DE3338523T1

DE3338523T1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern

Info

Publication number: DE3338523T1
Application number: DE19833338523
Authority: DE
Inventors: Leonid Aleksandrovi&ccaron; Isaevi&ccaron;; Ljudmila Iosifovna Minsk Moisinovi&ccaron;; Aleksandr Vasilievi&ccaron; Stepanenko
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: 1984-04-05
Also published as: SE8306423L; DE3338523C2; SE8306423D0; JPS59500421A; ATA901183A; FR2523883B1; IT8320277A0; IT1194172B; AT382333B; FR2523883A1; WO1983003375A1; CH662297A5; JPH0128801B2

Description

VBRPAHRKN UND VORRICHTUNGr ZDR HERSTELLUNGr VON METALLPASERN

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 duroh deren mechanische Bearbeitung sein.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen (s. die früher eangereichte internationale Anmeldung PCT/SU 82/00020 vom 15.09.82) durch Zuleitung spärischer Metallpulverteilchen, durch Verformung jedes sphärischen Teilchens bei dessen Abwälzung im Verlaufe der ^O Verschiebung in Arbeitsflußrichtung unter gleichzeitiger Dehnung längs seiner Drehaohse 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 82/000J0 vom I5.O9.8I)

realisiert und ein 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 Eißbildung 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 Leistungs-

fähigkeit des Herstellungsvorganges 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.

Dies wird dadurch erreicht," daß bei einem Verfahren zur Herstellung von. Met allfasern 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 erfolgt, 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 Dehnungs-. geschwindigkeit für das zu verformenden.sphärischen Metallpulverteilchen längs dessen Drehachse die Geschwind igkeit des freien Fließ ens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers dieseszu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens übersteigt, aus der Beziehung

zu ermitteln, worin .

v, - die Dehnungsgescnwindigkeit des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse,

v^ - die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung des sphärischen Metallpulverteilchens,

D - der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens,
d - der Durchmesser einer Metallfaser

ist.

c 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 _r daß die..Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen, die das erfindungsgemäße Verfahren realisiert.und eine Fördereinrichtung für sphärisehe 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 Erfin-. dung mit einem Mittel zur Dehnung des zu verformend en sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließ ens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens überschreitet,. 5Q versehen ist, welches mit dem Verformungswerkzeug

gekoppelt ist· -

Vorteilhaft ist, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Mittel zur Ausdehnung des zu verf ormenden... sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Pließens des Metalls in Verlängerung unter Ab-

nähme 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 · . .

D(2D - 3O²Kv₁ - V₂)

^{& >} ar^ct8 —"2—-—— ;—

12d^ R.V₂ sin<p6

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, - 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

da > arctg —*—ρ *■—*·

6d R»sin σό

ermittelt wird.

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

ß(x) = VR² + x²tg²ß ermittelt wird,worin χ ein variabler .Abstand entlang den Achsen der Haupt- bzw. der Zusatzwalze beidseitig von deren Mitte ist.

Es 1st auch wünschenswert» daß das MIttel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien ZerfHeßens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden Metallpulverteilohens 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 _t daß eines der Elemente des Verformungswerkzeuges in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als zylindrische Zusatzwalze ausgebildet ist.

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

Es ist möglich, eines der Elemente des Verformungs-Werkzeuges 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 angeordnet 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

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 Elohtung der Zuführung

-χ-

der sphärischen Teilchen zum Spalt zwischen der zylindrischen Haupt η al ze und der Platte um eine Bogenlänge von IO bis 15° angeordnet ist, wobei der Durchmesser jedes Zuführungskanals D₁ < 4 ^^ und der Abstand zwischen den benachbarten Zufuhrungskanälen i * *° ^Dmin ^lfit·

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 Aasführungsbeispielen anhand der beigelegten Zeichnungen erläutert. Es zeigt^:

fig. 1 ein Getriebesohema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern, die das erfindungsgemäßen Verfahren für den EaIl realisiert, in demeines der Elemente des Verformungswerkzeuges in Form einer Zusatzwalze mit einer Arbeitsfläche ausgebildet ist, die, ein Hotationshyperboloid darstellt; Fig. 2 einen Il-II-Schnitt in Fig. 1; .

