DE1458258B2

DE1458258B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von dichten sinterkoerpern, insbesondere von gasarmen aluminiumsinterkoerpern, unter vakuum

Info

Publication number: DE1458258B2
Application number: DE19641458258
Authority: DE
Inventors: John G.; Akeret Rudolf Dr.; Douady Paul; Neuhausen am Rheinfall Solomir (Schweiz)
Original assignee: Aluminium-Walz werke Singen GmbH, 7700 Singen
Priority date: 1963-03-27
Filing date: 1964-03-20
Publication date: 1972-09-21
Also published as: US3343209A; CH434586A; DE1458258A1; US3278301A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von dichten Sinterkörpern unter Vakuum, insbesondere von Sinterkörpern aus Aluminiumpulver oder aus Aluminiumlegierungspulver, die in der Wärme bzw. nach Erwärmen auf mehrere 100° C eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Härte aufweisen als Körper aus demselben Werkstoff, die nicht pulvermetallurgisch hergestellt worden sind. Solche Aluminium-Sinterkörper hoher Warmfestigkeit sind vor rund 15 Jahren durch die Arbeiten der Anmelderin bekanntgeworden.

Das verwendete Aluminiumpulver wird üblicherweise durch mehrstündiges Trockenmahlen von zerkleinertem Aluminium in einer Kugelmühle mit einem geringen Zusatz von Stearinsäure in einer Atmosphäre mit einem dosierten Sauerstoffgehalt hergestellt. Es spielen sich dabei verschiedene Vorgänge ab: Die Metalloberfläche überzieht sich mit einer spröden Oxidhaut, die beim Weiterzerkleinern oder Verformen der Metallteilchen aufreißt; gleichzeitig verschweißen die Teilchen an den durch das Aufreißen der Oxidhaut entstehenden frischen, oxidfreien Metallflächen wieder miteinander. Auf diese Weise entstehen durch abwechselnde Zerkleinerung und Verschweißung Teilchen, die ganz mit feinen Oxidteilchen durchsetzt und schließlich auch mit einer Oxidhaut sowie mit einem haftenden Fettfilm

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überzogen sind. Ein solches Pulver enthält deshalb Es wäre ferner in manchem Fall wertvoll, Sinter-

je nach Sorte 6 bis 15% Oxid, das nicht als reines aluminium, ähnlich wie die klassischen Aluminium-

Al₂O₃, sondern in mehr oder weniger hydratisierter legierungen, nach einem Schmelzschweißverfahren

Form vorliegt, sowie noch einige Zehntelprozent Fett, entweder mit sich selbst oder mit einer der üblichen

bestehend aus Stearinsäure wie auch aus Aluminium- 5 Aluminiumlegierungen zu verschweißen. Es zeigt sich

stearat. aber, daß bei normalem gashaltigem Sinteraluminium

Bei der Verarbeitung zu Halbzeug wird dieses solche Schweißverfahren nicht anwendbar sind, weil Pulver üblicherweise zuerst unter einer vertikalen durch das Aufschmelzen die im Metall enthaltenen Presse mit einem Druck von 1 bis 2 t/cm² kalt zu Gase ausgetrieben werden und die Schweißzone deszylindrischen Preßkörpern gepreßt, die eine Porosi- 10 halb sehr porös wird.

