DE2123323A1

DE2123323A1 - Gesintertes Filter mit geradhni gen Lochern und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE2123323A1
Application number: DE19712123323
Authority: DE
Inventors: Takashi Hamamoto Hiroshi Majima Azusa Awano Yoji Inaguma Yukio Tomatsu Mitsuo Nagoya Aichi Kimura (Japan)
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1970-05-12
Filing date: 1971-05-11
Publication date: 1971-11-25
Also published as: DE2123323B2; CA917966A; GB1352419A; GB1358030A; US3751271A; JPS5539601B1

Description

Die Erfindung betrifft ein gesintertes Filter mit gleichmäßigen und geradlinigen Löchern und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Seit langem werden Untersuchungen angestellt, bei denen die pulvermetallurgische Technik wegen der Porösität gesinterter Gegenstände zur Herstellung von Filtern angewandt wird. Es sind auch bereits gesinterte Filter dadurch hergestellt worden, daß kugelartig geformte Teilchen eines Metallpulvers, welche nahezu die gleiche Größe besitzen, eine längere Zeit lang bei keinem oder bei einem niedrigen Druck und einer relativ niedrigen Temperatur zusammengesintert werden, Die gesinterten Filter sind

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hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften wie Einfachheit der Bearbeitung oder der Beständigkeit den !Filtern aus organischem Material oder einem Metallsieb überlegen. Außerdem ist es leicht, die Porosität oder die Größe und die Verteilung der Löcher eines gesinterten Filters dadurch zu steuern, daß ein Pulver geeigneter Teilchengröße und Teilchenform ausgewählt wird. Da bei gesinterten Filtern die Löcher als Poren zwischen dem gesinterten Pulver entstehen, haben die Löcher eine komplizierte Gestalt und keine Ausrichtung. Außerdem ist das Volumen der Löcher sehr klein, verglichen mit dem Volumen des gesamten Filters. Schließlich haben die Teilchen des Pulvers weder eine bestimmte Größe noch eine bestimmte Gestalt, und damit ist die Form der Löcher und die Porosität des erhaltenen gesinterten Filters nicht gleichmäßig. Die Ungleichmäßigkeit hat einen Verlust an Homogenität des Filters zur Folge.

Es sind bereits zahlreiche Versuche unternommen worden, um die ) Porösität eines gesinterten Filters zu vergrößern. Ein Versuch besteht darin, Pulver ohne Druck oder unter einem sehr kleinen Druck zu sintern. Dies hat jedoch einen Verlust an Festigkeit und an Homogenität des erhaltenen Filters zur Folge und macht eine sorgfältige Behandlung erforderlich. Ein weiterer Versuch

besteht darin, ein Abstandspulver zuzufügen, um beim Erhitzen des Sinterpulvers Löcher zu bilden. Wegen der Schwierigkeit,dieses Pulver gleichmäßig zu verteilen und die Form und Größe der Löcher durch dieses Abstandpulver zu steuern, zeigt diese Lösung jedoch die gleichen Mängel wie die obige Lösung.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gesintertes Filter herzustellen, das gleichmäßige und geradlinige Löcher des gleichen Durchmessers und der gleichen Richtung besitzt. Das gesinterte Filter soll eine vergrößerte Festigkeit haben. Ferner soll ein einfaches und billiges Verfahren für die Massenherstellung derartiger gesinterter Filter angegeben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper aus metallischen oder keramischen Sinterpulvern gebildet und in dem Körper Drähte parallel zueinander angeordnet werden, wobei die Drähte aus einem Material hergestellt sind, das bei einer unter dem Schmelzpunkt des Sinterpulvers liegenden Temperatur verbrennt oder schmilzt, daß der Körper bei einer Temperatur gesintert wird, die oberhalb der Temperatur liegt, bei der die Drähte verbrennen oder schmelzen, und die unterhalb des Schmelzpunktes des Sinterpulvers liegt, so daß die Drähte aus dem Körper verschwinden und in dem erhaltenen gesinterten Filter Löcher entstehen, deren Form der Form der Drähte entspricht.

Die Verteilung, die Anzahl und der Durchmesser der Löcher in dem gesinterten Filter, d. h. die Filtereigenschaft, kann sehr einfach durch die Auswahl des Durchmessers geeigneter Drähte, durch die Änderung der Anzahl und Anordnung der Drähte gesteuert werden. Als Sinterpulver sind Metallpulver, ζ. Β. aus Eisen, Eisenlegierungen, Wolfram, Wolframlegieruaagen, Ohroa,und keramische Pulver wie Chronikarbid, Titankarbid, Aluminiumoxid und

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ferner Glas verwendbar. Als Metalldrähte eignen sich Drähte aus Kupfer, Stahl, Eisen, Nickel und Nickelchrom ferner organische Fasern wie Naturfasern und synthetische Fasern und schließlich anorganische Fasern wie Glasfasern.

