DE2749307B2 - Verfahren zum Pulverschmieden'1''=1"" Körper - Google Patents
Verfahren zum Pulverschmieden'1''=1"" KörperInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/17—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by forging
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverschmieden hochdichter Körper in einem verformbaren
Behälter bei entsprechender Temperatur, wobei die Menge an Pulver größer als die Menge ist, die zum
Schmieden des Körpers zu der gewünschten Dichte notwendig ist und innerhalb im wesentlichen geschlossener
Gesenkformen mit einer Einrichtung zum Entweichen von überschüssigem Pulver ein Körper mit
einer Dichte von wenigstens 99% geschmiedet wird.
In der Druckschrift »Powder Metallurgy« (1958), 1/2, S. 94 bis 103, ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem
eine Folie oder eine Hülle mit vorgeformten Pellets gefüllt oder das Pulver innerhalb der Hülle verdichtet
wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird die endgültige Hüllenform durch die Matrizenform bestimmt,
auch wird dort vorhandene Luft aus dem Behälter evakuiert, bevor er für den Erhitzungsvorgang
geschlossen wird.
Bei dem Strangpreßverfahren für Metallpulver nach der DE-PS 9 23 469 wird eine zweiteilige Preßform mit
einer Kupferfolie ausgelegt und das Metallpulvergemisch eingebracht und zusammengestampft. Nach
Vorpressen und Erwärmen auf eine Temperatur von 600 bis 10000C erfolgt das eigentliche Verpressen in der
Strangpresse.
In der DE-OS 20 15 450 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Körpers aus zwei Pulverarten für Kern
und Wandung beschrieben, bei dem nach dem Verdichtungsvorgang ein Sintern erfolgt, damit der
entstehende zylindrische Körper als Walze eingesetzt werden kann, deren Wandung andere Eigenschaften als
die Kernschicht aufweisen muß.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der eingangs umrissenen
Art so zu gestalten, daß ein Verpressen des Metallpulvers zu einer Zwischenform und ein Sintern entfallen,
während ein geschmiedeter Gegenstand mit verbesserten mechanischen und metallurgischen Eigenschaften
hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgem äß dadurch gelöst,
daß loses Metallpulver in einen Behälter gegeben wird, der ein offenes Ende und die Form des zu schmiedenden
Körpers aufweist und der Behälter mittels eines auf das Pulver gelegten Deckels geschlossen wird, so daß nur
ein Teil der beim Erhitzen des Metallpuivers in dem Behälter entwickelten Gase abgeführt, während eine
ίο ausreichende Gasmenge als Schutzgas zurückgehalten
wird.
Zweckmäßig wird ein Deckel aus demselben Werkstoff wie der des Behälters aufgelegt
Dabei kann auch der Behälter mit dem darin befindlichen Metallpulver in einer Druckstufe geschmiedet werden.
Dabei kann auch der Behälter mit dem darin befindlichen Metallpulver in einer Druckstufe geschmiedet werden.
Bei einem solchen Verfahren entfallen die Notwendigkeit eines Entgasens des geschlossenen Metallbehälters
mit darin befindlichem Metallpulver sowie das Pressen und Nachpressen zu einer Zwischenform. Der
Behälter mit der Form, die mit dem zu schmiedenden Werkstück in Beziehung steht, ist während des
Erwärmens mit einem Deckel so verschlossen, daß das Pulver eingeschlossen und vor Verunreinigungen
geschützt wird. Der Deckel erlaubt außerdem, daß das Pulver seine eigene Schutzatmosphäre während des
Vorerwärmens erzeugt, ermöglicht aber gleichzeitig, daß ein Teil der Gase aus dem Behälter entweicht Das
Metallpulver wird auf eine einheitliche Temperatur erwärmt, um das metallurgische Binden zu erleichtern.
Das Schmieden des mit Pulver gefüllten Behälters zu einem Körper mit einer Dichte von mindestens 99%
wird in geschlossenen Gesenkformen vorgenommen. Es entsteht ein geschmiedeter hochdichter Körper mit
homogener Zusammensetzung, wenn der Behälter und das Pulver aus dem gleichen Material sind. Plattierte
geschmiedete Körper werden aus Metallpulver erhalten, wenn der Metallbehälter und der Deckel aus einer
Legierung sind, die sich von dem Metallpulver
■»ο unterscheidet.
Der verwendete Metallbehälter ist von leicht verformbarer einfacher Gestalt in Beziehung zu der
genauen Form des zu schmiedenden Körpers. Ein leicht verformbarer Behälter hat eine genügende Festigkeit,
um seine Form zu behalten, wenn er das Pulver enthält, und zwar während des Eintragens und des Erwärmens
des Pulvers in dem Behälter und während des Transports des mit Pulver gefüllten Behälters in den
Hohlraum einer Gesenkform. Der Behälter hat ein offenes Ende zur Aufnahme des Pulvers und besteht aus
dünner Metallfolie, wie z. B. einer Folie aus Aluminium oder dessen Legierungen mit einer Dicke zwischen
0,013 bis 3,175 mm.
