DE1959430C3

DE1959430C3 - Process for the production of a tight, rotationally symmetrical hot-pressed body from metal powder

Info

Publication number: DE1959430C3
Application number: DE1959430A
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: 1978-04-13
Also published as: US3611546A; SE361140B; DE1959430A1; GB1277954A; FR2024261A1; CH515764A; DE1959430B2

Description

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 umschließung 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 Zusammenpressen oder Verdichten* 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 vorhandenDifficulties 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 The embodiment is intended to prevent wrinkles from forming in the container wall during compression or compacting * can be prevented by dimensioning the press die 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 outside there is no defined support

ίο ist, so daß die Kontaktierung in den Randabschnitten problematisch wird.ίο is so that the contact 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 desAccording 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 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

ίο Eindringens von Fremdkörpern und eine Oxydationsgefahr gegeben sind.ίο Penetration of foreign bodies and a risk of oxidation given are.

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 kompakticrte Pulvermasse an allen Stellen dem Behälter mit dem wesentlichen gleichen Druck ohne Bildung von Hohlräumen anlegt.The 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 iin Kennzeichnungsicil 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 metal-The task at hand is solved by the iin Characteristic of claim 1 specified features. By being educated in this way Annular bead of the container ensures that with the same surface area of the container and decreasing Volume of the powder body, cavities and places of low compression are prevented because due to the enlarged contact surface, the shrinking volume is taken into account. It arises through the inventive method a largely homogeneous hot-pressed body with uniform metal

4» lurgischen Eigenschaften auch in den Kandabschnitten.4 »Lurgical properties also in the 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 ßauteilen 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 einigt 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

Fig. I einen Axialschnitt eines Behälters, der mit Metallpulver teilweise gefüllt ist,Fig. I is an axial section of a container which is partially filled with metal powder,

⁶S F i g. 2 einen Schnitt des in eine Matrize eingesetzten vollgefüllten und verschweißten Behälters, ⁶ SF i g. 2 a section of the fully filled and welded container inserted into a die,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht nach Verformung des Behälters und Verdichtung seines3 shows a view corresponding to FIG. 2 after the container has been deformed and its compression

Pulverinhalls durch einen axial wirkenden Oberstempel,Powder inhalls by an axially acting upper punch,

Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Schnittansicht eines PreQgesenks mit nach unten und oben verformten äußeren Randabschnittendes Behälters, 4 shows a sectional view corresponding to FIG. 3 of a PreQ die with the outer edge sections of the container deformed downwards and upwards,

Fig.5 eine axiale Schnittansicht eines ringförmig ausgebildeten Behälters teilweise mit Pulver gefüllt,Fig.5 is an axial sectional view of an annular trained container partially filled with powder,

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

Fig.7 eine Schniitansicht des Behälters gemäß id Fig.6 nach erfolgter Deformation mittels eines Ringpreßstempels,7 shows a sectional view of the container according to id 6 after deformation has taken place 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 which Edge sections flowing upwards and downwards were produced by two ring-forming dies.

Fig. 1 zeigt einen mit Metallpulver 14 gefüllten Behälter 12.1 shows a container 12 filled with metal powder 14.

Der Behälter 12 aus Stahl hat eine zylindrische Seitenwand 16 und eine ebene obere 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 Füllkanal 26, der in den Innenraum 28 führt.The steel container 12 has a cylindrical side wall 16 and a planar top wall 18 and a flat lower wall 20. The upper wall 18 has an opening 22 into which a tubular filling and Evacuation port 24 protrudes. A filling channel 26 extends through the nozzle 24 and into the interior 28 leads.

