DE1289625B

DE1289625B - Verfahren zum Sintern eines rohrfoermigen Rohlings und Vorrichtung zur Durchfuehrungdes Verfahrens

Info

Publication number: DE1289625B
Application number: DEC23497A
Authority: DE
Inventors: Eudier Michel
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1960-03-11
Filing date: 1961-02-24
Publication date: 1969-02-20
Also published as: NL262164A; BE600608A; NL124042C; FR1259408A; CH373247A; US3159482A; GB937573A; LU39834A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern flächen ab. Wenn das äußere Rohr rauh ist, kann eines rohrförmigen, durch Pressen oder sonstiges dieser Wert sehr hoch sein; kleinere Neigungen als 5° Ausformen eines Gemisches aus Metallpulver und sollten wegen der auf das zu sinternde Rohr durch Bindemittel hergestellten Rohlings durch Verschieben dessen Schwund einwirkende Kräfte nicht zur Aneiner den Rohling umschließenden heißen Zone in 5 Wendung kommen, da wegen des Spiels zwischen dem Längsrichtung des Rohlings sowie eine Vorrichtung Rohling und dem Rohr der Rohling nur längs einer zur Durchführung des Verfahrens. Mantellinie aufliegt.

Bei der Durchführung eines derartigen Sintervor- Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur

gangs besteht das Problem, die Sinterzone möglichst Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennvon mechanischen Beanspruchungen frei zu halten, io zeichnet ist, daß das Rohr einen inneren Durchmesser um Verformungen des Rohlings beim Sintervorgang aufweist, der wenigstens 0,5 mm größer als der urzu vermeiden. Wird der Rohling vertikal angeordnet, sprüngliche äußere Durchmesser des Rohlings ist, so ergibt sich beim Sintervorgang vor allem in seinem und daß das Rohr von einem an sich bekannten ringunteren Bereich eine hohe Druckbeanspruchung förmigen Ofen umgeben ist, der höchstens halb so durch das Eigengewicht der darüberliegenden Teile 15 lang wie das Rohr ist. Durch die erste Bemessungsdes Rohlings. Wird der Rohling andererseits hori- regel wird ein Verklemmen des Rohlings innerhalb zontal angeordnet, so besteht beim Sintervorgang die des Rohres während des Sinterns vermieden und ein Gefahr einer ovalen Verformung. Rollen des zu sinternden Rohres im Innern des Roh-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, res während der Drehbewegung gewährleistet, ein Sinterverfahren der eingangs erläuterten Art so 20 Das Erhitzen beim Sintern muß derart ausgeführt auszubilden, daß die mechanischen Beanspruchungen werden, daß der auf der Sintertemperatur gehaltene in der Sinterzone möglichst gering sind, so daß völlig Bereich des Rohlings sich vom unteren Bereich nach gleichmäßige Sinterkörper entstehen. Dies wird er- oben hin verschiebt. Die Länge L des auf der Sinterfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Rohling temperatur befindlichen Bereichs muß ein Bruchteil frei drehbar mit radialem Spiel in einem während 25 der Länge des Rohres sein und darf den halben Wert des Sintervorgangs um seine Achse sich drehenden der Rohrlänge nicht übersteigen. Je nach Länge feuerfesten Rohr angeordnet ist, das um einen Win- dieses Bereichs wird die Verschiebegeschwindigkeit ν kel von 5 bis 30° gegen die Horizontale geneigt ist, mehr oder weniger groß sein, und zwar in Abhängigdaß die heiße Zone von unten nach oben verschoben keit von der Formel wird und daß die Drehgeschwindigkeit des feuer- 30

festen Rohres mindestens einer Umdrehung auf die _ L

Dauer des örtlichen Sintervorgangs entspricht. ~ / '

Es ist bereits ein Verfahren zum Sintern von pulvermetallurgisch hergestellten Formkörpern bekannt, worin t die Dauer des Sintervorgangs bedeutet, der bei dem die Formkörper während des Sinterns mit 35 zwischen 10 Minuten und einer Stunde beträgt. Die einer Symmetrieachse waagerecht angeordnet sind Länge des Bereichs hängt von den Einrichtungen ab, und um diese gedreht werden. Bei diesem Verfahren mit denen dieser Bereich festgelegt ist. Bei einem ist der Formkörper, der beispielsweise auf einer widerstandsbeheizten elektrischen Ofen ist dieser Bewaagerechten Welle angeordnet ist, gleichzeitig im reich etwa 5 cm lang. Die minimale Verschiebeganzen Bereich der Sintertemperatur unterworfen. 40 geschwindigkeit wird bei einem solchen Ofen etwa Infolgedessen wirkt bei diesen bekannten Verfahren 5 cm/h sein. Bei einer Rohrlänge von 110 cm darf in jedem Zeitpunkt das volle Gewicht des Form- der Erhitzungsbereich höchstens 55 cm lang sein, wokörpers im Bereich der gesamten Fläche, über die bei die maximale Geschwindigkeit etwa bei 330 cm/h sich der Formkörper abstützt, im Sinne einer Ver- liegt.