Werkstoff des Behälters von dem des Metallpulvers unterscheidet, aber mit letzterem verträglich ist. Eine
mit dem Metallpulver verträgliche Legierung ergibt mit dem Metallpulver während des Schmiedens eine
Bindung und einen geschmiedeten Verbundkörper, der mit einer Legierung des Behälters plattiert ist. Die
Weiterbearbeitung des geschmiedeten Körpers kann ein weiteres Schmieden oder eine andere Bearbeitung
umfassen, um die Form des Körpers ohne Beeinflussung der Dichte zu ändern.
Der Deckel für den mit Pulver gefüllten Behälter besteht vorzugsweise aus einer dünnen Metallfolie aus
dem gleichen Werkstoff wie das Pulver oder der Metallbehälter und kann direkt vor dem Schmieden
entfernt werden. Eine Aufgabe des Deckels besteht darin, das Metallpulver davor zu bewahren, daß es aus
dem Behälter herausgeblasen wird, was auf Grund von Feuchtigkeit an den Pulverpartikeln und der Luft
vorkommen kann, die zwischen den Partikeln eingeschlossen
ist Der Deckel schirmt außerdem das Pulver vor der Ofenatmosphäre während des Erwärmens ab.
Somit wird das Pulver in seiner eigenen entwickelten Atmosphäre eingeschlossen und vor Oxidation geschützt
Ein Teil der entwickelten Gase kann indessen aus dem Behälter entweichen. Das Entlüften kann durch
lockeres Befestigen des Deckels an dem Behälter oder durch Anbringen von Löchern in dem Deckel bewirkt
werden. Auch wird das Metallpulver vor Verunreinigung durch Absorption und Adsorption von Schmiermitteln
innerhalb der Gesenkform geschützt
Das beim Pressen und Schmieden verwendete Schmiermittel eignet sich für die Form- und Schmiedetemperaturen.
Die Gestalt der Gesenkform soll das Entweichen von losem Pulver oder überschüssigem
Metall aus der Form in Grenzen halten, bis der Schmiededruck den zum Füllen des Hohlraums
erforderlichen Druck übersteigt und eine metallurgische Bindung des Pulvers erreicht ist Beim direkten Pressen
und Schmieden von heißem losem Metallpulver nimmt ein Metallbehälter mit der Form des zu schmiedenden
Werkstücks loses Metallpulver bis zu einer Dichte von etwa 50 bis 60% auf. Das Pulver kann in den Behälter
geschüttet oder in dem Behälter leicht gestampft oder gepreßt werden. Während des Pressens und Schmiedens
werden das Metallpulver und der Behälter verdichtet Dabei ist die verwendete Pulvermenge größer als die
zum Schmieden eines gewünschten Körpers bis zu der bestimmten Dichte erforderliche Menge. Überschüssiges
Material kann aus dem Hohlraum der Form entweichen, wenn das Pulver verdichtet und das Füllen
des Hohlraums erzwungen worden ist. Dieses stellt außerdem die plastische Verformung sicher und erzeugt
während des Pressens und Schmiedens Scher- und Druckkräfte, so daß beispielsweise die Hohlräume
zwischen den Teilchen geschlossen werden.
Der mit Pulver gefüllte Metallbehälter wird so lange in einer vorerwärmten Anlage gehalten, bis eine
gleichmäßige Temperatur innerhalb des gesamten Pulvers in dem Behälter vorhanden ist. Diese Temperatür
soll so hoch sein, daß ein Binden des betreffenden Legierungspulvers unter plastischer Verformung während
des Schmiedens erleichtert wird. Für Aluminium und dessen Legierungen beträgt diese Temperatur
mindestens 136° C und kann von 316° bis 566° C reichen.
Der vorerwärmte, mit Pulver gefüllte Behälter wird nach dem Erwärmen in eine Schmiedegesenkform
gebracht. Es ist auch möglich, daß das Pulver in der Gesenkform erwärmt wird, um die Notwendigkeit eines
Transports des gefüllten Behälters auszuschalten.
Das Schmieden wird vorzugsweise in nur einer Stufe in einer geschlossenen Gesenkschmiedeform mit einem
Schlag durchgeführt Für Aluminium und dessen Legierungen sollte die Schmiedetemperatur mindestens
316°C betragen. Um zu erreichen, daß das Metallpulver
und der geschmiedete Körper die erforderliche Mindesttemperatur während des Schmiedens behält
oder diese übersteigt, kann die Gesenkform auf die oder über die Mindesttemperatur aufgeheizt werden.