Venn Metalldrähte verwendet werden, werden diese während des Sinterprozesses geschmolzen und entfernt, um auf diese Weise die Löcher zu bilden. Vorzugsweise wird das Sinterpulver durch ψ das geschmolzene Metall befeuchtet, und es dringt das geschmolzene Metall in die Poren des Pulvers ein. In der folgenden Tabelle 1 sind Kombinationen zwischen dem Material des Sinterpulvers und dem der Metalldrähte angegeben, die dazu neigen, das Pulver zu befeuchten und von diesem absorbiert zu werden.

Tabelle 1

Drahtmat eri al	Material des Sinterpulvers
Kupfer	Eisen, Eisenlegierungen, Wolfram, Wolfram legierungen, Molybdän, rostfreier Stahl (AISI 304, 316)
Eisen	Chrom, Chromkarbid (Cr₂G₀), Titankarbid (TiC) ^{5 2}
Nickel	Chromkarbid, Titankarbid, Wolframligie- rungen
tfickel-Chrom- JDeRi erunRen	Chromkarbid, Titankarbid

Keramische Sinterpulver werden vorzugsweise in Verbindung mit Metalldrähten oder Glasfasern verwendet. Selbstverständlich sind Drähte vorzuziehen, die das keramische Sinterpulver benetzen

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und von diesem absorbiert werden. Bei Glasfasern können der Erweichungspunkt und die Benetzungseigenschaften durch Auswahl der Gradienten für die Fasern gesteuert werden.

Die erwähnten Metalldrähte und Glasfasern dienen nicht nur dazu, in den gesinterten Filtern Löcher zu bilden, sondern sie glätten auch die Wände der Löcher in den gesinterten Filtern und erhöhen die mechanische Festigkeit der Filter. Insbesondere haben gesinterte Filter, die aus den in Tabelle 1 aufgeführten Metallpulvern und Drähten hergestellt sind, eine bemerkenswerte Festigkeit und Zähigkeit und können gut mechanisch bearbeitet werden.

Organische Fasern wie natürliche und synthetische Fasern haben einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt und verbrennen bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, so daß sie sich gut als Drähte für das erfindungsgemäße Verfahren eignen. Naturfasern, Reyonfasern, Polypropylenfasern, Acetatfasern und dergleichen verbrennen, ohne eine Asche zurückzulassen. Dagegen ist es schwierig, Polyamid-, Polyester- und Polyvinylalkoholfasern ohne Zurücklassung von Verbrennungsresten zu verbrennen, so daß diese Fasern eine verhältnismäßig lange Zeit erhitzt werden müssen, um die Verbrennungsreste ebenfalls zu beseitigen.

Organische Fasern und Glasfasern können als Drähte sowohl für Sintermetallpulver als auch für Sinterkeramikpulver verwendet werden.

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Hinsichtlich, des Aufbaus der als Drähte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Fasern sind Monofile zu bevorzugen, da sich mit diesen die Form und der Durchmesser der Löcher des gesinterten Filters besser steuern lassen. Es können jedoch auch Zwirne als Drähte verwendet werden. In diesem Fall werden die Zwirne zur Glättung ihrer Oberfläche manchmal mit einer Lösung durchfeuchtet, die ein Bindemittel enthält, und dann getrocknet. Bei Verwendung von Metalldrähten können natürlich

™ marktgängige Metalldrähte ohne Spezialbehandlung verwendet werden. Falls erforderlich, werden sie zuvor durch Walzen, Schmieden oder Drahtziehen gefeint. Durch die Untersuchungen der Erfinder wurde bestätigt, daß Drähte mit einem Durchmesser von 0,05 mm Löcher nahezu des gleichen Durchmessers ergaben. Im Hinblick auf die Einfachheit der Herstellung und die Wirtschaftlichkeit werden im allgemeinen für gesinterte Filter Drähte mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 und 2,0 mm verwendet werden. Falls Filter benötigt werden, deren Löcher einen Durchmesser über 2,0 mm besitzen, können diese Filter leichter durch mechanisches Bohren eines Blockes erhalten werden als durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im Hinblick auf die Anzahl der in dem gesinterten Filter verwendeten Drähte besteht keine Begrenzung. Um die Filtrationsfähigkeit einheitlich zu machen, ist es jedoch unnütz, nur ein paar Drähte zu verwenden. Wenn wenigstens 10 Drähte verwendet werden, wird die Filtrationsfähigkeit brauchbar. Im Hinblick auf die Vergrößerung der Anzahl der Drähte besteht ebenfalls keine

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Begrenzung. Es können z„ B. 5-000 Drähte verwendet werden. Doch wird das Verfahren mühsam, wenn mehr als 1.000 Drähte benötigt werden. In diesem Fall kann im allgemeinen durch die Verwendung mehrerer Filter anstelle eines großen filters der gleiche Effekt erzielt werden. In der Praxis wird die Anzahl der in einem gesinterten Filter verwendeten Drähte im Bereich zwischen 10 und 1.000 liegen.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand von 8 Figuren näher erläutert· Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die eine Vorrichtung zum überziehen eines Drahtes mit einem Sinterpulver darstellt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht, die eine Formeinrichtung nach dem Gleitformverfahren darstellt,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Formstücke nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Ansicht, die eine Formeinrichtung unter Verwendung eines Preßgummis darstellt,

Fig. 5 eine schematische Ansicht, die eine Formeinrichtung unter Verwendung von Walzen darstellt,

Fig. 6 eine Draufsicht der Walzen gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Ansicht, die eine Formeinrichtung gemäß einem losen Sinterverfahren darstellt,

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Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gesinterten Filters.

