DE1959430B2

DE1959430B2 - PROCESS FOR MANUFACTURING A SEAL, ROTATIONAL SYMMETRIC HOT-PRESSED BODY FROM METAL POWDER

Info

Publication number: DE1959430B2
Application number: DE19691959430
Authority: DE
Inventors: John Northville Mich. Haller (V.St.A.)
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1968-11-26
Filing date: 1969-11-26
Publication date: 1977-09-15
Also published as: FR2024261A1; DE1959430C3; GB1277954A; US3611546A; SE361140B; CH515764A; DE1959430A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Derartige Verfahren sind beispielsweise in der Zeitschrift »Powder Metallurgy« (1958) Seite 94 bis 103 beschrieben. Durch die Einschließung der Metallpulver in metallische Schutzhüllen ergeben sich Vorteile gegenüber der Verarbeitung loser Pulver. Wenn eine große Sprödigkeit und eine geringe Haftfestigkeit der Pulverteilchen untereinander die Handhabung gepreßter Körper erschweren, kann die Hülle als Träger der notwendigen mechanischen Festigkeit dienen. Bei höherer Temperatur schützt die Hülle das eingeschlossene Pulver vor Oxydation. Bei geeigneter Wahl des Hüllenwerkstoffs entfällt auch das Problem der Reaktion zwischen Pulver und der erhitzten Form.The invention relates to a method of the type specified in the preamble of claim 1. Such processes are for example in the magazine "Powder Metallurgy" (1958) pages 94 to 103 described. Enclosing the metal powder in metallic protective sheaths has advantages versus processing loose powders. When a great brittleness and poor adhesive strength of the Powder particles make it difficult to handle pressed bodies with one another, the casing can act as a carrier for the necessary mechanical strength. At higher temperatures, the shell protects what is enclosed Powder from oxidation. With a suitable choice of the shell material, the problem of Reaction between powder and the heated mold.

Schwierigkeiten ergeben sich bei derartigen mit Schutzbehälter arbeitenden pulvermetallurgischen Preßverfahren dadurch, daß der Behälter der Volumenverminderung des Pulvermaterials nicht ohne weiteres folgen kann und sich in unkontrollierbarer Weise zusammenfaltet, wobei sich Räume mit verringertem Verdichtungsgrad oder sogar Lufteinschlüsse ergeben. Gemäß einem in der erwähnten Literaturstelle beschriebenen Ausführungsbeispiel soll' die Entstehung von Falten in der Behälterwandung während des Zusammenpressens oder Verdichtens dadurch verhindert werden, daß die Preßmatrize derart dimensioniert ist, daß sich die Behälterwandung an ihrem Umfang in Radialrichtung in freie Räume hineinverformen kann, die einen oder beide Stempel der Matrize umgeben. Hierdurch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß von radial außen her keine definierte Abstützung vorhanden ist, so daß die Kompaktierung in den Randabschnitten problematisch wird.Difficulties arise with such powder metallurgical processes that work with protective containers Compression method in that the container does not readily reduce the volume of the powder material can follow and folds up in an uncontrollable manner, with spaces with diminished Degree of compression or even air inclusions result. According to one described in the cited reference Embodiment should 'the formation of folds in the container wall during compression or compacting can be prevented by the fact that the press die is dimensioned in such a way that that the container wall can deform at its circumference in the radial direction into free spaces, which surround one or both punches of the die. However, this has the disadvantage that of radially on the outside there is no defined support, so that the compaction in the edge sections becomes problematic.

Gemäß einem anderen in der Literaturstelle beschriebenen Ausführungsbeispiel wird beim Zusammenpressen durch den Oberstempel der Deckel des Behälters abgeschert, und der Stempel dringt dann mit dem abgescherten Deckel in den Behälter ein und preßt das Pulver zusammen. Dadurch wird der Vorteil der Schutzumhüllung jedoch weitgehend aufgehoben, weil durch die Abscherung des Deckels die Gefahr des Eindringens von Fremdkörpern und eine Oxydationsgefahr gegeben sind.According to another embodiment described in the literature reference, when pressing together the lid of the container is sheared off by the upper punch, and the punch then penetrates with the the sheared lid into the container and compresses the powder. This takes advantage of the Protective cover, however, largely repealed, because the shearing of the lid, the risk of Penetration of foreign bodies and there is a risk of oxidation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Gewährleistung der durch die Schutzumhüllung gegebenen Vorteile eine definierte Verformung des Behälters derart zu gewährleisten, daß sich die kompaktierte Pulvermasse an allen Stellen dem Behälter mit dem wesentlichen gleichen Druck ohne Bildung von Hohlräumen anlegtThe invention is based on the object, while ensuring the given by the protective cover Advantages of ensuring a defined deformation of the container in such a way that the compacted Powder mass at all points of the container with essentially the same pressure without formation of Creates cavities

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die auf diese Weise gebildete Ringwulst des Behälters wird gewährleistet, daß bei gleicher Oberfläche des Behälters und sich verringerndem Volumen des Pulverkörpers Hohlräume und Stellen geringer Verdichtung verhindert werden, weil infolge vergrößerter Anlagefläche dem schwindenden Volumen Rechnung getragen wird. Es ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ein weitgehend homogener Heißpreßkörper mit gleichmäßigen metallurgischen Eigenschaften auch in den Randabschnitten.The problem posed is achieved by what is specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics. The annular bead of the container formed in this way ensures that at equal surface area of the container and decreasing volume of the powder body cavities and Places of low compression can be prevented because the shrinking due to the enlarged contact surface Volume is taken into account. The method according to the invention results in a largely homogeneous hot-pressed body with uniform metallurgical properties also in the edge sections.

