DE3034325A1

DE3034325A1 - A process for use when producing a part by powder metallurgymethods

Info

Publication number: DE3034325A1
Application number: DE803034325A
Authority: DE
Inventors: T Johannesson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1981-04-09
Also published as: SE7901678L; WO1980001769A1; NO155183B; EP0025040A1; GB2065716B; EP0025040B1; JPS56500017A; GB2065716A; NO803152L; AT374713B; SE426918B; DK449180A; NO155183C; ATA900880A

Description

Anwaltsakte: P 6ll Thomas Johannesson Linköping, Schweden

Verfahren zur Anwendung beim Herstellen eines Teiles mittels Pulvermetallurgieverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anwendung beim Herstellen eines Teiles mittels Pulvermetallurgieverfahren, wobei ein poröses Grundwerkstück oder sogenannte frische Vorform hergestellt wird, die dann durch isostatisches Heißpressen oder Sehmieden zu dem gewünschten Teil geformt wird. Die Erfindung betrifft ein Teil, das unter Anwendung des genannten Verfahrens hergestellt wird sowie eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Durch die Pulvermetallurgie war es möglich, Teile aus beispiels· weise Stahl mit einem hohen Grad von Dimensionsgenauigkeit in großen Stückzahlen und unter geringen Kosten herzustellen. So ist beispielsweise die Motorenindustrie ein bedeutender Anwender der mittels Pulvermetallurgie angewendeten Teile· Die Verschleißfestigkeit von Teilen läßt sich in bekannter Welse durch Hart- und Vergütung*verfahren steigern. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß die Gestalt der Teile während solcher

130611/003 1 ²

303A325

▼erfahren verändert wird. Formänderungen bedingen Ausschuß oder Kosten für das Ausrichten oder Wiederherrichten der Teile, was wiederum zu einem höheren Preis des einzelnen, fehlerfreien Teiles ist.

Bine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren oder eine Anordnung zum Herstellen von Teilen mittels der Pulvermetallurgieverfahren zu schaffen, wodurch und mit deren Hilfe die Teile eine verbesserte Verschleißfestigkeit ohne Härten oder Vergüten erlangen; dies wird durch die Tatsache ermöglicht, daß das Verfahren und die Anordnung die in den beigefügten Patentansprüchen 1 bis 3 und 4 aufgeführten Merkmale haben.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Teil mittels Pulvermetallurgieverfahren zu erzeugen, das ein hohes MaS von Verschleißfestigkeit hat; diese Aufgabe wird aufgrund der Tatsache gelöst, daß άύτ Oberflächenbereich des Teils Einschlüsse aus hartem Werkstoff enthält.

Die Erfindung 1st im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Hierin stellt Pig. I ein Blockschaltbild dar, das den Ablauf der Verfahrensschritte zeigt, die bei Anwendung der Erfindung aufeinander folgen. Flg. 2a zeigt ein Beispiel einer sogenannten frischen Vorform, und Fig. 2b zeigt schematise)! die MikroStruktur eines Querschnittes durch einen Teil der frischen Vorform gemäß Fig. 2a. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der frischen Vorform, nachdem deren Oberfläche einem Oasgemisch ausgesetzt wurde, durch welches ein hartes Material auf und in wenigstens der äußeren Oberflächenschicht der frischen Vorform abgelagert wurde. Flg. H- zeigt das Teil von Fig. 3» nachdem dieses einem Gasgemisch ausgesetzt wurde, das auf der frischen Vorform ein Material ablagert, welches welcher als das genannte harte Material 1st, wie beispieleweise ein Metall oder eine Metall-Legierung. Fig. 5 zeigt schematisch die MikroStruktur des fertigen Teiles.

13061 1.70.031

In Pig. 1 zeigen die Doppellinien-Pfeile die Fließrichtung des Materiales zwischen den Verschiedenen Stationen, worin 1 ein Pulverlager bezeichnet, das aus Gründen der Vereinfachung pulverisiertes Eisen enthalten soll; mit 2 ist eine Pulverpresse bezeichnet, mittels welcher das Eisenpulver in eine derartige Gestalt gepresst wird, daß die sogenannte frische Vorform entsteht (siehe Fig. 2a)· Bei der Auswahl des Eisenpulvers wird auf die gewünschten Eigenschaften des fertigen Teiles wie beispielsweise hohe Zähigkeit Bedacht genommen. Beim Pressen wird die frische Vorform derart gestaltet, wie dies der Gestalt des fertigen Teiles entspricht, jedoch vorzugsweise mit einer porösen MikroStruktur so wie in Fig. 2b dargestellt, wobei die einzelnen Pulverkörner 3 und die zwischen ihnen befindlichen Räume oder Poren 4 erkennbar sind.

