DE3338523C2

DE3338523C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern

Info

Publication number: DE3338523C2
Application number: DE19833338523
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Stepanenko; Leonid Isaevic; Losifovna Ljudmila
Original assignee: Belarusian National Technical University BNTU
Current assignee: Belarusian National Technical University BNTU
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1983-01-25
Publication date: 1987-05-27
Also published as: WO1983003375A1; CH662297A5; JPH0128801B2; IT8320277A0; IT1194172B; JPS59500421A; ATA901183A; AT382333B; FR2523883B1; SE8306423D0; DE3338523T1; FR2523883A1; SE8306423L

Description

Gebiet der Technik

Die genannte Erfindung bezieht sich auf die Pulvermetallurgie und betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Metallfasern.

Bisheriger Stand der Technik

Die gegenwärtige Pulvermetallurgie ist auf die Weiterentwicklung des technologischen Prozesses zur Herstellung von Erzeugnissen aus Pulvern ausgerichtet sowie erhöht die Forderungen an die Erzielung erforderlicher technisch-ökonomischer Kennziffern und Betriebseigenschaften bei Fertigerzeugnissen. Große Aufmerksamkeit wird auf dem Gebiet der Pulvermetallurgie Schaumstoffen geschenkt. In diesem Zusammenhang ist die Anwendung von Metallfasern anstelle von Pulver aussichtsreich. Einer weiten Verwendung der Metallfasern in der Pulvermetallurgie steht jedoch das Fehlen genügend einfacher und billiger Herstellungsverfahren im Wege.

Die beste Lösung dieses Problems mag die unmittelbare Herstellung der Metallfasern aus Metallpulverteilchen durch deren mechanische Bearbeitung sein.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen (s. die früher eingereichte internationale Anmeldung PCT/SU 82/00030 vom 15. 09. 81) durch Zuleitung sphärischer Metallpulverteilchen, durch Verformung jedes sphärischen Teilchens bei dessen Abwälzung im Verlaufe der Verschiebung in Arbeitsflußrichtung unter gleichzeitiger Dehnung längs seiner Drehachse und durch Ausladen der Metallfasern bekannt.

Es ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen bekannt, die das genannte Verfahren (s. die frühere internationale Anmeldung PCT/SU 82/00030 vom 15. 09. 81) realisiert und eine Fördereinrichtung für sphärische Metallpulverteilchen mit Zuführungskanälen und ein Verformungswerkzeug enthält, das sich aus einem in Form einer Hauptwalze ausgebildeten Element und aus einem anderen Element zusammensetzt, die gegeneinander mit der Möglichkeit der Abwälzung der sphärischen Teilchen unter deren gleichzeitiger Dehnung angeordnet sind und in deren Spalt die sphärischen Teilchen von den Zuführungskanälen der Fördereinrichtung für sphärische Metallpulverteilchen gelangen.

Um aber nach diesem Verfahren und nach der dieses Verfahren realisierenden Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern ein höchstmögliches Verhältnis der Länge der aus sphärischen Metallpulverteilchen auszubildenden Fasern zu deren Durchmesser zu erreichen, das nur durch das technologische Formänderungsvermögen des Metalls der Teilchen begrenzt ist, bedarf es einer großen Anzahl von Zyklen zur Abwälzung, was einen Leistungsabfall beim Herstellungsverfahren verursacht und dadurch das Formänderungsvermögen des Metalls der Pulverteilchen selbst wegen einer Rißbildung bei diesen herabsetzt. Die Dehnbarkeit der zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchen längs deren Drehachse sichert noch keine vollständige Neutralisierung der Bremswirkung von Gleitreibungskräften, die parallel zu dieser Achse nach der Mitte der auszubildenden Faser hin gerichtet sind und einer Verformung der Teilchen entgegenwirken, weil die Intensität dieser Dehnung mit der eines freien Fließens des Metalls, welches eine Faserverlängerung bewirkt, nicht übereinstimmt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Metallfasern zu entwickeln, bei dem die Dehnung der sphärischen Metallpulverteilchen längs deren Drehachse mit einer derartigen Geschwindigkeit erfolgt, die es gestattet, die Leistungsfähigkeit des Herstellungvorganges für Metallfasern mit einem höchstmöglichen Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser zu erhöhen sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern in Realisierung des genannten Verfahren zu schaffen, die eine Konstruktion aufweist, die es erlaubt, die Leistung des Herstellungsvorganges für Metallfasern mit dem höchstmöglichen Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser zu steigern.

