DE1458463A1 - Erzeugnis aus Metallpulver und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Erzeugnis aus Metallpulver und Verfahren au dessen-Herstellung.

Die Erfindung "bezieht eich auf die Herstellung von Teilen aus Metall unter Anwendung des Metallpulververfa'irens, und sie betrifft insbesondere die Herstellung von Stempel- und Matrizenteilen, die in eine Stempelpresse eingebaut werden, wie man sie ZUB Stanzen von Metallteilen benutzt. Ferner sieht die Erfindung verschiedene Stempel- und Matrizenteile vor, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.

Die Bezeichnung "Matrizenteil" dient im folgenden dazu, sowohl den Stempel zu bezeichnen, mittels dessen das Werkstück gelocht wird, als auch den Unterteil der Matrize, der das eine Scherwirkung aueübende Ende des Stempels während des Preßhubs aufniamt.

Ia folgenden werden die Merkmal· der Erfindung an einem · als Beispiel gewählten ötmepelhalteklot* erläutert, doch sei bemerkt, daß man die gleichen Grundgedanken bei der Herstellung von Stempeln, Matrizen und anderen Erzmugniseen anwenden kann,

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die «ine große Härte aufweisen und eine lange Lebensdauer erreichen sollen. Allgemein gesprochen umfaßt ein solcher Halteklot« ein Aggregat, das aus Stahl hergestellt und genau bearbeitet ist, wobei Bohrungen vorgesehen sind, damit der Kitz einen oder mehrere Stempel bekannter Art aufnehmen kann, die gegebenenfalls mit einem Kopf versehen sein können. Der mit einem Kopf versehene Stempel wird in dem Halteklotz mit Hilfe des Kopfes so festgehalten, daß er nicht herausgezogen werden kann; wird dagegen ein stempel ohne Kopf verwendet, wird der Stempel durch eine unter Pederspannung stehende Kugel festgehalten, die in einen Schlitz im Schaftabschnitt desStempels eingreift; alternativ können andere bekannte Haltemittel vorgesehen werden.

Bei beiden Stempelkonstruktionen greift am oberen Ende des Stempels eine Tragplatte oder eine Stützplatte an, die sich ihrerseits am Stößel der Presse abstützt, um die Druckkräfte aufzunehmen, die während des Preßhubes auftreten.

Neben den Stempelaufnahmelöchern enthält der Halteklot« außerdem weitere Bohrungen zum Aufnehmen von Schrauben, mittels deren der Stempelhalteklotz an der Tragplatte befestigt wird, die ihrerseits mit dem Stößel der Presse verbunden wird, Weiterhin ist der Halteklotz mit Bohrungen versehen, die mit mehreren Paßstiften zusammenarbeiten, welche in die au Stößel der Presse befestigte !Tragplatte eingebaut sind. Die Paßstifte und di· sie aufnehmenden Bohrungen sind so angeordnet, daß der Halteklo te mit dem Stempel bzw. den Stempeln in genauer Fluchtung mit der Matrize bzw. den Matrizen gehalten wird, die in eine · Matrizenhalteplatte eingebaut sind. , .-,

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Im vorliegenden Falle wird die Matrize bzw· werden di* Matrizen durch, sogenannte*! Matrizenknöpfe gebildet, die in eine Grundplatte eingebaut sind. Die Grundplatte ist ihrerseits auf einer ortsfesten Platte angeordnet, die sich unmittelbar unterhalb des Stößels und des Stempelhalteklotzes befisfet, so daß das Ende Jedes Lochstempels genau mit der zugehörigen Öffnung des Matrizenknopfes fluchtet. .Ein typisches Matrizenaggregat, bei dem ein lialteklotz benutzt wird, um den Stempel b?.w. die Stempel in der richtigen Lage zu halten, ist in dem U.S.A.-Patent 3 103 845 beschrieben. Ein Matrizenunterbau oder ' -halter, der mit dem lialteklotz und den Stempeln zusammenarbeitet, ist in dem U.S.A.-Patent 2 865 452 beschrieben.

Bis Jetzt werden der Matrizenhalteklotz, die Stützplatte der Stempel, der Stempelhalteklotz, die Matrizenplatte und der Matrizenknopf sämtlich aus hochwertigem Stahl hergestellt und mit großer Genauigkeit bearbeitet; dann werden diese Seile einer wärmebehandlung unterzogen, damit sie die erforderlichen physikalischen Eigenschaften, z.B. die gewünschte Verschleißfestigkeit, Härte und Zähigkeit, erhalten. *

Ein Haupt siel der iurfindung besteht darin, ein Verfahren sum Herstellen der verschiedenen Teile eines Matrizenaggregats unter Anwendung des lietallpulververfahrens derart vorzusehen, daß es bei Verwendung einer geeigneten pulverf örmigen Metallkomposition in Verbindung mit geeigneten Verdichtungsmatrlsen möglich ist, verschieden· Teile eines Matrizenaggregats schnell und alt geringen Kosten herzustellen, wobei eine maschinell· Bearbeitung nur in eines minimalen Ausmaß erforderlich ist, und wobei physikalische Eigenschaften der Teile erzielt werden,

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die den Eigenschaften τοη in der bis Jetjzt üblichen Weis· hergestellten Teilen entsprechen oder ihnen sogar überlegen sind·

Wie schon erwähnt, wird die Erfindung insbesondere bezüglich der Herstellung eines Halteklotzes beschrieben, der dazu dient, eine oder mehrere Matrizen gegenüber de* Stößel einer Stempelpresse in der richtigen Lage zu halten. Allgemein, gesprochen wird der Halteklotz aus pulverförmiger! Metallen hergestellt, auf deren Zusammensetzung im folgenden naher eingegangen wird« Nachdem geeignete Mengen der pulTerförmigen Metalle abgemessen und gemischt worden sind, wird das Gemisch in eine form oder Matrize gebracht, deren Umrißform der gewünschten Außenform des Halteklotzes entspricht. Die Matrize wird in eine doppeltwirkende Verdichtungspresse eingesetzt, die zwei verschiebbare Stößel besitzt, welche auf entgegengesetzte Seiten der ortsfest angeordneten Matrize wirken· Ein Stößel der Presse trägt Kerne oder Stempel, durch die di« Lage und der durchmesser der Öffnungen bestimmt wird, von denen di· Stempel, Paßstift·, Befestigungsschrauben und dergleichen aufgenommen werden sollen. Si· einander gegenüber liegenden verschiebbaren Stößel weisen öffnungen auf, di· mit den Kernen oder Stempeln zusammenarbeiten, um di· Bohrungs«rweiterune*n und dergleichen wahrend des Preßhubes zu erzeugen.

Wahrend des Preßhubes, bei dem z.B. «in Druck Ton «twa 7000 kg/cm² (50 tone P.S.I.) aufgebracht wird, wird das pulverförmig· Metall einer ersten Kaltverdichtungebehandleng umterzogen, d.h. da* Metallpulver wird im kalten Zustand in di· Torrn gebracht und au einer festen Mass· verdichtet. Wie weiter unten erläutert, enthält das Metallpulver neben anderen Bestandteilen

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auch Kohlenstoff· Der Hub der Stößel wird so geregelt, daß der Haltekloteß dl· gewünschte Dicke erhält; die Menge des Metal1-pulvere wird so gewählt, daß die richtige Sichte ersielt wird.

fahrend dee Preßvorgangs wird der Halteklotz oder ein sonstiges Bauteil im wesentlichen in seine endgültige Form gebracht, atigesehen davon, daß nachträglich noch in einem ge» wissen umfang eine maschinelle Bearbeitung vorgenommen wird. Nach dem Herausnehmen, aus der Presse wird der Pressling für den Halteklotz in einen Ofen gebracht, der eine Schutzatmosphäre enthält, die z.B. aus Wasserstoff, Helium, oder Ammoniakgas besteht; in dieses Ofen wird der Pressling bei einer Temperatur tob. etwa 1200° C gesintert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Matrizenteilen wie Halteklotzen, Stempeln und Matrizenknopfen aus Metallpulver vorzusehen, gemäß, welche« das fertige Erzeugnis mit Kupfer infiltriert wird, wobei das Erzeugnis im wesentlichen die gleichen Eigenschaften hat wie di· gebräuchlichen Stahllegierungen, so daß das Erzeug* nls die erforderliche* physikalischen Eigenschaften, z.B. die Hart· and di· Zähigkeit, besitzt, auf die bei solchen Matrizenteilen nicht verzichtet werden kann.