Beispiel 1

Das Verfahren gemäß diesem Beispiel besteht darin, Drähte mit Sinterpulver zu überziehen, die überzogenen Drähte zu bündeln und das Bündel zu sintern.

Es werden Drähte, die in einem gesinterten Filter Löcher bilden sollen, mit einem Brei bzw. Schlamm überzogen, der aus einem Sinterpulver, einem Bindemittel und einem Lösungsmittel für das Bindemittel besteht. Nach dem Trocknen der mit dem Schlamm überzogenen Drähte werden diese auf eine vorgegebene Länge geschnitten. Die kurzen Drähte werden gebündelt und gesintert. Dieses Verfahren wird im einzelnen an Hand der Fig. 1 erläutert.

Ein auf eine Spule 1 gewickelter Eupferdraht 2 wird durch einen Glühofen 3 nach.oben gezogen und tritt durch ein enges Loch 5 am unteren Ende eines Behälters bzw. Trichters 4· in den Trichter ein. Anschließend wird der Draht in einem Ofen 6 getrocknet und durch eine Tromael 7 aufgewickelt. Das Glühen ist nicht nur bei Metallfasern sondern auch bei synthetischen Fasern erforderlich. Die Spule 1 hält den Draht 2 aufgrund einer kleinen !Reibungskraft zwischen der Spule und dem nicht dargestellten Spulenhalter unter einer geringfügigen Spannung. Im Trichter 4- befindet sich ein Brei bzw. Schlamm 8, der aus einem Sinter eisenpulver

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und einem Bindemittel wie Zelluloseacetat und Aceton als Lösungsmittel für das Bindemittel besteht. Beim Durchlaufen des !Trichters wird der Draht 2 mit dem Schlamm 8 überzogen. Die Dicke des Überzugs hängt von der Viskosität des Schlamms 8 ab. Der auf dem Draht befindliche Schlamm wird in dem Trockenofen 6 getrocknet. Dann wird der Draht wieder auf die Trommel 7 aufgewickelt. Das Bindemittel behält selbst nach dem Trocknen eine ausreichende Elastizität, um ein Abblättern bzw· Abschälen des Überzugs von der Drahtoberfläche zu verhindern. Das enge Loch 5 am unteren Ende des Trichters 4 ist etwas größer als der Durchmesser des Drahtes 2· Gewöhnlich ist wegen der hohen Viskosität des Schlamms 8 ein Abfließen des Schlamms aus dem Loch 5 nicht zu befürchten. Wenn jedoch infolge geringer Viskosität des Schlamms oder infolge eines verhältnismäßig großen Loches 5» bezogen auf den Draht 2, eine Abdichtung erforderlich ist, sieht man im Loch 5 eine elastische Dichtung vor, die ein Loch mit einem Durchmesser besitzt, der etwas kleiner als der Drahtdurchmesser ist.

Der auf die Trommel 7 aufgewickelte mit Sinterpulver überzogene Draht 2 wird auf vorgegebene Länge geschnitten. Dann werden einige Zehner dieser Drähte miteinander verbunden -und unter Verwendung eines Schlamms als Bindemittel in Längsrichtung parallel angeordnet, wobei die Viskosität des Schlamms größer ist als die des Schlamme 8 im Trichter 4, so daß ein Säulenkörper gebildet wird. Vie beschrieben, gehen durch diesen Säulenkörper in nahezu gleichmäßiger Verteilung parallel sur Säulenachse viele Drähte

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liindurcli, und das Sinterpulver ist zwischen diesen Drähten eingepackt.

Sodann wird der Säulenkörper in einen Ofen gebracht, der auf einer Sintertemperatur gehalten wird, welche oberhalb des Schmelzpunktes der Drähte liegt. Wenn als Sinterpulver Eisenpulver verwendet wird und als Drähte 2 Kupferdrahte, liegt die Sintertemperatur des Eisens bei etwa 1.120°C und der Schmelzpunkt des Kupfers bei 1.083⁰C, so daß beim Sintern des Eisenpulvers gleichzeitig die Kupferdrähte schmelzen. Das geschmolzene Kupfer benetzt das gesinterte Eisen und wird in den Poren des gesinterten Eisens absorbiert. Damit werden, wie in Pig. 8 dargestellt, aus den Teilen, durch die die Drähte hindurchgingen, geradlinige Löcher gebildet, die den gleichen Durchmesser wie die Drähte 2 haben, und somit ein Filter 10 erzeugt. Wenn das erhaltene Filter benutzt wird, tritt die Flüssigkeit durch die Löcher 9 hindurch, und die in der Flüssigkeit enthaltenen Fest-) stoffe werden gefiltert. Falls erforderlich, kann das Filter 10 senkrecht zur Säulenachse geschnitten und dann für Filterzwecke benutzt werden.

Werden anstelle der Metalldrähte natürliche Fasern verwendet, dann ist der Glühofen 3 in dem in Fig. 1 dargestellten System nicht erforderlich und kann weggelassen werden.