Ein solches Verfahren erweist sich auch als besonders vorteilhaft zur Herstellung von Preßkörpern aus Superlegierungspulvern, die weitgehend aus Kobalt oder Nickel bestehen, um den daraus hergestellten Bauteilen eine hohe Korrosionsfestigkeit zu verleihen. Das Ausfließen des kompaktierten Pulvers zusammen mit dem Behälter in den Ringraum zwischen Matrize und Stempel kann in der gleichen Richtung erfolgen wie der Preßdruck wirkt, aber auch in Gegenrichtung und auch in beiden Richtungen. Es hat sich gezeigt, daß durch diesen Fließvorgang am Rand das Metall zusätzlich geknetet wird und das Werkstück auch am Rand eine hohe Güte aufweist, die auf das seitliche Fließpressen zurückzuführen ist. Die auf diese Weise hergestellten Heißpreßkörper weisen besonders gleichmäßige metallurgische Eigenschaften auch in den Randabschnitten auf, und es können Spanabfälle weitgehend vermieden werden.Such a method also proves to be particularly advantageous for the production of pressed bodies Superalloy powders, which consist largely of cobalt or nickel, to make the one made from them To give components a high level of corrosion resistance. The outflow of the compacted powder together with the container in the annular space between die and punch can be done in the same direction as the pressure acts, but also in the opposite direction and also in both directions. It has been shown that Through this flow process, the metal is additionally kneaded at the edge and the workpiece is also kneaded at the edge Edge has a high quality, which is due to the side extrusion. That way produced hot-pressed bodies have particularly uniform metallurgical properties also in the Edge sections on, and chip waste can largely be avoided.

In der Zeichnung sind einige Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welche im folgenden näher erläutert werden. Es zeigtIn the drawing are some devices for Implementation of the method according to the invention shown, which are explained in more detail below. It shows

F i g. 1 einen Axialschnitt eines Behälters, der mit Metallpulver teilweise gefüllt ist,F i g. 1 shows an axial section of a container which is partially filled with metal powder,

F i g, 2 einen. Schnit! des in eine Matrize eingesetzten vollgefüllten und verschweißten Behälters,F i g, 2 one. Cut! of the one inserted into a die fully filled and welded container,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Ansicht nach Verformung des Behälters und Verdichtung seinesF i g. 3 one of the F i g. 2 corresponding view after deformation of the container and compression of its

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Powder content through an axially acting upper punch,

Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Schnittansicht eines Preßgesenks mit nach unten und oben verformten äußeren Randabschnitten des Behälters,FIG. 4 shows a sectional view corresponding to FIG. 3 a press die with downwardly and upwardly deformed outer edge sections of the container,

Fig.5 eine axiale Schnittansi:ht eines ringförmig s ausgebildeten Behälters teilweise mit Pulver gefüllt,5 shows an axial sectional view of an annular s trained container partially filled with powder,

Fig.6 eine Schnittansicht des gefüllten und verschweißten Behälters gemäß Fig.5 eingesetzt in ein Preßgesenk,Fig. 6 is a sectional view of the filled and welded The container according to Fig. 5 inserted into a press die,

Fig.7 eine Schnittansicht des Behälters gemäß Fig.G nach erfolgter Deformation mittels eines Ringpreßstempels,7 shows a sectional view of the container according to Fig.G after deformation by means of a ring press die,

F i g. 8 eine der F i g. 7 entsprechende Ansicht, bei der durch zwei Ringformstempel nach oben und unten ausfließende Randabschnitte erzeugt wurden.F i g. 8 one of the F i g. 7 corresponding view, in the case of the two ring-forming punches up and down outflowing edge sections were generated.

F i g. 1 zeigt einen mit Metallpulver 14 gefüllten Behälter 12F i g. 1 shows a container 12 filled with metal powder 14

Der Behälter 12 aus Stahl hat eine zylindrische Seitenwand 16 und eine ebene ob ire Wand 18 und eine ebene untere Wand 20. Die obere Wand 18 weist eine öffnung 22. auf, in die ein rohrförmiger Füll- und Evakuierungsstutzen 24 hineinragt Durch den Stutzen 24 erstreckt sich ein FüHkanal 26, der in den Innenraum 28 führtThe steel container 12 has a cylindrical side wall 16 and a flat upper wall 18 and a flat lower wall 20. The upper wall 18 has an opening 22 . into which a tubular filling and evacuation nozzle 24 protrudes. A feed duct 26, which leads into the interior space 28, extends through the nozzle 24