Gemäß diesem Merkaal der Erfindung enthalt das Gemisch aus pulverförmigen Metallen einen Prozentsatz an Kohlenstoff, der während des Sintervorgangs durch Vergasen beseitigt wird. Der Kohlenstoff, dar Affinität zu bestimmten Pulverförmigen Bestandteilen in dem verdichteten Gefüge besitzt, wirkt als Katalysator und trägt zur Erzeugung einer homogenen Bindung durch •ine chemisch· fieaktion unter der Einwirkung der lärme bei·

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W§hrend des Sintervorgangs werden die die Legierung bildenden pulverförmigen Metalle geschmolzen* während der Kohlenstoff, der sich bei der Vergasung ausdehnt, sich während des Sintervorgangs verflüchtigt, so daß winzige Hohlräume in dem Gefüge zurückbleiben, die später mit einer Kupferzinklegierung infiltriert werden, wodurch die Festigkeit der Legierung erheblich gesteigert wird.

Ferner sieht die Erfindung eine Anordnung vor, bei der ein im wesentlichen gleichartiges Stempel- und Matrizenaggregat, das zuB Verdichten des Presslings für den Halteklotz dient, auch benutzt wird, us auf eine noch zu erläuternde Weise durch einen Verdichtungsvorgang aus pulverförmigem Kupfer einen Kupferkorper und eine Stütz platte herzustellen, die einen Bestandteil des Matrizenaggregats bildet.

Gemäß diesem Merkmal der Erfindung wird die gleiche Matrize benutzt, um die Außenform des Kupferkörpers festzulegen, dessen Dicke etwa ein Viertel der Dicke des Halteklotzes betragen kann; jedoch wird die Hublänge der Verdichtungspress· vergrößert, ua das pulverförmig^ Kupfer bis auf die erforderlieh· Dicke zu verdichten. Wie weiter unten erläutert, wird auch die Stützplatte aus Metallpulver hergestellt, das die gleiche Zusammensetzung oder eine ahnliche Zusammensetzung haben kann wie das für den Halteklotz verwendete Geraisch aus pulverisierten Metallen. Bei der Herstellung der Stützplatte wird die Hublänge der doppeltwirkenden Presse ebenfalls vergrößert, damit die gewünschte Dickeerzielt wird; hierbei wird das Matrizenaggregat etwas abgeändert, damit die erwähnten öffnungen in der gewünschten Anordnung erzeugt werden können,

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Nach dem Sintern wird der gepreßte und gesinterte Slots erneut in den Ofen gebracht, wobei der Kupferkörper auf der Oberseite des Klotzes ruht und vorzugsweise die gleiche IJmrißform hat wie der Halteklotz. In diesem Stadium wird der Of em auf eine Temperatur Ton mindestens etwa 1065° C oder etwas über den Schmelzpunkt von Kupfer hinaus aufgeheizt. Während dieses Arbeitasciiritts wird die Masse des Ilalteklotzes von oben nach unten mit flüssigem Kupfer infiltriert.

Versuche haben gezeigt, daß das in den Klotz infiltrierte Kupfer etwa 20 % der gesamten Masse des Klotzes ausmacht, da die erwähnten Hohlräume vorhanden sind, die teilweise durch die Beseitigung des Kohlenstoffs während de.8 Sinterna entstanden

sind; zu eine^ weiteren feil ist die Aufnahmefähigkeit«' des Klotzes für Kupfer darauf zurückzuführen, daß es unmöglich 1st, das Material bei der erstmaligen Verdichtung im kalten Zustand auf eine Sichte von 100 % zu bringen. Es sei bemerkt, daß das Kupfer die gesamte Masse des Halteklotzes während der Infiltrationsbehandlung vollständig infiltriert, wie es weiter unten an Hand der Zeichnungen näher erläutert wird·

Hachdem der Halteklotz aus dem Kupferinfiltrationsofen genommen worden ist, wird er einer Kaltverforaungspress· zugeführt, wo äer Klotffoit Hilfe einer Matrize im kalten Zustand einer kräftigen Stoß* oder Schlagwirkunefeusgesetzt wird· Hierdurch wird dl· Genauigkeit der verschiedenen Abmessung·» de* Klotzes verbesserte, und außerdem wird die Oberfläche de* 'Klotzes gehärtet} jedoch besteht bei diesem Arbeitsgang nicht die Absicht, dl« inneren physikalischen Eigenschaften zu verbessern, und eine solche Wirkung wird auch tatsächlich nicht

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Nach dieser Kaltverformung wird der Halteklet* dort, no ' es erforderlich ist, maschinell bearbeitet, d.h. bestimmte £eile werden gebohrt und mit Gewinde versehen, und manche Bohrungen werden zur Erzielung der erforderlichen Genauigkeit auegerieben·

Bei dem hier als Aueführungsbeispiel gewählten Halteklotz wird der Stempel durch eine unter Federspannung stehende Kugel in seiner Lage gehalten. Diese Kugel befindet eich in einer Bohrung, die unter einen Winkel gegen die Bohrung geneigt ist, in der der «Stempel und die Halteorgane angeordnet sind. Die Fora dieser geneigten Bohrung wird durch eine Metalletange bestimmt, die während des Verdichtungsvorgange in der Matrize angeordnet ist. Biese Stange wird nach der Verdichtung des Materials entfernt, so daß eine offene"Bohrung¹* sub Aufnehmen der Haltekugel und der zugehörigen Feder entsteht* Diese Bohrung oder öffnung wird vorzugsweise maschinell nacharbeitet.

Nach der maschinellen Bearbeitung wird der Halteklot« etwa sechs Stunden lang im Einsat* gehärtet bzw. aufgekohlt, und zwar in einem Ofen in de* eine temperatur von etwa 980° C herrscht, und in dem eine Schutzatmosphäre vorhanden let; nach dem Aufkohlen wird der Klotz in UX abgeschreckt. Durch dft· Abschrecken in öl wird ein« außerordentlich hart· Außeneehieht erzeugt. Für die Eineatxhärtung stehen verschieden· Verfahren zur Verfugung, doch bei jedem angewendeten Verfahren entsteht bei der Einsatzhärtung ein verbesserter innererKern alt einem Gefüge aus feinkörnigem Martensit und Bainit, wobei keine Spuren von Austenit zurückbleiben.

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BIe Erfindung wird im folgenden an Hand schema ti scher Zeichnungen an mehreren Ausführungebeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein· teilweise als Schnitt gezeichnete Seiten» ansieht τοη Ueilea des oberen und des unteren Stempelaggregats , die mit den Stößeln einer doppeltwirkende Fresse verbunden sind, und zeigt außerdem die ortsfeste Matrize bzw. den Halter tob ■Aufnehmen.des Metallpulvers, wobei ferner das obere und das untere Matrisenaggregat in ihrer zurückgezogenen Stellung wiedergegeben sind, bei der der Hohlraum des Halters mit dem Metallpulver gefüllt werden kann,

Fig· 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 bei Betrachtung derselben vcn der Linie 2-2 in Fig. 1 aus, wobei man insbesondere den Hohlraum der ortefesten Matrize bzw. des Halters erkennt.

Fig. 3 ähnelt Fig. 1, zeigt Jedoch das obere und das untere Stempelaggregat in der Stellung, die diese Aggregate am Ende des Verdichtungehubes gegenüber der ortsfesten Matrize b w. dem Halter einnehme*.

flg. 4 1st ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 5 und zeigt den verdichteten Pressling für den Halteklotz in der ortefesten Matrize am Sode des Verdichtungshubes.

Flg. 5 Ihnelt allgemein Fig. 3, zeigt jedoch den Pressling für den Halteklot« naeh dem Auewerfen desselben aus der Matrize bzw. des Halter« wobei der Pressling auf der Abetreiferplatte ruht, um aus dem Halter entfernt werden zu können.

Fig. 6 1st eis· perspektivische Darstellung des Pressling· nach den Auewerfen au· der Matrize.

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Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die den Halteklotz nach J¹Ig. 6 nach dem Sintern zeigt.

