DE1752757A1 - METHOD OF MANUFACTURING PROFILES WITH FULL DENSITY - Google Patents

METHOD OF MANUFACTURING PROFILES WITH FULL DENSITY

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DE1752757A1
DE1752757A1 DE19681752757 DE1752757A DE1752757A1 DE 1752757 A1 DE1752757 A1 DE 1752757A1 DE 19681752757 DE19681752757 DE 19681752757 DE 1752757 A DE1752757 A DE 1752757A DE 1752757 A1 DE1752757 A1 DE 1752757A1
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Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Meissner
Dipl.-Ing. H. Tis:her Mannesmann Aktiengesellschaft /Berlin, den 9.7.1968 Berlin33(Grunewald) Düsseldorf, Mannesmannufer 2 /Mjr/D Patent attorneys
Dipl.-Ing. W. Meissner
Dipl.-Ing. H. Tis: her Mannesmann Aktiengesellschaft / Berlin, July 9, 1968 Berlin33 (Grunewald) Düsseldorf, Mannesmannufer 2 / Mjr / D

Herbert*». 22 Τβί. 8 87 72 37 &Herbert * ». 22 Τβί. 8 87 72 37 &

■ 2051 — "Verfahren zur Herstellung von Profilen .■ 2051 - "Process for the production of profiles.

mit voller Dichte" v with full density " v

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilen - wie Rohre, Stäbe verschiedener Formen und Drähte τ mit voller Dichte aus metallischen Flocken und i. .alIg. groben Fasern. In dieser Beschreibung sind mit dem Begriff "Flocken" Körper (Teilchen) gemeint, deren Breite größer als ihre Dicke ist und deren Länge mindestens ao groß wie die Breite, meist jedoch noch erheblich größer ist. Als Beispiel seien metallische Späne angeführt, wie sie beim Bearbeiten, z. B. Bohren, Hobeln, Drehen und Sägen, von kompakten oder aus Metallpulver gefertigten, porösen Teilen anfallen. Mit dem Begriff "Fasern" sind Körper (Teilchen) gemeint, deren Länge zum Querschnitt groß ist, wobei der Querschnitt etwa rund, oval oder quadratisch sein kann. Als Beispiel für diese .Körper seien genannt: feine Feil- oder Sägespäne, .Pulver mit länglicher Kornform, Drahtabsehnitte. Die Oberflächen der Fasern oder Flocken können rauh und rissig sein. Für alle diese Teilchenformen wird im folgenden der Begriff "Späne" verwendet. The present application relates to a method for the production of profiles - such as tubes, rods of various shapes and wires τ with full density from metallic flakes and i. .alIg. coarse fibers. In this description, the term “flakes” refers to bodies (particles) whose width is greater than their thickness and whose length is at least ao as large as the width, but usually still considerably greater. As an example, metallic chips are cited as they are used in machining, e.g. B. drilling, planing, turning and sawing, of compact or made of metal powder, porous parts. The term "fibers" means bodies (particles) whose length is large in relation to the cross section, the cross section being approximately round, oval or square. Examples of these bodies include: fine filings or sawdust, powders with an elongated grain shape, wire cuts. The surfaces of the fibers or flakes can be rough and cracked. The term "chips" is used below for all of these particle shapes.

■Bei der spanenden bearbeitung - z. B. beim Abdrehen, Sägen und Bohren von Blöcken aus hochlegierten Stählen - fallen große Mengen von Spänen an. Der Wert des zerspanten Werkstoffes ist erheblich geringer als der eines kompakten Stückes gleichen Gewichtes.■ During machining - e. B. when turning, sawing and Drilling blocks from high-alloy steels - drop large quantities of chips. The value of the machined material is considerable less than that of a compact piece of the same weight.

Da die Stahlwerke lockere Späne infolge des großen Volumens und des großen Abbrandes nur 'sehr ungern einsetzen, wurde bereits nach Aufbereitungsmöglichkeiten gesucht, die Späne dem Schmelzprozeß in einer günstigeren Form zuzuführen. So wurde z. B. vorgeschlagen, die Späne zu Paketen oder Briketts zu pressen (DIiP 912 167, Kl. 49c, (Jr. 15/02), in die Erzbunker einzugeben (DBP 853 757, Kl. 18a, Gr. 2/01) oder zu verbrennen, wobei ihr Volumen stark verkleinert wird (DBP 895 219, Kl. 40a, Gr. 15/60). Nach einem weiteren Vorschlag sollen die Späne gepreßt, gesintert und heißgepreßt werden (Hoffmann, H.W., St.u.E. 66/67, 1947, S. 59/60). Die Herstellung hochwertiger Produkte, z. B. Rohre undSince the steelworks are very reluctant to use loose chips due to the large volume and the large burn-up, has already been looked for processing options to supply the chips to the melting process in a more favorable form. So was z. B. proposed to press the chips into packets or briquettes (DIiP 912 167, class 49c, (Jr. 15/02), to be entered in the ore bunker (DBP 853 757, Kl. 18a, Gr. 2/01) or to burn, with her Volume is greatly reduced (DBP 895 219, class 40a, size 15/60). According to another suggestion, the chips should be pressed and sintered and hot-pressed (Hoffmann, H.W., St.u.E. 66/67, 1947, P. 59/60). The manufacture of high quality products, e.g. B. pipes and