Ein Formgesenk 30, in dem der Behälter 12 zusammengedrückt wird, ist in F i g. 2 und 3 dargestellt; es umfaßt eine Matrize 32, in deren Bohrung 34 ein oberer Stempel 36 und ein unterer Stempel 38 von entgegengesetzten Seiten her eintreten können. Die Matrize 32 ist nachgiebig auf dem Unterbau 40 einer nicht dargestellten hydraulischen oder mechanischen Presse über Druckfedern 44 abgestützt. Der untere Stempel 38 ist beweglich mit einem nicht dargestellten unteren Pressenkolben verbunden, damit das fertige Werkstück ausgeworfen werden kann. Bei dem Formgesenk 30 nach F i g. 2 und 3 hat der obere Stößel 36 eine Seitenwand 46 und der untere Stößel 38 eine Seitenwand 48. Die Seitenwand 46 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der! Durchmesser der Matrizenbohrung 34, so daß zwischen: diesen Flächen ein verhältnismäßig breiter Ringspalt SO vorhanden ist. Gemäß Fig. 2 und 3 hat dagegen der untere Stempel 38 einen solchen Durchmesser; daß seine Seitenwand 48 mit; enger Passung -verschiebbar mit der Matrizenbohrung 34 zusammenarbeitet Der obere Sternpelhat eine untere; {Fläche ,52, während den untere Stempel eine obere: Fläche 54 hat; die-Fläche 54 ist mit einer Aussparung:56 zum Aufnehmen des Füllstutzens 24 versehene; A:-;^;;;iU;; - -,·. ,^v. ν·ν.·· . '.~>}-;> ,. ■ ..■■' ··-.-
;; Bei der Durchführung des Verfahrens wird der gemäß Fi g;l vorbereitete Behälter 12 yollstägdig mit MetaH-, pulver;14.gefüllt, das aus einer Superlegierung bestehen kann, die Kobalt oder Nickel enthält, so daß sie bei.einer "hbjhen Temperature einer ;>Verförmurig einen;, hohen Widerstand entgegensetzt unä ihre hohe ^Zugfestigkeit beibehält. Nachdem der Innenraum 28 über den Stutzen 24 vollständig;gefüllt !worden: istiiWJrd der 'Stutzen an eine Hochvakuumpumpe angeschlossen, und der Innenraum 2B₁ vollständig evakuiert, um eine spätere .Oxidation der Teilchen; zu verhindern._: Während der Innenraum 28wnpch_r unter,..■, einem hohen_; Vakuum gehalten: wird, wird der Füllstutzen 24 z. B* durch Zuschweißen dicht verschlossen, so daß ein. luftdichter Ansatz58verbleibt. ,, : ■■■ris.·¹··.;·-'■':■■■■:■; ':-::i; ^;ί '·.■'■
ν iDer;söjgeiüljie undfieväkuiertesBehSitcr J2 wird in ;6j ^ehiemi Ofen;iaüffieine fTemperajur von etwa 117O⁰C erhitzt und etwa eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten, worauf der Behälter in die Matrizenöffnung 60 überführt wird, die gemäß F i g. 2 durch die Matrizenbohrung 34 und die obere Stirnfläche 54 des unteren Stempels 38 gebildet wird, wobei der Ansatz 24 nach unten in die Aussparung 56 hineinragt Dann wird gemäß F i g. 3 der obere Stempel 36 nach unten in die Matrizenöffnung 60 bewegt und der Behälter 12 wird zwischen seiner unteren Stirnfläche 52 der Oberseite des unteren Stempels 38 und der Matrizenbohrung 34 zusammengedrückt Im Verlauf dieses Heißpreßvorgangs wird das Metallpulver 14 zunehmend verdichtet während sich der obere Stempel 36 nach unten bewegt, und die Teilchen des Metallpulvers werden unter einem ständig zunehmenden Druck gegeneinander gedrückt, bis sie unter der gleichzeitigen Einwirkung der anfänglich hohen Temperatur und der durch die Druckkraft erzeugten zusätzlichen Wärme miteinander verschmelzen.A molding die 30 in which the container 12 is compressed is shown in FIG. 2 and 3 shown; it comprises a die 32, in the bore 34 of which an upper punch 36 and a lower punch 38 can enter from opposite sides. The die 32 is resiliently supported on the substructure 40 of a hydraulic or mechanical press (not shown) by means of compression springs 44. The lower punch 38 is movably connected to a lower press piston, not shown, so that the finished workpiece can be ejected. In the case of the die 30 according to FIG. 2 and 3, the upper tappet 36 has a side wall 46 and the lower tappet 38 has a side wall 48. The side wall 46 has a diameter which is smaller than the! Diameter of the die bore 34, so that a relatively wide annular gap SO is present between these surfaces. According to FIGS. 2 and 3, however, the lower punch 38 has such a diameter; that its side wall 48 with; close fit - slidably cooperates with die bore 34. The upper star pel has a lower; {Face, 52, while the lower punch has an upper: face 54; The surface 54 is provided with a recess: 56 for receiving the filler neck 24; A: -; ^; ;; iU ;; - -, ·. , ^ v. ν · ν. ··. '. ~>} -;>,. ■ .. ■■ '·· -.-
;; When carrying out the process, the container 12, prepared according to FIG. 1, is filled every full day with MetaH powder, which can consist of a superalloy containing cobalt or nickel, so that at a high temperature it can be used. > Forms a high resistance and maintains its high tensile strength. After the interior space 28 has been completely filled via the connector 24: the connector is connected to a high vacuum pump, and the interior space 2B _{1 is} completely evacuated to allow a later. to prevent, oxidation of the _particles: During the interior 28wnpch under _r, .. ■, a _high, maintained vacuum. is, the filler 24 is z * B by welding shut tightly sealed so that an airtight ,, Ansatz58verbleibt:... ■■■ ris. · ¹ ··.; · - '■': ■■■■: ■; ': - :: i;; ^ί ' ·. ■ '■
ν iThe; söjgeiüljie undfieväkuiertesBehSitcr J2 is in heated iaüffieine fTemperajur of about 117O ⁰ C and held for about an hour at this temperature, is transferred and then the container into the die opening 60, which in accordance with F i g; ^ 6y ehiemi furnace. 2 is formed by the die bore 34 and the upper end face 54 of the lower punch 38, the projection 24 protruding downward into the recess 56. 3, the upper punch 36 moves down into the die opening 60 and the container 12 is compressed between its lower end face 52 of the upper side of the lower punch 38 and the die bore 34 moved down, and the particles of the metal powder are pressed against each other under a constantly increasing pressure until they fuse together under the simultaneous action of the initially high temperature and the additional heat generated by the compressive force.