Das Teil läßt sich somit gemäß der Erfindung mit der gesteigerten Verschleißfestigkeit ausstatten; die frische Vorform wird einer sogenannten CVD-Anlage (Chemical Vapour Deposition) zugeführt, in welcher die frische Vorform einem Gasgemisch ausgesetzt wird, das auf der Oberfläche der frischen Vorform und in ihren Poren eine Schicht β aus hartem Werkstoff wie beispielsweise Titankarbid ablagert - siehe Fig. 3.

Wird die frische Vorform so wie in der Besrhreibungseinleitung beschrieben, durch isostatisches Pressen oder Schmieden zu dem gewünschten Teil umgewandelt, so hat dieses sicherlich In seiner Oberflächenschicht Einschlüsse aus hartem Werkstoff, die die Verschleißfestigkeit des Teiles steigern; diese lassen Jedoch die beim Formen verwendete Einrichtung in unannehmbarem Ausmaß verschleißen.

Gemäß der Erfindung wird daher der CVD-Prozess in zwei Stufen durchgeführt· Nachdem eine Schicht aus hartem Material abgelagert 1st, wird die Zusammensetzung des Gases verändert, so daß auf der Oberseire der Schioht 4 ein Material abgelagert wird, das weicher als das harte Material 1st - siehe Fig. 4. Das weichere Metall ist vorzugsweise von derselben Art wie das

13 0 6 11/0031

Metallpulver in der frischen Vorform. In Pig. 1 ist die Zufuhr des harten Materlales und des Metalls oder der Metall-Legierung zu dem CVD-Prozess jeweils durch die beiden Blocks 8 und 9 veranschaulicht. Wie bekannt» wird die Zufuhr mittels einer Gasmisehung bewirkt, aus welcher das harte Material oder das Metall oder die Metall-Legierung jeweils abgelagert werden.

Nachdem die Schicht 7 abgelagert ist« kann die frische Vorform in einer Presse 10 durch isostatisches Heißpressen oder Schmieden zu dem gewünschten Teil 11 geformt werden. Während des Pressens wird Schicht 6 aus hartem Material gebrochen und bildet Einschlüsse 12 in den Oberflächenbereich des fertigen Teiles« während die weichere Schicht 7 als Gehäuse oder Schutzschicht dient« die den Verschleiß der Einrichtung vermindert.

Wie bereits erwähnt« steigern die Einschlüsse 12 die Verschleißfestigkeit des Teile. In gewissen Fällen läßt sich in der Mikrostruktur des Teiles die weichere Schicht 7 unterscheiden, so wie in Fig. 5 dargestellt; in anderen Fällen dringt sie jedoch während des Pressens oder Schmiedens in das Grundmaterial ein. In manchen Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein« das weichere Material von der Oberfläche des Teiles zu entfernen.

O8.1O.l?8O
DrW/MJ

130611 /0031

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Anwendung bei der Herstellung eines Teiles mittels Pulvermetallurgleverfahren, wobei ein poröses Grundwerkstück oder eine sogenannte frische Vorform hergestellt wird, die durch isostatisches Heißpressen oder Schmieden in einer Form komprimiert und zu dem gewünschten Teil verforat wird und wobei vor dem Heißpressen oder Schmieden die frische Form einem sogenannten CVD-Verfahren (Chemische Darapfablagerung) einer Oasmischung ausgesetzt wird, die heim Auftreffen auf der Oberfläche der frischen Vorform auf der Oberfläche und in deren Poren eine Schicht (6) aus hartem Werkstoff ablagert, was dem fertigen Teil eine verschleißfeste Oberfläche verleiht, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ablagern des harten Werkstoffes, Jedoch vor dem Heißpressen oder Schmieden, die frische Vorform im CVD-Verfahren einem Gasgemisch ausgesetzt wird, das auf der Schicht aus hartem Material eine Schicht aus Metall oder einer Metallverbindung ablagert, die weicher als das harte Material ist und die dazu dient, das Werkzeug gegen Verschluß und Abrieb durch das harte Material zu schützen.

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in der anderen Schicht (7) von derselben Art wie das Metallpulver ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) aus Metall oder der Metall-Legierung nach dem Heißpressen oder Schmieden entfernt wird.

13 0 6 11/0031

4. Oeaäfi dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestelltes Teil» dadurch gekennzeichnet« daß der Oberflächenbereich des Teiles Einschlüsse (12) aus hartem Material enthält.

O8.IO.198O

ν.Zb 8u,<-.

130611/0031