309833/0007 -309833/0007 -

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Stäbe mit voller Dichte, war nicht vorgesehen und wurde besonders bei chromhaltigen Spänen für unmöglich gehalten.Bars with full density was not intended and was considered impossible, especially with chips containing chromium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus billigen Spänen Profile mit voller Dichte herzustellen, deren Eigenschaften häufig denen der zerspanten Werkstoffe überlegen sind.The invention is based on the object of cheap chips To produce full-density profiles, their properties are common that of the machined materials are superior.

•Erfindungsgemäß werden die Späne zu Blöcken, vorzugsweise zylindrischen Blöcken, gepreßt, die zweckmäßig eine Dichte von 60 dea kompakten Werkstoffes besitzen.• According to the invention, the chips become blocks, preferably cylindrical Blocks, pressed, which expediently have a density of 60 dea compact material.

Anschließend werden die Blöcke erhitzt und heiß, d. h. oberhalb der Rekristallisationstemperatur, zu Profilen der gewünschten Form, z. B. zu Rohren oder Stäben, stranggepreßt, wobei der Endquerschnitt höchstens ein Drittel des Ausgangsquerschnittes sein soll. Beim Aufheizen und Strangpressen muß jeder Sauerstoffzutritt vermieden werden.The blocks are then heated and hot, i. H. above the recrystallization temperature, to profiles of the desired Shape, e.g. B. to tubes or rods, extruded, the end cross-section being at most one third of the initial cross-section target. During heating and extrusion, oxygen must always be admitted be avoided.

Die Strangpreßerzeugnisse werden in bekannter Weise weitervurarbeitet, z. B, zu Drähten oder Rohren kleinerer Abmessungen.The extruded products are further processed in a known manner, z. B, to wires or tubes of smaller dimensions.

Die gepreßten, noch porösen Blöcke werden vorzugsweise einer Glühung unterworfen. Liegen nur leicht reduzierbare Oxide (z. B. bei Nickel, Kupfer, Weicheisen) vor, so erfolgt die Glühung in einem-Reduktionsgas, z. B. Wasserstoff. Bei schwerer reduzierbaren Oxiden, z. B. Chromoxid, wird unter Vakuum bei Anwesenheit eines Reduktionsmittels geglüht. Das Reduktionsmittel, i. aLlg. . Kohlenstoff, sollte möglichst in genügender Menge im gepreßten, porösen Block vorhanden sein. Nach erfolgter Reduktion kann, faiLs erwünscht, durch Schaffung einer geuigneten, die? Biöcke urage bonden Gaaatmosphäre eine weitere tieaktion durchgeführt werden, z. D. Aufkohlung, Aufatickung, u. a.The pressed, still porous blocks are preferably subjected to annealing. If there are only easily reducible oxides (e.g. nickel, copper, soft iron), the annealing takes place in a reducing gas, e.g. B. hydrogen. With harder to reducible oxides, e.g. B. chromium oxide, is calcined under vacuum in the presence of a reducing agent. The reducing agent, i. general . Carbon, if possible, should be present in sufficient quantities in the pressed, porous block. After the reduction has taken place, if desired, by creating a suitable one that? Blocks urage bond Gaaatmosphäre another tieaktion be carried out, z. D. Carburization, sticker, etc.

Es ist vorteilhaft, die nach Werkutu ffquälitaten getrennt gesammelten Späne, falls sie nichtmetallische Verunreinigungen, z. B. Sandkörner, enthalten, zunächst einer' itüinigting zu untrr-It is advantageous to collect the items separately according to the quality of the work Chips, if they contain non-metallic impurities, z. B. grains of sand, contain, initially an 'itüinigting to untrr-

309833/0007 ·309833/0007

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

werfen. Diese Reinigung soll in einem Entfettungsbad erfolgen, in dem die Fremdkörper, von der Spanoberfläche abgelöst werden und auf den Boden des Reinigungsgefäßes fallen. Die Reinigung entfällt» wenn die Späne nur mit Fetten, Ölen und anderen bei hoher Temperatur verdampfenden oder zerfallenden Substanzen verunreinigt sind.throw. This cleaning should be done in a degreasing bath, in which the foreign bodies are detached from the chip surface and fall to the bottom of the cleaning vessel. The cleaning not applicable »if the chips are only with fats, oils and others High temperature evaporating or disintegrating substances are contaminated.

