DE2205493A1 - PROCESSING AND FORMING SINTERED WORKPIECES HIGH DENSITY - Google Patents

PROCESSING AND FORMING SINTERED WORKPIECES HIGH DENSITY

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DE2205493A1
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Saburo Goto
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

DIPL.-ING. HARRO GRALFSDIPL.-ING. HARRO GRALFS PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

33 BRAUNSCHWEIG33 BRAUNSCHWEIG

AM BÜRGERPARK 8 TELEFON (053D7479BAT CIVIL PARK 8 TELEPHONE (053D7479B

3. Februar 1972 i - G 1909February 3, 1972 i - G 1909

Sabtiro GotoSabtiro Goto

4-9-Banchi4-9-Banchi

Shichiku Kamiumenoki-choShichiku Kamiumenoki-cho

Kita-kuKita-ku

Kyoto, JapanKyoto, Japan

Verfahren zum Verformen gesinterter Werkstücke hoher DichteProcess for deforming sintered workpieces of high density

Die Erfindung betrifft ein Verformungsverfahren, mit dem präzis geformte Gegenstände hoher Dichte hergestellt werden können, ohne daß dazu ein erneutes Sintern des Werkstückes erforderlich ist.The invention relates to a deformation method with which precisely shaped, high density articles can be produced without the need for re-sintering the workpiece is required.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmige Werkstücke, die vermittels eines konventionellen oder speziellen Verfahrens vorgeformt sind, auf eine Temperatur zwischen 1120 und 120O0C aufgewärmt werden, und daß das Werkzeug auf eine Temperatur zwischen 80 und 1200O vorgewärmt und auf dieser Vorwärmtemperatur gehalten wird, woraufhin der VerformungsVorgang mit einer Werkzeuggeschwindigkeit von 7 bis 10 m/sec erfolgt; und daß nach dem Ver-The invention is characterized in that powdery workpieces, which are preformed by means of a conventional or special process, are heated to a temperature between 1120 and 120O 0 C, and that the tool is preheated to a temperature between 80 and 120 0 O and at this preheating temperature is held, whereupon the deformation process takes place at a tool speed of 7 to 10 m / sec; and that after the

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IANK DEUTSCHE BANK AG. SR AUN SCHWEIG. KONTO-NR. OS/017 88 · POSTSCHECK ι HANNOVER 26 16 01IANK DEUTSCHE BANK AG. SR AUN SCHWEIG. ACCOUNT NO. OS / 017 88 POST CHECK ι HANNOVER 26 16 01

-z--z-

formen das fertige Werkstück und das Werkzeug vermittels einer Trennvorrichtung an der Verformungsmaschine schnell voneinander getrennt werden.quickly form the finished workpiece and the tool by means of a cutting device on the forming machine separated from each other.

Für gesinterte Gegenstände, wie z. B. geformte Maschinenteile, ist die hohe Dichte wesentlich. Deshalb offenbart das US-Patent 3 4-10 683 ein Verfahren, bei dem der Formling auf eine Temperatur von ca. 750 bis 11000C erwärmt wird, bevor er erneut verpreßt wird, und bei dem das Preßwerkzeug bis auf eine Temperatur zwischen 150 und 35O0C vorgewärmt und auf dieser Temperatur während des Preßvorganges gehalten wird, um die Eekristallisationsbedingungen für das Werkstückmaterial während des Verformungsvorganges konstant zu halten. Es scheint, daß die Herstellung von im Endzustand genau geformter Erzeugnisse vermittels dieser Methode beabsichtigt ist, bei der die Temperatur des Preßwerkzeuges hoch und die Temperatur des Werkstückmaterials gering oder zwischen 750 und 11000C gehalten wird, damit die Temperaturdifferenz zwischen Wakzeug und Werkstück verringert wird, um so einen Wärmeentzug aus dem Werkstück soweit wie möglich zu verhindern und die Fließfähigkeit des Materials zu erhöhen. Eine geringere Temperatur des Materials bewirkt jedoch ein Absinken der Fließfähigkeit und dementsprechend auch eine Verringerung der erzielbaren Genauigkeit des fertiggestellten Erzeugnisses. Darüberhinaus ist es jedoch wegen der unhandlichen und voluminösen Werkzeugform äußerst schwierig, das Werkzeug auf seiner hohen Temperatur zu halten.For sintered objects such as B. molded machine parts, the high density is essential. Therefore, the US Patent 3 4-10683 discloses a method in which the molding is heated to a temperature of about 750 to 1,100 0 C before it is compressed again, and in which the pressing tool to a temperature between 150 and 35O 0 C is preheated and kept at this temperature during the pressing process in order to keep the Eekristallisierungsbedingungen constant for the workpiece material during the deformation process. It seems that the production of this method is intended by in the final state of precisely shaped products by means, in which the temperature of the pressing tool is high and the temperature of the workpiece material is kept low or 750-1100 0 C, so that the temperature difference is reduced between Wakzeug and workpiece in order to prevent heat extraction from the workpiece as much as possible and to increase the flowability of the material. However, a lower temperature of the material causes a decrease in the flowability and accordingly also a reduction in the achievable accuracy of the finished product. In addition, however, because of the bulky and bulky tool shape, it is extremely difficult to keep the tool at its high temperature.

