DE1758849A1

DE1758849A1 - Verfahren zum herstellen von formteilen aus metallpulvern

Info

Publication number: DE1758849A1
Application number: DE19681758849
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Zapf
Original assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Current assignee: Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Priority date: 1968-08-20
Filing date: 1968-08-20
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS4815764B1; US3785038A; FR2015955A1; DE1758849B2; GB1256763A

Description

Sinternetallwerk KrebBöge O.n.b.H., Zreh3öze/Rhla.

"Verfahren zua Herstellen von Foratellen aua Metallpulvern"

PulvenaetQ-llurgiacho Verfahren gestatten die Herstellung von Werkstücken aus pulverfömigem Auc^an^amatori-Bl. Die pulvermetallurgiachen Verfahren werden dort angewandt, wo die übrigen Verfahren des Echselzena, GieOens und Legierens oder der spanlosen oder der spanabhebenden ?oragebung nicht oder nur nit groGen Konten und technischen Schwierigkeiten durchgeführt werden können. Das Verfahrens— prinzip der Herstellung eines Fornteils auo einen pulverförnigen Ausgangsaiaterial beruht darauf, daß dio Metallpulver oder Gemische aus Pulvern iaetallischer und nichtmetallischer Matur in Matrizen durch Pressen geforat und nachfolgendes Sintern bei erhöhten Tenperaturen verdichtet werden.

Der Druck eun Pressen des gowichta- oder voluaenmäSlg in genau dosierter Henge in die Matrize eingeführton Metallpulvers wird entweder durch einen oder Eur Erzielung einer gleichmäßigeren Verdichtung durch zwei gegeneinander wirkfcr.de Stempel erzeugt, i'urch diese Druckbeaufschlagung entsteht ein Forakörper, deacon Gestalt und Abse33on£;en durch die Form de9 "benutzten Preßwarkzeugos und die Höho

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des ausgeübten Preßdruckoa beotinmt sind. Der gepreßte Fora« ling wird dann bei hoher Temperatur gesintert. Pas Sintern hat den Zweck« die Teilchen des Werkstoffes durch Diffusion miteinander su verbinden. Zur Vermeidung einer Oxydation erfolgt das Sintern meist unter Schutzgas oder in reduzieren* der Atmosphäre.

Ua derart hergestellte Formlinge alt größerer Maögenauigkeit herstellen eu können, ist nan schon dazu übergegangen, die Irortalinge nach dca Sintern erneut in einem zweiten Werkzeug oachzupresoen. Bei diesea als Kalibrieren bezeichneten KachpreßVorgang wird daa Werkatück alIeoitig rom Kalibrierwerkzeug eng uaechlosDen, d.h. das kalibrierte Werkstück ist »in genaues Positiv des gewissermaßen als Kegativ eu bezeichnenden Werkzeuges.

Bekanntlich hängt die festigkeit eines Sinter« ttilo von dessen Dichte ab. Während Zugfestigkeit und Härte linear alt der Dichte ansteigen, nehaen die dynamischen Werkstoffeigenschaften, wie Bruchdehnung, Schlagzähigkeit und Elastizität nit steigender Dichte progressiv zu. Hieraus folgt, daQ Werkstücke, die beispielsweise in der verarbeitenden Industrie zur Aufnahae und übertragung von vorgleichoweiss großen ZrHf%»n vorgesehen sind, eine eehr hohe Dichte aufweisen müssen.

In der Praxis hat sich gezeigt, da3 dt wirt- · ochaftllch vertretbaren PrcSdrilcken bei iletallpulverpreß-

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lingen höchstens eine Dichte von etwa 65£ der theoretischen Dichte, d.h. der Dichte des kompakten Materials erreichbar eind. Einer weit erhöhenden Verdichtur-c dar Fulvcrforalin^e let Tor allen dadurch eine Grenze gesetzt, äa.3 bein Prccoen der MetallpulTer innerhalb des rulverhaufverka eir.e Kaltrerfeetigung eintritt, die der weiteren Verdichtung entgegensteht.