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Beispiel 2

Beispiel 2 "betrifft ein Gleitgußverfahren zum Bilden eines Körpers. In den Fig. 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Bilden eines Körpers schematisch dargestellt. Drähte 11 aus Metall, organischem Material oder Glas werden senkrecht aus mehreren drehbar gelagerten Spulen 12 zugeführt. Die Drähte sind so angeordnet, daß sie den gleichen gegenseitigen Abstand besitzen. Dies wird dadurch bewirkt, daß sie durch die Maschenlöcher 13' einer drahtnetzartigen festen Führung 13 hindurchgeführt und nach dem Durchtritt durch die mittlere Öffnung 14' eines Trichters 14 an einem unteren Befestigungsteil 15 befestigt sind. Das Befestigungsteil 15 besitzt einen drahtnetzförmigen Teil 15'. Die Enden der Drähte 11 sind durch eine Knüpf- oder Schweißverbindung an dem entsprechenden Drahtabschnitt des drahtförmigen Teils 15' befestigt. Somit sind die Drähte 11 senkrecht zur Längsrichtung gleichmäßig verteilt und parallel zueinander angeordnet. Die Spulen 12 sind so auf Tragachsen gelagert, daß auf die Drähte 11 eine geringfügige Zugspannung ausgeübt wird, wenn diese auf die gewünschte Länge aasgezogen worden sind. Die Zugspannung kann auch durch Reibung mittels einer Kupplung oder dergleichen erzeugt werden· Falls erforderlich, kann man zwischen der festen Führung 13 und dem Trichter 14 eine drahtnetzförmige Führung 19 vorsehen, die parallel au den Drähten 11 verschiebbar ist und hierbei durch Schienen 19' geführt wird, so daß die Drähte 11 in der gleichen Weise wie durch die feste Führung Λ9 geführt werden.

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Eine Gruppe parallel angeordneter Drahte 11 wird oberhalb des Befestigungsteils 15 von zwei Fonnteilen 16 und 17 (siehe Fig. 3) umfaßt, die aus einem hygroskopischen und porösen Material wie Gips hergestellt sind. Die Formteile werden als symmetrische Teile eines einfachen Hohlzylinders durch Schneiden dieses Hohlzylinders längs einer axialen Ebene gewonnen. Der obere Teil der beiden Formteile 16 und 17 ist dem Vorsprung der zentralen öffnung 14' des Trichters 14· angepaßt. Am Boden der ) Formteile ist ein Absperrteil vorgesehen. Mittels des Trichters 14 wird in den Innenraum der Formteile 16 und 17 ein Brei 18 eingegossen, der aus einem Sinterpulver wie einem Pulver aus einer Eisenlegierung, ferner einem Bindemittel wie Ammoniumalginat und Wasser als Lösungsmittel besteht. Der Brei füllt die Zwischenräume zwischen den Drähten 11 im Innenraum der Formteile 16 und 17 vollständig aus. Das als Lösungsmittel benutzte Wasser wird von den Formteilen 16 und 17 absorbiert und der Brei getrocknet. Auf diese Weise kann wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren ein Körper erhalten werden, der parallel zur'Säulenachse gleichmäßig von vielen Drähten 11 durchdrungen ist. Wenn der Brei 18 nahezu getrocknet und der Körper hergestellt ist, werden die nassen Formteile 16 und 17 getrennt und entfernt. In der nächsten Verfahrensstufe wird die verschiebbare Führung 19 nach oben bewegt, und es werden weitere trockene Formteile 16 und 17 am oberen Ende des Körpers angebracht. Sodann wird in den Innenraum der Formteile durch den Trichter 14 der Brei 18 eingegossen. Durch Verbinden des neuen Körpers mit dem bereits geformten Körper kann ein in Längsrichtung fortlaufend geformter

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Körper erhalten werden. Die nassen Formteile 16 und 17 können nach dem Trocknen erneut verwendet werden. Wenn der Körper, der in axialer Richtung von den Drähten 11 durchsetzt ist, die gewünschte Länge erreicht hat, werden die aus dem Körper vorstehenden Drahtstücke abgeschnitten und der Körper zum Sintern in einem Ofen erhitzt, dessen Temperatur oberhalb der Sintertemperatur des Sinterpulvers liegt. Hierbei werden die Drähte 11 durch Verbrennen oder Schmelzen oder Einsickern in das gesinterte Material entfernt, und es werden Löcher gebildet, die einen Durchmesser besitzen, der dem der Drähte 11 gleich ist. Auf diese Weise wird ein gesintertes Material mit Löchern erhalten. Ein Filter der gewünschten Stärke kann dadurch erhalten werden, daß das gesinterte Material in einer zur Längsrichtung des Körpers senkrechten Ebene geschnitten wird.

Nach dem Abschneiden der Drähte 11 des Körpers werden die Spulen 12 gedreht und die Drähte 11 mit den Schnittpunkten der Drähte des Drahtnetzes 15' des Befestigungsteils 15 verbunden, nachdem die Drähte durch die Maschenlöcher sowohl der festen Führung 13 als auch der verschiebbaren Führung 19,hindurchgeführt worden sind. Daraufhin wird der oben beschriebene Vorgang zur Herstellung des Körpers wiederholt.