tat von etwa 25 bis 35% aufweisen. Anschließend Dies sind bereits zwei Beispiele unter vielen andewerden für das Sintern mehrere solcher Preßkörper ren, bei denen mit gasfreiem Sinteraluminium die erzusammen in ein Reinaluminiumblech eingepackt und wähnten Nachteile vermieden werden könnten,
dann während mehrerer Stunden auf eine Temperatur Es wurde bereits festgestellt, daß sich unter hervon 550 bis 600° C erhitzt und dazu noch einige i₅ kömmlichen Bedingungen hergestelltes Sinteraluweitere Stunden auf dieser Temperatur gehalten. minium durch eine unter Vakuum durchgeführte Diese Wärmebehandlung hat verschiedene Vorgänge Wärmebehandlung nachträglich weitgehend entgasen zur Folge, die mit einer Gasentwicklung verbunden läßt. So wird in einem 1961 veröffentlichten Bericht sind: Die in den Poren eingeschlossene Luft wird der Dänischen Atomenergie-Kommission z. B. gewegen der Dilatation teilweise ausgetrieben, die Fett- 20 zeigt, daß Platten, welche bei 600° C während reste werden verflüchtigt, das im hydratisierten Oxid 96 Stunden im Hochvakuum geglüht wurden, nach chemisch gebundene Wasser spaltet in diesem Tem- einer anschließenden Glühung an der Luft bei peraturbereich Wasserdampf ab, der zum Teil mit 635° C während 2 Stunden keinerlei Blasen an der dem metallischen Aluminium exothermisch unter BiI- Oberfläche aufweisen. Vergleichsproben, die ohne dung von weiterem Oxid und Wasserstoff reagiert, 25 Anwendung von Vakuum, d. h. einfach an der Luft, der seinerseits entweder als Gas entweicht oder sich bei 600° C während 96 Stunden geglüht wurden, sind auch zu einem gewissen Teil im Aluminium auflöst. nach einer Glühbehandlung an der Luft bei 635° C Infolge der damit verbundenen Erwärmung muß die während 2 Stunden stark blasig. Auch die Bestim-Aufheizung des immer noch porösen Kaltpreßkörpers mung des Gasgehaltes in vakuumbehandelten und in langsam vor sich gehen, damit dieser nicht durch 30 nicht behandelten Proben hat die Möglichkeit einer Überhitzung zerstört wird. Abgesehen von dieser solchen nachträglichen Entgasung der Walz- und letzten Gefahr braucht aber bereits die vollständige Preßprodukte aus Sinteraluminium bewiesen.
Umwandlung des Aluminiümoxidhydrates relativ viel Eine solche Entgasung des Halbzeuges oder der Zeit. fertigen Körper ist aber für die Praxis nicht gut ge-

Diese exothermischen Reaktionen treten auch 35 eignet. Bei dickeren Stücken würde die Behandlung

dann auf, wenn von naßgemahlenem Pulver aus- zuviel Zeit verlangen. Bei sperrigem Gut, wie z. B.

gegangen wird. Rohren, wären allzu große Öfen erforderlich.

Im Laufe der Behandlung des Pulvers bei hoher Viel wirksamer und wirtschaftlicher ist die EntTemperatur tritt ein Sintern ein, das sich jedoch gasung bei der Herstellung des Sinteralumiiiiüms, von dem üblichen in der Pulvermetallurgie bekannten 40 und zwar entweder des Pulvers oder des porösen Sintern dadurch unterscheidet; daß kein spontanes Kaltpreßkörpers. Eine solche Arbeitsweise, die in-Schrumpfen stattfindet und die Poren erhalten folge der heutigen Anforderungen an das Material bleiben. . erhöhte Bedeutung erlangt, war in den grundlegen-

Die charakteristischen Festigkeitseigenschaften des den Patenten der Anmelderin bereits vorgesehen, wo Sinteraluminiums werden erst bei den auf das Sintern 45 es heißt, daß die Herstellung der Aluminium-Sinterfolgenden Warmverformungen erhalten. Zuerst wer- körper ganz oder teilweise bei Unterdruck — d. h. den die Preßkörper beispielsweise im Rezipienten unter mehr oder weniger hohem Vakuum — durcheiner Strangpresse gegen eine Blindscheibe mit einem geführt werden kann.

Druck von 4 bis 10 t/cm² warm nachverdichtet. Seit jener Zeit ist in der technischen Literatur ver-

Schließlich wird das Material durch Strangpressen 50 schiedene Male auf die,,Anwendung des Vakuums

gründlich durchgeknetet; wodurch ein technisch bei der Herstellung von Sinteraluminium hingewiesen

brauchbarer duktiler metallischer Sinterwerkstoff er- worden,

halten wird: . . . ., Die im folgenden als Vakuumsintern bezeichnete

Es ergibt sich aus der beschriebenen Herstellungs- Wärmebehandlung eines kaltgepreßterij porösen körweise des Sinteraluminiums bei gewöhnlichem atmp- 55 pers aus Aluminiumpulver unter Vakuum zwecks sphärischem Druck; daß der Werkstoff swangläufig Entgasung und Sintern kann auf verschiedene Arten noch einen Gehalt an Gas öder bei hoher Temperatur durchgeführt werden. Da> wie bereits erwähnt, beim gasbildende Substanzen aufweist. . . .. Sintern von Kaltpreßkörpern aus Aluminiumpuiver

