DE2462128C3

DE2462128C3 - Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Metallhohlkörper

Info

Publication number: DE2462128C3
Application number: DE19742462128
Authority: DE
Inventors: Kenji Kudamatsu Yamaguchi Matsuno (Japan)
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1974-01-07
Filing date: 1974-01-07
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2462128B2; DE2462128A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Metallhohlkörper mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Dicke der Wandung zwischen 20 bis 100, bei dem durch allmähliches Abschmelzen einer Metallelektrode mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens tropfenförmige Metallkörper gebildet werden, die in eine Flüssigkeit fallen.

Es ist bekannt (DT-OS 21 62 111), hohle Metallkörper durch Eintropfen einer geschmolzenen Metallmasse in eine Flüssigkeit herzustellen. Dabei bilden sich die Hohlkörper im wesentlichen dadurch, daß beim Einfallen der schmelzflüssigen Metalltröpfchen in die Flüssigkeit diese teilweise in den Metalltropfen eingeschlossen wird und verdampft

Dabei ist et bekannt (US-PS 2189 387), das Eintropfen der geschmolzenen Metallmasse dadurch zu bewirken, daß ein Metallstab als selbstverzehrende Elektrode durch Bildung eines Lichtbogens zwischen dieser Elektrode und einer feststehei.den, nicht verzehrbaren Kohleelektrode abgeschmolzen wird, und die geschmolzenen Metalltröpfchen in ein Flüssigkeitskühlbad eingetropft werden. Durch diese bekannten Verfahren werden jedoch nur Metallkörper mit relativ großen Unregelmäßigkeiten in bezug auf Durchmesser, Wanddicke und insbesondere Verhältnis von Durchmesser zu Wsnddicke erreicht. Diese nach den bekannten Verfahren hergestellten Hohlkörper sind nicht oder nicht ohne weiteres für die Herstellung von blasigen Sandwichstrukturen, Schaumstrukturen oder einem schaumartigen Kunststoffmaterial, in welchem die Hohlräume von metallischen Hohlkörpern gebildet sind, verwendbar.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, durch das eine einfache Herstellung von metallischen Hohlkörpern mit einer relativ dünnen gleichmäßigen Wandung möglich ist. Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die Metallelektrode aus Reinnickel oder einer Nickel-Eisenlegierung mit bis zu 55 % Eisen besteht.

Durch diese erfindungsgemäße Verwendung von Nickel oder einer Nickel-Eisenlegierung werden überraschenderweise relativ gleichförmige metallische Hohlkörper hergestellt. Sie weisen eine kugelförmige Gestalt auf oder eine Gestalt, welche einer Kugel ähnelt, wobei sie ganz allgemein frei von Nahtstellen sind. Die Hohlkörper haben eine sehr dünne Wandung, wobei das Verhältnis zwischen Durchmesser und Dicke der Wandung zwischen 20 und 100 beträgt.

Wenn die geschmolzenen Metallkörper in die Flüssigkeit eingebracht werden, wird durch die Berührung zwischen ihnen und der Flüssigkeit Gas erzeugt.

Zwecks Erleichterung eines Einschließens des so erzeugten Gases im Inneren der geschmolzenen Metallkörper ist es erwünscht, daß die geschmolzenen Metallkörper ursprünglich eine flache oder filmartige

S Form aufweisen. Es ist wesentlich, daß sie eine Wärmeenergie aufweisen, die ausreicht, um derartige flache oder filmartige Gestalt in eine hohle Granule oder ein hohles Korn umzuwandeln. Für das Eindringen des erzeugten Gases sollte die Geschwindigkeit der

ίο geschmolzenen Metallkörper in der Flüssigkeit gering sein, und es sollte eine wesentliche Flüssigkeitsströmung, welche die geschmolzenen Metallkörper stark bewegt, nicht vorliegen.

