DE2259228A1

DE2259228A1 - Hot compacting metal powders to dense shape - inside sealed capsule with reinforcement to prevent bursting

Info

Publication number: DE2259228A1
Application number: DE19722259228
Authority: DE
Inventors: Gernot Dipl Ing Dr Gessinger
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1972-11-13
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1974-05-16
Also published as: CH553611A

Abstract

The capsule is cylindrical and may have a thickened flange at the bottom end. It is placed on a flat plate with a circular die round it resting on the flange and held in this position while the press ram is forced down into the die on to the top of the capsule. Reinforcement prevents bursting of the capsule before the compacting is finished and allows production of a powder metallurgical compact of the desired shape. The flange forms an integral part of the finished compaction and may be left on or it may be machined off together with the rest of the capsule. The powder may be of micro or macro size. Compaction takes place at 1300 degrees C.

Description

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Körpers Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Körpers, wobei das Pulver in eine Kapsel eingefüllt, erhitzt und anschliessend durch auf die Kapsel wirkenden Druck verdichtet wird.Process for the powder-metallurgical production of a body The present invention relates to a method for powder metallurgical production of a body, the powder being filled into a capsule, heated and then is compressed by pressure acting on the capsule.

Der letztgenannte Verfahrensschritt wird auch kurz als "Warmpressen" bezeichnet. Der Begriff "Pulver" ist im vorliegenden Zusammenhang ohne Beschränkung nach oben und unten hinsichtlich der Korn- bzw. Partikelgrösse zu verstehen und kann sowohl makroskopische wie auch mikroskopisc.-;e Körnungen umfassen.The last-mentioned process step is also called "hot pressing" for short designated. In the present context, the term “powder” is not subject to any restriction to understand up and down with regard to the grain or particle size and can include both macroscopic and microscopic grain sizes.

Bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Körpern mit einer geometrisch einfachen Form ist es bekannt, das Metallpulver in eine Kapsel abzufüllen, die Kapsel zu evakuieren und zu schliessen, danach zu erhitzen und das Pulver mit zur Kapsel unter Druck zwischen zwei Pressflächen oder in einet g Stranptessvorrichtung zu verdichten. Diese Verfahren werden nachstehend mit Kapselverformung bezeichnet. Dabei besteht, sofern nicht zu einer an sich unerwünscht grossen Kapsel wandstärke Zuflucht genommen werden soll, oft die Gefahr, dass die Kapsel gegen das Ende des Warmpressens bei entsprechendem Verformungsgrad mit vergleichsweise hohem Druck der Kapselfüllung im Bereich der freiliegenden .J*andabscnr., aufreisst. Das ist mindestens in den Fällen unerwünscht, denen eine im wesentlichen regelmässige Formgebung durch das Warmpressen erreicht werden soll.In the powder metallurgical production of bodies with a geometrical simple form it is known, the metal powder in a capsule to fill, to evacuate and close the capsule, then to heat and that Powder with the capsule under pressure between two pressing surfaces or in a stranptess device to condense. These processes are hereinafter referred to as capsule deformation. There is, unless the capsule wall thickness is undesirably large Refuge should be taken, often the risk that the capsule is towards the end of the Hot pressing with a corresponding degree of deformation with comparatively high pressure of the capsule filling in the area of the exposed .J * andabscnr. That is at least in those cases where an essentially regular shape is undesirable should be achieved by hot pressing.

Anderseits ist es in der Umformtechnik bekannt, Werkstück in einem allseits geschlossenen Formhohiraum unter allseitigem Druck umzuformen, wobei dieses Verfahren dem Auftreten von Schubspannungen entgegenwirkt.On the other hand, it is known in forming technology to have a workpiece in one Form cavity closed on all sides under pressure on all sides, this Process counteracts the occurrence of shear stresses.

Aufeabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kapselsinterverrahrens, das es ermöglicht, grosse Verformungsgrade der mit Pulver gefüllten Kapsel ohne Rücksicht auf Einschränkungen durch die Kapselfestigkeit und damit eine spanlose Formgeisunpulvermetallurgischer Körper mit einer der voresehenen crtic;-form - gegebenenfalls bis auf eine Bearbeitungszugabe - weitgehend angenäherten, regelmässigen Form zu verwirklichen.Another aspect of the invention is the creation of a capsule sintering process, which enables large degrees of deformation of the powder-filled capsule without Consideration of restrictions due to the capsule strength and thus a chipless Formed powder metallurgical body with one of the provided crtic; -form - if necessary except for a machining allowance - largely approximated, regular shape realize.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch erreichte dass das Warmpressen mindestens imEndstadium in einem allseits geschlossenen Formhohlraum folgt.According to the invention, this object is achieved in that hot pressing follows at least in the final stage in a mold cavity that is closed on all sides.

Die Erfindung hat insbesondere auch den Vorteil, dass sie die Herstellung von Verbundkörpern ermöglicht, wobei die Kapsel zusätzlich mit Formelementen, wie Flanschen, Augen oder dergl. versehen werden kann.In particular, the invention also has the advantage that it enables production made possible by composite bodies, the capsule additionally with shaped elements, such as Flanges, eyes or the like. Can be provided.