Wenn bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung das Befestigungsteil 15» an dem die unteren Enden der Drähte 11 befestigt sind, in der in Fig. 2 dargestellten Lage gegenüber der Halterung senkrecht nach unten verschiebbar ausgebildet ist, werden

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nach Beendigung eines Formvorgangs sowohl das Befestigungsteil

15 als auch der geformte Körper nach unten bewegt, sobald der Reibungseingriff der Spulen 12 und die Verbindung der Formteile

16 und 17 mit dem Körper gelöst worden sind. Die Formteile 16 und 17 werden wieder geschlossen, nachdem das Befestigungsteil 15 eine geeignete Strecke nach unten bewegt worden ist. Es kann der Brei 18 wieder eingefüllt werden.

Beispiel 3

Dieses Verfahren bezieht sich auf einen Formvorgang mittels eines Preßgummis. In Fig. 4 ist der grundsätzliche Aufbau einer Formeinrichtung gemäß diesem Verfahren dargestellt. In der gleichen Weise wie bei Fig. 2 sind mehrere Drähte 11 parallel angeordnet und durch die Löcher 21' einer netzförmigen festen Führung 21 hindurchgeführt. Die Drähte laufen durch die zentrale öffnung 22' eines !Trichters 22 und die zentrale öffnung 23' eines Preßgummis 23 hindurch. Sie sind mit den Schnittpunkten 25' eines Drahtnetzes 25 verbunden, das unter Spannung die obere Fläche eines Eahmens 24 überbrückt.

Der Preßgummi 23 der Gummipreßeinrichtung besitzt eine zentrale öffnung und steht mit Absätzen 26' und 27' in Eingriff, die im mittleren Teil einer Deckplatte 26 und einer Bodenplatte 27 gebildet sind. Zwischen der Außenwand des Gummis 23 und einer Zylinderwand 28, die an den Stirnseiten mit der Deckplatte 26 und der Bodenplatte 27 im Eingriff steht, ist eine Druckkammer

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29 gebildet. Die Druckkammer 29 ist über einen Durchlaß 28' in der Seitenwand 28 und ein Ventil mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbunden. Das Befestigungsteil 25 ist mittels einer Führung 30 auf einer geeigneten Halterung senkrecht verschiebbar gelagert.

Wie gestrichelt angedeutet, ist an der unteren Fläche des Rahmens ein Absperrteil 24' aus elastischem Material wie Gummi vorgesehen, um ein Auslaufen des Pulvers aus der Einrichtung zu
verhindern. Das Drahtnetz 25 steht mit der Bodenplatte 27 der
Gummipreßeinrichtung in Verbindung. Durch den Trichter 22 wird ein Sinterpulver 20 zugeführt und dann über den Durchlaß 28' der Seitenwand 28 durch Betätigen des Schaltventils Druckflüssigkeit aus der Druckmittelquelle in die Druckkammer 29 geleitet. Der Durchmesser der zentralen Öffnung 23' des Preßgummis 23
wird durch die Druckkraft der Druckflüssigkeit verkleinert und das in die Zwischenräume und in den umgebenden Teil der Drähte 11, die in der zentralen Öffnung 23 angeordnet sind, eingefüllte Sinterpulver zusammengepreßt. Danach wird durch Betätigen des
Schaltventils die in der Druckkammer 29 befindliche Druckflüssigkeit in einen Behälter der Druckmittelquelle zurückgeführt. Der Preßgummi 23 kehrt aufgrund seiner Elastizität in die Ausgangslage zurück. Wenn der Rahmen 24 längs der Führung 30 nach unten verschoben wird, bewegt sich der Körper zusammen mit den Drähten 11 ebenfalls nach unten. Da die Druckkraft nicht auf
das Sinterpulver in der Nähe des Drahtnetzes 25 einwirkte, zerfällt das Pulver an dieser Stelle, und die Drähte 11 werden

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freigelegt. Der Teil, auf den über den Preßgummi 23 die Druckkraft der Druckflüssigkeit einwirken konnte, wird jedoch verdichtet und bricht nicht_o Nachdem der verdichtete Teil in die untere Hälfte der zentralen öffnung 23' des Preßgummis gebracht und in den restlichen Teil der öffnung 23' Sinterpulver 20 eingefüllt worden ist, wird in die Druckkammer 29 erneut Druckflüssigkeit eingeleitet, um einen neuen Teil des Körpers zu bilden, der kontinuierlich mit dem zuvor geformten Körper verbunden ist. So kann durch zyklisches Wiederholen von Entleeren der Preßflüssigkeit, Einfüllen des Sinterpulvers 20, Verschieben des Eahmens und Einleiten der Preßflüssigkeit ein langer säulenförmiger Körper des Sinterpulvers erhalten werden, in dem parallel zur Achsrichtung viele Drähte 11 angeordnet sind.