Fig. 8 ähnelt allgemein S¹Ig. 3» zeigt Jedoch die Matrizen teile, mittels deren der Kupferkörper in der Matrize verdichtet wird; dieser Kupferkörper hat die gleiche Umrißform wie der Halteklotz und dient dazu, den Halteklotz nach dem Sintern mit Kupfer zu infiltrieren.

Eig. 9 ist eine perspektivisch· Darstellung des Kupfer-P körpers nach dem Auswerfen aus der Presse·

ilg. 10 ist eine Seitenansicht des Halteklotzes, auf dessen Oberseite der Kupferkörper ruht. Dieses Aggregat ist nunmehr bereit, in den Infiltrationsofen eingeführt zu werden·

Fig. 11 zeigt in einer Seitenansicht den Halteklotz nach der Infiltration mit Kupfer, wobei die Prozentsätze des Kupfergenalts für verschiedene Zonen des Halteklotzes angegeben sind·

12 ist eine teilweise als Schnitt gezeichnete Seitenansicht eines Prägematrizenaggregats, mittels dessen eine kräftige Schlagwirkung auf den mit Kupfer infiltrieren Halteklo t« ausgeübt wird, um die Umrißform und die öffnungen des Klotzes den Sollabmessungen nach den Sintern und der Infiltration mit Kupfer mit einer höheren Genauigkeit anzunähern.

13 zeigt im Schnitt den Halteklotz nach dem Sintern und Infiltrieren mit Kupfer, wobei die abschließenden maschinellen Arbeitsgänge, z.B. das Gewindeschneiden und Ausreiben, dargestellt sind, mittels deren das Werkstück fertiggestellt wird* ;·. ;...;.

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Fig. 14 ist eine teilweise als Schnitt gezeichnete Seitenansicht, die allgemein £'ig. 8 ähnelt, jedoch das Verdichten des Metallpulvers für die ötützplatte mit Hilfe eines allgemein ähnlichen Matrizenaggregats veranschaulicht.

Fig. 15 aeigt-in einem Teilschnitt den fertigen Halteklotz mit seiner Sttitzplatte nach dem Anbringen am Stempel eines Matrizenteils, wobei in das Haltestück ein Lochstempel eingebaut ist»

Fig. 16 gibt eine Mikrophotographie wieder, die in 10ü0-facher Vergrößerung das Korngefüge eines normalen Stahls der Sorte SAE 8620 nach der üinsatzhärtung zeigt.

Fig. 17 '.st eine Wiedergabe einer Mikrophotographie die den erfindungsgemäß aus Metallpulver hergestellten Klotz in 500-facher ¥ergrößerung zeigt, wobei die Außenfläche bzw« die gehärtete Einsatζschicht des Halteklotzes nach dem Sintern, der Infiltration und der Wärmebehandlung zu erkennen ist.

Fig« 18 ist eine Wiedergabe einer Mikrophotographie* die den erfindungsgemäß aus Metallpulver hergestellten Klotz in 500-fächer Vergrößerung zeigt, wobei man das Kerngefüge des Klotzes nach dem Sintern, der Infiltration und der Wärmebehandlung erkennt«

Fig« 19 veranschaulicht in einem Blockdiagramm die aufeinander folgenden Arbeitsschritte zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Klotzes aus Metallpulver.

Gemäß Fig« 1 wird das Metallpulver, bei dem es sich z.B. um ein Gemisch aus pulversiertem Eisen, Kupfer, Molybdän,

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Nickel, Mangan, Silizium und Kohlenstoff handelt, in der bei '1 angedeuteten Weise in den Hohlraum 2 einer Matrize gebracht. Wie im folgenden erläutert, kann man verschiedene andere Ge- ' mische aus Metallpulvern verwenden, wobei sich die Zusammensetzung jeweils nach der gewünschten Legierung und den zu erzielenden physikalischen Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses richtet. Der Hohlraum 2 1st durch maschinelle Bearbeitung in einem ortsfesten Matrizenklotz oder Halter 3 erzeugt; der Hohlraum hat eine Form, die der aus Fig. 6 ersichtlichen A ßenform des aus dem Metallpulver herzustellenden Halteklotzes 4 entspricht.

Am Beginn des Arbeitsgangs befindet sich gemäß Fig. 1 das untere Matrizenaggregat 5 la unteren !Teil des Hohlraums 2, um eine unterstützung für das dem Hohlraum zuzuführende Metallpulver 1 su bilden. Das untere Matrizenaggregat 5 umfaßt ein Kernelement 6 und eine Abstreiferplatte, die gemäß der folgenden Erläuterung beide so geformt sind, daß sie in den Hohlraum 2 passen. Ferner umfaßt das untere.Matrizenaggregat einen Sets von Kernen 7* die zu entsprechenden Matrizenöffnungen 8 eines insgesamt mit 10 bezeichneten oberen Matrizenaggregats passen·

In dem Halteklotz 4, an dem die Erfindung erläutert werden soll, wird gemäß Flg. 15 ein Lochstempel 11 befestigt, der in bekannter Weise durch eine unter Federspsnnung stehende Kugel in seiner Lage gehalten wird. Die Haltekugel 12 greift in ein« Nut 13 in oberen Teil des Lochstempel* 11 ein, so daß der Stempel dagegen gesichert 1st, durch Kräfte herausgesogen sm werden, die auftreten, während der Stößel der in Flg. 15 angedeuteten Presse seinen Aufwärtshub ausführt. Damit eine öffnung

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erzeugt werden kann, die die Kugel 12 und die zugehörige Druckfeder 15 aufnehmen kann, wird der Halteklotz mit einer geneigten öffnung 16 verseilen, die sich unter einem Winkel zu der öffnung

17 sun Aufnehmen des Lochstempels 11 erstreckt·

Ia TorliegendenFalle wird die Form der geneigten öffnung 16 für die Haltekugel 12 gemäß Fig. 3 durch eine zylindrische Kernstange 18 bestimmt, die sieh durch den oberen Stößel 20 nach unten und durch das obere Stempelaggregat 10 erstreckt· Das untere Ende der Kernstange 18 kreuzt den Born 21 sum Formen g der öffnung sum Aufnehmen des Lochstempel β. Aus diesem Grund· ist das untere Eaäm der Kernstange 18 so bearbeitet« daß es sich eng an die liafagnsflache des Borns 21 anschmiegt. Infolge dieser Anordnung mundet die geneigte öffnung 16, die mit Hilfe der Kernstange 18 erzeugt wird, nach der Beendigung des Verdichtungshubes in der öffnung sum Aufnehmen des Lochstempels·

' Wie in Fig. 3 durch eine Pfeil angedeutet, wird die Stange

18 sum Erzeugen der geneigten öffnung 16 für die Haltekugel 12

in den Hohlraum der Preßform unabhängig längs einer geneigten j Bahn eingeführt, während der untere Stößel und das untere Steapelaggrega* ihren Verdichtungshub ausführen. Die Stange 18 erseugt somit während des Verdichtungshubes die erwähnte geneigt· öffnung. Bach Beendigung des Verdichtungshubes wird di· Stange 18 gm&ft Fig. 3 längs ihrer Achse herausgesogen, beror das untere Steepelaggregat gemäß Fig. 5 seinen Hub sum Auswerfen <&·· ^•rJcstiicks ausführt* Alternativ kann die Kernstang· 18 aus Kupfer bestehen, das während des Sintervorganga in dl· Hass· des HaltMtUeks infiltrier* wird.

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Der Halter 3 ist ortsfest in eine inseesart rit 22 bezeichnete Tragplatte eingebaut, die zwischen dem oberen Stößel 20 und dem unteren Stößel 23 einer Presse angeordnet wird; diese Stößel bewegen sich während des Verdichtungshubes aufeinander zu. Bei der doppeltwirkenden Presse kann es sich um eine mechanische oder eine hydraulische Presse handeln; da diese Presse jedoch nicht einen Gegenstand der Erfindung bildet, wird auf ihre Konstruktion hier nicht näher eingegangen. Im vorliegenden Falle ist die Presse so ausgebildet, daß sie es ermöglicht, auf das Metallpulver 1 einen Druck von etwa kg/ce aufzubringen· Bei dem hier beschriebenen Beispiel werden der obere Stößel 20 und der untere Stößel 23» die das obere Stempelaggregat 10 b. w. das untere Stempelaggregat 5 tragen, gemäß Fig, 5 während des Verdichtungshubes aufeinander zu' bewegt« Hierbei wird das Metallpulver 1 gegenüber seinem Zustand nach Fig· 1 verdichtet, so daß es die aus Fig. 3 ersichtliche Form annimmt.