Wenn die Fluggeschwindigkeit der geschmolzenen

Metallkörper hoch ist, kann die Geschwindigkeit dadurch vermindert werden, daß man sie an einer Wandung anstoßen und anschließend in die Flüssigkeit fallen läßt, so daß die Eintrittsgeschwindigkeit wirksam vermindert und die erwünschte flache Gestalt erhalten

ίο wird. Als Wandung kann beispielsweise eine Platte verwendet werden, auf deren Oberfläche eine Flüssigkeit strömt oder eine Platte, die eine mechanische Bewegung, wie eine Schwingung oder eine Drehung durchführt. Ein Haften der geschmolzenen Metallkör-

2j per an der Oberfläche der Wandung wird durch die auf der Oberfläche der Platte strömende Flüssigkeit oder durch die mechanisch.· Bewegung der Platte verhindert.

Bei der Herstellung der metallenen Hohlkörper hat es

sich als äußerst wirksam erwiesen, in der Flüssigkeit eine Platte vorzusehen, welche horizontal oder mit einem geringen Neigungswinkel zur Horizontalen angeordnet ist, so daß die geschmolzenen Metallkörper gegen diese Platte anstoßen können. Auf diese Weise wird ihre Bewegung einmal angehalten, so daß ihre Gestalt abgeflacht wird. Eine Haftung der geschmolzenen Metallkörper an der Platte läßt sich durch eine Vibration oder Drehung der Platte verhindern.

Die erhaltenen metallischen Hohlkörper werden aus der Flüssigkeit herausgeführt und an; .hließend getrock net. Falls die Flüssigkeit in den Innenbereichen der metallischen Hohlkörper verbleibt, werden sie allmählich erhitzt und getrocknet, um die Flüssigkeit daraus zu entfernen. Falls die metallischen Hohlkörper aus einer eisenhaltigen Legierung gebildet sind, lassen sich Hohlkörper erhalten, welche eine hervorragende Verformungsfähigkeit oder Festigkeit aufweisen, indem man sie einer Wärmebehandlung, wie einem Glühen und einem Entkohlen unterzieht. Des v/eiteren kann die oxydierte Oberfläche der Hohlkörper durch ein Erhitzen derselben in einer reduzierenden Gasatmosphäre reduziert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ?.n Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht durch eine an sich bekannte Vorrichtung für die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eine sich verbrauchende Elektrode 18 und eine sich nicht verbrauchende Elektrode 20 sind in einem abgeschlossenen Behälter 26 so angebracht, daß sie einander gegenüberstehen. Jede Elektrode ist über eine Verdrahtung mit einer Stromquelle verbunden, und es wird ein elektrischer Lichtbogen 14 zwischen den Elektroden erzeugt. Die sich aufbrauchende Elektrode 18 wird von diesem elektrischen Lichtbogen 14 erhitzt und geschmolzen. Man läßt das abgeschmolzene Metall in eine Flüssigkeit 16 unterhalb der Elektroden tropfen. Die geschmolzenen Metallkörper 12 werden anschließend in der Flüssigkeit abgekühlt und dabei metallische

Hohlkörper gebildet. Die abgesehmolzene, sich aufbrauchende Elektrode 18 wird von Zuführungswalzen 50 zugeführt, welche von einem Motor in Umdrehung versetzt werden, wobei ein bestimmter Abstand zwischen der sich verbrauchenden Elektrode 18 und der sich nicht verbrauchenden Elektrode 20 so eingehalten wird, daß ein elektrischer Lichtbogen 14 kontinuierlich brennt. Die sich nicht verbrauchende Elektrode 20 besteht aus einem Stoff, dessen Verbrauch erheblich geringer ist als der der sich verbrauchenden Elektrode 18, wie beispielsweise Wolfram. Die sich nicht verbrauchende Elektrode 20 ist als fest angebrachte Elektrode ausgebildet, wobei ihre beiden Enden in einem Isolator gehalten sind.

Die sich verbrauchende Elektrode 18 wird von einem beweglichen Teil 36 getragen, das eine hin- und hergehende Bewegung in horizontaler Richtung ausführen kanrt. Die Elektrode 18 wird dabei längs der sich nicht verbrauchenden Elektrode 20 hin- und herbewegt. Die oberen und unteren Enden des beweglichen Teils 36 sind von einer Halterung 40 über Lager 38 getragen. Das bewegliche Teil 36 ist z. B. mit einem Motor über eine Pleuelstange und eine Kurbelwelle verbunden, so daß die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung des beweglichen Teils 36 umgewandelt werden kann.