Weiter ist es möglich, ist ein Verbundkörper nicht erwünscht, die Aussenhaut bzw. die Kapselwand mit dem Bearbeitungsübermass spanabhebend zu entfernen.It is also possible, if a composite body is not desired, that To remove the outer skin or the capsule wall with the machining excess by cutting.

Anhand der beiZegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Werkstücks durch Kapselsintern gemäss der Erfindung, Fig. 2 die Herstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels und Fig. 3 die Herstellung eines dritten Ausfuhrungsbeispiels, Zur Herstellung eines vorgegebenen Werkstücks wird z.B, 5tnhlpulver in eine zylindrische Kapsel 1 aus Stahl eingefüllt und gut einvibriert. Das Stahlpulver besteht aus aushärtbarem Stahl. Die dabei erreichte Schttttdichte beträgt z.B. etwa 45 der theoretischen Dichte. Danach wird die Kapsel 1 mittels eines Deckels verschlossen und dieser an einem Punkt unter Schutzgas mit der Kapsel 1 verschweisst.The invention is illustrated by means of the schematic drawing enclosed for example explained. 1 shows the production of a first exemplary embodiment of a workpiece by capsule sintering according to the invention, FIG. 2 shows the manufacture a second exemplary embodiment and FIG. 3 shows the production of a third exemplary embodiment, For the production of a given workpiece, for example, 5thlpulver is poured into a cylindrical Filled steel capsule 1 and vibrated in well. The steel powder consists of hardenable Stole. The bulk density achieved in this way is, for example, about 45 the theoretical density. The capsule 1 is then closed by means of a lid and this is welded to the capsule 1 at one point under protective gas.

Letztere wird danach evakuiert. Nach der Evakuierung wird der Deckel z.B. durch Elektronenstrahlschweissen vakuumdicht mit der Kapsel 1 verschweisst. Die Kapsel wird danach mit ihrem Inhalt auf 13000C erhitzt. Anschliessend wird die Kapsel mit dem Inhalt in ein Formunterteil 2 gelegt, welches einen Teil eines Formhohlraumes bildet. Anschliessend wird das Formoberteil 3, welches den anderen Teil des Formhohlraumes bildet, mit Druck auf die Kapsel 1 abgesenkt. Das Formoberteil 3 besteht aus einem auf- und abbewegbaren Stempel 4 mit einem daran befestigten Flansch 5. Aur dem Stempel 4 ist ein Formkörper 6 axial verschiebbar gelagert. Zwischen diesem und dem Flansch 5 ist eine Druckfeder 7 angeordnet. Beim Absenken des Formoberteils 3 wird der Stempel 4 in die Kapsel hineingetrieben. Gleic.-zeitig wird die Kapsel durch den Formkörper 6 komprimiert, wobei das in der Dose 1 befindliche Metallpulver z.B. bis zur Porenfreiheit verdichtet wird. Nach der Entfernung des Formoberteils 3, kann dem Formunterteil 2 der hier mit einem Sackloch versehene Körper entnommen werden.The latter is then evacuated. After the evacuation, the lid is on e.g. vacuum-tight welded to the capsule 1 by electron beam welding. The capsule and its contents are then heated to 13000C. Then the Capsule with the contents placed in a lower mold part 2, which is part of a mold cavity forms. Then the upper mold part 3, which is the other part of the mold cavity forms, lowered with pressure on the capsule 1. The upper mold part 3 consists of a up and down movable punch 4 with an attached flange 5. Aur the punch 4, a molded body 6 is mounted so as to be axially displaceable. Between this and the flange 5 a compression spring 7 is arranged. When lowering the upper mold part 3, the stamp 4 driven into the capsule. At the same time, the capsule becomes through the shaped body 6 compressed, whereby the metal powder located in the can 1, for example, until it is free of pores is compressed. After removing the upper mold part 3, the lower mold part 2 of the body provided here with a blind hole can be removed.

Vor dem Verpressen der Kapsel kann diese mit dem darin befindlichen Pulver auf eine Temperatur oberhalb der Sintertemperatur oder gegebenenfalls auch etwas unterhalb der Sintertemperatur erhitzt werden. In Jedem Fall ist eine Presstemperatur zu wählen, welche eine ausreichende Plastizität der einzelnen Körper gewährleistet, so dass sie während der Verformung untereinander eine stoffschlüssige Verbindung eingehen.Before the capsule is compressed, it can be mixed with the one inside Powder to a temperature above the sintering temperature or optionally also are heated slightly below the sintering temperature. In each case there is a pressing temperature to choose the one that ensures sufficient plasticity of the individual bodies, so they during the Deformation with one another is a cohesive one Enter into connection.