Um die Dicke des aus dem Metallpulver herzustellenden Halteklotzes 4 zu regeln, wird die Hublänge der stößel 20 und 23 der Presse mit Hilfe hier nicht gezeigter bekannter Mittel geregelt. Es sei bemerkt, daß die Menge des Metallpulvere 1, die as Beginn des Arbeitegangs in die Hohl form 2 eingebracht wird, genau abgemessen wird, damit die Sichte des Preßlinge 4- genau den gewünschten Wert erreicht ·

Wie schon erwähnt, enthält das Metallpulver 1 einen geeigneten Prozentsatz an Kohlenstoff, der während des Sintern« aus dem Klotz ausgetrieben wird. Xn der Praxis zeigt es sich, daß die Infiltration dea Kupfers, das etwa 20 % der gesamten

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Masse des Klotzes ausmacht, auf die Hohlräume zurückzuführen ist, die teilweise durch die Vergasung und Ausdehnung des Kohlenstoffs und anderer Elemente während des Sinterns entstehen, sowie teilweise auf die Tatsache, daß es unmöglich ist, das Metallpulver 1 im kalten Zustand auf eine Dichte von IQO % zu verdichten·

Während des in Fig. 3 dargestellten Verdichtungshubes treten die Matrizendorne 7 in die Matrizenöffnungen 8 ein, im die Öffnungen in dem Preßling 4 für den Halteklotz zu erzeugen· Für das in Fig. 2.gezeigte Werkstück sind zwei Dorne 24 und vorgesehen, die gemäß Fig· 1 nahe ihrem unteren Ende bei 26 einen größeren Durchmesser haben. Diese Abschnitte 26 von grSßereia Durchmesser dienen zum Erzeugen von Bohrungserweitungen in dem Haltekiot», wie es in Fig. 12 gezeigt ist.

Es sei bemerkt, daß im vorliegenden Falle das untere Kernelement 6 mit einer Abstreif erplatte 28 versehen is-έ, die dazu beiträgt, den aus dem Metallpulver hergestellten Preßling aus dem Hohlraum 2 des Halters 3 auszuwerfen. Gemäß Fig. 1 verbleiht die Abstreiferplatte 28 während des Einfüllene des Metallpulvere in den Halter teilweise im unteren Teil des Hohlraums 2, so daß sie eine Unterstützung für das Metallpulver bildet. Di« Abetreif erplatte ist mit Bohrungen versehen, die zu den Matrizendornen 7 passen, und sie kann von dem unteren Kernelement 6 abgehoben werden·

Naoh der Durchführung des Verdichtungshubes nachFig. wird der Preßling 4 durch die Betätigung des unteren Mufcrisenaggregatß 5 aus des Hohlraum 2 ausgeworfen· ISa dies su ermöglichen, wird der obere Stößel 20 zusammen mit des oberen Jietrixen-

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ίο gemäß Fig. 5 nach dem Verdichtungshub weiter nach oben be\"egt. Hierauf bewegt sich der untere Stößel 23 mit dem Kernelement 6 nach oben, so daß der Preßling 4· zusammen mit der Abstreiferplatte 28 nach oben durch den Hohlraum geschoben wird, wie es in Fig. 5 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Dann wird das Kernelement 6 des unteren Matrizenaggregate nach unten in seine in Fig. 5 mit Vollinien wiedergegebene Stellung zur";ckcezosen, wobei die Ab streiferplatte 28 mit dem darauf ruhenden Preßling 4- an der Oberseite des Halters 3 verbleibt. Der Preßling 4- wird dann entfernt» und die Abstreiferplatte 28 wird wieder in ihre Stellung nach Fig, I gebracht, so daß die nächste JWetallpulverfüllung verdichtet werden kann.

Nach dem Auswerfen aus dem Hohlraum 2 wird der verdichtet· Preßling 4 für den Halteklotz in einen Sinterofen bekannter Art gebracht, um auf eine öintertemperatur erhitzt «u werden, die ausreicht, um das verdichtete Metallpulvergemisch «u schmelzen. Bei der Behandlung eines Metallpulvers der weiter oben angegebenen Zusa rcensetzung kann der Ofen z.B. mit einer Temperatur im Bereich von etwa 1200° 0 betrieben werden.

Bei dieser Temperatur verflüchtigen sich die Spuren von pulverformigen Kohlenstoff, die einen Bestandteil des Gemisches bilden, praktisch vollständig; es htt sich Jedoch gezeigt, daß der Kohlenstoff als Katalysator wirkt und die Reaktion der verschiedenen Bestandteile des Metallpulvergemischeβ fördert. Wie schon erwähnt, wird der Preßling für den Halteklot* 4- in de* Sinterofen in bekannter tfeise durch eine Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium oder einem anderen Gas gegen Oxyd.ation geschützt·

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Ferner sei "bemerkt, daß man einen Üinterofen mit einer Fördereinrichtung benutzen kann, so daß Jeder Preßling 4 gleich, lange behandelt und der gleichen 'Temperatur ausgesetzt wird, um die Erzielung gleichmäßiger Ergebnisse zu gewährleisten.

l.'nch dem Sintern zeigt es sich, daß eich das Gefüge des geschmolzenen Materials aus einer Kristallmasse tfusaramenBetzt, in der Hohlräume vorhanden sind, wie es in Pip;. 7 bei 30 sehematisch angedeutet ist. Wie schon erwähnt, sind diese Uohlräuae teilweise atif die Beseitigung des Kohlenstoffs und teilweise darauf zurückzuf hren, daß es unmöglich ist, das Metallpulver im kalten Zustand auf eine Dichte von IuU /o zu verdichten. Wie nachstehend erläutert, werden diese Hohlräume später mit Kupfer gefüllt. .

Mach demointern werden die erstarrten lialteklötze 4 dem Sinterofen entnommen. Nunmehr wird der in -big. 9 dargestellte, mit Jl bezeichnet· Kupferkörper auf die Oberseite des Halteklotzes 4 aufgelegt. Dann wird ^eder Klotz 4 auf eine temperatur Ton mindestens etwa 1065° G bzw. bis etwas oberhalb des Schmelzpunktee von Kupfer erneut erhitzt. Der auf die Oberseite des Klotzes aufgelegt Kupferkörper hat vorzugsweise die gleiche Umrißform wie der ilalteklota 4 oder ein anderes zu behandelndes werkstück, und die Dicke des Kupferkürpers entspricht etwa einem Viertel der Gesaratdicke des .«erkst'icks.

Im vorliegenden Falle wird der Kupferkorper 31 aus pulverisiertem Kupfer hergestellt, und er wird vorzugsweise in der gleichen doppeltwirkenden Presse verdichtet, dje zum Verdichten des Ilalteklotzes dient, wie es an Hand von B¹I^. 1 bis 3 beschrieben wurde, üb sei bemerkt, daß man die IIubliJnp;e der Presse na-

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türlich verändern nuß, um die geringere 1)1 dre des Kupfer-Kirpers zu boriiclrsichtigei'. -ucL die oberen und die unteren Kernelenente der Katrizena^;grefjnte werden auf eine noch zu erläuternde ''eine abgeändert.

Ge»iäß I'lg. 8 wird eine geeignete Menge einer pulverisierten Kupfer-Zink-Legierung in den Hohlraum ?. des Ualters 3 gebracht·, während sich das obere und das untere latrizenapgregat in ihrer geöffneten Stellung nach Fig. 1 befinden. Gemäß Fig. 9 sind bei dem Kupferkörper einige der in dem Klotz 4- vorgesehenen öffnungen fortgelassen, und auch die erwähnten Bohrunjserweiterungen ?7 fehlen. Infolgedessen wird das abgeänderte untere Kerneleraent 3? ^it Dornen 33 von anderer Form bestickt. Das abgeänderte untere Cerneleraent 32 umfaPt ebenfalls eine Ab— F.treiferplatte 3^, die Jedoch zu den Dornen 33 pasr.end geformt ist.

Das obere Kernelement 35 wird mit Matrizenöffnungen 36 entsprechend der anordnung der Dorne 33 versehen, damit diese Dorne während des Verdichtungshubes nach EMg. 8 aufgenommen werden können, flach dem Verdichtungshub wird der Kupferkörper 31 aus dem Hohlraum der !.'atrize ? ausgeworfen, wie es an Hand von iTig. 5 f'ir den I'refiling M- beschrieben wurde.