formung des Formkörpers. 45 Das innere Rohr ist beim Sintern einem Schwund

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dem- ausgesetzt, der eine ovale Verformung des Rohres gegenüber die mechanische Beanspruchung der Sin- bewirken würde, wenn sich dieses nicht drehen terzone und damit die Neigung des Rohlings für Ver- würde, d. h., wenn das äußere Rohr seine Drehbeweformung wesentlich verringert. Hierzu trägt einmal gung diesem nicht mitteilen würde. Durch diese Drehdie Tatsache bei, daß sich jeweils nur ein Teil der 50 bewegung ist die ovale Verformung vollständig verganzen Länge des rohrförmigen Rohlings auf Sinter- mieden. Die Drehgeschwindigkeit v^ des äußeren temperatur befindet. Vor allem werden jedoch die Rohres muß wenigstens eine Umdrehung für die mechanischen Beanspruchungen in der Sinterzone Dauer der Sinterung betragen. Dieser Wert schwankt dadurch entscheidend verkleinert, daß wegen der insbesondere gemäß den Eigenschaften des zu sin-Neigung des äußeren Rohres nicht das volle Gewicht 55 ternden Metallpulvers und der gewählten Temperatur des zu sinternden Rohlings im Sinne einer radialen zwischen 10 Minuten und einer Stunde, und die mini-Beanspruchung des Rohlings wirksam wird, sondern male Drehgeschwindigkeit beträgt 1 bis 6 Umdrehunlediglich die senkrecht zur Wand des Rohres gerich- gen pro Stunde. Der Wert dieser Drehgeschwindigkeit tete Komponente. Die in Längsrichtung des Rohlings ist nach oben nur dadurch begrenzt, daß das zu sinverlaufende Gewichtskomponente wird dagegen durch 60 ternde Rohr Vibrationsbewegungen widerstehen soll, die Reibung zwischen Rohling und Rohr aufgenom- und es ist kein Nutzen für den Bau einer Vorrichtung men und erhöht daher nicht die mechanische Bean- ersichtlich, bei der dieser Wert sehr hoch ist, z. B. spruchung der Sinterzone. größer als 5000 Umdrehungen pro Stunde.

Die Neigung des Rohres darf dabei nur so groß Die Erfindung ermöglicht bei einer geringen

gewählt werden, daß gerade noch keine Gleitbewe- 65 mechanischen Belastung des zu sinternden Rohres, die gung des Rohlings in Längsrichtung auftritt. Der opti- Vorteile einer fortlaufenden Verlagerung des Sintermale Wert der Neigung hängt hauptsächlich von der bereichs auszunutzen, die darin bestehen, daß der BeBeschaffenheit der in Berührung stehenden Ober- reich, in dem das Bindemittel ausgetrieben wird (Vor-

heizzone), kleine Abmessungen hat und sich nach und nach derart verlagert, daß im Gegensatz zu den Verfahren, bei denen das Bindemittel gleichzeitig in einem ausgedehnten Bereich des inneren Rohres ausgetrieben wird, keine Rohrbrüche beim Sintern auftreten können. Wenn man annimmt, daß der Bereich, in dem in einem gegebenen Augenblick ein Längsschwund des zu sinternden Rohres auftritt, dem Sinterbereich entspricht und daß dieser sich nicht über die gesamte Länge des inneren Rohres erstreckt, so werden Bräche vermieden, während diese auftreten könnten, wenn der Schwund im gleichen Augenblick in allen Bereichen des Rohres auftreten würde.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Die Figur zeigt eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Herstellen von Rohren.

Die Vorrichtung umfaßt ein Rohr 1 aus z. B. nichtrostendem Stahl oder einem feuerfesten Material. Dieses Rohr ist derart geneigt, daß es mit der horizontalen Ebene einen Winkel bildet, der vorzugsweise etwa 20° beträgt.