Die wird dadurch erreicht, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen, durch Zuleitung sphärischer Metallpulverteilchen, durch Verformung jedes sphärischen Teilchens bei dessen Abwälzung während einer Verschiebung in Arbeitsflußrichtung unter gleichzeitiger Dehnung längs seiner Drehachse und durch Ausladen der Metallfasern, gemäß der Erfindung die Dehnung des sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit erfogt, die die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers dieses zu verformenden sphärischen Teilchens überschreitet.

Es ist sinnvoll, den Betrag, um den die Dehnungsgeschwindigkeit für das zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchen längs dessen Drehachse die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers dieses zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens übersteigt, aus der Beziehung

zu ermitteln, worin

v₃- die Dehungsgeschwindigkeit des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse, v₄- die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung des sphärischen Metallpulverteilchens, D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens, d- der Durchmesser einer Metallfaser

ist.

Es ist erwünscht, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig mit der Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse eine Verschiebung dieses zu verformenden sphärischen Teilchens in der Ebene seiner Abwälzung in einer zur Arbeitsflußrichtung senkrechten Richtung erfolgt.

Dies wird auch dadurch erreicht, daß die Vorrichtung zu Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen, die das erfindungsgemäße Verfahren realisiert und eine Fördereinrichtung für sphärische Metallpulverteilchen mit Zuführungskanälen und ein Verformungswerkzeug enthält, das sich aus einem als Hauptwalze ausgebildeten Element und aus einem anderen Element zusammensetzt, die gegeneinander mit der Möglichkeit der Abwälzung der zu verformenden sphärischen Teilchen unter deren gleichzeitiger Dehnung angeordnet sind und in deren Spalt diese sphärischen Teilchen von den Zuführungskanälen der Fördereinrichtung für sphärische Metallpulverteilchen gelangen, gemäß der Erfindung mit einem Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens überschreitet, versehen ist, welches mit dem Verformungswerkzeug gekoppelt ist.

Vorteilhaft ist, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Mittel zur Ausdehung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens überschreitet, eines der Elemente des Verformungswerkzeuges dient, das als Zusatzwalze mit einer Arbeitsfläche ausgebildet ist, die ein Rotationshyperboloid mit einem variablen Radius R _(x) darstellt, wobei die Haupt- und die Zusatzwalze in der Weise angeordnet sind, daß sich deren Achsen kreuzen, wobei sie miteinander einen Winkel bilden, der aus der Beziehung

ermittelt wird, worin

v₁- die Umfangsgeschwindigkeit der Hauptwalze, v₂- die Umfangsgeschwindigkeit der Zusatzwalze, R- der Radius der Arbeitsfläche der Haupt- und der Zusatzwalze in deren Mitte, α- ein Eingriffswinkel des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens zu der Haupt- und der Zusatzwalze

ist.

Es ist auch vorteilhaft, daß die Arbeitsfläche der Hauptwalze in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Rotationshyperboloids mit einem variablen Radius R _(x) ausgeführt und der Kreuzungswinkel der Achsen der Haupt- und der Zusatzwalze aus der Beziehung

ermittelt wird.

Es ist erwünscht, daß der variable Radius R _(x) des Rotationshyperboloids in der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus der Beziehung

ermittelt wird, worin x ein variabler Abstand entlang den Achsen der Haupt- bzw. der Zusatzwalze beidseitig von deren Mitte ist.