Wenn bei bestimmten Anwendungen das Sinter- die Porosität im wesentlichen erhalten bleibt, ist der aluminium tage- dder sogar monatelang einer höhe- 60 gesinterte Körper sehr empfindlich gegen N^choxyren Temperatur ausgesetzt ist; diffundieren die Gase dation, wenn er bei erhöhter Temperatur der Einaus dem Werkstoff nach und nach heraus, was zur wirkung der Luft ausgesetzt wird. Infolgedessen ist Bildung von feinen Poren öder Rissen führen kann. es sehr vorteilhaft, wenn,der vakuumgesinterte; noch Diese Erscheinung kann sehr störejid sein;, besonders poröse Körper vor dem Aufkleben des Vakuums heiß im Fall von Anwendungen in den Kernreaktoren; wo 65 nachverdichtet — d. h., dem sogenannten Heißauf absolute Dichtiieit und ungestörten W.ärüieüV^ pressen unterworfen— wird.

gang Wert gelegt wird und daher Mätetial mit best- Zu diesemJZweek wäre, es möglich; das, Vakuurri-

möglicher Stabilität eingebaut werden soll. sintern des Preßkörpers in demselben Rezipienten

durchzuführen, in welchem er anschließend heiß gepreßt werden soll. Dieses Verfahren wird bei der pulvermetallurgischen Herstellung kleiner Formkörper aus anderen Werkstoffen in besonderen Fällen angewandt. Für die Verarbeitung von Aluminiumpulver kommt es aber nicht in Frage, da es wegen der bereits erwähnten zeitbeanspruchenden Vorgänge, die sich beim Aufheizen und Sintern abspielen, den schwerwiegenden Nachteil hat, daß die Presse für das Sintern stundenlang belegt wäre, um am Ende des Sinterprozesses ein einziges Stück zu pressen.

Um diesen Nachteil zu umgehen, ist es möglich, eine bei der üblichen Herstellung von Sinteraluminium bekannte Maßnahme auch beim Vakuumsintern anzuwenden: Die Kaltpreßkörper werden in ähnlicher Weise vor dem Sintern in eine Hülle aus Reinaluminiumfolie oder Dünnblech eingepackt und so in die Kammer eines Vakuumsinterofens gebracht. Jedoch kann das beim Aufheizen und Vakuumsintern freiwerdende Gas lediglich durch die Falzverbindung der Hülle entweichen, was die Wirksamkeit der Vakuumbehandlung hinsichtlich der Entgasung wesentlich verschlechtert.

Die Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß merklich tiefere Gasgehalte erreicht werden können, wenn die Preßkörper ohne Umhüllung in einem Vakuum-Sinterofen gesintert werden. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in nachstehender Tabelle wiedergegeben, wobei als Sinterdauer die Zeit bei der Sintertemperatur bezeichnet wird:

Vakuum in Torr	Sinter te tnpe- ratur ⁰C	Sinter dauer Stunden	Gasge cm³/ mit Um hüllung gesintert	halt in 100 g ohne Um hüllung gesintert
5.10-3HsIO-¹	610	7	2,0	1,5
ΙΟ-⁶ bis ΙΟ-⁵	610	7	3,1	1,8
5.10-3WsIO-¹	610	24	2,4	1,5
10-6 bis ΙΟ"⁵	610	24	2,2	1,7
5.10-SbIsIO-¹	630	7	3,2	1,5
10-6 bis 10-^r'	630	7	2,4	1,6
10-6bisl0-5	630	24	2,4	1,5

Wie bereits erwähnt, dürfen nun aber Preßkörper ohne Umhüllung beim Transport zur Presse im warmen Zustand der Einwirkung der Luft nicht ausgesetzt werden, da dies eine untragbare Nachoxydation zur Folge hätte.