Dor iiupferinfilbratioij.si->rozeß kann in dei: gleichen Ofen durchgeführt werden, in dem die halteklötze vorher gesintert wurden, jedoch muß die ufentemperatur entspx'echend herabgesetzt werden. Während die iialteklötze den Ofen passieren, WQb/ei auf Jedem halteklotz ein Kapferkörper 31 liegt, werden die kupferkörper geschmolzen, und das flüssige Kupfer infiltriert den Klotz 4·, wie es in -Big. 11 gezeigt ist, so daß der Klotz eine

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größere festigkeit und Dichte erhält. Es hat sich gezeigt, daß

das geschmolzene Kupfer des Körpers 31 unter der Alrkung der Schwerkraft in der aus tfig. 11 ersichtlichen »eise in die gesamte Masse des Klotzes 4 eindringt· Bei den untersuchten Probestücken enthält der obere Veil des Klotzes etwa 22 % Kupfer, wie es in Fig. 11 bei 37 angegeben ist, während der mittler· Teil 38 der Masse etwa 19 % Kupfer und die untere Zone 40 etwa ?1 % Kupfer enthält. Man kann Bomit sagen, daß· die gesamt· Maese des Klotzes 4 in wesentlichen gleichmäßig mit der Kupfer* ι legierung Infiltriert wird.

Der Grund dafür, daß die Infiltration des Körpers 4 mit «2er Kupferlegierung nicht völlig gleichmäßig erfolgt, besteht darin, daß die Zonen 37t 38 und 40 des Preßlings während des Verdichtens im kalten Zustand eine unterschiedliche Dichte erhalten. Daher ist das -"-usmaB der Infiltration proportional zur ^ichte der betreffenden Zonen.

Nach der Durchführung des Kupferinfiltrationsprozesses läßt man den xialteklotz 4 abkühlen, woraufhin er in ein Matrizen- ' aggregat gebracht wird, das es ermöglicht, eine kaltverformung bzw· einen Irägevorgang durchzuführen. Das hierzu dienende, In Fig. IP gezeigte Matrizenaggregat ähnelt allgemein dem zum Verdichten des Metallpulvers benutzt Matrizenatgregate, abge-r sehen davon, daß die Teile des Matrizenaggregats etwas abgeändert und umgekehrt angeordnet sind, UeHiäß Fig. 1? ist ein ortsfester Werkstückhalter 41 r it einem Hohlraum 42 in ein· !Tragplatte 2? eingebaut. Die Innenflächen des Hohlrausm 42 sind gehärtet und entsprechend den endgültigen Abmessungen des gesinterten daiteklotzes 4 dimensioniert. ·

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υ in ocorer Hcru tsw. ein xra^esterpel 43 ist an dem • oberen ^toiit-i. 2u eJ;».er Iretiee befestigt, mittels deren eine kräftib'c oc lagwizkun^ ausgeübt werden kann. Der obere Prügestüj.^el 43 umfaßt Do rue 44, die in die öffnungen 39 passen, mit denen der klotz 4 gomaß üg. 6 vorher versehen wurde. Jedoch sind die Dorne 44 genau bearbeitet, damit die Öffnungen des iJLotzcs auf ihx*en endgültigen Durchmesser gebracht werden können.

Die untere J rägematrize 45 ist mit dem in Fig. 12 nicht gezeigten unteren Stößel c*. der Presse verbunden und mit öffnungen 46 zum Aufnehmen der unteren iJnden der Dorne 44 versehen. Eine ■abstreiferplatte 4? wird auf die untere I-rägematrize aufgelegt, um zum .us*#erfßn rl es Halteklotzes nach, de/n Prägen beizutragen. Der obere ütöfiel 2v und der untere ütcßel 23 bringen auf den HaltcKlotz 4 eine echlagartig wirkende Kraft ähnlich der Kraft auf, die mit üilfe des Verdichtungsmatrizenaggregats erzeugt wiixi.

Liit Hilfe des Irngematrizenaggregats nach Fig. 12, dessen Teile genau bearbeitet sind, wird auf den ilalteklotz 4 eine Kalibrier- oder irügewirkung ausgeübt, um den Klotz möglichst genau auf seine endgültigen Abmeseungen zu bringen. Bei diesem Prügevorganß bewirkt die kraftige Stoßkraft, der der kalte Klotz ausgesetzt wird, außerdem, daß die überfläche des Klotze« in einem aewiseenAusmaß gehärtet wird.

Bei dem Progevorgang wird der abgekühlte gesinterte Halte-, klotz zwischen den Matrizenteilen angeordnet, wobei eich die obere Prägematrize in ihrer oberen Stellung befindet, wie ea ■ entsprechend in Fif;. 1 dargestellt ist, und wobei der Klotz

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auf der Abstreiferplatte ruht. Die Präsematrizen werden dann geschlossen, um den Klotz in den Hohlraum liinoinzudr'icken und eine Stoßkraft aufzubringen. Äie schon erwähnt, dind die Innenflachen des Hohlraums 42 der matrize entsprechend den gewinechten Außenabiiiessungen des Lalteklotzes bearbeitet. ÜLe In die luabrizenöffnun^en passenden .Dorne 44 dienen dazu, die öffnungen 39 des nalteklotzes auf ihre endgültigen Abmessungen zu bringen, allerdings abgesehen davon, daß noch bestimmte maschinelle Bearbeitungsgänge durchgeführt werden müssen, für die eine stempelpresse nicht geeignet ist. (j

Nach dem Prägen bzw. der Aalthärung wird der halteklotz 4 !nit Hilfe des unteren Stößels und der unteren Prägematrize 45 nach oben aus dem Hohlraum 42 herausgedrückt. Ker obere Ütößel 2ü wird zusammen mit der oberen Matrize 43 nach den Prägehub nach oben bewegt, damit der iialteküotz 4 aus dem Hohlraum ausgeworfen werden kann. Der Irägevorgang dient nicht dazu, die GefügefeBtigkeit des werksfcks zu erhöhen, sondern er hat lediglich Aufgabe, das Werkstück zu kalibrieren bzw, es auf seine endgültigen Abmessungen zu bringen. <

Nach dem PrM^evorgana müssen bestimmte maschinelle Arbeitsgänge durchgeführt werden, um den lialteklotz fertigzustellen, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Bei dea hier gewählten Beispiel muß mindestens eine der Öffnungen 48 gebohrt und mit Gewinde versehen werden, damit die Abdrickscbrauben eingebaut werden können, die gemäß dem U.S.A.-Patent 3 1^3 8*5 dazu dienen, den lialteklotz von seiner Tragplatte zu trennen. Im vorliegenden tfalle wird gemiß i^?ig. 13 ein insgesamt ait 50 bezeichnetes kombiniertes Bohr- und vtewindeboiirwerkzeug benutzt.

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Dieses Werkzeug^ ist you bekannter Konstruktion., Die gezeigte öffnung 15 wird vorzugsweise «it Hilfe einer ßeibahl» 52 genau auf den vorgesehenen Durchmesser gerieben, Ferner wird mindestens eine Seitenfläche 55 des Klotses maschinell bearbeitet, um eine genau ebene fläche zu erzeugen, mit der sich der Klots 4- gemäß Fig. 15 an der Stützplßtte 54- abstützen kann Nach dieser maschinellen Bearbeitung kann der fertige Klots auf eine noch zu erläuternde Welse im Einsatis gehärtet oder einer Wärmebehandlung unterzogen werdenο

Die Btützplatte 5* wird gemäß Pig. 14 und 15 aus Metallpulver in der gleichen iVeise hergestellt wie dsr ü-tlteklots 4-, und zwar vorzugsweise untar Benutzung der gleichen Presse in Verbindung mit etwas abgeänderten Matrizen, iwit andex'en Worten, die ütützplatte 54 wird in der sehen besehriebenen tfeise verdichtet, gesintert, mit Kupfer infiltriert und geprägt· Da die Stützplatte gegebenenfalls ein© erhöhte festigkeit und Zähigkeit erhalten muß, kann man die Zusammensetzung des Metallpulvers und damit der entstehenden Legierung etwas abändern. Da die verschiedenen Arbeitsgänge im wesentlichen den schon beschriebenen entsprechen, wird hier auf nähere Angaben über die Herstellung der »itützplatts 54- versichtet.