Das Rohr 1 ist durch zwei Lager 2 und 3 unterstützt und läßt sich durch einen an sich bekannten Mechanismus in Drehung versetzen. Dieser Mechanismus kann ein auf dem Rohr 1 befestigtes Zahnrad 4 umfassen, das im Eingriff mit einem von einem Motor mit Reduziervorgelege betätigten Zahnrad 5 steht.

Die Drehgeschwindigkeit des Rohres 1 um seine Achse beträgt etwa 1 Umdrehung pro Minute.

Im Inneren des Rohres 1, das etwa 110 cm lang ist, ist ein 80 cm langes Rohr 6 angeordnet, das aus Metallpulver besteht, welches durch ein Bindemittel, z. B. durch Kollodium, agglomerisiert ist. Dieses Rohr kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z. B. durch Zentrifugieren und Trocknen oder durch Strangpressen.

Der äußere Durchmesser des Rohres 6 kann z. B. zwischen 5 und 25 mm liegen, wobei ein Abstand von 1 mm zwischen den benachbarten Wänden der Rohre 1 und 6 frei gelassen ist.

Wenn das Rohr 6 in das Rohr 1 eingesetzt ist, wird am oberen Ende des Rohres 1 eine Leitung 7 eingeführt, um einen Wasserstoffstrom oder allgemein ein reduzierendes Gas in das Rohr einzuführen (man kann auch in dem Rohrl ein Vakuum herstellen). Das Gas wird am unteren Ausgang des Rohres 1 verbrannt.

Das Aufheizen zum Sintern wird durch einen Ofen 8 ausgeführt, der zu Anfang am unteren Bereich des Rohres 1 liegt und mit üblichen Fortbewegungseinrichtungen versehen ist (z. B. Schneckengetriebe), um langsam längs des Rohres 1 vorgeschoben zu werden. Die Sintertemperatur kann zwischen 600 und 1200° C liegen.

Während des Sinterns unterliegt das Rohr einem Schwund, der einen ovalen Querschnitt des gesinterten Rohres ergeben würde, wenn das Rohr 1 nicht gedreht würde. Wegen dieser Drehbewegung (Drehgeschwindigkeit v^ : 60 Umdrehungen pro Stunde) ist das Auftreten eines unrunden Querschnitts vollständig vermieden.

Außerdem ist das gesinterte Rohr während des Sintervorgangs gänzlich geschützt (insbesondere mechanisch geschützt durch das äußere Rohr 1), d. h. während der Zeit, wo das Rohr besonders zerbrechlich ist.

Die Geschwindigkeit ν der Verschiebung des Ofens 8 (Länge des Ofens 20 cm) beträgt etwa 1 m/h entsprechend einer Sinterdauer von 12 Minuten (die Ganghöhe der Schraubenbewegung, die von einem Punkt des zu sinternden Bereichs des Rohres beschrieben wird, der an der Schnittstelle einer gegebenen Mantellinie des Rohres und der Sinterzone liegt, ist dann gleich 1,65 cm).

Während des Sinterns wird das Bindemittel durch Wärme zerstört und das Metallpulver des Rohres 6 gesintert.

Das von der Zerstörung des Bindemittels herrührende Gas wird mit dem überschüssigen Wasserstoff evakuiert.

Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich in mannigfaltiger Art abwandeln, z. B. können verschiedene Metalle oder Bindemittel verwendet sein. Als Metalle kommen z. B. in Frage: Eisen, Bronze, Nickel, und als Bindemittel Kollodium, Polyvinylalkohol in Wasser und Dragantgummi in Wasser.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sintern eines rohrförmigen, durch Pressen oder sonstiges Ausformen eines Gemisches aus Metallpulver und Bindemittel hergestellten Rohlings durch Verschiebung einer den Rohling umschließenden heißen Zone in Längsrichtung des Rohlings, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling frei drehbar mit radialem Spiel in einem während des Sintervorgangs um seine Achse sich drehenden, feuerfesten Rohr angeordnet ist, das um einen Winkel von 5 bis 30° gegen die Horizontale geneigt ist, daß die heiße Zone von unten nach oben verschoben wird und daß die Drehgeschwindigkeit des feuerfesten Rohres mindestens eine Umdrehung auf die Dauer des örtlichen Sintervorgangs entspricht.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen inneren Durchmesser aufweist, der wenigstens 0,5 mm größer als der ursprüngliche äußere Durchmesser des Rohlings (6) ist, und daß das Rohr von einem an sich bekannten ringförmigen Ofen (8) umgeben ist, der höchstens halb so lang wie das Rohr ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen