DE1533009C - Verfahren zur Verbesserung der Preß barkeit von Korpern aus Metallpulver - Google Patents

Description

Bei der Fertigung gesinterter Genauteile kommt es zunächst darauf an, das Pulver oder Pulvergemisch zu einem Preßkörper zu verdichten. Es liegt im Wesen der Genauteilefertigung, daß man mit einer maßlichen Abweichung von etwa 0,1 bis 1% linear gleich auf Fertigform preßt. Dies bedeutet, daß die Stempel und die Matrize des verwendeten Preßwerkzeugs einerseits mit hoher Toleranz gefertigt und eingepaßt sein müssen, andererseits, daß die Preßwerkzeuge um so komplizierter werden, je komplizierter die Gestalt der zu pressenden Genauteile wird. Der engen Werkzeugtoleranz schadet der Verschleiß, der durch die Reibung Pulver gegen Matrizenwand, Pulver gegen Stempel, Preßkörper gegen Matrizenwand und Preßkörper gegen Stempel entsteht. Durch die Kompliziertheit des Werkzeugs besteht die Gefahr, daß einzelne Stempeloder Matrizenteile brechen.

Bei der Genauteilefertigung hat sich das Pressen in nur einer Raumachse betrieblich durchgesetzt. Deshalb lassen sich Sintergenauteile preßtechnisch meistens nur fertigen, wenn sie im Prinzip ein Prisma mit beliebig polygonaler Grundfläche darstellen, wobei jedoch Höhenstufen zulässig sind. Das Pulver wird lose in trocken-pulvriger Beschaffenheit in die Matrize eingeführt. Durch den Preßvorgang entsteht nicht nur ein Preßkörper mit merklicher Festigkeit, der entstandene Preßkörper wird zudem in der Matrize (in der er entstanden ist) so festgerammt, daß im ungünstigen Falle sowohl für das Pressen des Körpers als auch für das. 'Herausstoßen aus der Matrize dieselbe Preßkraft erforderlich wird. Somit sind zwei Vorgänge zu beachten:

1. Das Pressen des Preßkörpers,

2. das Ausstoßen desselben.

Beim Pressen entsteht eine Reibung von Pulverteilchen aneinander und von Pulverteilchen an der Matrizenwand. Beim Ausstoßvorgang ist die Reibung Teilchen gegen Teilchen vernachlässigbar, denn hier herrscht die Reibung Preßkörper gegen Matrizenwand vor.

Sowohl beim Pressen als auch beim Ausstoßen muß die Reibung durch Schmierung vermindert werden, um der Matrize technisch tragbare Standzeiten zu gewähren, um mit möglichst hohem Preßdruck pressen zu können und um mit hoher und damit wirtschaftlicher Hubfolge zu fertigen. Durch die gegenwärtig üblichen Schmierungsmethoden wird das Problem jedoch nur unbefriedigend gelöst. Eingebürgert haben sich zwei Verfahren: Das eine besteht darin, daß man dievMatrizenwand mit Schmierstoff versieht, bevor das zu pressende Pulver eingebracht wird, im anderen Falle wird das Schmiermittel dem zu pressenden Metallpulver beigemischt. Während sich Verfahren nach dem erstgenannten Prinzip in der Technik nicht durchsetzen konnten, da sie konstruktiv sehr aufwendig sind und zudem die Verpressung wegen des Fehlens der inneren Schmierung zwischen den Metallpulverpartikeln erschwert wird, ist die Arbeitsweise nach dem zweiten Prinzip die derzeit allgemein übliche. Vorgeschlagene Schmiermittel für dieses Verfahren sind z. B. öle, Fette, Wachse, Paraffine, Sulfide, Phosphate,. Graphit sowie Metallsalze organischer Säuren. Überwiegend verwendet wird gegenwärtig das Zinksalz der Stearinsäure.

Vorgeschlagen wurden auch schon wachsartige Amide, wie Distearoyl-äthylendiamid. Diese sind zwar beim Pressen wirksam, beim Ausstoßen dagegen völlig unbefriedigend.