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 <i0 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 Fi 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 4η verhältnismäbig breiter Ringspalt 50 vorhanden ist. Gemäß F i g. 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 Stempel hat eine untere Fläche 52, während der untere Stempel eine obere Fläche 54 hat; die Fläche 54 ist mit einer Aussparung 56 zum Aufnehmen des Füllstutzens 24 versehen.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 an upper punch 36 and a lower punch 38 of can enter opposite sides. The die 32 is flexible on the substructure <i0 one Hydraulic or mechanical press, not shown, is supported by compression springs 44. The lower The 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 Fi g. 2 and 3 have the upper tappet 36 a side wall 46 and the lower plunger 38 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 4η between these surfaces relatively wide annular gap 50 is present. According to FIG. On the other hand, the lower punch 38 has 2 and 3 such a diameter that its side wall 48 is slidable with a close fit with the die bore 34 cooperates. The upper punch has a lower surface 52 while the lower punch has a has top surface 54; the surface 54 is provided with a recess 56 for receiving the filler neck 24 Mistake.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird der gemäß Fig. t vorbereitete Behälter 12 vollständig mit Metallpulver 14 gefüllt, das aus einer Superlegierung bestehen kann, die Kobalt oder Nickel enthält, so daß sie bei einer hohen Temperatur einer Verformung einen hohen Widerstand entgegensetzt und ihre hohe Zugfestigkeit beibehält. Nachdem der Innenraum 28 über den Stutzen 24 vollständig gefüllt worden ist, wird der Stutzen an eine Hochvakuumpumpe angeschlossen, und der Innenraum 28 vollständig evakuiert, um eine spätere Oxidation der Teilchen zu verhindern. Während der Innenraum 28 noch unter einem hohen Vakuum gehalten wird, wird der Füllstutzen 24 z. B. durch Zuschweißen dicht verschlossen, so daß ein luftdichter Ansatz 58 verbleibt.When carrying out the method, the container 12 prepared according to FIG. T is completely filled with metal powder 14, which may consist of a superalloy containing cobalt or nickel, so that it offers high resistance to deformation at a high temperature and its high tensile strength maintains. After the interior 28 has been completely filled via the connection 24, the connection is connected to a high vacuum pump and the interior 28 is completely evacuated in order to prevent subsequent oxidation of the particles. While the interior 28 is still held under a high vacuum , the filler neck 24 z. B. tightly closed by welding, so that an airtight extension 58 remains.

Der so gefüllte und evakuierte Behälter 12 wird in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa I17O°C erhitzt und etwa eine Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten, worauf der Behaiter in die Matrizenöffnung 60 überführt wird, die gemäß Fig.2 durch die Matrizenbohrung 34 und die obere Stirnfläche 54 des unteren Stempels 38 gebildet wird, wobei der Ansau 24 nach unten in die Aussparung 56 hineinragt. Dann wird gemäß Fig.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.The thus filled and evacuated container 12 is brought to a temperature of about 110 ° C. in an oven heated and held at this temperature for about an hour, whereupon the Behaiter into the die opening 60 is transferred, which according to Figure 2 through the die bore 34 and the upper end face 54 of the lower punch 38 is formed, wherein the Ansau 24 after protrudes into the recess 56 at the bottom. Then, according to Figure 3, the upper punch 36 is down into the Die opening 60 is moved and the container 12 is between its lower end face 52 of the top of the lower punch 38 and the die bore 34 are compressed. In the course of this hot pressing process the metal powder 14 is increasingly compacted as the upper punch 36 moves downwards, and the particles of the metal powder are pressed against each other under a constantly increasing pressure, until they are under the simultaneous action of the initially high temperature and that caused by the Compressive force generated additional heat melt together.

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 00% nähert, was dem Zustand eines völlig massiven Körpers entspricht, wird der Umfangsabschnitt des Behälters >2 in axialer Richtung verformt, d. h. er wird in den Ringspalt 50 zwischen der Seitenwand 46 des oberen Stempels und der Mafrizenbohrung 34 hineingepreßt, so daß eine in axialer Richtung vorspringende ringförmige Rippe oder Lippe 62 entsteht.When 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 when the density approaches 00% what corresponds to the state of a completely solid body, the peripheral portion of the container is> 2 in axial Deformed direction, d. H. it is in the annular gap 50 between the side wall 46 of the upper punch and the Mafrizenbohrung 34 pressed in, 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 als 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.When the density of the batch reaches 100%, the excess metal powder also becomes pressed into the annular channel 64 within the annular lip 62, and this has part of the metal powder a lower density than the remaining part of the now practically transformed into a solid body 68 Batch. Then the upper punch 36 is withdrawn from the die opening 60, and the compressed one Container 12 is ejected from die opening 60, e.g. B. in that the lower Stamp 38 is moved upwards. The container 12 is now machined or otherwise together with the lower density peripheral portion of the solidified Batch removed.