Wenn die Dichte des Metallpulvers 14 den Wert von 90% überschreitet, erreicht die Charge in ihrem mittleren Teil eine größere Dichte als im Bereich ihres Umfangs, und wenn sich die Dichte 100% nähen, was dem Zustand eines völlig massiven Körpers entspricht, wird der Umfangsabschnitt des Behälters 12 in axialer Richtung verformt, d.h. er wird in den Ringspalt 50 zwischen der Seitenwand 46 des oberen Stempels und der Matrizenbohrung 34 hineingepreßt, so daß eine in axialer Richtung vorspringende ringförmige Rippe oder Lippe 62 entstehtWhen the density of the metal powder 14 exceeds 90%, the batch reaches its own middle part has a greater density than in the area of its perimeter, and if the density is 100% sew what corresponds to the state of a completely solid body, the peripheral portion of the container 12 becomes axial Direction deformed, i.e. it is in the annular gap 50 between the side wall 46 of the upper punch and the die bore 34 pressed into it, so that an axially projecting annular rib or Lip 62 arises

Wenn die Dichte der Charge den Wert von 100% erreicht, wird das überschüssige Metallpulver ebenfalls in den Ringkanal 64 innerhalb;der ringförmigen Lippe 62 hineingepreßt und dieser Teil des Metallpulvers hat eine geringere Dichte ills.der verbleibende Teil der jetzt praktisch in einen massiven Körper 68, verwandelten Charge. Hierauf wird der obere Stempel 36 aus der Matrizenöffnung 60 zurückgezogen, und der zusammengedrückte Behälter 12 wird aus der Matrizenöffnung 60 ausgeworfen, z. B. dadurch, daß der untere Stempel 38 nach oben bewegt wird. Nunmehr wird der Behälter 12 durch eine maschinelle Bearbeitung oder auf andere Weise zusammen mit dem eine geringere Dichte aufweisenden Umfangsabschnitt der verfestigten Charge entfernt. _k,When the density of the batch reaches the value of 100%, the excess metal powder is also pressed into the annular channel 64 within the annular lip 62 and this part of the metal powder has a lower density, the remaining part of which is now practically in a solid body 68 , transformed batch. The upper punch 36 is then withdrawn from the die opening 60 and the compressed container 12 is ejected from the die opening 60, e.g. B. in that the lower punch 38 is moved upwards. The container 12 is now machined or otherwise removed along with the lower density peripheral portion of the solidified batch. _k ,

F i g. 4 zeigt eine abgeänderte Matrizenanordnung 70, bei der der obere Stempel 36, die Matrize 30 und der untere Stempel 38 im. wesentlichen ebenso ausgebildet sind wie bei der Anordnung nach Fig.2 und 3. Die Anordnung nach Fig.4 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen nur ,dadurch, daß der untere Stempel 38 an seinem oberen Ende an seinem Rand mit einer ringförmigen Aussparung 72 versehen ist, so daß an dieser Stelle ein Ringspalt 74 verbleibt, der dem oberen Ringspalt 50 entspricht, sich jedoch in der entgegengesetzten, axialen Richtung erstreckt. Die Matrizenanordnung 70 nach Fig.4 wird zweckmäßig dann benutzt, wenn ein Behälter 76 zusammengedrückt werden soll, der eine größere axiale Dicke hat als der Behälter 12 nach-Fig. 1. Das Füllen, Evakuieren, Verschließen, Erhitzen und Einbringen in die Matrizenöffnung 60 erfolgen in der oben beschriebenen Weise. Während des Verdichtungshubes der Presse wird der Behälter 76 zwischen dem oberen Stempel 36 und dem unteren Stempel 38 zusammengedrückt. Wenn sich jedoch die Dichte der Füllung 78 des Behälters dem Wert von 100% nähert, werden die Randabschnitte des Behälters 76 zusammen mit dem. darin enthaltenen Metallpulver in entgegengesetzten axialen Richtungen so verformt, daß eine obere ringförmige Rippe 82 undF i g. 4 shows a modified die assembly 70 in which the upper punch 36, the die 30 and the lower punch 38 im. are essentially designed in the same way as in the arrangement according to FIGS. 2 and 3. The The arrangement according to Figure 4 differs from that described above only in that the lower Stamp 38 is provided at its upper end on its edge with an annular recess 72, so that an annular gap 74 remains at this point, which corresponds to the upper annular gap 50, but is in the opposite axial direction extends. The die arrangement 70 according to FIG. 4 is expedient then used when a container 76 is to be compressed which has a greater axial thickness than that Container 12 according to Fig. 1. Filling, evacuating, sealing, heating and placing in the die opening 60 take place in the manner described above. During the compression stroke of the press, the Container 76 between the upper punch 36 and the lower punch 38 compressed. If however, the density of the filling 78 of the container approaches the value of 100%, the edge portions of the Container 76 together with the. metal powder contained therein in opposite axial directions deformed so that an upper annular rib 82 and