In einem weiteren zweckmäßigen, aber nicht immer zwingend notwendigen Verfahrensschritt werden die-Späne durch eine Glühung in Luft oxydiert, z. B. 18/8 Cr/Ni-Stahlspäne vorzugsweise 10 Minuten bei 800 - 1000 0G. Durch die Glühung wird die bei der spanenden'Bearbeitung auftretende Härtesteigerung der Späne rück- j| gängig gemacht und deren weitere Verarbeitung erleichtert. Die w Oxydation bewirkt vor allem, daß später beim Reduzieren der Oxidschicht reaktions- und sinterfreudige Oberflächen entstehen·In a further useful, but not always absolutely necessary process step, the chips are oxidized by annealing in air, e.g. B. 18/8 Cr / Ni steel chips, preferably 10 minutes at 800 - 1000 0 G. By annealing, the increase in hardness of the chips that occurs during machining is reversed made common and their further processing facilitated. The main effect of the w oxidation is that later, when the oxide layer is reduced, surfaces that are easy to react and sinter are created.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können den Spänen bis 80 $ Metallpulver» vorzugsweise 20 - 60 $, in einer Korngröße < 2 mm zugemischt werden* Das Mischen erfolgt zur Vermeidung einer weitgehenden Sntmiachung unter Zusatz von klebfähigen Substanzen, ζ . B. Stearinsäure, Melasse, u. a» Das zugeaiicht» Pulver kann die gleiehe Analyse wie die Späne, z. B. JCupfer» Nickel, ..Weicheisen*'oder eine völlig andere Zusammensetzung ale die Späne besitzen, *. S* bei der Herstellung von Profilen aus hööhlegierten Stählen zur Binsteilung der gewünschten Analyse der herzustellen- ja den Produkte dienen» 'According to a further feature of the invention, metal powder up to $ 80 »preferably $ 20-60, with a grain size < 2 mm can be added to the chips. B. stearic acid, molasses, and others. B. Copper "Nickel," Soft iron * "or a completely different composition than the chips have, *. S * of herzustellen- indeed serve in the preparation of profiles of hööhlegierten steels for bins division of the desired analysis ''

Das Züßfischen von ItetallpuXfern bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Beeinflussung der Werkstoffzusammensetzung, wenn die Späne und das zugesetzte Pulver nicht dieselbe Zusammensetzung besitzen, wie einige Beispiele zur Herateilung hochlegierter Rohre und Schweißstäbe zeigen sollen, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist» Sowohl der Späneanteil wie auch der Pulveranteil der Mischung kann aus mehreren Schmelzen stammen.The additional fishing of ItetallpuXfern offers numerous possibilities to influence the material composition when the chips and the added powder does not have the same composition, like some examples for the division of high-alloy pipes and To show welding rods, without the invention being limited thereto is »Both the chip content and the powder content of the mixture can come from several melts.

309333/000?'309333/000? '

Beispiel 1ίExample 1ί

Die beim Sägen von Stängenmaterial eines 18/8 Cr/Ni-Stahles angefallenen, flockigen Späne wurden in einem Entfettungsbad gereinigt und anschließend zu Blöcken mit 58 mm 0 und etwa 100 mm Höhe in einer Stahlform gepreßt. Die Blöcke erreichten ein spez. Gewicht von 5,3 g/cm .(rel. Dichte 67 ^). Sie wurden nach dem Einschweißen in V/eicheisenmäntel bei etwa 1200 0C zu Stäben mit voller Dichte stranggepreßt.The Stängenmaterial when sawing a 18/8 Cr / Ni-steel incurred, fuzzy chips were cleaned in a degreasing bath, and then to form blocks of 58 mm 0 and about 100 mm height in a steel mold pressed. The blocks reached a spec. Weight of 5.3 g / cm. (Relative density 67 ^). They were extruded into rods with full density after welding in V / calibration iron coats at about 1200 0 C.