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 F i g. 2 und 3. Die Anordnung nach F i g. 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 entge^ür.igesetzten axialen Richtung erstreckt. Die Matrizenanordnung 70 nach Fig.4 wird zweckmäßig dann benutzt, wenn tin 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 dss Verdichtungshubes der Presse wird der Behälter 76 zwischen dem oberen Stempel 36 ur.d 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. FIG. 4 shows a modified die arrangement 70 in which the upper punch 36, the die 30 and the lower punch 38 are designed essentially in the same way as in the arrangement according to FIG. 2 and 3. The arrangement according to FIG. 4 differs from that described above only in that the lower punch 38 is provided at its upper end at 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. The die arrangement 70 according to FIG. 4 is expediently used when a container 76 is to be compressed, which has a greater axial thickness than the container 12 according to FIG in the manner described above. During the compression stroke of the press, the container 76 is compressed between the upper punch 36 and the lower punch 38. However, when the density of the filling 78 of the container approaches 100%, the edge portions of the container 76 together with the metal powder contained therein are deformed in opposite axial directions so that an upper annular rib 82 and

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, die durch die ringförmigen Rippen 82 und 84 s abgegren/.l sind.a lower annular rib 84 arise, which protrude into the annular gaps 50 and 74, respectively, wherein the metal powder contained in the outer part of the container flows into the circumferential channels 86 and 88 , which are separated by the annular ribs 82 and 84 s /. l are.

Dann wird der obere Stempel 36 nach oben zurückgezogen, 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 Metallchargc 78 entfernt, deren 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 l^; i g. I bis 3 beschriebenen Weise erzeugt worden ist.Then the upper punch 36 is retracted upward and the lower punch 38 is moved further upward to eject the container 76 from the die. The container 80 is then removed by machining or otherwise along with the edge portion of the solidified metal charge 78, the largest central part of which, as before, forms a body of metal, but which has a greater axial thickness than the metal body 68 with l ^; i g. I to 3 described manner has been generated.

In F i g. 5,6 und 7 ist ein ringförmiger Behälter 92 von relativ geringer Höhe dargestellt. Der Behälter 92 τΐί"Γίϊβΐ äußere ufiii innere /.^lin^nvh*¹ S^r>i'.^f'n^u/?.nⁱl^i> ^^ 'ⁿ 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 Fullkanäle 108 auf, die zu einer ringförmigen Kammer 110 in dem Behälter 92 yo führen, der die Charge 111 aus Metallpulver aufnehmen soll.In Fig. 5, 6 and 7, an annular container 92 of relatively low height is shown. The container 92 τΐί "Γίϊβΐ outer ufiii inner /.^lin^nvh* ¹ S ^r> i '. ^F ' n ^{u /} ? .N ⁱ l ^i> ^^ ' ⁿ and 96, the height of which is also only a fraction of the diameter of the container 92, and which are connected to one another by annular upper and lower walls 98 and 100 in such a way that a continuous central opening 102 is formed. The upper wall 98 is provided with one or more openings 104 , each with one for filling and the pipe socket 106 serving for evacuation of the container is welded. The filling sockets 106 have filling channels 108 which lead to an annular chamber 110 in the container 92 yo , which is intended to receive the charge 111 of metal powder.