In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen bezeichnen äquivalente Hinweisziffern gleiche oder analoge Teile wie in dem mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiele.In the exemplary embodiments described below, denote equivalent reference numbers same or analogous parts as in that with reference to the Fig. 1 described embodiments.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Kapsel 1 in der beschriebenen Weise mit Metallpulver gefüllt evakuiert, verschlossen und erhitzt. Die Kapsel -l unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass sie mit einem Flansch 8 versehen ist, der zusammen mit einem Formteil 9 mit einer zylindrischen Bohrung und einer Bodenpiatte 10 das Formunterteil 2 bildet. Das Formoberteil 3 wird durch einen zylindrischen Stempel gebildet. Wåhrend des Verdichtens, d.h. beim Absenken des Formoberteils 3 verhindert der Flansch 8 ein seitliches Ausbauchen der Kapsel 1' und bildet nach der Verdichtung einen festen Bestandteil des fertigen Körpers.In the embodiment of FIG. 2, the capsule 1 is described in the Way, filled with metal powder, evacuated, sealed and heated. The capsule -l differs from the first embodiment in that it has a flange 8 is provided, which together with a molded part 9 with a cylindrical bore and a bottom plate 10 forms the lower mold part 2. The upper mold part 3 is through formed a cylindrical punch. During compaction, i.e. when lowering of the upper mold part 3, the flange 8 prevents the capsule from bulging laterally 1 'and, after compaction, forms an integral part of the finished body.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterschedet sich die Kapsel 1" von den vorangehend beschriebenen Beispielen dadurch, dass sie mit zwei axial ausgerichteten Augen 11 und 12 versehen ist. Die Kapsel 1" wird vor der Verformung. in der beschriebenen Weise mit Metallpulver gefüllt, evakuiert, verschweisst. und danach erhitzt. Im erhitzten Zustand wird sie in das Formunterteil 2" eingelegt, welches aus einer Bodenplatte lO", den Augen 12 und dem Formteil 9" besteht.In the embodiment according to FIG. 3, the capsule is different 1 "of the examples described above in that they are axially aligned eyes 11 and 12 is provided. The capsule 1 "is in front of the deformation. Filled with metal powder in the manner described, evacuated, welded. and then heated. When heated, it is placed in the lower part of the mold 2 ", which consists of a base plate 10 ", the eyes 12 and the molded part 9".

Das Warmpressen der Kapsel 1" erfolgt durch ein Absenken des Stempels 13, welcher eine Sackbohrung aufweist, in die das Auge 11 hineinragt. Da das Auge 11 nicht gegen den Grund der Sackbohrung anliegt und daher während des Verdichtens ein Ausbauchen der Kapsel 1" verhindert, bilden der Stempel 13 und das Auge 11 zusammen das Formoberteil 3".The capsule 1 ″ is hot-pressed by lowering the punch 13, which has a blind hole into which the eye 11 protrudes. As the eye 11 does not rest against the bottom of the blind hole and therefore during compression Prevents the capsule 1 ″ from bulging, the stamp 13 and the eye 11 form together the mold top 3 ".

Nach dem Verdichten der Kapsel l", wird das Werkstück dem Formunterteil 2" entnommen, wobei die Augen 11 und 12 einen festen BestandtiS dieses Werkstücks bilden.After the capsule 1 ″ has been compressed, the workpiece becomes the lower part of the mold 2 ", the eyes 11 and 12 being a permanent part of this workpiece form.

Ist am fertigen Körper die durch die Kapsel 1, 1', 111 gebildete Aussenhaut unerwdnscht, so kann der Körper mit einer Bearbeitungszugabe hergestellt werden, wobei diese BearJ itungszugabe so zu bemessen ist, dass sie die die Aussenhaut des Körpers bildende Kapsel 1, 1', l" enthält. Danach kann die Kapsel Idurch eine spanabhebende Bearbeitung entfernt werden.Is the outer skin formed by the capsule 1, 1 ', 111 on the finished body undesired, the body can be manufactured with a machining allowance, this machining allowance is to be dimensioned in such a way that it covers the outer skin of the Body-forming capsule 1, 1 ', 1 "contains. The capsule I can then be machined by a Editing to be removed.

Claims

P a t en t a n s p r ü c h

1. Process for the powder-metallurgical production of a body, wherein the powder is filled into a capsule, optionally pre-compressed, heated and is then compressed by a pressure acting on the capsule, thereby characterized that the hot forging is at least in the final stage in an all-round closed mold cavity takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that comparatively thick-walled parts of the capsule to support the powder and to close the mold cavity can be used.

3. The method according to claim 2, characterized in that the comparatively thick-walled parts of the capsule as functional parts, such as flange, eye or the like will.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the capsule is at least partially in the machining allowance of the body is arranged and removed by a machining process.

5. Means for carrying out the method according to one of the preceding Claims in the form of a capsule for receiving the powder, characterized in that that the capsule has comparatively thick-walled parts that serve as support elements for the capsule contents and as closing elements for the mold cavity receiving the capsule are provided.

6. Means according to claim 5, characterized by the mold cavity for receiving the capsule-forming device which has at least one recess for Has receiving an outwardly projecting, thick-walled capsule part.

L e r s e i t e