Die Erfindung, die sich auf diese Feststellungen der Anmelderin stützt und die besondere Voraussetzungen bei der Herstellung von Aluminiumsinterkörpern berücksichtigt, soll nun die Nachteile der bekannten Vakuumverfahren ausschalten und die wirtschaftliche Produktion von Sinterkörpern unter Vakuum auf industrieller Basis gestatten.

Bei den beschriebenen Aluminium-Sinterkörpern wirken die Aluminiumoxid-Teilchen verfestigend, und zwar auch bei höheren Temperaturen, da sie in der Matrix unlöslich sind. Im Laufe der letzten Jahre ist das Prinzip der Dispersionshärtung auf andere Werkstoffe ausgedehnt worden, d. h., es wurde vorgeschlagen, eine Dispersionshärtung im Aluminium mit anderen Substanzen als Oxiden herbeizuführen oder auch andere Werkstoffe als Aluminium, z. B.

Eisen, Nickel, Magnesium, Kupfer usw., als Matrix zu verwenden. Bei allen diesen Fällen kann es erwünscht sein, dichte, gasarme oder gasfreie Sinterkörper zu erzeugen.

Die Erfindung, die vor allem die Herstellung von Aluminiumsinterkörpern betrifft, läßt sich auch auf andere metallische Werkstoffe sowie auf nichtmetallische, z. B. keramische Werkstoffe anwenden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung

ίο von dichten, gasarmen Sinterkörpern unter Vakuum ist nun dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangspulver Kaltpreßkörper hergestellt, diese zu mehreren in unverpacktem Zustand im beheizten Teil einer gasdichten Kammer unter Vakuum erhitzt und gesintert, die Preßkörper dann unter Aufrechterhaltung des Vakuums nach und nach in ein anderes Abteil derselben Kammer befördert und dort im Rezipienten einer Presse einzeln nachverdichtet werden.

Insbesondere zur Herstellung von gesinterten Aluminiumkörpern aus oxidhaltigem Aluminiumpulver unter Vakuum werden aus diesem Pulver Kaltpreßkörper hergestellt, diese zu mehreren in unverpacktem Zustand im beheizten Teil einer gasdichten Kammer während einiger Stunden unter Vakuum auf eine Temperatur von etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums erhitzt und gesintert, die entgasten Preßkörper dann unter Aufrechterhaltung des Vakuums nach und nach in ein anderes Abteil derselben Kammer befördert und dort im Rezipienten einer Presse einzeln warm nachverdichtet.

Bei diesem Verfahren ist es zweckmäßig, die Kaltpreßkörper nach einer Aufheizzeit von 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise von 2 bis 5 Stunden, während 2 bis 100 Stunden, vorzugsweise während 12 bis 25 Stunden, auf einer Temperatur von 550 bis 650° C, vorzugsweise von 600 bis 630° C, zu halten. Dabei ist vorzugsweise während mindestens 1 Stunde am Ende der im beheizten Teil der Kammer durchgeführten Warmbehandlung ein Vakuum von besser als 10 mm Hg, vorzugsweise von besser als 10"² mm Hg, aufrechtzuerhalten.

Das Vakuum kann von Anfang an angesetzt werden, doch ist es vorteilhaft, zuerst einen mittleren Unterdruck anzuwenden und erst nach Erreichen der Sintertemperatur (ab 550° C) das Hochvakuum anzusetzen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Herstellung von dichten Sinterkörpern

unter Vakuum. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer gasdichten, mit einem Vakuumpumpstand verbundenen Kammer, wovon ein als Sinterkammer ausgebauter Teil mit einer Heizvorrichtung und einer Vorrichtung zur Aufnahme einer

Anzahl von Kaltpreßkörpern versehen ist, in welcher diese Körper erhitzt und vakuumgesintert werden, und ein weiterer Teil als Preßraum ausgebildet ist, in dem mindestens die Preßwerkzeuge einer Presse untergebracht sind, mit welchen die gesinterten Kör-

per anschließend einzeln nachverdichtet werden. Die Vakuumkammer ist noch mit Vorrichtungen zum Transport der einzelnen Körper aus dem beheizten Teil der Kammer zum Rezipienten der Presse ausgerüstet. Diese Vorrichtung zeichnet sich erfindungs-

gemäß dadurch aus, daß die in der Sinterkammer befindliche Vorrichtung zur Aufnahme der zu sinternden Preßkörper aus einem Trommelmagazin besteht.