Das innere des Behälters 26 ist gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt. Ein Schutzgas wird in den Behälter 26 durch einen Einlaß 32 eingeführt und durch einen Auslaß 34 entführt, so daß das Innere des Behälters mit diesem Schutzgas gefüllt ist. Das bewegliche Teil 36 ist mit dem Behälter 26 mittels einer flexiblen Dichtung 52 verbunden, um die Anordnung von der Atmosphäre abzuschirmen. Das Schutzgas wird in den Behälter eingefüllt, um die Bildung des elektrischen Lichtbogens 14 zu stabilisieren. Die Flüssigkeit 16 wird mittels eines Einlaßrohres 28 und eines Überlaufrohres 30 umgepumpt, um das Flüssigkeitsniveau konstant zu halten und um die darin schwimmerden metallischen Hohlkörper abzuscheiden.

Die Größe der geschmolzenen Metallkörper 12, welche durch Abschmelzen der sich aufbrauchenden Elektrode 18 erzeugt werden, läßt sich durch eine Änderung der Geschwindigkeit in der hin- und hergehenden Bewegung der sich verbrauchenden Elektrode 18 steuern. Des weiteren läßt sich auch die Fallgeschwindigkeit der geschmolzenen Metallkörper 12 in die Flüssigkeit 16 durch die hin- und hergehende Bewegung der sich verbrauchenden Elektrode vermindern.

Beispiel 1

Es wurde eine Vorrichtung verwendet, wie sie in der Figur dargestellt ist. Ein Nickelstab mit einem Durchmesser von 4 mm wurde als sich verbrauchende Elektrode verwendet. Dieser Nickelstab stand einer aus Graphit gebildeten, sich nicht verbrauchenden Elektrode gegenüber. Ein elektrischer Lichtbogen wurde zwischen diesen beiden Elektroden erzeugt Die Nickelelektrode wurde mit einem Hub von 15 mm und mit einer Frequenz von 120 Schwingungen/Min, hin- und herbewegt. Argongas wurde in einen geschlossenen Behälter 26 eingefüllt, dessen unterer Bereich mit Wasser gelullt worden war. Das Wasser wurde dauernd umgepumpt und der Wasserspiegel -so eingestellt, daß der Abstand zwischen dem NickeLtab und der Wasseroberfläche 75 mm betrug. Der Nickelstab wurde von dem elektrischen Lichtbogen erhitzt und geschmolzen, und die verteilte Nickelschmelze fiel auf die Wasseroberfläche und trat in das Wasser ein, wo es hohle Nickelkörper bildete. Die erhaltenen Hohlkörper waren von sphärischer Gestalt und wiesen Durchmesser von 2 bis 8 mm auf, wobei die Schüttdichte des Produktes auf einen Wert von 0,4 g/cm¹ bei diesem Beispiel vermindert werden konnte.

Beispiel 2

Die Vorgänge von Beispiel 1 wurden wiederholt, wobei jedoch ein Stab von einer Nickeleisenlegierung anstatt des Nickelstabes verwendet wurde. Die Ni-Fe-Legierung, welche hierbei verwendet wurde, wies eine Zusammensetzung von 0,7 % C, 45 % Ni und den Rest an Eisen auf. Man erhielt Hohlkörper der Ni-Fe-Legierung von einer sphärischen Gestalt mit Durchmessern von 1 —10 mm, wobei die Schüttdichte in diesem Beispiel auf einen Wert von 0,35 g/cm³ verringert werden konnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Metallhohlkörper mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Dicke der Wandung zwischen 20 bis 100, bei dem durch allmähliches Abschmelzen einer Metallelektrode mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens tropfenförmige Metallkörper gebildet werden, die in eine Flüssigkeit fallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelektrode aus Reinnickel oder einer Nickel-Eisenlegierung mit bis zu 55 % Eisen besteht.