Nach dem Sintern, Infiltrieren und Prägen weist das Werkstück sehr hohe iestigkeitswerte, insbesondere eine groBe Hart· und Zähigkeit auf, und es hält z.B. einem Druck von etwa 9600 kg/cm stand, während im Vergleich hierzu der Stahl der Sorte 8620 AISI nur einem Druck von etwa 74-50 kg/ca² standhält. In vielen Fällen kann man die werkstücke nach der maschinellen Bearbeitung gemäß Fig. 13 verwenden, ohne daß eine Wärmebehand-

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lung durchgeführt zu werden braucht.; diee wurde durch umfangreich· Versuche nachgewiesen.

Bei dea Matrizenelementen, z.B. de» i*alteklotz, der 8tützplatte» den Stempeln und den MatrJsenknöpfen, die eine große Härte und Zähigkeit haben müssen, werden die betreffenden Teile nach der maschinellen Bearbeitung einer Wärmebehandlung unterzogen, us eine harte äußere Schicht zu erzeugen und das Kerngefüge der Masse säher zu machen. Beispielsweise kann aan den Balteklsfcz 4 etwa 6 Stunden lang bei einer Temperatur Ton etwa 980° G im Einsäte härten und ihn dann in öl abschrecken.

Arbeitsgang tann in der Weise durchgeführt werden, daß «an die Seile in schützenden Behältern in Gegenwart von Kohlenstoff anordnet, oder daß man eine Wärmebehandlung bekannter Art in Gegenwart eines Schutzgases oder besonderer Flüssig]« iten durchführt.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Wärmebehandlung von gemäß der Erfindung aus Metallpulver hergestellten Seilen, insbesondere dann, wenn sie aus den hier angegebenen Legierungen bestehen, praktisch keine Verformung der 'feile eintritt. Mit anderen Worten, die Legierung ist während der Wärmebehandlung in hohen MaBe stabil, und es erfolgt keine Verformung, wie sie bei der Wärmebeh andlung verschiedener Stahlsorten, insbesondere der Sorte 8620, eintritt. Mit anderen Worten, man braucht keine weitere maschinelle Bearbeitung durchzuführen, um den Verzug nach der Wärmebehandlung zu korrigieren, während eine solche Bearbeitung bei der *ärmebehandlung der üblichen Stahlsort«» nicht zu vermeiden ist·

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In den folgenden Beispielen 1st die Zusammensetzung der verschiedenen Legierungen nach dem Sintern, Jedoch vor der teilweisen oder vollständigen Infiltration mit Kupfer ange- · geben} bei diesen Legierungen hat es sich gezeigt, daß sie zur Hersteilung der verschiedenen Matrizenteile besonders geeignet sind,

Beispiel 1

Eine Legierung, die insbesondere zur Herstellung des Halteklotzes 4 und der Stützplatte 54 geeignet 1st, wobei eine große Härte der Einsatzschicht und eine große Zähigkeit des Kerns erforderlich 1st, hat die folgende Zusammensetzung:

etwa 75 % Eisen 23 bis 25 % Kupfer

0,35 % Nickel 0,75 % Molybdän 0,25 % Silizium 0,40 % Mangan

Beispiel 2

Verschiedene Legierungen, die ebenfalls zur Herstellung des Halteklotsee und anderer Matrizenelemente geeignet sind, haben dl« folgende Zusammensetzung)

etwa 92 % Elektrolyteieen 7 % Nickel 1 % Kupfer

Beispiel 3

Etwa 95 % Eisen

4 % Nickel 1 % Kupfer

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Beispiel 4

etwa 98 % Eisen '

1,10 % Molybdän 0,60 % Mangan U,30 % Silizium

Legierungen, die zur Herstellung von ütempeln, Matrizenknöpfen und anderen Teilen rerwendbar sind, die starken Stoßkräften ausgesetzt sind und daher eine hohe Härte und Zähgikeit aufweisen müssen, haben die folgende Zusammensetzung: _ä

Beispiel 5

etwa 75 % Eisen bis 25 % Kupfer

0,35 * Hickel 0,75 % Molybdän 0,25 % Silizium 0,40 % Mangan

Beispiel 6

etwa 98 % Eisen '

1,20 % Molybdän 0,60 % Mangan

Weiter· Legierungen für Seile dieser allgemeinen Art haben die folgende Zueejmeneetsungt

Beispiel 7

etwa 86 % £!··*

0,24 % Mangan 0,070 % öhro*

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10 % ittolydärt 1,8 7o Wolfram 1,20 % Vanadium

Beispiel 8

etwa 92 % Eisen

0,44 % Kohlenstoff 0,23 % Silizium 0,12 % Mangan 0,021 % üehwefel 0,010 % Phosphor 0,04 % Chrom 5 % Molybdän 0,80 % Wolfram 0,60 io Vanadium

Die in Fig. 16 wiedergegebene Mikrophotographie zeigt das Kristallite füge eines Stahls gebräuchlicher Art, z.B. der Sorfet AISI 8620 nach der Einsatzhärtung und dem Abschrecken. Man erkennt, daß dieses Gefüge im wesentlichen grobe Martens!tkrist&llnadeln und zurückgehaltenen Austenit enthält. Im Hinblick auf den vorgesehenen Verwendungszweck (Haltestück», Stempel und Matrixenteil·) 1st festzustellen, daß das Vorhandensein voa Austenit «inen ungünstigen Einfluß auf die physikalieehen Eigenschaften des Materials ausübt.

in flg. 17 wi«d«rg«geb*n· Mikrophotographie «»igt •in«a an der Oberfläch· liegenden Teil, d.h. dl· gehärtet· Auß«nechieht 55* *i&·· Halteitück«, d««gen Legierung la ihrer Zueaameneetzung d·» Beispiel 1 entspricht, wob·! dies· Legierung Mit Kupfer infiltriert und dann la Dinsats gehärte»

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in _%Fig. 7 angedeuteten Hohlräume ?O sind Jetzt bei 56 mit Kupfer infiltriert, und gemäß Fig. 17 sind die hier deutlich sichbaren Hohlräume gleichmäßig verteilt. Es sei bemerkt, daß die obere Fläche inFig. 17 durch eine massive homogene Masse gebildet wird, die einen hohen Gehalt an Kohlenstoff besitzt, der auf die Einsatzhärtung zurückzuführen 1st? die Matrix enthält 15 % Bainit, während der Rest aus getemperten Martensit besteht· Biese Matrix ist in stärkerem laße erwünscht als die in Fig. 16 gezeigte Matrix eines Stahle der Sorte 8620 der groben Martensit und zurückgehaltenen ustenit zeigt, so daß das Material in einem unerwünschten Ausmaß spröde ist.

Fig. 18 zeigt das Mikrogefüge des Materials im inneren des erfindungsgemäßen Haltestücks. In der Kernmatrix sind getemperter Martensit und Kupfer gleichmäßig verteilt bzw. dispergiert. Beim Kern des Haltestücks ist ein Bainitgefüge in Hinblick auf die geforderte Kombination von Zähigkeit und Härte erwünscht. Ber getemperte Martensit verleiht dem Material die gewünschten Eigenschaften, insbesondere große Härte und Verschleißfestigkeit. Biese Eigenschaften sind aus den In Fig. und 18 wiedergegebenen Mikrophotographien ersichtlich, und sie gewährleisten, daß das Material des Haltestücks die erforderliche Zähigkeit und Härte besitzt, so daß es den hohen Stoßbeanspruchungen standhält, denen es bei einem Preß- oder Staus-Vorgang ausgesetzt ist.