Damit die Oberfläche der Preßkörper für das Entgasen möglichst freiliegt, ist das Trommelmagazin vorzugsweise als Käfig ausgebildet und weist in Längsrichtung verlaufende Tragstäbe für die Aufnahme der zu sinternden Preßkörper in mehreren im Kreis angeordneten Reihen auf.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt nach der Linie A-A der F i g. 1 dargestellt ist.

Im wesentlichen umfaßt die Vorrichtung eine heizbare Sinterkammer 1 mit der Vorrichtung 2 für die gleichzeitige Aufnahme einer Anzahl von zu entgasenden und zu sinternden Kaltpreßkörpern 3, ein als Preßraum ausgebildetes Abteil 4, in welchem die Preßwerkzeuge einer Presse, d. h. der Rezipient 5 und der Preßstempel 6, untergebracht sind. Daneben ist noch genügend Platz zur Aufnahme der Heißpreßkörper 7 einer Charge vorhanden. Diese Vorrichtungsteile sind von einem vakuumdichten Metallgehäuse 8 umgeben, das mit einem Vakuumpumpstand 9 verbunden ist. Die heizbare Sinterkammer 1 ist zylinderförmig und an einem Ende mittels eines Deckels 10 geschlossen, der zur Beschickung der Aufnahmevorrichtung 2 mit Preßkörpern entfernt wird. Die Sinterkammer wird von außen durch einen an beiden Enden offenen elektrischen Ofen 11 beheizt, der sich zweckmäßigerweise in Längsrichtung verschieben läßt und auf diese Weise, z. B. für Kontrolle oder Reparatur, entfernt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, eine zusätzliche Heizung im Inneren der Sinterkammer vorzusehen oder sogar die Heizung vollständig in die Sinterkammer einzubauen.

Die Aufnahmevorrichtung 2 besteht aus einem trommelförmigen Käfig und ist auf der Achse 12 drehbar. Diese Achse ist an beiden Enden in Lagern 13 gelagert, die durch nicht dargestellte Träger an der Wand der Sinterkammer 1 befestigt sind.

Das Drehen der Aufnahmevorrichtung 2 erfolgt mittels eines Schneckengetriebes 14, 15, dessen Spindel 14 durch die Wand der Vakuumkammer hinausreicht und von außen betätigt werden kann. An Stelle des Schneckengetriebes kann selbstverständlich auch ein Kegelgetriebe oder irgendein anderes Getriebe verwendet werden.

Damit die Oberfläche der einzelnen eingesetzten Preßkörper 3 für das Entgasen möglichst frei liegt, bestehen die eigentlichen Tragvorrichtungen der Aufnahmevorrichtung 2 aus Stäben, die in Längsrichtung der Trommel in zwei konzentrischen Ringen angeordnet sind, wobei die inneren Stäbe mit 16 und die äußeren mit 17 bezeichnet sind. Diese Stäbe 16 und 17 können an beiden Enden an auf der Achse 12 montierten Scheiben befestigt sein, welche die Stirnseiten der Trommel 2 bilden. Um das Chargieren und Austragen der Preßkörper in die bzw. aus der Trommel zu ermöglichen, sind die Scheiben in der Verlängerung der Preßkörperreihen durchlocht. Aus vakuumtechnischen Gründen sind jedoch die Stirnseiten der Trommel vorzugsweise nicht als in der Mitte volle Scheiben, sondern als Speichenräder 18 ausgebildet, um die Entgasung durch diese Stirnseiten zu erleichtern. Aus Festigkeitsgründen sind die Speichen 19 vorteilhaft durch zwischen den Preßkörperreihen und der Trommelachse befestigte Ringe 20, miteinander verbunden, an welchen die inneren Stäbe 16 des Käfigs 2 befestigt sind. Bei einer längeren Trommel 2 kann es nötig sein, die Stäbe 16 und 17 durch weitere zwischen den Trommelenden angeordnete Speichenräder abzustützen.