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eine untere ringförmige Rippe 84 entstehen, die in die Ringspalte 50 bzw. 74 hineinragen, wobei das im äußeren Teil'des Behälters enthaltene Metallpulver in die in der Umfangsrichtung verlaufenden Kanäle 86 und 88 fließt, iiie durch die ringförmigen Rippen 82 und 84 S abgegrenzt sind.a lower annular rib 84 arise, which protrude into the annular gaps 50 and 74, the im metal powder contained in the outer part of the container into the channels 86 and extending in the circumferential direction 88 flows, which are delimited by the annular ribs 82 and 84S.

Dann wird der obere Stempel 36 nach oben zurückgezogen¹, und der untere Stempel 38 wird weiter nach oben bewegt, um den Behälter 76 aus der Matrize auszuwerfen. Hierauf wird der Behälter 80 durch eine maschinelle Bearbeitung oder auf 'andere Weise zusammen mit dem Randabschnitt der' verfestigten MetallcHarge 78 entfernCderen größter mittlerer Teil •wie zuvor einen Körper aus Metall bildet,' der jedoch eine größere axiale Dicke hat als der Metallkörper 68, der in der mit F i g: 1 bis 3 beschriebenen Weise erzeugt worden istThen the upper punch 36 is withdrawn upwards ¹ and the lower punch 38 is moved further upwards to eject the container 76 from the die. The container 80 is then machined or otherwise removed together with the edge portion of the solidified metal batch 78, the largest central portion of which forms a body of metal as before, but which has a greater axial thickness than the metal body 68, which in the manner described with FIGS. 1 to 3

In F i g. 5,6 und 7 ist ein ringförmiger Behälter 92 von relativ geringer Höhe dargestellt Der Behälter 92 umfaßt äußere und innere zylindrische Seitenwände 94 und 96, deren Höhe ebenfalls nur einem Bruchteil des Durchmessers des Behälters 92 entspricht und die durch ringförmige obere und untere Wände 98 und 100 so miteinander verbunden sind, daß eine durchgehende zentrale öffnung 102 gebildet ist Die obere Wand 98 ist mit einer oder mehreren öffnungen 104 versehen, mit deren Rändern jeweils ein zum Füllen und Evakuieren des Behälters dienender Rohrstutzen 106 verschweißt ist Die Füllstutzen 106 weisen Füllkanäle 108 auf, die zu einer ringförmigen Kammer 110 in dem Behälter 92 führen, der die Charge 111 aus Metallpulver aufnehmen soll: -■'·■■■;· ■■"■'■■ ■■■■■■; ·^ι:" ■■*■■ ■=■■'.· ^:"'- ^u ' ^: ■In Fig. 5,6 and 7 shows an annular container 92 of relatively low height. The container 92 includes outer and inner cylindrical side walls 94 and 96, the height of which also corresponds to only a fraction of the diameter of the container 92 and which is provided by annular upper and lower walls 98 and 100 are connected to one another in such a way that a continuous central opening 102 is formed. The upper wall 98 is provided with one or more openings 104, to the edges of which a pipe socket 106 is welded for filling and evacuating the container which lead to an annular chamber 110 in the container 92 which is to receive the charge 111 of metal powder: - ■ '· ■■■; · ■■ "■' ■■ ■■■■■■; · ^ι: " ■ ■ * ■■ ■ = ■■ '. · ^: "' - ^u ' ^: ■