Es wird sodann der erhaltene Körper in einen Sinterofen gebracht und hier auf eine Sintertemperatur erhitzt, die höher als die für die Verbrennung oder das Schmelzen der Drähte 11 benö-. tigte Temperatur ist, um die Drähte 11 zu entfernen. Hierdurch kann ein gesintertes Material mit kontinuierlichen Löchern erhalten werden, wobei der Durchmesser der Löcher dem der Drähte 11 gleich ist. Ein Filter der gewünschten Stärke wird durch Schneiden des gesinterten Materials erhalten.

Beispiel M-

Dieses Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen mittels Walzen. In Fig. 5 ist eine Einrichtung zur Durchführung

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dieses Verfahrens im Prinzip dargestellt. Die Drähte 11 sind in der gleichen Weise wie die Drähte nach Fig. 2 angeordnet. Sie sind durch die Löcher 31' eines Drahtnetzes einer festen Führung 31 von den Spulen her in Parallelanordnung gehalten und durchlaufen eine zentrale öffnung 32' eines Trichters 32. Dann sind sie zwischen zwei Formwalzen 34- hindurchgeführt, die eine ringförmige Formnut 34-' besitzen. Der Querschnitt der Formnut 34' ist halbkreisförmig. Die Enden der Drähte sind an den Schnittpunkten eines drahtnetzförmigen Teils 35' eines Befestigungsteils 35 befestigt. In dieser Weise sind die Drähte parallel angeordnet und auf einer geeigneten Zugspannung gehalten.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, stehen die Zylinderflächen 36 zu beiden Seiten der Formnut 34-' in gegenseitigem Kontakt. Die Formwalzen 34- werden durch Antriebswellen 37 so angetrieben, daß sie mit gleicher Geschwindigkeit in zueinander entgegengesetzter Richtung rotieren. Andererseits ist der Eingabeteil 33» der das zentrale Loch 32' des Trichters 32 bildet, so ausgestaltet, daß das Sinterpulver 4-0 den Formnuten 34-' zugeführt wird und daß das Pulver nicht zwischen die zylindrischen Flächen 36 fällt. Das Befestigungsteil 35 ist längs einer Führung 38 gegenüber einer geeigneten Haltevorrichtung verschiebbar ausgebildet.

Wenn die Formwalzen 34- gedreht und in den Trichter 32 Sinterpulver 4-0 eingefüllt wird, gelangt das Sinterpulver aus dem Eingabeteil 33 des Trichters 32 zwischen die Formnuten 34-' der Formwalzen 34· und wird nach dem Formvorgang nach unten ausge-

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stoßen. Gleichzeitig bewegt sich, das Befestigungsteil 35 längs der Führung 38 entsprechend der Bewegung der Walzen 34- nach unten, und es wird ein langer säulenförmiger Körper erhalten.

Nachdem der Körper in der gleichen Weise wie zu den Beispielen 1 und 2 beschrieben gesintert worden war, wurde ein Sintermaterial erhalten, das kontinuierliche Löcher des gleichen Durchmessers wie dem der Drähte an den Stellen besaß, an denen die Drähte eingefügt waren. Durch Schneiden des gesinterten Materials auf die erforderliche Dicke wurden die gewünschten Filter erhalten.

Beispiel 5

Dieses Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen eines Körpers mittels lockerer Sinterung. In Fig. 7 ist im Prinzip eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dargestellt. Bei diesem Verfahren wird Sintermaterial mit Drähten bei einer Temperatur gesintert, die unterhalb des Schmelzpunktes der Drähte 11 liegt und oberhalb der Temperatur der anfänglichen Sinterung des Sinterpulvers. Wenn z. B. Eisenmetallpulver als Sinterpulver für das Filter verwendet werden, liegt die Temperatur der anfänglichen Sinterung bei etwa 700⁰C. Es werden dann Drähte 11 mit einem Schmelzpunkt oberhalb 700⁰C, z. B. Kupferdrähte mit einem Schmelzpunkt von 1.083⁰C verwendet. Organische Fasern können in diesem Fall nicht als Drähte verwendet werden.

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In gleicher Weise wie bei der Einrichtung nach Fig. 2 werden die Drähte 11 von Spulen abgezogen und durch die Löcher 41' eines Drahtnetzes einer festen Führung 41 hindurchgeleitet. Die Drähte 11 durchlaufen ein zentrales Loch 43' eines am oberen Ende eines Formzylinders 42 befestigten Trichters 43, ferner den Innenraum des Formzylinders 42 und sind an einem Befestigungsteil 44 befestigt. Die Drähte 11 werden zwischen den Spulen und dem Drahtnetz 44' in geeigneter Spannung gehalten. Das Befestigungsteil 44 ist gegenüber einer geeigneten Halterung durch die Führung 45 senkrecht verschiebbar ausgebildet.

Es sind nacheinander eine Kühlvorrichtung 46 vorgesehen, um den Formzylinder 42 durch ein um die Außenfläche des Zylinders 42 herumgeleitetes Kühlmedium wie Wasser zu kühlen, ferner eine Heizvorrichtung 47, um das Sinterpulver 50 in dem Zylinder 42 auf eine Temperatur zu erhitzen, die etwas höher als die anfängliche Sintertemperatur und niedriger als die Schmelztemperatur der Drähte 11 ist, und schließlich eine Kühlvorrichtung 48, die ebenso wie die Kühlvorrichtung 46 um die Außenfläche des Formzylinders 42 angeordnet ist. Außerdem ist an der unteren Seite des Drahtnetzes 44' des Befestigungsteils 44 ein Abschlußteil 49 aus elastischem Material wie Gummi befestigt.