Es ist auch wünschenswert, daß das Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Zerfließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden Metallpulverteilchens überschreitet, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Mechanismus für eine gegenläufige hin- und hergehende Bewegung ausgeführt ist, der mit der Hauptwalze und/oder mit einem Element des Verformungswerkzeuges mechanisch gekoppelt ist, das mit der Möglichkeit einer gegenläufigen hin- und hergehenden Bewegung angeordnet ist.

Es ist sinnvoll, daß eines der Elemente des Verformungswerkzeuges in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als zylindrische Zusatzwalze ausgebildet ist.

Es ist auch sinnvoll, die Hauptwalze des Verformungswerkzeuges in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zylindrisch auszubilden.

Es ist möglich, eines der Elemente der Verformungswerkzeuges in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Planplatte auszubilden, die unter einem Winkel von 70 bis 80° zur Horizontalebene und parallel zur Achse der horizontal verlaufenden zylindrischen Hauptwalze angeordent ist.

Es ist bevorzugt, daß das Verformungswerkzeug in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzlich einen zylindrischen Abschnitt enthält, dessen Achse horizontal verläuft und dessen Oberfläche (20) mit einem Krümmungsradius von

40 D _min R₁60 D _min

mit dem oberen Teil der Planplatte (19) verbunden ist, während die Fördereinrichtung für sphärische Metallpulverteilchen mit einer Abweichung von der höchsten Erzeugenden der Zylinderfläche in Richtung der Zuführung der sphärischen Teilchen zum Spalt zwischen der zylindrischen Hauptwalze und der Platte um eine Bogenlänge von 10 bis 15° angeordnet ist, wobei der Durchmesser jedes Zuführungskanals D₁4 D _min und der Abstand zwischen den benachbarten Zuführungskanälen 140 D _min ist.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, die Leistungsfähigkeit des Herstellungsvorganges für Fasern mit einem höchstmöglichen Verhältnis ihrer Länge zum Durchmesser zu erhöhen, das durch das technologische Formänderungsvermögen des Metalls der zu verformenden sphärischen Pulverteilchen begrenzt ist.

Kurve Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Getriebeschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern, die das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall realisiert, in dem eines der Elemente des Verformungswerkzeuges in Form einer Zusatzwalze mit einer Arbeitsfläche ausgebildet ist, die ein Rotationshyperboloid darstellt;

Fig. 2 einen II-II Schnitt in Fig. 1;

Fig. 3 einen III-III Schnitt in Fig. 1;

Fig. 4 ein Getriebeschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern nach Fig. 1, die das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall realisiert, in dem die Arbeitsfläche der Hauptwalze ein Rotationshyperboloid darstellt

Fig. 5 ein V-V-Schnitt in Fig. 4;

Fig. 6 ein Getriebeschema der das zu patentierende Verfahren realisierenden erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern mit einem Mechanismus für eine gegenläufige hin- und hergehende Bewegung;

Fig. 7 einen VI-VI-Schnitt der Fig. 6;

Fig. 8 ein Getriebeschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern, die das zu patentierende Verfahren für denFall realisiert, in dem das andere Element des Verformungswerkzeuges in Form einer Platte ausgeführt ist;

Fig. 9 eine Ansicht in Pfeilrichtung A nach Fig. 8;

Fig. 10 einen Ansicht in Pfeilrichtung B nach Fig. 8.

Die beste Ausführungsform der Erfindung

Das Verfahren zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen besteht darin, daß die sphärischen Metallpulverteilchen gefördert und jedes sphärische Teilchen durch Abwälzung bei einer Verschiebung in Arbeitsflußrichtung unter gleichzeitiger Dehnung längs seiner Drehachse verformt wird. Die Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmesser dieses zu verformenden sphärischen Teilchens überschreitet. Dann werden die Metallfasern ausgeladen.

Gemäß dem zu patentierenden Verfahren ist der Betrag, um den die Dehungsgeschwindigkeit für das zu verformende sphärische Metallpulverteilchen längs seiner Drehachse die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers dieses zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens übersteigt, aus der Beziehung

zu ermitteln, worin

v₃- die Geschwindigkeit der Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse, v₄- die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung des sphärischen Metallpulverteilchens, D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens, d- der Durchmesser der Metallfaser

ist.