'Das Formgesenk 112, in dem der Behälter zusammengedrückt wird, umfaßt gemäß Fig.6 und 7 eine Matrize 114 mit einer Matrizenbohrung 116, in deren oberes bzw. unteres Ende ein oberer Stempel 118 und ein unterer Stempel 120 in entgegengesetzten Richtungen eintreten können. Die Matrize 114 ist nachgiebig auf dem Unterbau 122 einer nicht dargestellten hydraulischen oder mechanischen Presse durch eine Pu'iervorrichtung 124 unterstützt, die gemäß Fig. 6 mehrere über den Umfang der Matrize 114 in Winkelabständen verteilte Druckfedern 126 umfaßt Mit der Matrize 114, dem oberen Stempel 118 und dem unteren Stempel 120 arbeitet ein zentral angeordneter Kern 128 zusammen, der die öffnung 102 des Behälters 92 ausfüllt während das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe der Anordnung nach F i g. 5 bis 7 durchgeführt wird'The mold 112 in which the container is compressed 6 and 7 comprises a die 114 with a die bore 116, in the upper or lower end of an upper punch 118 and a lower punch 120 can enter in opposite directions. The die 114 is resilient the substructure 122 of a hydraulic or mechanical press, not shown, by means of a pusher device 124 supports which, according to FIG. 6, several over the circumference of the die 114 at angular intervals distributed compression springs 126 comprises die 114, upper punch 118, and lower punch 120 a centrally arranged core 128 works together, which fills the opening 102 of the container 92 during the method according to the invention with the aid of the arrangement according to FIG. 5 to 7 is carried out

Der obere Stempel 118 und der untere Stempel 120 weisen jeweils eine Seitenwand 130 bzw. 132 auf. Die Seitenwand 130 des oberen Stempels 118 hat gemäß F i g. 7 »inen kleineren Durchmesser als die Matrizenbohrung 116, so daß zwischen diesen Teilen ein Ringspalt 134 verbleibt Die Seitenwand 132 des unteren Stempels 120 arbeitet mit enger Passung, jedoch verschiebbar mit der Matrizenbohrung 116 zusammen. Der mittlere Teil des oberen Stempels 118 weist eine Aussparung 136 auf, die an ihrem unteren Ende mit einer Bohrungserweiterung 138 versehen ist so daß ein Ringspalt 140 zwischen der Seitenwand 142 des Kerns 128 und der Bohrungserweiterung 138 verbleibt Der obere Stempel 130 weist an seinem ringförmigen unteren Ende eine ringförmige Preßfläche 144 auf, während der untere Stempel 120 mit einer ein Widerlager bildenden ebenen oberen Stirnfläche 146 versehen ist, deren mittlerer Teil eine Aussparung 148 zum Aufnehmen eines zentralen Ansatzes 150, der von dem Kern 128 aus nach unten ragt, aufweist.The upper punch 118 and the lower punch 120 each have a side wall 130 and 132, respectively. The side wall 130 of the upper punch 118 according to FIG F i g. 7 »a smaller diameter than the die bore 116, so that between these parts a Annular gap 134 remains. The side wall 132 of the lower punch 120 operates with a tight fit, however slidably together with the die bore 116. The middle part of the upper punch 118 has a Recess 136, which is provided at its lower end with a bore extension 138 so that a The annular gap 140 between the side wall 142 of the core 128 and the bore extension 138 remains upper punch 130 has an annular pressing surface 144 at its annular lower end, while the lower punch 120 has a flat upper end face 146 which forms an abutment is provided, the central part of which has a recess 148 for receiving a central lug 150, which is of the core 128 protrudes from downward.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach F i g; 5 bis 7 wird der Behälter 92 mit der Metallpulvercharge 111 über die Füllkanäle 108 der Rohrstutzen 106 gefüllt woraufhin die Kammer 110 mit Hilfe des bzw. jedes Füllstutzens 106 an eine Hochvakuumpumpe angeschlossen und evakuiert wird. Nach dem Evakuieren werden die Füllstutzen durch Zuschweißen dicht verschlossen, so daß der Behälter schließlich einen oder mehrere luftdicht verschlossene spitz zulaufende Ansätze 152 trägt Der so evakuierte und dicht verschlössine, mit dem-Metallpulver gefüllte Behälter wird hierauf in einem Ofen erhitzt und dann in die Matrizenöffnung 154 überführt die durch die Matrizenbohrung 116 und die obere Stirnfläche 146 des unteren Stempels 120 abgegrenzt ist wobei die verschlossenen Ansätze'106 nach unten in Aussparungen 155 an'der Stirnfläche 146 ragen. Danach wird der obere Stempel 118 gemäß F i g. 7 nach unten und in die Matrizenöffnung 154 hinein bewegt, damit der Behälter 92 zwischen der unteren Stirnfläche 144 des oberen Stempels 118 und der oberen Stirnfläche 146 des unteren Stempels 120 zusammengedrückt wird, während die Wand der Matrizenbohrung 116 jede Ausdehnung in seitlicher Richtung verhindert Während der Durchführung dieses Heißpreßvorgangs wird die Metallpulvercharge 111 in zunehmendem Maße verdichtet, während sich der obere Stempel 118 nach unten bewegt und die Metallpulverteilchen werden in dem Behälter 92 zusammengedrückt Diese Teilchen der Charge 111 werden mit einer ständig zunehmenden Kraft auf einem immer kleiner werdenden Raum zusammengedrängt, bis sie unter der gleichzeitigen Einwirkung der anfänglichen hohen Temperatur Und der durch die Verdichtung erzeugten zusätzlichen Wärme miteinander verschweißen.When carrying out the method according to F i g; 5 to 7, the container 92 with the metal powder charge 111 becomes The pipe socket 106 is filled via the filling channels 108, whereupon the chamber 110 is filled with the aid of the or each Filler neck 106 is connected to a high vacuum pump and evacuated. After evacuation the filler necks are tightly closed by welding, so that the container finally one or several hermetically sealed pointed lugs 152 carries the so evacuated and tightly closed, Containers filled with the metal powder are then heated in an oven and then placed in the die opening 154 transfers the through the die bore 116 and the upper end face 146 of the lower punch 120 is delimited, the closed lugs 106 downward in recesses 155 on the end face 146 protrude. Thereafter, the upper punch 118 is shown in FIG. 7 down and into the die opening 154 moved so that the container 92 between the lower end face 144 of the upper punch 118 and the upper Face 146 of the lower punch 120 is compressed while the wall of the die bore 116 prevents any lateral expansion while this hot pressing operation is being carried out the metal powder charge 111 is increasingly compacted, while the upper punch 118 moved downward and the metal powder particles are compressed in the container 92 Particles of Charge 111 are becoming smaller and smaller with an ever increasing force Space huddled until under the simultaneous action of the initial high Temperature and the additional heat generated by the compression weld together.