Der mit Pulver gefüllte erwärmte Behälter wird zu der gewünschten Form mit einer vorbestimmten Dichte,
die sich einer Dichte von 100% nähert, geschmiedet, ohne daß die Notwendigkeit besteht, eine Zwischenform
herzustellen. Das Schmieden wird fortgesetzt bis alle Hohlräume gefüllt sind, eine Bindung der Pulverteilchen
stattgefunden hat und die gewünschten mechanischen Eigenschaften erreicht sind. Die Verweilzeit des
Schmiedestempels bei maximalem Dauerdruck kann 10 Sekunden betragen. Der geschmiedete Körper wird
aus der Gesenkform ausgestoßen und ist für die Verwendung nach Entfernung des Grats und nach dem
maschinellen Bearbeiten fertig. Der Körper kann aber vor dem maschinellen Bearbeiten auch zu einer anderen
Form geschmiedet werden.
Ein vorlegiertes Pulver mit 75 bis 90% Teilchen mit einer Größe unter 0,044 mm, bestehend aus 20% Si,
4,5% Mn, Rest Aluminium mit zulässigen Beimengungen, wird in einen Aluminiumfolienbehälter eingetragen.
Der Behälter hat eine Dicke von 0,127 mm und ist ein Kubus mit einer Abmessung von
20 cm χ 20 cm χ 6,4 cm Höhe. Eine Folie mit einer Dicke von 0,019 mm und der gleichen Zusammensetzung
wie der des Behälters bedeckt das obere Ende des Behälters. Der mit Pulver gefüllte Behälter wird auf eine
Temperatur zwischen 37 Γ und 538° C, vorzugsweise
4270C in Stickstoffatmosphäre während 120 Minuten
erwärmt. Der Behälter wird in einen geschmierten Gesenkformhohlraum gebracht, der auf eine Temperatur
von 37 Γ bis 399° C erwärmt ist. Bei einem Schmiededruck von 7460 MPa und bei einer Geschwindigkeit
von 25,4 cm je Minute wird bei einer Verweilzeit von 10 Sekunden während des anhaltenden Drucks der
Behälter gepreßt und zu der gewünschten Form geschmiedet. Der geschmiedete Körper hat eine
Zugfestigkeit von 385 bis 420 N/mm2 und eine Streckgrenze
von 280 bis 315 N/mm2.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind aber auch andere NE-Metalle, wie Magnesium oder dessen
Legierungen bearbeitbar.
Claims (3)
1. Verfahren zum Pulverschmieden hochdichter Körper in einem verformbaren Behälter bei
entsprechender Temperatur, wobei die Menge an Pulver größer als die Menge ist, die zum Schmieden
des Körpers zu der gewünschten Dicke notwendig ist, und innerhalb im wesentlichen geschlossener
Gesenkformen mit einer Einrichtung zum Entweichen von überschüssigem Pulver ein Körper mit
einer Dichte von wenigstens 99% geschmiedet wird, dadurch gekennzeichnet, daß loses Metallpulver
in einen Behälter gegeben wird, der ein offenes Ende und die Form des zu schmiedenden
Körpers aufweist, und der Behälter mittels eines auf das Pulver gelegten Deckels geschlossen wird, so
daß nur ein Teil der beim Erhitzen des Metallpulvers in dem Behälter entwickelten Gase abgeführt,
während eine ausreichende Gasmenge als Schutzgas zurückgehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Deckel aus demselben Werkstoff wie der des Behälters aufgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit dem darin
befindlichen Metallpulver in einer Druckstufe geschmiedet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772749307 DE2749307C3 (de) | 1977-11-01 | 1977-11-01 | Verfahren zum Pulverschmieden hochdichter Körper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772749307 DE2749307C3 (de) | 1977-11-01 | 1977-11-01 | Verfahren zum Pulverschmieden hochdichter Körper |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2749307A1 DE2749307A1 (de) | 1979-05-03 |
DE2749307B2 true DE2749307B2 (de) | 1980-10-23 |
DE2749307C3 DE2749307C3 (de) | 1981-06-11 |
Family
ID=6022966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772749307 Expired DE2749307C3 (de) | 1977-11-01 | 1977-11-01 | Verfahren zum Pulverschmieden hochdichter Körper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2749307C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1981002264A1 (en) * | 1980-02-13 | 1981-08-20 | Uk Nii | Method of making articles of tool steel powders |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE923469C (de) * | 1941-09-14 | 1955-02-14 | Ver Deutsche Metallwerke Ag | Strangpressverfahren fuer Metallpulver |
GB1307214A (en) * | 1969-04-02 | 1973-02-14 | Davy & United Eng Co Ltd | Manufacture of cylindrical bodiesfrom metal powder |
-
1977
- 1977-11-01 DE DE19772749307 patent/DE2749307C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE2749307C3 (de) | 1981-06-11 |
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