Das Formgesenk 112, in dem der Behälter zusammengedrückt wird, umfaßt gemäß F-' i g. 6 und 7 eine Matrize 114 mit einer Matrizenbohrung 116. in deren oberes j.s 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 Puffervorrichtung 124 unterstützt, die gemäß F i g. 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 1 12, in which the container is compressed, comprises according to F- 'i g. 6 and 7 a die 114 with a die bore 116. In the upper or lower end of which an upper punch 118 and a lower punch 120 can enter in opposite directions. The die 114 is resiliently supported on the substructure 122 of a hydraulic or mechanical press (not shown) by a buffer device 124 which, according to FIG. 6 comprises a plurality of compression springs 126 distributed over the circumference of the die 114 at angular intervals. A centrally arranged core 128 works together with the die 114, the upper punch 118 and the lower punch 120. which fills the opening 102 of the container 92, while the method according to the invention is carried out 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 Fig. 7 einen 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 130. 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. According to FIG. 7, the side wall 130 of the upper punch 118 has a smaller diameter than the die bore 116, so that an annular gap 134 remains between these parts. The side wall 132 of the lower punch 120 cooperates with the die bore 116 for a tight fit but slidably. The middle part of the upper punch 118 has a recess 136 . which is provided at its lower end with a bore widening 138 , so that an annular gap 140 remains between the side wall 142 of the core 128 and the bore widening 138. The upper punch 130 has an annular pressing surface 144 at its annular lower end . while the lower punch 120 is provided with a flat upper end face 146 which forms an abutment and the central part of which has a recess 148 for receiving a central projection 130 which projects downward from the core 128.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach F 1 g. 5 bis 7 wird der Behälter 92 mit der Mctallptilvcrchargc 111 über die Füllkanäle 108 der Rohrstutzen 106 gefüllt, woraufhin die Kammer 110 mit Hilfe des bzw. jedes Füllstut/cns 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 spit/ zulaufende Ansät ze 152 trägt. Der so evakuierte und dicht verschlossene, mit dem Metallpulver gefüllte Behälter wird hierauf in einem Ofen erhitzt und dann in die Matri/.cnöffnung 154 überführt, die durch die Matrizenbohrung 116 und die obere Stirnfläche 146 des unteren Stempels 120 abgegrenzt ist. wobei die verschlossenen Ansät/t¹ 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 Matri/enöffnung 154 hinein bewegt, damil der Behälter 92 /wischen der unleren Stirnfläche 144 des oberen Stempels 118 und der oberen Stirnfläche 146 des unteren Stempels 120 zusammengedrückt wird, während die Wand der Matri/enbohrung 116 jede Ausdehnung in seitlicher Richtung verhindert. Während der Durchführung dieses lleißpreßvorgangs wird die Metallpulvercharge 111 in zunehmendem Maße verdichtet, während sich der obere Stempel 118 nach unten bewegt, und die Metallpulvcrteilchen werden in dem Behälter 92 zusammengedrückt. Diese Teilchen r'rr Charge 111 werden mit einer ständig zunehmenden Kraft auf einem immer kleiner werden den 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 1 g. 5 to 7, the container 92 is filled with the metal filter charge 111 via the filling channels 108 of the pipe socket 106 , whereupon the chamber 110 is connected to a high vacuum pump and evacuated with the aid of the or each filling tube 106. After evacuation, the filler necks are tightly closed by welding, so that the container finally carries one or more airtight, pointed / tapering approaches 152. The thus evacuated and tightly closed container filled with the metal powder is then heated in an oven and then transferred into the matrix opening 154 , which is delimited by the matrix bore 116 and the upper end face 146 of the lower punch 120. wherein the closed seeds / t ¹ 106 protrude downward into recesses 155 on the end face 146. Thereafter, the upper punch 118 is shown in FIG. The unleren end face 144 7 down and in the Matri / enöffnung 154 into moved damil the container 92 / wipe of the upper die 1 18 and the upper end surface 146 of the lower punch is compressed 120 while the wall of the matri / enbohrung 116 any expansion prevented in the lateral direction. As this splitting operation is carried out, the metal powder charge 111 is progressively compacted as the upper punch 118 moves downward, and the metal powder particles in the container 92 are compressed. These particles in charge 111 are pressed together with a steadily increasing force on an increasingly smaller space until they weld together under the simultaneous action of the initial high temperature and the additional heat generated by the compression.

Wenn sich die Dichte der Mciallpulvcrchargc 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 % in axialer Richtung zusammenge drückt, während die inneren und äußeren Randabschnit te in der Nähe der Seitenwände 96 und 94 gemäß F i g. 7 in axialer Richtung dadurch verformt werden, daß sic ir die Ringspalte 134 bzw. 140 hineingepreßt werden, se daß sie äußere und innere hohle ringförmige Rippen 156 und 158 bilden, die weniger stark verdichtete Teilmen gen der Mctallpulvercharge 111 enthalten. Wenn die Verdichtung so weit getrieben wird, daß die Dichte dei zusammengedrückten Charge 111 den Wert von 100⁰A erreicht, wird das überschüssige Metallpulver ebenfalls in die ringförmigen Kanäle 160 und 162 innerhalb dei Rippen 156 und 158 hineingepreßt, während dei verbleibende Teil der Charge praktisch einen mass'-er Körper bildet.When the density of the Mciallpulvcrchargc 111 approaches the value 100%, or when a completely solid metal body is formed, the larger parts of the container 92 between the outer wall 94 and the inner wall% are pressed together in the axial direction, while the inner and outer edge sections te near the side walls 96 and 94 of FIG. 7 are deformed in the axial direction in that sic ir the annular gaps 134 and 140 are pressed in, se that they form outer and inner hollow annular ribs 156 and 158 , the less strongly compressed parts of the metal powder charge 111 contain. When the compaction is carried out so that the density of the compressed batch 111 reaches the value of 100 ⁰ A, the excess metal powder is also pressed into the annular channels 160 and 162 within the ribs 156 and 158 , while the remaining part of the batch is practically forms a massive body.

Nach der Beendigung der Verdichtung der Charg( 111 wird der obere Stempel 118 aus der Matrizenöff nung 154 nach oben zurückgezogen, und der jetz zusammengedrückte Behälter wird aus der Matrizenöff nung 154 ausgeworfen. Hierauf wird der Behälter 9; durch eine maschinelle Bearbeitung oder auf anden Weise zusammen mit den weniger stark verdichteter Randabschnitten der jetzt massiv gewordenen Chargf 111 entfernt, so daß man einen Ringkörper 168 erhält der aus im wesentlichen massivem Metall besteht. After the completion of compaction of the Charg (111, the upper punch 118 is from the Matrizenöff voltage 154 retracted upwardly, and the jetz compressed container is ejected 154 voltage from the Matrizenöff Then, the container 9;. By machining or Andes manner together with the less strongly compacted surface portions of the solid which has now become Chargf 111 removed so that a ring body 168 is obtained which consists of substantially solid metal.