Mit besonders aufwendigen und kostspieligen Verfahren lassen eich bei weichen Ketallen auch Formkörper nit einer Dichte von 93 bis 96# der theoreti8chcn Dichte herotellen. Dies wird dadurch erreicht, dau tier ?ulvorfornliii{· entweder geglüht oder Torßesintert und dann ein svcitea KrJ. gepreSt wird. Aber selbst dieses eogenannte Eoppclpreßvrrfahren ermöglicht keine höher« Yerdichtung der Frcßfornilinge mehr.

HIt der zunehmenden Vervendung von Sinterwerkstoffen für die Yerschledeneten Zwecke, besonders ala Bauelemente, dia der Aafnohae oder übertragung von Kräften dienen, hat eich die Herstellung τοη Sinterwerketoffen nit noch höheren Dichten als Iraner notwendiger erwiesen.

Die der Erfindung ζunrundο11elende AuTöabe besteht daher darin, auo Iletallpulvcr bestehende Fomteilo auf einfache Veicc mit einer bisher nicht erreichbaren Dichte hersuEteilen. JJae wird erfinduri£C£cr::i3 dadurch erroickt, dÖ3 die ßepreCtcn Torstcile nach den: Sintern ein- occr »ehr-

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aale einem Preßdruck ausgesetzt werden, bei den der Werkstoff «uaindest in einor Richtung frei fließen kann. Torart hergestellte Formteile weisen eine eohr hohe Dichto und damit auch sehr gute Festigkeiten auf. Bei Versuchen hat eich überraschenderweise gezeigt, daß sogar Forateile aus poröeen Sinterwerkstoffen ein recht hohes Foralüiderun£6vena(3gen besitzen und beim freien Fliesen, wie es sehr einfach beispielsweise durch Zusammendrücken zwischen rwei Platten erreicht werden kann, mit eehr geringere Druckaufwand auf 99 bis 99»6/S der theoretischen "Dichte verdichtet werden können.

Die Herßtellung von Preßlingen nach den erfindungosenäßen Verfahren ist sehr einfach. Uaa Verfahren besteht in einzelnen darin, daß in einer ersten Verfahrcnostufo aus Kotallpulver ein Preßling alt einer Dichte von etwa 30 bis B5'i der theoretischen Dichte hergestellt wird. Dabei kann ein Preßwerkzeug üblicher Konstruktion benutst werden. In eines zweiten Verfahrensschritt wird der eo geformte Preßling in üblicher Weise gesintert. Das Sintern sollte vorsugsveise unter Schutzgas erfolgen. In einer dritten Verfahrensstufe wird der Sinterung erfindungsgcmüS einem Proßdruck ausgesetzt. Das dazu benutzte Werkzeug let derart ausgebildet, da3 der Werkstoff zunindest in einer Richtung frei fließen kram, d.h. in dieser Eichtuns; durch

ein Werkzeugelement nicht oder nur unbedeutend behindert wird. Durch den Preödruck wird der £interlin£ cuf 85 bis

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99»9£ der theoretischen Dichte nachverdichten Liese Kachvordichtung dee Sintcrlingo karui ein- öler r.ehr-.als vor^e-ηοδΠίβη werden. Vortallhaft wird der Siaterlin^ durch den Preßdruck eun Zwecke seiner Formänderung gleichzeitig unvgeforat.

Die nachvordiohteten Sinterteile können, eofern sie nur auf Festigkeit» nicht aber auf Bruchdehnung boanorprucht werden, häufig schon ihrer Verwendung zugeführt werden. 2wecknäßig werden sie Jedoch noch in einer vierten Yerfahrenestufe gesintert oder geglüht. Dabei erreichen oie ihre optimale Festigkeit und Bruchdehnung. Sie können in üblicher Weise kalt oder warm kalibriert, geprägt oder geechaiedet werden.