In Fig. 15 1st das fertige Halte stück M- an der Tragplatte 57 einer Presse unter Verwendung der Stützplatte 54- befestigt} die Stützplatte ist zwischen der Unterseite der !Tragplatte .und der Oberseite des Haltestücks angeordnet. Bie Tragplatte ist an

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dem in ü'ig. Vy nicht gezeigten Stößel einer Presse befestigt· • Der hier nicht gezeigte, mit dem Lochstempel 11 zusammenarbeitende Matrizenknopf wird gewöhnlich durch die ortsfeste Platte äer Preese in einem ebenfalls nicht gezeigten Matrizenteil unterstützt, Wie schon erwähnt, dient die Stützplatte 54· dazu, d*n Druck aufzunehmen, der während des PresB- oder Stanshubee auf den Lochstempel 11 wirkt. Sie Kugel 12 hält den Lochstempel in dem Halteklots 4- fest, während der Preßstößel seine fiückwärtsbewegung ausführt·

Der Halteklote wird durch Paßstifte 58 genau in seiner richtigen Lage gegenüber der Tragplatte 57 gehalten} die Paßstifte sind mit Preßsitz feet in die Tragplatte 57 eingebaut und arbeiten mit einem leichten Preßeitz mit den öffnungen des Halteklotz« 4- zusammen« Si· Stützplatte 54- ist mit de» Halteklots durch eine Kopfschraub· 60 verbunden, deren Kopf an einer bchulter der Bohrungserweiterung 48 angreift« Der mit Gewinde versehen· Abschnitt 61 der Bohrung 46 kann alt einer Abdrückschraub· zusammenarbeiten, di· in die Bohrung eingeschraubt wird, nachdem man di· Kopfschraub· 60 entfernt hat, um den Halteklotz von der Tragplatt· zu trennen·

Der Halteklotz ist ait der Tragplatte 57 durch relativ große Halt©schrauben 62 verbunden, die eich durch di· Öffnungen 6? des Halteklotzes erstrecken und in Gewind«bonrung«n an der Unterseite der Tragplatte 57 eingeschraubt sind·

Das in Fig. 15 gezeigt· Halt#klot*aggr#gat ist dasn b«~ , stimmt, in Verbindung mit mehreren ähnlichen Aggregaten an der Tragplatt· 57 befestigt zu werden, wobei di· Halteklötze einander

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nahe benachbart sind, ao daß die öffnungen nach dem gewünschten Muster angeordnet sind. Die Matrizenknöpfe werden in eine Matrizenplatte eingebaut und genau gleichachsig mit den Stempeln angeordnet» Die Gewindebohrung 61 ermöglicht das Einschrauben einer Abdrückschraube, so daB jedes der Halteklotzaggregate leicht ausgebaut werden kann, wenn ein beschädigter oder abgenutzter Stempel ersetzt werden muß.

Patentansprüche t 909804/0638

Claims (10)

-30- 1A-29 189 l'.EHÜüNSPfidC II E (Amerikanische *'orm) .

1. Verfahren zum Herstellen eines Matrizenelements aus Metallpulver, dadurch gekennzeichnet , daß ein ortsfester Halter bereitgestellt wird, der einen Hohlraum aufweist, dessen Form der Außenform des herzustellenden Matrizenelements entspricht, daß mindestens ein verschiebbares Keraelement vorgesehen wird, das so geformt ist, daß es in des. Hohlraum des Halters paßt, daß der Hohlraum mit einem Gemisch aus pulverförmiges! Metall gefüllt wird, das einen größeren. Prozentsatz an pulverförmigem Msen und einen kleineren Prozentsatz an pulverförmigem Kohlenstoff enthält, daß das Kernelement unter einem Druck in den Hohlraum eingeführt wird, der ausreicht, um das Metallpulver zu einem im wesentlichen massiven Körper zu verdichten und so das Matrizenelement zu formen, daß das verdichtete Matrizenelement aus den Hohlraum d©r Matris® entfernt wird, daß das verdichtete Matrizenelement bei einer !Temperatur geeinter wird, die genügend hoch 1st, um das Kohlenstoff pulver auszutreiben, so daß Hohlräume in der Masse des gesinterten Metalls entstehen, und daß diese Hohlräume mit Kupfer infiltriert werden, um die Dichte des Matrizenelements zu erhöhen.

2. Verfahren zum Herstellen eines Matrisenelements aus Metallpulver dadurch gekennzeichnet , daß ein ortsfester Halter bereitgestellt wird, der einen Hohlraum besitzt« dessen £Orm der Außenform des herzustellenden. Matrizenelements entspricht, daß mindestens ein verschiebbares Kern«- " element vorgesehen wird, das so geformt 1st, daß &<, jx

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Hohlraum des Halterspaßt, daß der Hohlraum mit einem Gemisch aus pulverförmiisem Metall gefüllt wird, das einen größeren-Prozentsatz an pulverförmiges* Eisen und einen kleineren Prozentsatz an pulverförmigen Kohlenstoff enthält, daß das Kernelement unter einem Druck in den Hohlraum eingeführt wird, der ausreicht, um das Metallpulver zu einem im wesentlichen massiven Körper zu verdichten, dessen Dichte jedoch unter 100 % liegt, so daß in dem verdichteten Matrizenelement Hohlräume entstehen, daß das verdichtete Matrizenelement aus d«e Hohlraum entfernt wird, daß das verdichtete iuatrizeaelement bei einer temperatur gesintert wird, di« genügend hoch iet, u» den pulverförmigen Kohlenstoff auszutreiben, so daß zusätzliche Hohlräume in der Masse des gesinterten Metalls entstehen, und daß die nach dem Verdiehtungsvorgang verbleibenden Hohlräume und die von dem ausgetriebenen pulverförmigen Kohlenstoff herrührenden Hohlräume mit Kupfer infiltriert werden, um die Dichte des Matrizenelementa zu erhöhen.

3· Verfahren nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich ein Matrizenaggregat »u» Durchführen einer Kaltverformung bzw. einer Kalthärtung bereitgestellt wird, wobei dieses Matrizenaggre;₃at einen ortsfesten Werkstückhalter umfaßt, der einen zur Kaltverformung dienenden Hohlraus aufweist, dessen Form den endgültigen Abmessungen der Außenflächen des Matrisenelemente entspricht, daß mindestens ein verschiebbares, zur Haltverformung dienende· Kernelement vorgesehen wird, das so geformt ist, daß es in den zur Kaltverformung dienenden, Hohlraum des Halters paßt, und daß da· zur Kaltverformung dienende Kernelement in den zur Kaltverformung dienenden Hohlraum unter einem Druck eingeführt wird_f

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der ausreicht, um eine kaltverformte 'bzw.· gehärtete Fläche an dem laatrizenelement zu erzeugen und das Matrizenelement auf seine endgültigen Abmessungen zu bringen.

4-, Verfahren nach Anspruch. l_f dadurch gekennzeichnet ₉ daß zusätzlich ein Matrizenaggregat zum Durchführen einer Kaltverformung bereitgestellt wird, wobei dieses Matrizenaggregat einen ortsfesten Werkstückhalter iubfaßt, der einen zur Kaltverformung dienenden. Hohlraum aufweist, dessen Form den endgültigen Abmessungen der Außenflächen des

Matrizenelements entspricht, daß ein oberes und ein unteres verschiebbares, zur Kaltverformung diendendee Kernelement vorgesehen wird, die beide so geformt sind, daß sie in den zur Kaltverformung dienenden Hohlraum passen, und daß die zur Kaltverformung dienenden Keraelemente in den zur Kaltverformung dienenden Hohlraum unter einem Druck eingeführt werden, der ausreicht, um das Matrizenelement mit einer kaltverformen bsv· gehärteten Fläche su versehen und das tiatrlzenelement auf seine endgültigen Abmessungen zu bringen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseich net, daß zusätzlich ein Matrisenaggregat xua Durchfuhren einer Kaltverformung bereitgestellt wird, wobei dieses Met3?izen<aggregat einen ortsfesten Werkstückhalter umfaßt, der einen zur Kaltverformung dienenden Hohlraum aufweist, dessen ^or» den endgültigen Abmessungen der Außenflächen des Hatrlse®- elements entspricht, daß ein oberes und ein unteres verschiebbares» zur Kaltverformung dienende« Kernelement vorgesehen wird, die beide so geformt sind, daß sie in den zur Kaitverforaung dienenden Hohlraum passen, daß die zur Kaltverformung dienendem

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Ke rntl erneute in den zoc Kaltverformung dienenden, Hohlraum tint er einem Druck eingeführt i?erden, der ausreicht, u» das Matrizenelement mit einer kaltverformten bsw. gehärteten zu versehen und das Matrizenelement auf seine endgültigen Abmessungen zu bringen, daß das kaltverformte &atrizenelement aus dem zur Kaltverformung dienenden Hohlraum entfernt wird, und daß das Matrisenelement einer Wärmebehandlung unterzogen wird» um es mit einer gehärteten äußeren «schicht zu versehen und die Zähigkeit des inneren Kern&efüges zu steigern.