Beispiel 2:Example 2:

Die beim Drehen von 18/8 Cr/Ni-Stahl-Blöcken angefallenen Späne wurden in einem Entfettungsbad gereinigt und dann 10 Minuten bei 900 0C in Luft geglüht. Die anschließend aus diesen oxydierten . Spänen und einem durch Zerstäuben einer .Stahlschmelze -mit 18 # Chrom und 8 # Nickel erzeugten Pulver hergestellte Mischung bestand aus 70 $> Spänen und 30 aß> Pulver, dessen Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalte im Verhältnis von etwa 1 : 1,3 standen. Die Glühung der aus der genannten Mischung in einer Stahlform gepreßten Blöcke mit 58 mm 0, etwa 100 mm Höhe und einem spez. Gewicht von etwa 5,6 g/cm (rel. Dichte ca. 71 %) erfolgte in einem Vakuumglühofen etwa 10 Stunden bei 1250 0C und einem Druck vonThe chips produced when turning 18/8 Cr / Ni steel blocks were cleaned in a degreasing bath and then annealed in air at 900 ° C. for 10 minutes. The subsequently oxidized from these. Chips and a mixture produced by atomizing a molten steel with 18 # chromium and 8 # nickel powder consisted of 70 $> chips and 30 a ß> powder, the carbon and oxygen contents of which were in a ratio of about 1: 1.3. The annealing of the blocks pressed from the mixture mentioned in a steel mold with 58 mm 0, about 100 mm in height and a spec. Weight of about 5.6 g / cm (rel. Density ca. 71%) was carried out in a vacuum annealing furnace for about 10 hours at 1250 0 C and a pressure of

—2
etwa 1.10 Torr. Zum Schutz vor Oxydation wurden die Blöcke in Weicheisenmäntel eingeschweißt und bei etwa 1200 0C in einer Strangpresse zu Rohren mit voller Dichte verpreßt. Der Kohlenstoffgehalt der Produkte lag bei etwa 0,04 ^.—2
about 1.10 torr. To protect against oxidation, the blocks in soft iron coats were welded and pressed at about 1200 0 C in an extruder to produce pipes with full density. The carbon content of the products was around 0.04 ^.

Beispiel 3:Example 3:

In diesem und den folgenden Beispielen wurden die Verfahrensschritte des Beispieles 2 beibehalten. In this and the following examples, the process steps of Example 2 were retained.

Die Mischung besteht aus 60 # Spänen eines 18/8 Cr/Ni-Stahles und 40 io Pulver mit 15,5 > Chrom und 15,5 # Nickel. Zur Erzeugung von Stäben oder Rohren mit etwa 17 cfi Chrom und 11 °/> Nickel mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalten werden die Gehalte der Mischung an Kohlenstoff und Sauerstoff so aufeinander abgestimmt, daß nach der Vakuumglühung ein Kohlenstoffgehalt von ca. 0,005 > vorhanden ist.The mixture consists of 60 # chips of 18/8 Cr / Ni steel and 40 io powder with 15.5> chromium and 15.5 # nickel. For the production of rods or tubes with about 17 cf chromium and 11 ° /> nickel with extremely low carbon contents, the contents of the mixture of carbon and oxygen are coordinated so that after the vacuum annealing a carbon content of about 0.005> is available.

309833/0007 BAD 0R1G1NAL -5-309833/0007 BAD 0R1G1NAL - 5 -

Beispiel 4: ■,, ·Example 4: ■ ,, ·

Die Mischung besteht aus 50 Λ Spänen eines unlegierten Weicheisens und 50 -ja Pulver mit 36 /o Chrom und 16 yo Nickel. Die stranggepreßten Stäbe weisen ein inhomogenes tie füge' aus stark gestreckten Ferrit- und Austenitkörnern auf und zeigen eine gute Verformbarkeit. The mixture consists of 50 chips Λ of unalloyed soft-iron and 50 -ja powder with 36 / o chromium, and 16 yo nickel. The extruded rods have an inhomogeneous tie 'made of elongated ferrite and austenite grains and show good deformability.

Beispiel 5: ^Example 5: ^

Die Mischung besteht aus:The mix consists of:

20 ^ Späne aus tfeicheisen M 20 ^ shavings from putty iron M

30 $ Späne aus ,Stahl mit 25 j» Chrom und 20 $ Nickel ■■ ■$ 30 chips from steel with 25 » chrome and $ 20 nickel ■■ ■

20 $ Späne aus einem Stahl mit 8 $ Chrom 25 0Jo Pulver mit 36 Lß> Chrom
5 ch Nickelpulver ·20 $ shavings from a steel with 8 $ chromium 25 0 Jo powder with 36 L ß> chromium
5 c h nickel powder

Die stranggepreßten Stäbe mit einem Chromgehalt von etwa 18 % und einem Hickelgehalt von etwa 11% zeigen ebenfalls ein inhomogenes Gefüge.The extruded rods with a chromium content of about 18% and a Hickel content of about 11 % also show an inhomogeneous structure.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht selbstverständlich auch die Verarbeitung von Spänen aus Nichteisenmetallen, z. By Kupfer und Nickel oder NE-Legierungen.Of course, the method according to the invention also enables the processing of chips from non-ferrous metals, e.g. By copper and nickel or non-ferrous alloys.

