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Verfahren zur Herstellung eines stiftförmigen Preßlings aus einem
sinterfähigen Pulvergemisch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines stiftförmigen, vorzugsweise dünnen Preßlings, aus einem sinterfähigen Pulvergemisch
mit vorzugsweise hochharten Zusatzstoffen unter Anwendung einer Formpresse mit mindestens
einem beweglichen Preßstempel.
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Das Pressen von annähernd kubischen Preßlingen aus einem sinterfähigen
Pulver bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten. Bei langen dünnen Preßlingen,
z.B. bei welchen der Quotient der Länge zum Durchmesser größer als fünf ist, zeigt
es sich jedoch, daß an den Enden, an denen die Preßstempel anliegen, eine stärkere
Verdichtung der Pulvermasse auftritt als in der Mitte des Preßlings. Auch bereitet
das Entformen eines dünnen und dabei verhältnismäßig langen Preßlings, z.B. durch
Herausdrücken aus der Preßmatrize oberhalb eines bestimmten Länge/Durchmesserverhältnisses,
das von der Art des Pulvers und vom Preßdruck abhängig ist, Schwierigkeiten. Die
Wandreibung wird so groß, daß ein Ausstoßen unmöglich ist. In diesem Falle muß man
zu geteilten Formen (Matrizen) übergehen. Der Verschleiß der Formen ist wesentlich
von der Art des sinterfähigen Pulvergemisches abhängig. Werden Pulvergemische verwendet,
denen Schleifkörner, z.B. Diamanten, zugefügt sind, so ist auch ein aus ein£m sehr
hinten Material hergestelltes Form. erkzeug schon nach kurzen Gebrauch nicht mehr
verwendungsfähig.
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Bei UltraSchcll-Bohrri3aschinen kommen dünne stiftförmige Schleifkörper
zur >nwnndung, die aus einem sinterfähigen
Pulvergemisch mit
Zuschlagstoffen aus Diamantenstaub oder Borkarbid bestehen. Derartige Schleifkörper
müssen nach ihrem Pressen und Sintern eine weitestgehend gleichmäßige Dichte aufweisen.
Auch die Spitzen von WIESchweißelektroden enthalten z*B ein gesintertes Pulvergemisch
aus Thorium und Thoriumdioxid.-Das Thoriumdioxid dient zur Verbesserung der thermoionischen
Emissionsfähigkeit der Elektrode. In einer bekannten Ausführungsform enthalten derartige
Elektrodenspitzen solche stiftförmig gebildeten Sinterkörper, wobei deren Durchmesser
weniger als ein Millimeter beträgt. Um einen ruhenden Brennfleck des Lichtbogens
während des Schweißbetriebes zu erreichen, muß bei einem derartigen, einem späteren
Sinterprozeß zu unterziehenden Elektrodenpreßling besonderer Wert auf eine gleichmäßige
Verteilung der Mischkomponenten sowie auf eine geichmäßige Dichte gelegt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch verfahrensmäßiges
Handeln aus sinterfähigen Pulvergemischen bestehende, stiftfssrmige Preßlinge zu
schaffen, deren Dichte über die Länge und den Querschnitt möglichst konstant ist.
Auch soll der Verschleiß an den Formwerkzeugen gering sein. Diese Aufgabe wird gemäß
dem erfinderischen Verfahren dadurch gelöst, daß man zur Ausübung eines allseitig
gleichmäßigen Druckes auf die sinterfähige Pulvermasse, diese mit einem Elastomer
umhüllt und das Elastomer in einem geschlossenen Raum mit Druck beaufschlagt und
dabei unter Nutzung der quasi-hydrostatischen Druckverteilung des druckbelasteten
Elastomers, die Pulvermasse zum stiftförmigen Preßling preßt.
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Durch diese erfinderische Verfahrensweise werden die nach den bekannten
Verfahren auftretenden Nachteile vermieden.
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Mittels des erfinderischen Verfahrens ist es möglich, sehr dünne stiftförmige
Preßlinge, z.B. mit einem Durchmesser von 0,3 mm und einer Länge von 10 mm herzustellen,
deren Dichte über die gesamte Länge und im Querschnitt weitestgehend
konstant
ist. An sich ist es bekannt, ein Elastomer in einem geschlossenen Raum unter Druck
zu setzen und unter Ausnutzung der quasi-hydrostatischen Eigenschaften des Elastomers,
einen allseitig gleichmäßigen Druck auf einen Gegenstand auszuüben, der von dem
Elastomer umschloseen ist.
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Die Erfindung nutzt insofern den bekannten Stand der Technik.
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Indessen ist das Verfahren für dünne Preßlinge nicht anwendbar, da
beim Entformen das sich rückverformende Elastomer den Preßling zerbricht.
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Nach einem weiteren Merkmal des erfinderischen Verfahrens wird das
von einem Elastomer ummantelte sinterfähige Pulvergemisch in eine zylinderische
Preßkammer eingegeben, und die Preßlast axial auf das in der zylinderischen Preßkammer
gehaltene Elastomer aufgebracht, wobei durch die Verformung des Elastomers ein allseitig
auf den Preßling wirkender Druck ausgeübt wird.