Um eine maximale Länge der zu zeugenden Metallfasern zu erhalten, wird dieses zu verformende sphärische Metallpulverteilchen gleichzeitig mit dessen Dehnung längs der Drehachse in der Ebene seiner Abwälzung in einer zur Arbeitsflußrichtung senkrechten Richtung verschoben.

Die das erfindungsgemäße Verfahren realisierende Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern enthält ein Verformungswerkzeug 1 (Fig. 1), das sich aus zwei Elementen zusammensetzt, die in Form einer Haupt- und einer Zusatzwalze 2 bzw. 3 (Fig. 1, 2, 3) mit einer ein Rotationshyperboloid darstellenden Arbeitsfläche ausgebildet sind. Die Walzen 2, 3 sind in der Weise angeordnet, daß sich ihre Achsen 4 bzw. 5 kreuzen, wobei sie miteinander einen Winkel einschließen, der aus der Beziehung

ermittelt wird, worin

D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens 6,d- der Durchmesser der Metallfaser 7,v₁- die lineare Geschwindigkeit der Hauptwalze 2, v₂- die lineare Geschwindigkeit der Zusatzwalze 3, R- der Radius der Arbeitsfläche der Haupt- und der Zusatzwalze 2 bzw. 3 in deren Mitte, α- ein Eingriffswinkel des zu verformenden sphärischen Teilchens 6 zu der Haupt- und Zusatzwalze 2 bzw. 3

ist.

Hierbei wird der variable Radius des Rotationshyperboloids aus der Beziehung

errechnet, worin x ein variabler Abstand längs der Achsen 4 und 5 der Hauptwalze 2 oder 14 bzw. der Zusatzwalze 3 beidseitig von deren Mitte ist.

Die Vorrichtung ist mit einem Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließens, des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens überschreitet, versehen, als welches die Zusatzwalze 3 eingesetzt wird.

In Fig. 1 sind auch Vektoren der Umfangs-und Tangentialgeschwindigkeiten v₁, v₂ bzw. v τ₁, v τ₂ der Walzen 2 bzw. 3 dargestellt.

In den Spalt zwischen den Walzen 2, 3 gelangen aus einer Fördereinrichtung 8 für sphärische Metallpulverteilchen über Zuführungskanäle 9 die sphärischen Metallpulverteilchen 6. Von der entgegengesetzten Seite verlassen den Spalt die Metallfasern 7. Die Walzen 2, 3 sind in Lagern 10 bzw. 11 gelagert und mit Antrieben 12 bzw. 13 mechanisch gekoppelt.

In Fig. 3 sind die Richtungen der Vektoren von Reibungskräften τ am Kontakt zwischen den Oberflächen der Faser 7 und der Walzen 2, 3 angedeutet.

Nach einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern, die das erfindungsgemäße Verfahren realisiert, ist die Arbeitsfläche der Hauptwalze 14 (Fig. 4) in Form eines Rotationshyperboloids mit einem variablen Radius R _(x) ausgeführt, das dem oben beschriebenen ähnlich ist. Hierbei wird der Winkel zwischen den Achsen 5, 15 der Walzen 14 bzw. 3 aus der Beziehung

errechnet.

In Fig. 1, 5 sind Vektoren der Umfangs- und Tangen tialgeschwindigkeiten v₁, v₂ bzw. v τ₁, v τ₂ der Haupt- und der Zusatzwalze 14 bzw. 3 dargestellt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der das erfindungsgemäße Verfahren realisierenden Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern ist das andere Element im Verformungswerkzeug 1 in Form einer zylindrischen Zusatzwalze 16 (Fig. 6) ausgebildet. Als Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens überschreitet, gelangt ein Mechanismus 17 für eine gegenläufige hin- und hergehende Bewegung zum Einsatz, der mit den Lagern 10 mechanisch gekoppelt ist.

In Fig. 7 sind Vektoren der Umfangsgeschwindigkeiten v₁, v₂ der Haupt- und Zusatzwalze 2 bzw. 16 des Verformungswerkzeuges 1 der Vorrichtung nach Fig. 6 dargestellt.