Wenn sich die Dichte der MetaUpulvercharge 111 dem Wert 100% nähert, bzw. wenn sich ein völlig massiver Metallkörper bildet, werden die größeren Teile des Behälters 92 zwischen der Außenwand 94 und der Innenwand 96 in axialer Richtung zusammengedrückt, während die inneren und äußeren Randabschnitte in der Nähe der Seitenwände 96 und 94 gemäß Fi g. 7 in axialer Richtung dadurch verformt werden, daß sie in die Ringspalte 134 bzw. 140 hineingepreßt werden, so daß sie äußere und innere hohle ringförmige Rippen 156 und 158 bilden, die weniger stark verdichtete Teilmengen der MetaUpulvercharge 111 enthalten. Wenn; die Verdichtung so weit getrieben wird, daß die-Dichte der zusammengedrückten Charge 111 den Wert von 100% erreicht wird das überschüssige Metallpulver ebenfalls in die ringförmigen Kanäle 160 und 162 innerhalb der Rippen 156 und 158 hineingepreßt während der verbleibende Teil der Charge praktisch einen massiven Körper bildetWhen the density of the metal powder batch 111 approaches 100%, or when it is completely forms solid metal body, the larger parts of the container 92 between the outer wall 94 and the inner wall 96 compressed in the axial direction, while the inner and outer edge portions in the vicinity of the side walls 96 and 94 according to FIG. 7th are deformed in the axial direction in that they are pressed into the annular gaps 134 and 140, so that they have outer and inner hollow annular ribs 156 and 158, which contain less densely compacted portions of the metal powder batch 111. If; the Compression is carried out so far that the density of the When the compressed batch 111 reaches the value of 100%, the excess metal powder is likewise pressed into the annular channels 160 and 162 within the ribs 156 and 158 during the remaining part of the batch practically forms a massive body

Nach der Beendigung der Verdichtung der Charge 111 wird der obere Stempel 118 aus der Matrizenöffnung 154 nach oben zurückgezogen, und der jetzt zusammengedrückte Behälter wird aus der Matrizenöffnung 154 ausgeworfen. Hierauf wird der Behälter 92 durch eine maschinelle Bearbeitung oder auf andere Weise zusammen mit den weniger stark verdichteten Randabschnitten der jetzt massiv gewordenen Charge 111 entfernt, so daß man einen Ringkörper 168 erhält der aus im wesentlichen massivem Metall bestehtAfter the completion of the compaction of the batch 111, the upper punch 118 emerges from the die opening 154 is withdrawn upwards and the now compressed container emerges from the die opening 154 ejected. The container 92 is then machined or otherwise Way together with the less compacted edge sections of the now massive batch 111 removed, so that an annular body 168 is obtained which consists essentially of solid metal

F i g. 8 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform eines mit 170 bezeichneten Formgesenks mit einem oberen Stempel 118 und einem unteren Stempel 120, die im wesentlichen ebenso geformt sind wie in Fig.6 und 7, sowie mit einer nicht dargestelltenF i g. 8 shows a further modified embodiment of a molding die designated 170 with an upper punch 118 and a lower punch 120, which are shaped substantially the same as in FIG 6 and 7, as well as with a not shown