Für die Auswahl eines geeigneten Schmiermittels ist jedoch nicht nur das Schmierverhalten der betreffenden Substanz ausschlaggebend, sondern der Schmiei stoff darf auch das Rieselvermögen des Metallpulvers nicht beeinträchtigen und muß ferner aus dem Preßkörper bei dem sich an die Fertigung anschließenden Glühprozeß, der beim 0,5- bis 0,9fachen der Schmelztemperatur des Preßkörpers erfolgt, leicht und rückstandslos entfernbar sein. Da die bei der Glühung verdampfenden Schmiermittel bzw. ihre Zersetzungsprodukte die Glühofen verunreinigen, wird von einem gut geeigneten Schmieimittel weiterhin gefordert, daß Abdampfrückstände entstehen, die den Betrieb im Glühofen möglichst wenig behindern. Vom gegenwärtig verwendeten Zinkstearat wird diese Forderung nicht erfüllt, da das aus den Preßkörpern herausdampfende Zink sich im Ofenkanal abscheidet und damit unerwünscht häufige Ofenreparaturen erforderlich werden.

Das Schmierproblem wird gegenwärtig aber vor allem deshalb unbefriedigend gelöst, weil man es schmiertechnisch mit zwei Reibungsarten zu tun hat: Beim Pressen herrschen hohe Flächenpiessung und geringe Gleitgeschwindigkeit, beim Ausstoßen jedoch geringe Flächenpressung und hohe Gleitgeschwindigkeit. Es ist deshalb auch schpn vorgeschlagen worden, Gemische aus Schmiermitteln, z. B. Zinkstearat und Stearinsäure, einzusetzen, wobei ersteres beim Pressen, letzteres aber, beim Ausstoßen wirksam sein sollte. Gegenüberjäer Verwendung von reinem Zinkstearat hat dieses Verfahren jedoch schmiei technisch nur geunge Vorteile gebracht, welche von den in Kauf zu nehmenden Nachteilen, wie Zinkabscheidungen in den öfen und insbesondere stark beeinträchtigtes Rieselvermögen der Metallpulver, überwogen werden.

Die zu lösende Aufgabe bestand somit darin, ein Schmierverfahren für zwei sich wesentlich unterscheidende Reibungsarten zu finden. Bei einer solchen Schmierung sollte das Rieselvermögen des Metallpulvers nicht beeintiächtigt werden; ferner sollte das verwendete Schmiermittel bei der Glühung der Preßkörper in Substanzen .zerfallen, die den Ofenbetrieb nicht behindern. Letztlich sollte das Schmierverfahren keine aufwendige zusätzliche Vorrichtung an der Metallpulverpresse erfordern. ^

Es wurde nun gefunden, daß"man"die Preßbarkeitvon Körpern aus Metallpulver unter Zuhilfenahme preßerleichternder Schmiermittel verbessern kann, wenn man den zu verpressenden Metallpulvern vor der in an sich bekannter Weise erfolgenden Verpressung als preßerleichternde Schmier- bzw. Gleitmittel pulverförmige Gemische, bestehend aus Amiden oder Diamiden auf Basis alipatischer Monocarbonsäuren mit 10 bis 32 Kohlenstoffatomen im Molekül und Alkoholen oder Diolen mit 6 bis 32 C-Atomen oder Polyglycolen mit Molgewichten zwischen 500 und 50 000 in Mengen von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des Metallpulvers, zusetzt.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Schmier- bzw. Gleitmittel stellt eine kationenfreie/aus zwei nicht oder nur teilweise miteinander verträglichen Komponenten bestehende Kombination dar. Während die Amidkomponente vorzugsweise beim Pressen, d. h. bei hoher Flächenpressung und geringei Gleitgeschwindigkeit wirkt, erleichtert die Alkoholkomponente den bei geringer Flächenpressung und hoher Gleitgeschwindigkeit erfolgenden Ausstoßvorgang. Da die beiden Mischungskomponenten eine genügerrd trockenpulverige Beschaffenheit besitzen, wird

das Rieselvermögen der Metallpulver nicht gehemmt. Die Schmiermittelmischungen zeichnen sich ferner dadurch aus, daß sie bei der Glühung der mit ihrer Hilfe hergestellten Preßkörper leicht aus diesen entfernt werden und dabei völlig verbrennen, so daß sich keine Rückstände in den Ofenkanälen festsetzen.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Schmier- bzw. Gleitmittelkombinationen werden durch Abmischen von 90 bis 99,9 °/₀ der Amidkomponente mit 10 bis 0,1% der Alkoholkomponente erhalten. Bevorzugt verwendet werden Mischungen aus 96 bis 99 % Amid und 4 bis 1 % Mono- oder Dialkohol.