F i g. 8 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungs form eines mit 170 bezeichneten Formgesenks mi einem oberen Stempel 118 und einem unteren Stempe 120, die im wesentlichen ebenso geformt sind wie ii Fig.6 und 7, sowie mit einer nicht dargestellte! F i g. 8 shows a further modified embodiment of a molded die, designated 170, with an upper punch 118 and a lower punch 120, which are essentially shaped in the same way as II FIGS. 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, wenr ein Behälter 176 zusammengedrückt werden soll, der eiiie größere axiale Dicke hat als der Behälter 92 nach Fig.5. Nach dem Pressen bilden sich wie zuvor äußere und innere Rippen 182 und 184 und außerdem <iii 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 des Kerns versehen ist. Das etwa vorhandene überschüssige Metallpulver fließt aus der Charge 178 in die Nuten, die durch die Rippen 182,184,186 und 188 abgegrenzt sind.resilient support and a core 128, the only change being that there is a lower annular gap 172 between the smaller diameter side wall 174 of the lower punch 120 and the die bore 116 . According to the arrangement according to FIG. 4 , the forming die 170 is used instead of the die 112 when a container 176 is to be compressed which has a greater axial thickness than the container 92 according to FIG. After pressing, outer and inner ribs 182 and 184 are formed as before, and also outer and inner ribs 186 and 188 on the underside. The upper ribs expand into the outer upper annular gap 190 and the inner upper annular gap 192 , respectively these annular gaps are delimited by the die bore 116, the upper punch 118 and the core 128 , while the lower ribs extend into the lower outer and inner annular gaps 172 and 194 , which are passed through the die bore 116, the lower punch 120 and the core 128 are delimited, wherein the core 128 engages in a bore extension 196 which is provided with a central recess 198 for receiving the extension 150 at the lower end of the core. Any excess metal powder that may be present flows from charge 178 into the grooves defined by ribs 182, 184, 186 and 188.

Dann wird der obere Stempel 118 nach oben zurückgezogen, und der untere Stempel 120 wird nach oben bewegt, damit der zusammengedrückte Behälter 176 aus der Matrize ausgeworfen wird. Hierauf wird der Behälter durch eine maschinelle Bearbeitung oder auf andere Weise zusammen mit den nicht völlig massiv gewordenen Randabschnitten der Charge 178 entfernt, so daß man einen massiven Metallring erhält, der im Vergleich zu dem gemäß Fig. 7 hergestellten Metallring eine größere axiale Dicke aufweist.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 marginal portions of the batch 178 which have not become completely solid, so that a solid metal ring is obtained which has a greater axial thickness compared to the metal ring produced according to FIG.

Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise, bei der der mit dem Metallpulver gefüllte Behälter eine Stunde lang auf einer Temperatur von etwa 1170°C gehalten wurde, erwies sich für die in Frage kommenden Abmessungen des zu erzeugenden Metallkörpers als zweckmäßig. Für Metallkörper, deren Abmessungen innerhalb eines bestimmten Bereichs variieren, kommen Temperaturen im Bereich von etwa 1090 und 1210°C in Frage, und die Dauer der Erhitzung wird zur Anpassung an größere Abmessungen und Gewichte verlängert.The procedure described above, in which the container filled with the metal powder has a At a temperature of about 1170 ° C for one hour was held, turned out to be for the dimensions in question of the metal body to be produced expedient. For metal bodies, their dimensions vary within a certain range, temperatures in the range of about 1090 and 1210 ° C come in Question, and the duration of the heating is increased to accommodate larger dimensions and weights.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

809 815/110809 815/110

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 pre-heating temperature, for a while kept at this temperature and inserted into a press die that tightly encloses the container and is deformed, characterized in that under the action of axial pressure a all around running edge portion of the container remains axially unloaded and the container with powder filling pressed in the axial direction into a circumferential annular space between die and punch and after the ejection from the pressing device in a manner known per se from the to a hot pressing body compacted powder filling is separated.

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

6. The method according to claim 1, characterized in that the container and its contents on a Brought a temperature of about 110 ° C and about held at this temperature for one hour before applying the compressive force.