nachgiebigen Unterstützung und einem Kern 128, wobei die einzige Änderung darin besteht, daß ein unterer Ringspalt 172 zwischen der einen kleineren Durchmesser aufweisenden Seitenwand 174 des unteren Stempels 120 und der Matrizenbohrung 116 vorhanden ist Entsprechend der Anordnung nach Fig.4 wird das Formgesenk 170 anstelle des Gesenks 112 benutzt, wenn ein Behälter 176 zusammengedrückt werden soll, der eine größere axiale Dicke hat als der Behälter 92 nach F i g. 5. Nach dem Pressen bilden sich wie zuvor äußere und innere Rippen 182 und 184 und außerdem an der Unterseite äußere und innere Rippen 186 und 188. Die oberen Rippen dehnen sich in den äußeren oberen Ringspalt 190 bzw. den inneren oberen Ringspalt 192 hinein aus, wobei diese Ringspalte durch die Matrizenbohrung 116, den oberen Stempel 118 und den Kern 128 abgegrenzt sind, während sich die unteren Rippen in die unteren äußeren und inneren Ringspalte 172 und 194 hinein ausdehnen, die durch die Matrizenbohrung 116, den unteren Stempel 120 und den Kern 128 abgegrenzt sind, wobei der Kern 128 in eine Bohrungserweiterung 196 eingreift, die mit einer zentralen Aussparung 198 zum Aufnehmen des Ansatzes 150 am unteren Ende descompliant support and a core 128, the only change being that a lower Annular gap 172 between the smaller diameter side wall 174 of the lower punch 120 and the die bore 116 is present. According to the arrangement according to FIG Forming die 170 used in place of die 112 when a container 176 is to be compressed, which has a greater axial thickness than the container 92 of FIG. 5. After pressing, form as before outer and inner ribs 182 and 184 and also outer and inner ribs 186 and 188 on the underside. The upper ribs expand into the outer upper annular gap 190 or the inner upper annular gap 192 into it, with these annular gaps through the die bore 116, the upper punch 118 and the core 128 are delimited, while the lower ribs in the lower outer and inner annular gaps 172 and 194 expand into it, through the die bore 116, the lower punch 120 and the core 128 are delimited, the core 128 in a bore extension 196 engages with a central recess 198 for receiving the lug 150 at the lower end of the

Kerns versehen ist. Das etwa vorhandene überschüssig« Metallpulver fließt aus der Charge 178 in die Nuten, dii durch die Rippen 182,184,186 und 188 abgegrenzt sind. Dann wird der obere Stempel 118 nach obei zurückgezogen, und der untere Stempel 120 wird nacl oben bewegt, damit der zusammengedrückte Behältei 176 aus der Matrize ausgeworfen wird. Hierauf wird dei Behälter durch eine maschinelle Bearbeitung oder au andere Weise zusammen mit den nicht völlig massn gewordenen Randabschnitten der Charge 178 entfernt so daß man einen massiven Metallring erhält, der in Vergleich zu dem gemäß F i g. 7 hergestellten Metall ring eine größere axiale Dicke aufweist
Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise, beKerns is provided. Any excess metal powder that is present flows from charge 178 into the grooves that are delimited by ribs 182, 184, 186 and 188. Then the upper punch 118 is retracted upward and the lower punch 120 is moved upward to eject the compressed container 176 from the die. The container is then removed, by machining or in some other way, together with the edge portions of the batch 178 which have not become completely dimensioned, so that a solid metal ring is obtained which, in comparison to the one shown in FIG. 7 produced metal ring has a greater axial thickness
The procedure described above, be

der der mit dem Metallpulver gefüllte Behälter ein« Stunde lang auf einer Temperatur von etwa 1170⁰C gehalten wurde, erwies sich für die in Frage kommender Abmessungen des zu erzeugenden Metallkörpers ah zweckmäßig. Für Metallkörper, deren AbmessungerThe fact that the container filled with the metal powder was kept at a temperature of about 1170 ^° C. for one hour proved to be appropriate for the dimensions of the metal body to be produced in question. For metal bodies, their dimensions

innerhalb eines bestimmten Bereichs variieren, kommer Temperaturen im Bereich von etwa 1090 und 1210⁰C ir Frage, und die Dauer der Erhitzung wird zur Anpassung an größere Abmessungen und Gewichte verlängertvary within a certain range, temperatures come in the range of about 1090 and 1210 ⁰ C ir question, and the duration of the heating is extended to accommodate larger dimensions and weights

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

709 537/12709 537/12

Claims

Patent claims:

1. A method for producing a tight, rotationally symmetrical hot-pressed body from metal powder, in which a deformable metal container filled with metal powder, sealed, evacuated, sealed, heated to pressing temperature, held for a while at this temperature and in one of the Container tightly enclosing press die is used and deformed, characterized in that that under the action of axial pressure a circumferentially running edge portion of the container is axially remains unloaded and the container with powder filling in the axial direction in a circumferential annular space pressed between die and punch and after ejection from the pressing device in per se is separated in a known manner from the powder filling compacted to form a Hcißpreßkörper.

2. The method according to claim 1, characterized in that the axial deformation of the Randab cut occurs in a direction opposite to the direction in which the axial compressive force occurs is applied (Fig. 3).

3. The method according to claim 1, characterized in that the axial deformation of the edge section is effected in the same direction in which the axial compressive force is applied (Fig. 4).

4. The method according to claim 1, characterized in that the axial deformation of the edge portion is effected in both opposite axial directions (Fig. 4 and Fig. 8).

5. The method according to claim 1, characterized in that when using an annular Container inner and outer edge portions of the container in the axial direction in circumferential direction Annular spaces are pressed in (F i g. 5 to 8).

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6. The method according to claim 1, characterized in that the container and its contents are brought to a temperature of about 1170 ⁰ C and held for about an hour at this temperature before the compressive force is applied.