Geeignete Amide bzw. Diamide sind solche, die aus gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren mit 10 bis /32 Kohlenstoffatomen und Ammoniak oder aliphatischen Diaminen mit (formal 1) bis zu 6 C-Atomen aufgebaut sind, z. B. Stearinsäureamid, Cocosfettsäureamid, Palmitinsäureamid, Bis-stearoylmethylendiamid und bevorzugt Bis-stearoyläthylendiamid.

Unter höhermolekularen Alkoholen werden sowohl aliphatische, gradkettige Mono- und Dialkohole mit 6 bis 32 Kohlenstoffatomen im Molekül verstanden, z. B. Stearylälkohol, Cetylalkohol, Hexandiol-1,6; Octandiol-1,8; Octadecadiol, als auch Diole, wie sie beispielsweise durch Umsetzung von Äthylenoxyd mit Bisphenolen herstellbar sind, z. B. der Bis-glycolmono- äther des ρ,ρ'-Isopropyliden-diphenols, ferner PoIyglycole mit Molekulargewichten zwischen 500 und 50 000. Als besonders geeignet hat sich Octadecandiol-1,18 erwiesen.

Die erfindungsgemäßen Schmier- bzw. Gleitmittelkombinationen, welche den Metallpulvern in Mengen zwischen 0,1 und 5°/₀, bevorzugt 0,3 bis l°/o. bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers, zugesetzt wenden, sind als preßerleichternde Zusätze für praktisch alle

ίο Metallpulver, bevorzugt jedoch für Verpressung von Eisenpulver geeignet.

An Hand der folgenden Ausführungsbeispiele soll das Verfahren näher erläutert werden:

j, Beispiele..

Eisenpulver wurde mit jeweils 0,5 Gewichtsprozent der Schmiersubstanz (bestehend aus einem Amid als Grundsubstanz und einem Mono- oder Polyalkohole als Zusatz) versetzt und homogen vermischt. 33 g der Mischung wurden sodann unter einem Druck von 6 Mp/cm² zu einem Zylinder von 20 mm Durchmesser gepreßt. Auspreßkraft und erzielte Dichte wurden hernach bestimmt. Ferner wurde das Rieselvermögen desselben Gemisches dadurch gemessen, daß die Durchflußzeit in Sekunden einer Menge'von 50 g durch einen genormten Trichter festgestellt wurde.

Schmiermittel, bestehend aus	Gewichtsprozent	—	Dichten des Preßkörpers	Spezifische Auspreßkraft	Rieselvermögen	Bemerkung
Gewichts prozent	Zusatz	2 Hexandiol-1,6
Grund		5 Hexandiol-1,6	g/cm3	kp/cm2	sec/50 g
substanz*)		2 Polyglykol-6000			rieselt nicht, ver
100 I		5 Polyglykol-6000			klumpt
	2 Bisphenol-Bisglycol- Ather**)	6,76	266	33	verbrennt
100 II	5 Bisphenol-Bisglycol- Ather 2 Stearylälkohol	6,75	166	34	im Ofen
9811	5 Stearylälkohol	6,72	154	34
9511	2 Cetylalkohol	6,71	175	37	rückstandsfrei
98 II	5 Cetylalkohol	6,72	196	32
9511	2 Octadecandiol-1,18	6,72	166	33
9811	5 Octadecandiol-1,18	6,70	170	33
9511		6,71	175	34
98 II		6,71	184	34
95 II	*) I = Cocosölfettsäureamid	6,71	175	35
9811	II = Bis-stearoyl-äthylendiamid	6,72	191	34
9511	III = Zinkstearat	6,72	114	34
9811		6,71	145	"35
95 ft	6,76	272	35	hinterläßt metalli
100 III				sches Zink im Ofen
**) HOCHj	• CH, · O —--	;— C (CH3J2 —'[""'' .■— O · CH2 · CH.OH

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   60

   Verfahren zur Verbesserung der Preßbarkeit von Körpern aus Metallpulvern unter Zuhilfenahme preßerleichternder Schmieimittel, dadurchgeken'n zeichnet, daß den zu verpressenden Metallpulvern vor der in an sich bekannter Weise erfolgenden Verpressung als preßerleichternde Schmier- bzw. Gleitmittel, pulverförmige Gemische, bestehend aus Amiden odei Diamiden auf Basis aliphatischer Monocarbonsäuren mit 10 bis 32 C-Atomen und Alkoholen oder Diolen mit 6 bis 32 C-Atomen oder Polyglycolen mit Molgewichten zwischen 500 und 50 000 in Mengen von 0,1 bis 5°/₀, bezogen auf das Gewicht des Metallpulvers, zugesetzt werden.