Ee hat eich gezeigt, daß die Zähigkeit der nach dexa erfindungegenäßen Yerfahren hergestellten Sinterteile eo groa let, daß dieae sogar als Auscangaprodukte für d3o bekannte fließpreeoen Terwcndet werden können, bei dea

durch spanlose ümfonaong kosplisierte Forsikörpcr bergeotellt werden. Wegen der TergleichSWeioe hohen dichte eignen eich die erfindungegecäa hergestellten Gintorteile auch sehr gat ale Vorprodukte für das Genauocircleden, das eich dahor praktisch auf eine Kalibrieruno des ?or^korpcra "bei erhöhter Temperatur beschränken kann, εο da3 nan nit vergleichsweise geringen Krüft^n aunkcsi^t. Schließlich hJten ßich die nach der Erfindung herge3tellten SintcrtPile auch als Ausgangaprodukto für das Kaltpragon sehr gut bow.ihrt.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand einen Anwendungsbeisplelo näher beschrieben· Ks zei£cn

Fig. 1 einen gepreßten Formkörper,

Pig» 2 den erfindungegaoäB nachrerdichtoten ur.d un^jef ο raten Sinterling,

PIk. 3 den einer weiteren Umformung untorzoganen Sinterung la Querschnitt,

Pig» 4 dao fertiggepreflte and gesinterte Porateil gleichfalls im Querschnitt und

Pig. 5 ein ear Durchführung dee erflndungogeziäBen Verfahrene geeignetes Fräswerkzeug.

Der in 71g· 1 dargestellte Stopfen cit einem ungefähren Durchmesser von 15 üb und einer Höhe von 14»8 mn wurde aus einer KetallpulYerniachung hergestellt, die aus 95,i Elektroljt-EieonpulYer, A% Nickel und M* Zlnkstearat be stand· Der Stopfen beaafl nach dem Pressen ein« Dichte von 7#3 bis 7,4 g/cm'· Et wurde anschlleSend bei 1250°C «wei Stunden unter Vaseeretoff gesintert· Seine Dicht· betrug danach 7,4 g/cnr und sein· Brinellhärte EB 5/2,5 etwa 83 kp/ssa · Der Stopfen wurde anechlleCend in einer nicht dargestellten, aus Ober- und üntorstecpel bestehenden Matrise unter einem PreQdruci. von 2 Mp/ex gepreßt bsv. ub-

gefornt, wobei der Vorkstoff frei flieOen konnte. gepreßte Ponaling ist in Pig· 2 dargestellt. Seine Dichte betrug nach dea Hachpressen auf 7,78 g/ca⁵ und seine Bri-

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neilhärte HB 5/2,5 in Mittel 103 kp/nn². Dor nachgepreßto Sinterung vurde ein zweites Mal "boi 125O°C zwei Stunden unter Wasserstoff gesintert· Die Dichte betrug danach 7,75 g/ca³ und die Brinellhärte H3 5/2,5 ging auf 1C8 ks zurück- Ilieraa wurde der Sinterung cvei veitersn Urxfonaungen unterzogen, v^obei er die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Formen aufwies. Seine Dichte stieg dafcei wiederum auf 7»78 g/cra-⁵ und seine Brinellhärte HB 5/2,5 betrug 183 kp/iaa².

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Claims

Slnternetallverk KreboBge 0·ο·ο·Η·, Irefcoögo/Rhld· PatentanaprOcheι

1. Terfahren sub Herstellen von Toniteilen aus Metallpulver» durch 2r*Bam und Sintern des Preßlings, d a d u r eh K«k«nni«i ohn· t , das die Pre31ins· nach de» Sintern ein- oder nehmala eines Preßdruck auegesetst werden, bei des der Verketoff sumindeet In einer Richtung frei fließen kenn.

2. Terfahren nach Ineprueh 1_V dadurch gekenn· ceiohnet, dafi die Sinterteile durch den FreOdruck sum Zveck einer Fenttnderung gleichseitig uogefornt werden.

3. Terfahren nach dem ineprOchen 1 und 2_V dadurch g e~ kennsei ohnet * dafl der Slnterllng nach den Yachpreeeen und/oder Onfomen gesintert oder geglüht wird«

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