Das wesentlichste Problem beim Warmverformen ergibt sich aus der Tatsache, daß beim Verformen eines hoch erwärmten Werkstückes in der Werkzeugform die Oberflächentemperaturen ansteigen und die Oberfläche des Werkzeuges infolge einer thermischen Werkstoffermüdung und infolge des VerschleißesThe main problem with hot working arises from the fact that when working a highly heated Workpiece in the tool shape, the surface temperatures rise and the surface of the tool as a result of a thermal material fatigue and as a result of wear

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verformt wird. Ein fertiges Werkstück wird zwar nach, der Trennung von dem Werkzeug vermittels einer Zwangskühlung gekühlt, al>er es ist schwierig, die während des Verformungsvorganges entsprechend der Wärmeleitfähigkeit im Bereich der Eontaktflächen auftretende Temperaturerhöhung zu verhindern. Es ist deshalb die beste Lösung, "beim Verformen pulverförmiger Materialien das erwärmte Material so schnell wie möglich zu verarbeiten. Darüberhinaus wird durch eine höhere Werkzeuggeschwindigkeit und eine kürzere Verarbeitungszeit sowohl das Fließen des Werkstückes aus vorgeformtem gesinterten Material verbessert als auch der kinetische Reibungskoeffizient vermindert, und es wird insgesamt eine gleichmäßigere Verteilung der Preßkraft auf jeden Teil des Werkstückes erzielt, so daß sich eine gleichmäßige Dichte des fertigen Werkstückes ergibt.is deformed. A finished workpiece is after that Separation from the tool by means of forced cooling cooled, as it is difficult to achieve during the deformation process in accordance with the thermal conductivity in the area of the contact surfaces to prevent temperature increase. It is therefore the best solution "when deforming powdered materials, the heated material so quickly to process as possible. In addition, a higher tool speed and a shorter processing time Both the flow of the preformed sintered material workpiece and the kinetic one improves The coefficient of friction is reduced, and there is a more even distribution of the pressing force overall achieved every part of the workpiece, so that there is a uniform density of the finished workpiece.

Die gebräuchlichste Verformungsmaschine ist eine öldruckpresse mit einer geringen Arbeitsgeschwindigkeit von 0,6 m/sec oder darunter. Andere Maschinen, wie Gesenkpressen, Friktionspressen etc., besitzen eine mittlere Arbeitsgeschwindigkeit von 2 bis 4- m/sec. Dagegen arbeiten nach oben druckbelüftete Maschinen mit einer hohen Geschwindigkeit von 7 bis 10 m/sec.The most common deforming machine is an oil press with a low working speed of 0.6 m / sec or below. Other machines, such as die presses, friction presses etc., have an average working speed of 2 to 4 m / sec. On the other hand, pressurized ones work upwards Machines with a high speed of 7 to 10 m / sec.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Kontaktzeit zwischen Werkzeug und erwärmtem Werkstück umgekehrt proportional der Arbeitsgeschwindigkeit ist. Daher muß bei Verwendung einer Verformungsmaschine geringer Arbeitsgeschwindigkeit die Temperatur des Werkzeuges im niedrigsten Pail bei 150 bis 55O°C gehalten werden, da andernfalls ein Temperatursturz an den Kontaktflächen zwischen Werkzeug und zu verarbeitendem Werkstück auftritt, der entsprechend der partiell verschiedenen Abkühlgeschwindigkeiten unterschiedliche Dichten zur Eolge hat. Benutzt man andererseits eine Verformungsmaschine mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit, wieFrom the above it can be seen that the contact time between the tool and the heated workpiece is inversely proportional the working speed is. Therefore, when using a deforming machine, a low operating speed must be used the temperature of the tool in the lowest pail must be kept at 150 to 550 ° C, otherwise the temperature will drop occurs at the contact surfaces between the tool and the workpiece to be processed, which corresponds to the partially different cooling speeds different densities result. On the other hand, if you use a High speed deforming machine, such as