In dieser Aufnahmevorrichtung werden innerhalb der einzelnen Reihen die Preßkörper in kurzem Abstand voneinander eingesetzt, damit die Entgasung von keiner Seite behindert wird. In der F i g. 1 sind nur die obere und die untere Preßkörperreihe und die entsprechenden Tragstäbe dargestellt.

In der beschriebenen Vorrichtung erfolgt das Ausstoßen der einzelnen gesinterten Preßkörper aus dem Käfig mittels eines Schlittens 21. Dieser Schlitten läuft auf einer in Längsrichtung der Sinterkammern 1 an deren Wand, vorzugsweise an deren Boden, befestigten und in den nebenstehenden Preßraum ragenden Schiene 22 und wird mittels eines zwischen zwei Umlenkrollen 23 gespannten endlosen Drahtseils 24 verschoben, das von außerhalb der Vakuumkammer mit Hilfe eines geeigneten Getriebes 25 bewegt wird.

Der Schlitten trägt einen abklappbaren Greiffinger 26, der z. B. durch eine nicht dargestellte Feder aufrecht gehalten wird. Dieser Finger 26 greift zwischen die beiden äußeren die Preßkörper einer Reihe tragenden Stäbe 17 ein.

Der Schlitten 21 trägt außerdem einen feststehenden Sicherungsstift 27, der ebenfalls zwischen die äußeren Stäbe 17 des Käfigs greift und den kippbaren Greiffinger 26 vor Beschädigung durch nicht beabsichtigtes Drehen des Käfigs 2 während des Ausstoßens der Preßkörper 3 schützt.

Um den Schlitten bei aufrecht stehendem Greiffinger an den Speichenrädern vorbeiführen zu können, sind die Außenringe der letzteren zwischen den Speichen durchbrochen, wie in F i g. 2 zu sehen ist. Dadurch erhalten die Enden der Speichen das Aussehen eines Ankers, an dessen beiden Spitzen die Außenstäbe 17 des Käfigs jeweils befestigt sind.

Während der Entgasungsbehandlung befindet sich der Schlitten außerhalb des Bereiches des Käfigs im kalten Preßraum der Vakuumkammer.

Zum Austragen des ersten Preßkörpers wird zuerst die Trommel so gedreht, daß sich eine Reihe Preßkörper genau oberhalb des Schlittens befindet, in welcher Position das Ausstoßen erfolgen kann. Dann wird der Schlitten in die Sinterkammer so weit hinein verschoben, daß der Greiffinger 26, der beim Vorbeifahren am ersten Preßkörper niedergedrückt wurde, sich hinter demselben in dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Preßkörper wieder aufrichtet. In diesem Moment wird der Schlitten wieder aus der Sinterkammer gezogen, wodurch der erste Preßkörper aus dem Käfig ausgestoßen wird.

Der Vorgang wiederholt sich, bis sämtliche Preßkörper einer Reihe aus dem Käfig herausgeschoben worden sind. Darauf wird der Schlitten aus dem Bereich des Käfigs herausgefahren und der Käfig so weit gedreht, daß eine weitere Preßkörperreihe in die Ausladeposition gelangt.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mit dem Schlitten gleichzeitig mehrere Preßkörper gemeinsam aus dem Käfig zu stoßen und sie dann einzeln oder bei entsprechend geringer Größe gemeinsam im Rezipienten der Presse nachzuverdichten.

Im Preßraum 4 befindet sich der mit geeignetem Mittel am Boden der Vakuumkammer abgestützte

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und befestigte, beheizte Rezipient 5 einer Presse. Der Boden dieses Rezipienten wird durch eine seitlich verschiebbare Platte 28 gebildet. Es wäre aber auch möglich, den Boden des Presserezipienten mittels eines zweiten durch den Kammerboden geführten hydraulischen Stempels abzuschließen. Durch die Decke der Vakuumkammer tritt der Pressenstempel 6, wobei ein Balg 29 den Abschluß zwischen Kammerdecke und Stempel bildet. Aus Zweckmäßigkeitsgründen sind die Antriebsorgane der Presse außerhalb der Vakuumkammer angeordnet.