Das etffindungsgemäße Verfahren gestattet die Erzeugung von Produkten mit gleichmäßig verteilten Einlagerungen von z* B. Karbidenf Oxiden und Nitriden.The etffindungsgemäße method permits the production of products with uniformly distributed inclusions of, for example, carbides * f oxides and nitrides.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für Werkstoffe anwendbar, "die leicht oxydierbare Metalle in kleinen Mengen enthalten, z.B. Aluminium» So ist z. B. die Herstellung von Stäben aus einem Cr-Al-Stahl als Heizleiterlegierüng mit 5- 6 # Aluminium möglich. Die fein verteilten Aluminiumoxide verbessern die Warmfestigkeit und die Kriechbeständigkeit. Sie verringern die Grobkornbildung.The method according to the invention can also be used for materials "which contain easily oxidizable metals in small amounts, e.g. Aluminum »So is z. B. the production of bars from a Cr-Al steel possible as heat conductor alloy with 5-6 # aluminum. The finely divided aluminum oxides improve the heat resistance and creep resistance. They reduce the formation of coarse grains.

- Patentansprüche -' 309833/0007 - 6 - - Claims - '309833/0007 - 6 -

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von Profilen, z. B. von Rohren und· Stäben, mit voller Dichte, dadurch gekennze ich net , daß metallische Späne, die bei der spanenden Bearbeitung von kompakten oder porösen Teilen, z. B. durch Drehen, Bohren oder Sägen, entständen sind, und/oder aus gestreckten Pulverkörnern und/oder aus Drahtabschnitten, zu Blöcken gepreßt und, vor Oxydation geschützt, oberhalb der Hekristallisationstemperatur stranggepreßt werden.1. Process for the production of profiles, e.g. B. of pipes and rods, with full density, thereby marked I net that metallic chips that are produced during the machining of compact or porous parts, e.g. B. by turning, drilling or sawing, and / or from stretched powder grains and / or from wire sections, pressed into blocks and, protected from oxidation, extruded above the crystallization temperature. ^ ^ 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die2. The method according to claim 1, characterized in that the Späne zu Blöcken mit einer relativen Dichte von 60 - 85 i° • gepreßt werden.Chips can be pressed into blocks with a relative density of 60 - 85 i °. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßten Blöcke unter reduzierenden Bedingungen geglüht werden. .3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that the pressed blocks are calcined under reducing conditions. . 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßten Blöcke, ggf. unter Zusatz eines Reduktionsmittels, im Vakuum geglüht werden. 4. The method according to claims 1 to 3 »characterized in that that the pressed blocks, optionally with the addition of a reducing agent, are annealed in vacuo. fe 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Späne vor dem Pressen in einem Entfettungsbad gereinigt werden.fe 5. Process according to claims 1 to 4 »characterized in that that the chips are cleaned in a degreasing bath before pressing will. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Späne vor dem Pressen oxydierend geglüht werden.6. The method according to claims 1 to 5 »characterized in that that the chips are oxidized annealed before pressing. 7. Verfahren nach, den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Spänen bis 80 $, vorzugsweise 20 - 60 $, Metallpulver augesetzt werden. .7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that that the chips to $ 80, preferably $ 20-60, metal powder be suspended. . .. , - 7 -309833/0007.., - 7 -309833/0007 BADBATH — 1 — ' - 1 - ' 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 Ms, 7, dadurch gekennzeich- ' net, daß die Späne aus Schmelzen verschiedener Zusammensetzung .stammen.8. The method according to claims 1 Ms, 7, characterized marked- ' The fact that the chips come from melts of different compositions. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver verschiedener Zusammensetzung zugesetzt werden.9. The method according to claims 1 to 8, characterized in that powders of different compositions are added will. ' D» Patentanwalt« DipL-!ng.W. Meissner Dipi.-Ing. R Tiechcr ^'D »Patent Attorney« Dipl.-! Ng.W. Meissner Dipi.-Ing. R Tiechcr ^ 309833/0007309833/0007
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