In der nächsten Ausführungsform der das zu patentierende Verfahren realisierenden Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern ist das zweite Element im Verformungswerkzeug 1 in Gestalt einer Planplatte 18 (Fig. 8, 9) ausgeführt, die unter einem Winkel von 70° zur Horizontalebene und parallel zur Achse 4 der horizontal verlaufenden zylindrischen Hauptwalze 2 angeordnet ist.

In der letzten Ausführungsform der das erfindungsgemäße Verfahren realisierenden Vorrichtung zu Herstellung von Metallfasern enthält das Verformungswerkzeug 1 zusätzlich einen zylindrischen Teil, dessen Achse hoizontal verläuft und dessen Oberfläche 20 (Fig. 10) mit einem Krümmungsradius von

40 D _min R₁60 D _min

mit dem oberen Teil der Planplatte 19 verbunden ist.

Die Fördereinrichtung 8 für sphärische Metallpulverteilchen ist mit einer Abweichung von der höchsten Erzeugenden der Oberfläche 20 nach der Seite der Abwälzung der Teilchen 6 in den Spalt zwischen der Walze 2 und der Platte 19 um einen Winkel von 15° angeordnet. Hierbei ist der Durchmesser des Zuführungskanals 9 D₁4 D _min und der Abstand zwischen den benachbarten Kanälen 9 1 40 D _min.

Die das erfindungsgemäße Verfahren realisierende Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern gemäß Fig. 1, 2, 3 arbeitet wie folgt.

Es werden Antriebe 12 und 13 der zylindrischen Haupt- und der Zusatzwalze 2 bzw. 3 betätigt, um diese im gleichen Drehsinn, jedoch mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten v₁ und v₂ rotieren zu lassen. Die sphärischen Metallpulverteilchen 6 werden von der Fördereinrichtung 8 für sphärische Metallpulverteilchen über die Zuführungskanäle 9 dem Spalt zugeleitet, der durch die Walzen 2 und 3 des Verformungswerkzeuges 1 gebildet ist. Die größere Umfangsgeschwindigkeit v₁ der Walze 2 gegenüber der Geschwindigkeit v₂ der Walze 3 sorgt für einen mit der Abwälzung der Teilchen 6 gleichzeitigen Einzug der letzteren in den Spalt zwischen den Walzen 2 und 3 unter deren anschließender Verschiebung in Arbeitsflußrichtung. Indem sich die Teilchen 6 im Spalt zwischen den Walzen 2 und 3 in Arbeitsflußrichtung bewegen, werden sie durch Abwälzung unter gleichzeitiger Dehnung verformt. Die Dehnung erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindgkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des Teilchens 6 übersteigt.

Erfindungsgemäß wird diese Geschwindigkeit aus der Beziehung

errechnet, worin

v₃- die Dehnungsgeschwindigkeit des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens 6 längs seiner Drehachse, v₄- die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung des sphärischen Metallpulverteilchens 6, D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens 6, d- der Durchmesser der Metallfaser 7

ist.

Die Teilchen 6 werden verformt, bis die Fasern 7 gebildet worden sind, deren Durchmesser einem minimalen Spalt zwischen den Walzen 2 und 3 entspricht.

Da die Achse 5 der Walze 3 um die Achse 4 der Walze 2 um einen Winkel verschwenkt ist, der aus der Beziehung

ermittelt wird, worin

R - der Radius der Arbeitsfläche der Haupt- und der Zusatzwalze 2 bzw. 3 in deren Mitte, α - ein Eingriffswinkel des zu verformenden Teilchens 6 zu den Walzen 2 und 3

ist, und die Erzeugenden der Arbeitsflächen dieser Walzen 2, 3 im Bereich des kleinsten Spaltes zwischen ihnen zueinander parallel sind, tritt an der Walze 3 eine Tangentialkomponente v τ₂ der Umfangsgeschwindigkeit v₂ in Erscheinung. Diese Tangentialkomponente v τ₂ trägt zur Dehnung des Teilchens 6 längs seiner Drehachse bei. Der Wert v τ₁ nimmt mit steigendem Schwenkwinkel β der Achsen 4 und 5 der Walzen 2 bzw. 3 zu.

