z. B. filled with metal powder made of stainless steel, the filling of the cavity, as known per se, being assisted by shaking.
Das Pulver in der Höhlung wird dann mit einer gefrierbaren Flüssigkeit, z. B. mit Benzol, getränkt und die Pulvermasse in dem Kasten durch Hineinbringen desselben in Trockeneis eingefroren. Das Benzol gefriert bei etwa —5,4° C, aber der Block kann auf eine viel niedrigere Temperatur, z. B. — 40° C, herabgekühlt werden, um das Durchführen der notwendigen Vorgänge vor dem Schmelzen des Benzols zu ermöglichen.The powder in the cavity is then mixed with a freezable liquid, e.g. B. with benzene soaked and freezing the powder mass in the box by placing it in dry ice. That Benzene freezes at about -5.4 ° C, but the block does can be set to a much lower temperature, e.g. B. -40 ° C, must be cooled down in order to perform the necessary operations before the benzene melts.
Dann werden die Schrauben 19 und anschließend die Grundplatte 1 und die Seitenplatten 3 entfernt. Auf diese Weise wird der eingefrorene Block zusammen mit den Kanalkernen 21, den Zwischenwänden 11, den Endwänden 5, den Platten 15 und den Schrauben 17 freigelegt. Der feste Block wird dann dicht an der Innenseite der Endwände 11 durchgesägt und so die Wände 11 und 5 sowie die Platten 15 und die Schrauben 17 entfernt. Diese können dann für sich auseinandergenommen werden.Then the screws 19 and then the base plate 1 and the side plates 3 are removed. In this way, the frozen block becomes, together with the channel cores 21, the partition walls 11, the end walls 5, the plates 15 and the screws 17 are exposed. The solid block will then be tight Sawn through the inside of the end walls 11 and so the walls 11 and 5 and the plates 15 and the Screws 17 removed. These can then be taken apart for themselves.
Statt dessen können die herausragenden Kernenden auch a,n der Außenseite der Zwischenwände 11 abgetrennt oder abgekürzt werden, wobei jede gewünschte Drahtlänge freigelegt verbleiben kann, worauf die Zwischenwände 11 abgezogen werden.Instead, the protruding core ends can also be separated a, n from the outside of the partition walls 11 or abbreviated, leaving any desired length of wire exposed, whereupon the Partitions 11 are deducted.
Der eingefrorene Block wird dann in die Preßform eingesetzt, aufgetaut und gepreßt, wobei das Benzol entfernt wird. Benzol siedet bei etwa 80,4° C unter atmosphärischen Druck; aber durch Evakuieren der Preßform und damit Erniedrigen des Druckes kann die Flüssigkeit bei viel niedrigeren Temperaturen schmelzen und sieden.The frozen block is then inserted into the mold, thawed and pressed, with the benzene Will get removed. Benzene boils at about 80.4 ° C under atmospheric pressure; but by evacuating the Compression molding and thus lowering the pressure can make the liquid at much lower temperatures melt and simmer.
Ist das Benzol in seiner Gesamtheit verdampft, was daran zu erkennen ist, daß die Evakuienungspumpe aufhört, Benzol abzuziehen, so ist der Block zum Verdichten fertig.Once the benzene has evaporated in its entirety, which can be seen from the fact that the evacuation pump stops withdrawing benzene, the block is ready to be compressed.
Die Abstandsverringerung der Kanalkerne im Block kann berechnet und beim Entwurf der Lochanordnung der Wände des Vorformkastens berücksichtigt werden.The reduction in spacing of the channel cores in the block can be calculated and when designing the hole arrangement the walls of the preform box are taken into account.
Die Kanalkerne selbst können im Querschnitt durch den ausgeübten Preßdruck deformiert werden; auch dieser Umstand läßt sich jedoch im voraus berücksichtigen. So wurde beispielsweise gefunden, daß Kupferdrähte mit 1,22 mm Durchmesser, in nichtrostendem Stahlpulver mit 4,7 t/cm2 zusammengepreßt, auf eine ovale Form von etwa 1,02 zu 1,27 mm gebracht werden, so daß die Querschnittsform keine wesentliche Veränderung erfährt.The channel cores themselves can be deformed in cross section by the applied pressure; however, this fact can also be taken into account in advance. For example, it has been found that copper wires 1.22 mm in diameter, compressed in stainless steel powder at 4.7 t / cm 2 , are brought to an oval shape of about 1.02 by 1.27 mm so that the cross-sectional shape is not essential Undergoes change.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB1091409X | 1955-05-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1091409B true DE1091409B (en) | 1960-10-20 |
Family
ID=10873402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEB40409A Pending DE1091409B (en) | 1955-05-31 | 1956-05-26 | Method and device for the production of powder metallurgical objects provided with channels |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1091409B (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE541515C (en) * | 1928-03-27 | 1932-01-13 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Manufacture of porous or non-porous shaped metal pieces by pressure or heat treatment or both of metal powders without melting |
GB611466A (en) * | 1946-05-01 | 1948-10-29 | Gen Electric Co Ltd | Improvements relating to powder metallurgical processes |
DE812840C (en) * | 1949-03-17 | 1951-09-06 | Wallram Hartmetall | Process for the production of perforated sintered bodies |
-
1956
- 1956-05-26 DE DEB40409A patent/DE1091409B/en active Pending
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