Bei dieser Einrichtung wird im Betrieb der Formzylinder 42 durch die Heizvorrichtung 47 auf eine Temperatur aufgeheizt, die höher als die anfängliche Sintertemperatur des Sinterpulvers 50 und niedriger als die Schmelztemperatur der Drähte 11 ist. Die

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zwischen der festen Führung 41 und dem Befestigungsteil 44 parallel angeordneten Drähte 11 schmelzen hierbei nicht. Es wird dann durch den Trichter 4-3 in den Innenraum des Formzylinders 42 Sinterpulver 50 eingebracht. Die Teilchen des Sinterpulvers 50 bilden beim Sintern aufgrund der Hitze der Heizvorrichtung halsförmige Stücke, und das Netzwerk aus den Pulverteilchen mit diesen Stücken wird zusammengebacken und enthält die Drähte 11, die das Netzwerk durchdringen.

Das Pulver 50 wird durch die Heizvorrichtung 47 mit solcher Geschwindigkeit bewegt, daß durch die Pulverteilchen das Netzwerk gebildet wird. Das geformte Material, in dem das Netzwerk gebildet ist, bewegt sich im Innern des Formzylinders 42 aufgrund der Zugkraft der Drähte 11 nach unten, wenn das Befestigungsteil 44 längs der Führung 45 bewegt wird. Das Sinterpulver 50 wird durch den Trichter 43 konstant zugeführt. Damit wird ein Formstück langer säulenförmiger Gestalt kontinuierlich geformt, das von . vielen parallel zur Achsrichtung verlaufenden Drähten 11 durchsetzt ist. Da das Netzwerk bereits in dem geformten Material gebildet ist, kommt es selten vor, (laß es während des Transports zur nächsten Sinterstufe verformt wird.

Das geformte Material wird dann bei einer Temperatur gesintert, die zwischen dem Schmelzpunkt des Sinterpulvers und dem Schmelzpunkt der Drähte 11 liegt. Die Drähte 11 werden geschmolzen, und das Netzwerk der Pulverteilchen wird gleichzeitig noch mehr verfestigt. Außerdem dringt das Metall, das die Drähte 11 bildet,

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in die Poren zwischen dem Netzwerk der Pulverteilchen ein und erhöht die Festigkeit des gesinterten Materials. So wird ein gesintertes Material erhalten, in dem fortlaufende und geradlinige Löcher an den Stellen gebildet sind, an denen die Drähte in den Körper eingefügt worden waren. Der Durchmesser der Locher entspricht dem der Drähte 11. Die gewünschten Filter können durch Schneiden des gesinterten Materials auf die gewünschte Dicke erhalten werden.

Wenn die Metallmenge der Drähte,die von dem gesinterten Material aufgenommen werden soll, größer als das Volumen der Zwischenräume in dem gesinterten Material ist, wird das gleiche Sinterpulver oder es werden gesinterte Körper, die lediglich aus dem Sinterpulver bestehen, an der oberen und/oder unteren Stirnfläche des geformten Materials angefügt. Das überschüssige Metall kann dann von den angefügten Teilen absorbiert werden.

Es wurden als Entlüftungsventile für Gießarbeiten erfindungsgemäß hergestellte gesinterte Filter aus Eisenlegierungen verwendet. Der Außendurchmesser der Filter lag im Bereich zwischen 6 mm und 28 mm, und die Dicke zwischen 10 mm und 25 mm. Zur Herstellung der Filter wurden 200 bis 900 Kupferdrähte mit einem Durchmesser zwischen 0,3 "und 0,5 mm benutzt. Die Entlüftungsventile wurden in die Löcher eingefügt, welche die Wände der Hohlformen durchsetzten. Es bestätigte sich, daß durch die Entlüftungsventile die Formen gut entlüftet werden konnten und der Formsand gehindert wurde, aus den Formen nach außen zu treten·

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Außerdem konnte der Sand ausreichend fest in die Hohlform gestopft werden. Darüberhinaus wurden diese Entlüftungsventile in die in den Wänden von Prazisionsgießformen vorgesehenen Durchgangslöcher eingesetzt, und sie bewirkten eine beträchtliche Zunahme der Abdichtung des geschmolzenen Metalls, indem sie das geschmolzene Metall daran hinderten, aus den Formen auszutreten, die Hohlräume der Form jedoch gut entlüfteten. Die Entlüftungsventile konnten wiederholt verwendet werden. Ihre mechanische Festigkeit verringerte sich nicht.

Die durch die Erfindung erhaltenen gesinterten Filter können neben dem speziellen Verwendungszweck einer selektiven !Trennung von Gas und Pulver bzw. von Gas und geschmolzenem Metall, wie z. B. als Entlüftungsventil bei dem zuvor beschriebenen Gießprozeß, auch zum Filtrieren von Festmaterial aus einer Flüssigkeit verwendet werden.