Da die Tangentialkomponente v τ₁ der Umfangsgeschwindigkeit v₁der Walze 2 gleich Null ist, wird durch Änderung es Schwenkwinkels β der Ahsen 4 und 5 der Walzen 2 bzw. 3 erreicht, daß die Gleitreibungskräfte τ an den verschiedenen Walzen 2 und 3 entgegengesetzt gerichtet sind. Hierbei wird das zu verformende Teilchen 6 durch die aktiven Gleitreibungskräfte τ in Richtung der Tangentialkomponente v τ₂ der Umfangsgeschwindigkeit v₂ der Walze 3 ausgedehnt, weil die Komponente v τ₂ die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des Teilchens 6 betragsmäßig übersteigt. Dies erleichtert die Ausbildung der Fasern 7 und erhöht die Leistungsfähigkeit des Vorganges.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern gemäß Fig. 4, 5 arbeitet folgenderweise.

Die Einschaltung der Vorrichtung und die Zuführung der Teilchen 6 zum Spalt zwischen der Haupt- und der Zusatzwalze 14 bzw. 3 des Verformungswerkzeuges ist ananlog zu den oben beschriebenen. Bei Verschwenken der Achse 15 der Walze 14 in bezug auf die Achse 5 der Walze 3 um einen Winkel, der aus der Beziehung

ermittelt wird, bleiben die Erzeugenden dieser Walzen 14, 3 in der Ebene des Austritts der Fasern 7 aus dem Spalt zwischen den Walzen 14, 3 zueinander parallel. Hierbei tritt an der Walze 14 auch eine Tangentialkomponente v τ₁ der Umfangsgeschwindigkeit v₁ in Erscheinung, die den gleichen Drehsinn wie auch v τ₂ an der Walze 3 aufweist. Die Differenz v τ₁-v τ₂ dieser Geschwindigkeiten bedingt das Auftreten einer Kraft, die eine Dehnung des zu verformenden Teilchens 6 in Richtung seiner Drehachse bewirkt. Zur Neutralisierung der Gleitreibungskräfte τ in Richtung der Dehnung des zu verformenden Teilchens 6 durch Änderung des Wertes des Winkels 2 β zwischen den Walzen 14 und 3 wird die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten v τ₁ und v τ₂ so gewählt, daß sie die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden Teilchens 6 überschreitet. Die gleiche Richtung der Vektoren der Geschwindigkeiten v t₁ und v τ₂ ruft eine Verschiebung jedes Teilchens 6 bei der Verformung entlang den Erzeugenden der Walzen 14 und 3 mit der Geschwindigkeit v τ₂ hervor, wodurch eine Verteilung der Teilchen 6 längs ihrer Drehachse gefördert wird. Dadurch wird die Möglichkeit der Entstehung eines gegenseitigen Andranges der benachbarten Teilchen 6 in Richtung ihrer Dehnung ausgeschlossen und also der Vorgang der Ausbildung der Fasern 7 selbst erleichtert und seine Leistung gesteigert.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern gemäß Fig. 6, 7 arbeitet wie folgt.

Es werden die Antriebe 12 und 13 der zylindrischen Haupt- und der Zusatzwalze 2 bzw. 16 betätigt, um sie im gleichen Drehsinn, jedoch mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten v₁ und v₂ rotieren zu lassen. Gleichzeitig wird der Mechanismus 17 für eine gegenläufige hin- und hergehende Bewegung eingeschaltet, von dem an die Walze 2 über die Lager 10 durch die mechanische Kopplung eine axiale hin- und hergehende Bewegung vermittelt wird. Sonst arbeitet die Vorrichtung in Analogie zum oben Beschriebenen. Erfindungsgemäß vereinfacht die Form der Walzen 2 und 16 deren Herstellung, während das Vorhandensein der axialen hin- und hergehenden Bewegung die Ausbildung der Fasern 7 erleichtert und die Leistungsfähigkeit des Vorganges erhöht.