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zum Beispiel die in Japan handelsübliche DXETAPACK, dann ist der Werkzeugverschleiß infolge einer erforderlichen längeren Trennzeit des Werkzeuges groß, obwohl die Verarbeitungszeit an sich kurz ist (12 bis 19 m/sec). Deshalb wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Verwendung einer Verformungsmaschine mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit und einer kürzeren Werkzeugtrennzeit vorgeschlagen, zum Beispiel eine in Japan handelsübliche Verformungsmaschine des KJH-Typs. Diese Verformungsmas chine gehört zu einer Gruppe von Schlagpressen mit nach oben unter Druck geführtem Werkzeug. Sie arbeiten mit einer Geschwindigkeit von 7 bis 10 m/sec und sind mit einem Auswerfer zum Trennen des Werkzeugs ausgerüstet. Sie besitzen durch die Abwärtsbewegung eines oberen Werkzeugteils und die Aufwärtsbewegung eines unteren Werkzeugteils optimale Eigenschaften zum Erzielen einer gleichmäßigen Dichte bei einem pulverförmigen, zu verformenden Material. Anstatt dem pulvrigen Material ein Gleitmittel beizufügen, kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch das Gleitmittel direkt in die Werkzeugform gegeben werden. Eine mit dieser Verformungsmaschine und bei den erfindungsgemäßen Temperaturbedingungen durchgeführte Testreihe hat zu folgendem Ergebnis geführt:for example the DXETAPACK commercially available in Japan, then the tool wear due to a required longer cutting time of the tool is great, although the processing time is short in itself (12 to 19 m / sec). Therefore, to carry out the method according to the invention the use of a forming machine with a high operating speed and a shorter tool parting time proposed, for example, a KJH type deforming machine commercially available in Japan. This deformation measure chine belongs to a group of impact presses with tools guided upwards under pressure. they work with a speed of 7 to 10 m / sec and are equipped with an ejector for separating the tool. You have by the downward movement of an upper tool part and the upward movement of a lower part of the tool optimal properties to achieve a uniform density with a powdery, material to be deformed. Instead of adding a lubricant to the powdery material, you can perform of the method according to the invention also includes the lubricant can be added directly to the mold. One with this deforming machine and with the ones according to the invention The series of tests carried out under temperature conditions led to the following result:

VerformungsbedingungenDeformation conditions

vorgeformtes Material: elektrolytisches Eisenpulverpreformed material: electrolytic iron powder

Dichte des verpreßten Pulvers: 6,8g/cnrCompressed powder density: 6.8g / cnr

Verformungstemperatur: 11800GDeformation temperature: 1180 0 G

Heizdauer: 30 Minuten (Wasserstoff-Atmosphäre)Heating time: 30 minutes (hydrogen atmosphere)

Arbeitsenergie: 7OO kpmWorking energy: 7OO kpm

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-s--s-

Gemäß diesen Bedingungen fertig ausgeformte Werkstücke wurden mikroskopisch mit einer 200fachen Vergrößerung auf ihre physikalischen Eigenschaften untersucht (vgl. die als Anlage beigefügte mikroskopische Aufnahme). Es wurden folgende Werte festgestellt:Workpieces fully formed according to these conditions were microscopically magnified 200 times on their physical properties investigated (cf. the attached microscope photo). There were the following Values determined:

Dichtedensity

g/cm5
7,85
g / cm 5
7.85

Zugfestigkeittensile strenght

kp/mm 26,24-kp / mm 26.24-

f6 6 L2 6 J lθf6 6 L2 6 J lθ

w Schlagversuch Bruchdehnung (Charpyscher Pendelhammer) w Impact test elongation at break (Charpy pendulum hammer)

% 55,7 % 55.7

kpm/cmkpm / cm

30 oder höher30 or higher

Aus diesen Werten geht hervor, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücke den nach konventionellen Methoden verarbeiteten Werkstücken hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften überlegen sind.From these values it can be seen that the workpieces produced by the method according to the invention are the Conventional methods are superior to processed workpieces in terms of their physical properties are.

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Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zum Verformen gesinterter Werkstücke hoher Dichte, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmige, vorgeformte Werkstücke auf eine Temperatur von 1120 "bis 12000C aufgewärmt und vermittels eines auf eine Temperatur* von 80 bis 120°C vorgewärmten und auf dieser Vorwärmtemperatur gehaltenen Werkzeuges bei einer Werkzeuggeschwindigkeit von 7 bis 10 m/sec verformt werden, und daß nach dem Verformen das Werkstück von dem Werkzeug vermittels einer an der Verformungsmaschine angeordneten Trennvorrichtung schnell getrennt wird.1. A method for shaping sintered workpieces of high density, characterized in that powdered, preformed workpieces are heated to a temperature of 1120 "to 1200 0 C and by means of a tool preheated to a temperature * of 80 to 120 ° C and kept at this preheating temperature a tool speed of 7 to 10 m / sec, and that after the deformation, the workpiece is quickly separated from the tool by means of a cutting device arranged on the shaping machine. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verformen eine sich nach unten bewegende obere Werkzeugform und eine sich nach oben bewegende untere Werkzeugform, deren Bewegungen synchronisiert sind, benutzt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that a downwardly moving upper tool mold and an upwardly moving lower tool mold, the movements of which are synchronized, are used for deforming. J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformen vermittels einer Maschine mit einem Auswerfer sum Trennen des Werkzeuges und Lösen des Werkstückes Bvs der Werkzeugform erfolgt,J. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation takes place by means of a machine with an ejector sum separating the tool and releasing the workpiece Bvs the tool shape, 4-, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verformen in das Werkzeug ein Gleitmittel eingegeben wird.4-, Method according to one of the preceding claims, characterized in that a lubricant is introduced into the tool before the deformation. 309818/064Θ309818 / 064Θ
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