22 Ansprüche
8 Figuren

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Claims

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Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Filters mit gleichmäßigen und geradlinigen Löchern, dadurch gekennzeichnet , daß ein Körper (18) aus metallischen oder keramischen Sinterpulvern gebildet und in dem Körper Drähte (11) parallel zueinander angeordnet werden, wobei die Drähte aus einem Material hergestellt sind, das bei einer unter dem Schmelzpunkt des Sinterpulvers liegenden Temperatur verbrennt oder schmilzt, und daß der Körper bei einer Temperatur gesintert wird, die oberhalb der Temperatur liegt, bei der die Drähte verbrennen oder schmelzen, und die unterhalb des Schmelzpunktes des Sinterpulvers liegt, so daß die Drähte aus dem Körper verschwinden und in dem erhaltenen gesinterten Filter Löcher entstehen, deren Form der Form der Drähte entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Formen des Körpers die Drähte mit einem Schlamm bzw. Brei überzogen werden, der aus dem Sinterpulver, einem Bindemittel und einem Lösungsmittel für dis Bindemittel besteht, daß der Schlamm auf den Drähten getrocknet wird und die Drähte in Parallelanordnung gebündelt

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werden, wobei der Schlamm als Bindemittel zum Bilden des Körpers dient» .

5» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Bindemittel Zelluloseacetat verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum !formen des Körpers die Drähte parallel zueinander in dem Hohlraum einer porösen Form gehalten werden, die Flüssigkeit absorbieren kann, daß ein Brei, bestehend aus dem Sinterpulver, einem Bindemittel und einem Lösungsmittel für das Bindemittel, eingegossen wird und' hier eine Zeitlang belassen wird, damit das Lösungsmittel von der Form absorbiert wird, und daß dann der Körper aus der Form genommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Form aus Gips besteht und als Lösungsmittel Wasser dient.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Ammoniumalginat dient.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Formen des Körpers die Drähte

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parallel zueinander im Hohlraum einer zylindrischen Gummipreßeinrichtung (23) gehalten werden, daß in die Einrichtung Sinterpulver eingefüllt wird, daß das Sinterpulver mit den Drähten durch die Einrichtung zusammengepreßt wird, um einen Körper zu bilden, und daß dieser aus der Einrichtung entfernt wird (Fig. 4).

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Formen des Körpers die Drähte parallel zueinander im Zwischenraum zwischen zwei Walzen (34·) gehalten werden, daß das Sinterpulver zwischen die Walzen eingebracht wird und durch Drehung der Walzen zusammen mit den Drähten zusammengepreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Drahtmaterial Metalle, organische Fasern und Glas dienen.

10. Verfahren zum Herstellen eines gesinterten Filters mit gleichmäßigen und geradlinigen Löchern, dadurch gekennzeichnet , daß ein Körper aus metallischen und keramischen Sinterpulvern gebildet und in dem Körper Drähte parallel zueinander angeordnet werden, wobei die Drähte aus einem Material hergestellt sind, das bei einer unter dem Schmelzpunkt des Sinterpulvers liegenden Temperatur schmilzt und "in den Körper eindringt, daß der Körper bei einer Temperatur gesintert wird, die oberhalb der

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Schmelztemperatur des Drahtmaterials und unterhalb der Schmelztemperatur des Sinterpulvers liegt, so daß die Drähte geschmolzen und von dem Körper absorbiert werden . und in dem erhaltenen gesinterten Filter Löcher gebildet werden, deren Form der Form der Drähte entspricht.

11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß als Sinterpulver Metallpulver und als Material für die Drähte Metall dient.

12.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Drähte geglüht werden, bevor sie in dem Körper parallel angeordnet werden.

1J.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Sinterpulver Eisen, Eisenlegierungen, Wolfram, Wolframlegierungen, Molybdän und rostfreier Stahl dienen und als Drahtmaterial Kupfer.

14.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß als Sinterpulver Chrom und als Drahtmaterial Eisen dient. '

lötverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß als Sinterpulver Wolframlegierungen dienen und als Drahtmaterial Nickel.

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16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß als Sinterpulver keramische Substanzen dienen und als Drahtmaterial ein Metall.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß als Sinterpulver Ghromkarbid und Titankarbid dienen und als Drahtmaterial Eisen, Nickel oder Nickel-Chrom-Legierungen.

18. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß als Sinterpulver Aluminiumoxid und als Drahtmaterial Glasfasern dienen.

19· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß zur Herstellung von dünnen gesinterten Filtern das Filter nach dem Sintern senkrecht zu den Löchern des gesinterten Filters geschnitten wird.

20. Gesintertes Metallfilter mit gleichmäßigen und geradlinigen zueinander parallelen Löchern, dadurch gekennzeichnet , daß in die Poren des gesinterten Körpers lösliches Metall eingedrungen ist.

21. Gesintertes Metallfilter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der Löcher im Bereich zwischen 0,1 mm und 2,0 mm liegt.

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22. Gesintertes Metallfilter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Löcher im Bereich zwischen 10 und 1.000 liegt.

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