Auf dem Rezipientenrand ist eine Kippmulde 30 angebracht, welche die aus dem Käfig ausgestoßenen Preßkörper übernimmt und in den Rezipienten befördert. Um den Abstand zwischen dem Käfig 2 und der Kippmulde 30 zu überbrücken, sind nebeneinanderliegende feststehende Gleitstangen 31 angebracht, zwischen denen der Greiffinger 26 des Schlittens 21 durchfahren kann.

Nach dem Nachverdichten der Preßkörper im Rezipienten 5 wird dessen Boden geöffnet und der Heißpreßkörper ausgestoßen. Die nachverdichteten Preßkörper werden im unteren Teil des Preßraumes 4 aufbewahrt, bis der letzte Preßling der Charge nachverdichtet ist.

Die Vakuumkammer geht möglichst ohne Querschnittsverengung in den Pumpstand 9 mit der Diffusionspumpe 31 über. Als Vorvakuumpumpe wird dabei z. B. eine Ölrotationspumpe 32 verwendet.

Damit beim Beginn der Entgasung nicht die gesamte Gasmenge durch die Diffusionspumpe 31 durchgeleitet werden muß, kann in bekannter Weise die Vorvakuumpumpe 32 durch das Ventil 33 direkt mit der Vakuumkammer verbunden werden.

Im abgebildeten Ausführungsbeispiel schließt der Vakuumpumpstand 9 an den Preßraum 4 an. Es wäre aber auch möglich, den Pumpstand an das andere Ende der Anlage an Stelle des Deckels 10 direkt an die Sinterkammer anzuschließen. Das Chargieren des Trommel-Magazins hätte dann durch den Preßraum hindurch zu erfolgen.

Für das Warmnachverdichten oder Heißpressen der entgasten Preßkörper wird ein spezifischer Preßdruck von 2 bis 20 t/cm², vorzugsweise von 6 bis 12 t/cm², ausgeübt. Nachdem der Stempel während vorzugsweise 5 bis 30 Sekunden mit diesem Druck auf den Preßkörper eingewirkt hat, wird die untere Verschlußplatte 28 des Rezipienten geöffnet und der Preßkörper mittels des Preßstempels in den unteren Teil des Preßraumes hinuntergestoßen, welcher so bemessen ist, daß er alle ursprünglich im Trommelmagazin befindlichen Preßkörper nach dem Heißpressen aufnehmen kann.

Wird eine solche Vorrichtung beispielsweise für Preßkörper von 50 mm Durchmesser bemessen, so reicht eine Presse von 200 t Preßkraft aus, um einen spezifischen Preßdruck von 10 t/cm² im Querschnitt des Rezipienten 5 auszuüben. Die Länge der Kaltpreßkörper kann etwa 120 mm, die der Heißpreßkörper etwa 80 mm, entsprechend einem Stückgewicht von etwa 400 g, betragen. In einem Trommelmagazin von 300 bis 350 mm Außendurchmesser und 2300 mm Länge lassen sich dann 120 Preßkörper gleichzeitig sintern. Erfahrungsgemäß ist für eine gute Entgasung eine 12- bis 20stündige Vakuumbehandlung bei 600 bis 630° C erforderlich. Die Vorrichtung wäre dann imstande, in einem 24stündigen Arbeitszyklus 120 gasarme Sinterkörper mit 50 mm Durchmesser und 80 mm Länge im Gesamtgewicht von rund 50 kg zu produzieren. Auf diesem Wege erzeugte Aluminium-Sinterkörper sind ein geeignetes Vormaterial für die Herstellung kleiner, dünnwandiger glatter oder gerippter Rohre durch Strangpressen oder Fließpressen. Derartige Rohre finden als Umhüllungsrohre für nukleare Brennstoff-Elemente Verwendung, beispielsweise in organisch gekühlten Reaktoren.