Die Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern gemäß Fig. 8, 9 arbeitet wie folgt.

Es wird der Antrieb 12 eingeschaltet, um die Walze 2 in Arbeitsflußrichtung in Drehung zu versetzen, und gleichzeitig wird der Mechanismus 17, von dem die axiale hin- und hergehende Bewegung an die Walze 2 über die Lager 10 vermittelt wird. Die Teilchen 6 werden zwischen die Walze 2 und die Platte 18 des Verformungswerkzeuges 1 gefördert. Der Neigungswinkel der Platte 18 zur Horizontalebene wird in Grenzen von 70 bis 80° gewählt, weil mit seiner Verringerung die Geschwindgkeit der Abwälzung der Teilchen 6 in den Spalt zwischen der Walze 2 und der Platte 18 abnimmt und folglich die Leistung der Vorrichtung abfällt. Im übrigen arbeitet die Vorrichtung ähnlich dem oben Beschriebenen.

Zur wirksameren Verteilung der von der Fördereinrichtung 8 in den Spalt zwischen der Walze 2 und der Platte 19 (Fig. 10) zugeführten Teilchen 6 werden diese von der Fördereinrichtung 8 über die Zuführungskanäle 9 der Zylinderfläche 20 mit der Möglichkeit eines freien Falls zugeleitet. Infolge eines Zusammenstoßes mit der Fläche 20 zerstreuen sich die Teilchen 6 über diese nach verschiedenen Seiten.

Das Vorhandensein der Zylinderfläche 20 im oberen Teil der Platte 19 ermöglicht erfindungsgemäß den Einsatz der Einrichtung 8 zur Förderung von Teilchen 6 verschiedener Größe.

Die Erfindung gestattet es, die Qualität der hergestellten Metallfasern zu verbessern.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Erfindung kann zur Herstellung von Elementen für Filter und Mischer von Flüssigkeiten und Gasen, von Dämpfern für mechanische und Schallschwingungen, von wärmeisolierenden Schaumstoffen und anderen Erzeugnissen verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen durch Zuführung der sphärischen Metallpulverteilchen, durch Verformung jedes sphärischen Teilchens während einer Verschiebung in einer zur Abwälzungsrichtung senkrechten Richtung unter gleichzeitiger Dehnung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser übereinstimmt, und durch Abführen der Metallfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens (6) mit den Kräften einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die die Geschwindigkeit der Verlängerung dieses zu verformenden Teilchens (6), die nur durch die Abnahme seines Durchmessers infolge der Abwälzung erreicht wird, überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag, um den die Dehnungsgeschwindigkeit für das zu verformende sphärische Metallpulverteilchen (6) durch die Kräfte einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, die Geschwindigkeit der Verlängerung dieses zu verformenden Teilchens (6), die nur durch eine Abnahme seines Durchmessers infolge seiner Abwälzung erreicht wird, aus der Beziehung ermittelt wird worinV₃- die Geschwindigkeit der Dehnung des zu verformenden sphärischen Teilchens (6) durch die Kräfte einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, V₄- die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung des sphärischen Metallpulverteilchens (6), D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens (6), d- der Durchmesser der Metallfaser (7)sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens (6) durch Kräfte einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, eine Verschiebung dieses zu verformenden sphärischen Teilchens (6) in der Ebene seiner Abwälzung in einer zur Abwälzungsachse senkrechten Richtung erfolgt.

4. Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen gemäß dem Verfahren nach dem Anspruch 1, die eine Einrichtung zur Förderung sphärischer Metallpulverteilchen mit Zuführungskanälen und ein Verformungswerkzeug enthält, das sich aus einem als Hauptwalze ausgebildeten Element und aus einem anderen Element zusammensetzt, die gegeneinander mit der Möglichkeit der Abwälzung der zu verformenden sphärischen Teilchen unter deren gleichzeitiger Dehnung angeordnet sind, und in deren Spalt diese sphärischen Teilchen von den Zuführungskanälen der Fördereinrichtung gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens (6) durch Kräfte einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse enthält, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, mit der Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit der Verlängerung dieses zu verformenden Teilchens (6), die nur durch die Abnahme seines Durchmessers infolge der Abwälzung erreicht wird, überschreitet, welches mit dem Verformungswerkzeug (1) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Dehnung des zu verformenden Metallpulverteilchens (6) durch die Kräfte einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit der Verlängerung dieses zu verformenden Teilchens (6), die nur durch die Abnahme seines Durchmessers infolge seiner Abwälzung erreicht wird, überschreitet, eines der Elemente des Verformungswerkzeuges (1) dient, das als eine Zusatzwalze (3) mit einer Arbeitsfläche ausgebildet ist, die ein Rotationshyperboloid mit einem variablen Radius R _(x) darstellt, wobei die Haupt- und die Zusatzwalze (2 bzw. 3) in der Weise angeordnet sind, daß sich deren Achsen (4, 5) kreuzen, wobei sie miteinander einen Winkel bilden, der aus der Beziehung ermittelt wird, worinV₁- die Umfangsgeschwindigkeit der Hauptwalze (2), V₂- die Umfangsgeschschwindigkeit der Zusatzwalze (3), R- der Radius der Arbeitsfläche der Haupt- und der Zusatzwalze (2 bzw. 3) in deren Mitte, α- ein Eingriffswinkel des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens (6) zu der Haupt- und der Zusatzwalze (2 bzw. 3) sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche der Hauptwalze (14) in Form eines Rotationshyperboloids mit einem variablen Radius R _(x) ausgeführt und der Kreuzungswinkel der Achsen der Haupt- und der Zusatzwalze (14 bzw. 3) aus der Beziehung ermittelt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Radius R _(x) des Rotationshyperboloids aus der Beziehung ermittelt wird, worin x ein variabler Abstand entlang den Achsen (4 oder 15 bzw. 5) der Haupt- und der Zusatzwalze (2 oder14 bzw. 3) beidseitig von deren Mitte ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens (6) durch die Kräfte einer Kontaktreibung längs seiner Abwälzungsachse, die mit der Längsachse der auszubildenden Faser (7) übereinstimmt, mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit der Verlängerung dieses zu verformenden Teilchens (6), die nur durch die Abnahme seines Durchmessers infolge der Abwälzung erreicht wird, überschreitet, in Form eines Mechanismus (17) für eine gegenläufige hin- und hergehende Bewegung ausgeführt ist, der mit der Hauptwalze (2) und/oder mit einem Element des Verformungswerkzeuges (1) mechanisch gekoppelt ist, das mit der Möglichkeit einer gegenläufigen hin- und hergehenden Bewegung angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Elemente des Verformungswerkzeuges (1) als zylindrische Zusatzwalze (16) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwalze (2) des Verformungswerkzeuges (1) zylindrisch ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 10, zusammengenommen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Elemente des Verformungswerkzeuges als Planplatte (18) ausgebildet ist, die unter einem Winkel von 70 bis 80° zur Horizontalebene und parallel zur Achse (4) der horizontal verlaufenden zylindrischen Hauptwalze (2) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungswerkzeug (1) zusätzlich einen zylindrischen Abschnitt enthält, dessen Achse horizontal verläuft und dessen Oberfläche (20) mit einem Krümmungsradius von 40 D _min R₁60 D _minmit dem oberen Teil der Planplatte (19) verbunden ist, während die Fördereinrichtung (8) für sphärische Metallpulverteilchen mit einer Abweichung von der höchsten Erzeugenden der Zylinderfläche (20) in Richtung der Zuführung der sphärischen Teilchen (6) zum Spalt zwischen der zylindrischen Hauptwalze (2) und der Platte (19) um eine Bogenlänge von 10 bis 15° angeordnet ist, wobei der Durchmesser jedes Zuführungskanals (9) D₁4 D _min und der Abstand zwischen den benachbarten Zuführungskanälen (9) 1 40 D _min ist.