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Vorzugsweise gestaltet man das Elastomer in Form eines Stopfens, dessen
äußerer Durchmesser dem Durchmesser der zylinderischen Preßkammer entspricht. Der
Stopfen besitzt eine mittige Bohrung zur Aufnahme der sinterfähigen Pulvermasse.
An seinen beiden Stirnenden ist der Stopfen mit hohlkegel- oder hohlkugelförmigen
Flächen versehen. Wesentlich ist es, daß die das- Pulver enthaltende Bohrung den
elastomeren Körper zentrisch axial durchzieht und daß die Länge der Bohrung geringer
ist als Außenwandhöhe des elastomeren Körpers. Damit wird bewerkStelligt, daß im
Verlauf des Preßvorganges die Länge der das sinterfähige Pulvergemisch enthaltenden
Bohrung zunimmt, obwohl sich die Preßstempel einander nähern. Beim Entlasten der
Presse, nämlich zum Entfernen des Preßlings, entspannt sich das Elastomer wieder,
wobei die Länge der Bohrung geringfügig schrumpft, so daß keine Zugkräfte auf den
zerbrechlichen Preßling ausgeübt werden.
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Der Preßling kann nunmehr ohne Bescbädigung aus dem Stopfen herausgenommen
werden.
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Weitere Einzelheiten des erfinderischen Verfahrens sind aus den Zeichnungen
ersichtlich, in welchen die Herstellung eines, aus einem Pulvergemisch bestehenden,'stiftförmigen
Preßlings schematisch dargestellt ist.
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Gemäß Figur 1 besitzt eine Preßplatte 1 eine als Preßkammer 2 dienende
zylinderische Bohrung. Ein aus einem Elastomer gebildeter Stopfen 3 trägt eine axiale
Bohrung 4 zur Aufnahme des zu einem Stift zu pressenden Pulvers. Ein Unterstempel
5 und Oberstempel 6 greifen in die Preßkammer 2 ein und lasten beim Preßhub auf
das Elastomer 3.
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Wie weiter aus Figur 2 zu ersehen, wird beim Preßhub des Ober- und
Unterstempels das Elastomer druckbelastet, wobei durch das quasi-hydrostatische
Druckverhalten des Elastomers - wie durch die Pfeile 7 angedeutet - sich die Bohrung
4 im Elastomer einschnürt. Die Figur 2 zeigt hierbei den idealisierten Vorgang.
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Figur 3 zeigt dastat-ä--Verhalten der Verformung des Elastomers bei
einer axialen Druckbeaufschlagung. Bei einer Belastung des Elastomers 3 durch die
Stempel 5 und 6 wird die Bohrung 4 an ihren Enden weniger stark eingeschnürt als
im Bereich der Stopfenmitte. Würde die axiale Bohrung 4 gemäß der Figur 3 mit einem
Pulver gefüllt werden, so zeigt der fertige Preßling eine von der Zylinderform wesentlich
abweichende Gestalt und auch eine unterschiedliche Dichte des Materialgefüges.
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Wie aus Figur 4 zu ersehen, ist zur Vermeidung dieses Nachteiles der
mit einer axialen Bohrung 4 versehene, aus einem Elastomer gebildete Stopfen 3!
an sinen Stirnflächen 8, 9 mit hohlkegel- oder kohlkugelförmigen Ausnehmungen versehen.
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Bei einer Belastung des Stopfens durch die Stempel 5 und 6 schreitet
die Berührungafläche und damit die Last von den peripheren Randteilen 10 der Stirnflächen
8 und 9 aus mit
zunehmendem Preßhub H zur Mitte hin fort. Das Verformungsvolumen
der beiden Stirnenden von der ursprünglichen Gestalt bis zur Planfläche bzw. Querschnittsfläche
des elastomeren Formkörpers soll so bemessen sein, daß die Länge L der Bohrung 4
im unbelasteten Zustand des Formkörpers kleiner ist als die Länge der Bohrung im
belasteten Zustand bzw. am Ende des Preßvorganges.
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Gemäß Figur 5 schnürt sich die Bohrung 4 im Stopfen 3¢bei Befolgung
der erfinderischen Lehre nahezu zylinderisch ein.
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Das in die Bohrung eingebrachte, sinterfähige Pulver ii formt sich
zu einem nahezu zylinderischen stiftförmigen Körper. Dieser so gewonnene stiftförmige
Preßling zeigt eine sowohl über den Querschnitt wie über sene Länge gleichmäßige
Dichte. Nach dem Abheben der Stempel 5 und 6 kann der Preßling ohne Schwierigkeiten
aus dem Stopfen entnnmman werden.
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Der so hergestellte Preßling zeigt eine etwas rauhe geriffelte Oberfläche.
Muß der Preßling indessen über seine Länge einen gleichbleibenden konstanten Durchmesser
sowie eine glatte Oberfläche aufweisen, so ist das erfinderische Verfahren nicht
anwendbar. Es lassen sich so stiftförmige Preßlinge, deren Quotient aus der Länge
L zum Durchmesser D größer ist als fünf und z B. noch 30 betragen kann, ohne Verschleiß
an Formwerkzeugen mit einer hohen gleichmäßigen Dichte gut herstellen.
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3 Patentansprüche 5 Figuren