Die Verwendung kleiner, gemäß dieser Erfindung hergestellter Sinterbolzen als Ausgangsmaterial für das Strangpressen bzw. Fließpressen kleiner dünnwandiger Rohre hat gegenüber der herkömmlichen Herstellung dünnwandiger Rohre aus Abschnitten stranggepreßter Stangen außerdem noch den weiteren Vorteil, daß die beim Strangpressen dieser Stangen entstehenden Abfälle eingespart werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von dichten, gasarmen Sinterkörpern unter Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangspulver Kaltpreßkörper hergestellt, diese zu mehreren in unverpacktem Zustand im beheizten Teil einer gasdichten Kammer unter Vakuum erhitzt und gesintert, die Preßkörper dann unter Aufrechterhaitung des Vakuums nach und nach in ein anderes Abteil derselben Kammer befördert und dort im Rezipienten einer Presse einzeln nachverdichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von dichten, gasarmen Aluminiumsinterkörpern aus oxidhaltigem Aluminiumpulver unter Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß aus diesem Pulver Kaltpreßkörper hergestellt, diese zu mehreren in unverpacktem Zustand im beheizten Teil einer gasdichten Kammer während einiger Stunden unter Vakuum auf eine Temperatur von etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Aluminiums erhitzt und gesintert, die entgasten Preßkörper dann unter Aufrechterhaltung des Vakuums nach und nach in ein anderes Abteil derselben Kammer befördert und dort im Rezipienten einer Presse einzeln warm nachverdichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Kaltpreßkörper für das Entgasen und Sintern nach einer Aufheizzeit von 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise von 2 bis 5 Stunden, während 2 bis 100 Stunden, vorzugsweise während 12 bis 25 Stunden, auf einer Temperatur von 500 bis 650° C, vorzugsweise von 600 bis 630° C, gehalten werden, wobei am Ende dieser Wärmebehandlung während mindestens 1 Stunde ein Vakuum von besser als 10 mm Hg, vorzugsweise von besser als 10~² mm Hg, erreicht und aufrechterhalten wird.

4. Vorrichtung zur Herstellung von dichten, gasarmen Sinterkörpern unter Vakuum, bestehend aus einer gasdichten, mit einem Vakuumpumpstand verbundenen, in eine Sinterkammer mit Aufnahmevorrichtung und einen Preßraum unterteilten Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Sinterkammer befindliche Vorrichtung zur Aufnahme der zu sinternden Preßkörper aus .einem Trommelmagazin besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trommelmagazin als Käfig ausgebildet ist und in Längsrichtung verlaufende Tragstäbe für die Aufnahme der zu sinternden Preßkörper in mehreren im Kreis angeordneten Reihen aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Trommelmagazins in der Verlängerung der Preßkörperreihen zum Chargieren und Austragen der Preßkörper in das bzw. aus dem Magazin durchlocht sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Trommelmagazins als Speichenräder ausgebildet sind, an welchen die Tragstäbe befestigt sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Ausstoßen der entgasten und gesinterten Preßkörper aus dem Trommelmagazin ein parallel zur Trommelachse verschiebbarer Schlitten vorgesehen ist, der auf einer in Längsrichtung der Sinterkammer an deren Wand, vorzugsweise an deren Boden, angebrachten und in" den nebenstehenden Preßraum ragenden Schi^n^ läuft: und mit einem klappbaren Greiffinger ausgerüstet ist, der zwischen die einzelnen Preßkörper einer Reihe greifen kann und dadurch beim Ausfahren des Schlittens aus der Sinterkammer die Preßkörper aus dem Magazin ausstößt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Trommelmagazins an deren Umfang vom Außenrand bis zu den in der Verlängerung der Preßkörperreihen befindlichen Durchlochungen für den Durchlaß des aufrecht stehenden Greiffingers des Schlittens durchbrochen sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der Durchbrechungen im Umfang der Speichenräder die Speichen mit den jeweiligen Felgenabschnitten ankerförmige Gestalt haben, wobei an den beiden Ankerspitzen die äußeren Tragstäbe befestigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstäbe auf ihrer Länge durch weitere im Abstand voneinander angeordnete Speichenräder od. dgl. unterstützt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen der Speichenräder zwischen den im Kreis angeordneten Preßkörperreihen und der Trommelachse durch einen Ring miteinander verbunden sind, an welchem die inneren Trägstäbe des Trommelmagazins befestigt sind.