6. Verfahren zum Herstellen eines Matrizenelements aus Metallpulver, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfester Halter bereitgestellt wird, der einen Hohlraum aufweist, dessen iOna der Außenform des herzustellenden Matrizenelement» entspricht, daß mindestens ein verschiebbares Kernelement vorgesehen wird, das so geformt ist, daß es in den Hohlraum paßt, daß der Hohlraum mit einem Gemisch aus pulverförmigem Metall gefüllt wird, das einen größeren Prozentsatz an pulverförmiges Bisen, und einen kleineren Prozentsatz an pulverformigem Kohlenstoff enthält, daß das Kernelement in den Hohlraum unter einem Druck eingeführt wird, der ausreicht, um das Metallpulver su eines im wesentlichen massiven Körper zu verdichten, dessen Sieht® Jedoch unter IQQ % liegt, so daß in dem Matrizeneleaent Bohlräume verbleiben, daß das verdichtet· Matris©n«l#ia*mfc aus dem Hohlraum entfernt wird, daß das verdichtete Matrizenelement bei einer Temperatur gesintert wird, die genügend hoch ist, um &»n pulverfönaigen Kohlenstoff auszutreiben, so faß susätalich« Hohlräume in der Hass« des gesinterten Metall« entstehen, daß ein Kupferkörper geformt wird, deaten Au2«nfora allg*a#in der AuSenfor» des gesinterten und ver-

-'..αηοοη/ ^^αλ BASORiGlNAL

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dichteten Matrizenelements entspricht, wobei die Dicke des Kupferkörpers ein Viertel der Dicke des verdichteten. Matrizenelements nicht überschreitet, daß der Kupferkörper auf der Oberseite ei es verdichteten Matrizenelements angeordnet wird, und daß das ifatrizenelement zusammen mit dem Kupferkörper auf eine temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Kupfer erhitzt wird, damit der Kupferkörper zum Schmelzen gebracht wird, um die vorher in dem verdichteten Matrizenelement erzeugten Hohlräume zu infiltrieren.

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7. Verfahren zum Herstellen eines Matrizenelements aus Metallpulver, wobei das Matrizenelement mindestens eine durchgehende Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfester Halter vorgesehen wird, der einen Hohlraum aufweist, dessen Form der Außenform des herzustellenden Matrizenelements entspricht, daß ein oberes und ein unteres Kernelement vorgesehen wird, die beide so geformt sind, daß sie in den Hohlraum passen, wobei das untere Kerneleraent mindestens einen Born trägt, der von seiner Oberseite aus nach oben ragt und geeignet ist, eine Öffnung in dem Matrizenelement zu erzeugen, wobei das obere Kernelement mindestens eine Matrizenöffnung zum Aufnehmen des Doms aufweist, daß der Hohlraum mit einem Gemisch aus pulverförmigem Metall gefüllt wird, das einen größeren Prozentsatz an pulverf örmigem Eisen und einen kleineren Prozentsatz an pulverf örmigem Kohlenstoff enthält, daß das obere und das untere Kernelement aufeinander zu bewegt wad in den Hohlraum unter einem Druck eingeführt werden, der ausreicht, um das Metallpulver zu einem im wesentlichen massiven Körper asu verdichten, wobei der erwähnte Dorn gleitend in die Matrizenöffnung eingreift, so daß dem verdich-

λ λ _{Λ Λ}._Λ -, , _Λ r> λ a BAD

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teten Matrizenelement eine Außenform entsprechend der Innenform des Hohlraums verliehen wird und das Matrizenelement eine Öffnung entsprechend der Form des Borns erhält, daß das verdichtete Matrizenelement aus dem Hohlraum entfernt wird, daß das verdichtete Matrizenelement "bei einer 'üeinperatur gesintert wird, die genügend hoch ist, um den pulverförmigen Kohlenstoff auszutreiben, so daß Hohlräume in der Masse des gesinterten Metalls entstehen, und daß diese Hohlräume mit Kupfer infiltriert werden, um die Dichte des Matrizenelements " zu erhöhen.

8. Verfahren zum Herstellen eines Matrizenelements aus Metallpulver, wobei das Matrizenelement mindestens eine durchgehende Öffnung aufweist, dadurch gekennz eichnet daß ein ortsfester Halter "bereitgestellt wird« der einen Hohlraum aufweist, dessen form der Außenform dee herzustellenden Matrizenelements entspricht, daß ein oberes und ein unteres Kernelement vorgesehen wird, die beide so geformt sind, daß sie in den Hohlraum passen, wobei das untere Keraelement mindestens einen Dorn trägt, der von seiner Oberseite aus nach oben ragt und geeignet ist, die Form der öffnung in dem I<5atrizenelement zu bestimmen, wobei das obere liernelement mindestens eine Matrizenöffnung zum Aufnehmen des Borne besitzt, daß der Hohlraum mit einem Gemisch aus pulverisiertem Metall gefüllt wird, das einen größeren Prozentsatz an pulverförmiges! Eisen und einen kleineren Prozentsatz an pulverförmiger Kohlenstoff

... · ■ '. ■■·.' :.:■'■: .-. ■' "zsiun J-OV^-:* ", ■■■■■', ·.■■■' . - ► . u-v*:i-' ::.!:*: enthält, d&S das obere und das untere Kernelement aufeinander zu unter eines Druck in den Hohlraum eingeführt werden, der ausreicht, um das Metallpulver zu einem im wesentlichen massiven Körper zu Verdichten * wobei der Dorn in die Matrizenöffnung

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eingreift, so daß ein verdichtetes Matrizenelement entsteht, . dessen Außenform der Form des Hohlraums entspricht, und das eine der Form des Borns entsprechende öffnung aufweist, daß das ober· Kemelement gegenüber dem Hohlraum nach oben bewegt wird^ daß das untere Kernelement nach oben bewegt, und durch den Hohlraum hindurehgeschoben wird, um das verdichtete Matriaenelement aus dem Hohlraum auszuwerfen, daß das verdichtete Matrizenelement bei einer Temperatur gesintert wird, die ausreicht, um den pulverisierten Kohlenstoff auszutreiben, so daß Hohlraum« in der Masse des gesinterten Betalle entstehen, und daß diese Hohlräume mit Kupfer infiltriert werden, ua die Sichte des Matrizenelements zu .erhöhen·

9· MatriEenelement, das aus «iner gesinterten pulvejfirmigen Metallegierung hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daS es eine Matrix aus Eisen umfaßt, ferner Bruchteile eines Gewichtsprozente an Silizium, Mangan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor, wo- * bei die Eisenmatrix den größten Teil der Masse des Matrizenelements bildet, wobei die Legierung mit Kupfer infiltriert ist, wobei die Legierung im wesentlichen über ihre Gans» Mass· verteilte Hohlräume enthält, wobei diese Hohlraum« nicht mehr βίε 25 /o der Masse ausmachen und mit dem erwähnttn Kupfer infiltriert sind, so daß die Dichte des Mätrizenelemeats durch das Kupfer erheblich erhöht ist, und wobei das infiltrierte Matrisenelement eine ausreichende physikalisch* Festigkeit besitzt, um im infiltrierten Zustand ohne Durchführung einer Wärmebehandlung ,verwendbar zu sein«

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10. Iflatrizenelement» das aus einer gesinterten pulverfönaigen Metallegierung Vergestellt ist, dadurch gekennzei. eh. η et ₄ daß'es eine Matrix aas Eisen sov'ie Bruchteile eines Gewichtsprozente an Silizium» Mangan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Kohlenstoff, Schwefel und ihospftr umfaßt, wobei die Sisenmatrix den größten Teil der Masse des Matrizenele-Biente bildet, wobei die Legierung mit Kupfer infiltriert ist, wobei die*. Legierung Hohlräume Hohlräume enthält» die im wesentlichen über ihre ganze Masse verteilt sind, wobei diese Hohlräume nicht mehr als 25 % der Masse ausmachen und mit dem erwähnten Eugf er infiltriert sind» wobei dieses Kupfer die Dichte des Matrizenelements erheblich erhöht, und wobei das Matrizen— element eine gehärtet«, wärmebehandelte Außenschieht und ein inneres Kerngeflige auf weist» dessen Zähigkeit erhöht worden ist.

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