Fig. 3 einen Ill-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; . ^FiS* 5- einen 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 Vl-VI-Schnitt der Fig. 6;

-r-

Fig. 8 ein Getzlebeschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern, die das zu patentierende Verfahren für den Fall 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. IO einen Ansicht in Pfeilrichtung B nach Fig. 8;

Die beste Ausführunssform 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 Durchmessers dieses zu verformenden sphärischen Teilchens überschreitet. Dann werden die Metallfasern ausgeladen.

Gemäß dem zu patentierenden Verfahren ist .der Betrag, um den die Dehnungsgeschwindigkeit 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 v,> -5-

zu ermitteln, worin .. . ......

v, - 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 Metallpulverte Lichens,
d - der Durchmesser der Metallfaser

ist. ·

c Om eine maximale Länge der zu .zeugenden Metallfasern zu erhalten, wird dieses zu verformende sphärische MetallpulverteHohen 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 (Pig· 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

D(2D² -

B > arctg κ·

12d Rv₂ sin ⁰^

ermittelt wird, worin

D - der Durchmesser des sphärischen Metallpulνerteil chens 6,
₂c 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, .. oL - ein.Eingriffswinkel des zu verformenden sphärischen Teilchens 6 zu der Haupt- und Zusatzwalze 2 bzw. 3

Hierbei wird der variable Radius des Rotations-

hyperboloids aas der Beziehung

R (χ) _e /e² + x²tg²ß

errechnet, worin χ 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 aeiner Drehachse mit einer .Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des freien Fließens, des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens über- . schreitet, versehen, als welches die Zusatzwalze 3 eingesetzt wird.

In Pig. 1 sind auch Vektoren der Umfangs- und Tangentialgeschwindigkeit en V-^v₂ bzw. ν ^₁, ν c^ ^der Walzen 2 bzw. 3 dargestellt.

In den Spalt zwischen den Walzen 2,3 gelangen aus einer Fördereinrichtung 8 für sphärische MetallpülverteLiehen 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 Reibungskraft en *t 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

2B

06

errechnet.

In Fig. 1,5 sind Vektoren der Umfangs- und Tangentialgeschwindigkeiten v·^, V₂ bzw. ν F₁, ν <r₂ ^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 Fleißens 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 v-,, V₂ der Haupt- und der Zusatzwalze 2 bzw. 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 zur Herstellung von Metallfasern enthält

das Verformungswerkzeug 1 zusätzlich einen zylindrischen Teil, dessen Achse horizontal verläuft und dessen Oberfläche 20 (Fig. 10) mit einem Krümmungsradius 40 D_min^ R₁ ^ 60D_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 WaI-ze 2 und der Platte 19 um einen Winkel von 15° angeordnet. Hierbei ist der Durchmesser des.Zuführungskanals 9 D, ^ 4D * und der Abstand zwischen den benachbar- ^y 1 min

ten Kanälen 9 I^ ^⁰¹Vi₁₁*

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

Bs werden Antriebe 12 und 12 der zylindrischen Haupt- und der Zusatzwalze 2 bzw. 3 betätigt _r um diese im .gleichen Drehsinn, jedoch mit verschiedenen. Umfangsgeschwindigkeiten V₁ und Vp 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 V₁der 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 Ver-Schiebung 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 Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des Teilchens 6 übersteigt.

Erfindungsgemäß wird diese Geschwindigkeit aus der Beziehung

errechnet, worin

v, - die Dehnungsgeschwindigkeit des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens 6 längs seiner Drehaohse,
Va- die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung . des sphärischen Metallpulverte lichens 6, D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulverteilchens 6,

. d - der Durchmesser der Metallfaser 7

Die Teilchen 6 werden verformt, bis die Fasern? gebildet worden sind, deren Durchmesser einem minimalen Spalt zwischen den Walzen 2 und 2 entspricht. . . Da die Achse 5 der Walze 3 um die Achse 4 der Walze 2 um einen Winkel verschwenkt ist, der aus der Beziehung

12d²R.v₂.sin oC

ermittelt wird, worin

E - der Radius der Arbeitsfläche der Haupt- und

der Zusatzwalze 2 bzw. 3 in deren Mitte, oL - 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^ der Umfangsgeschwindigkeit ν £ in Erscheinung. Diese Tangent ialkomponente V^₂ trägt zur. Dehnung des Teilchens 6 längs seiner Drehachse bei. Der Wert V(^ nimmt mit steigendem Schwenkwinkel ß der Achsen 4 und 5 der Walzen 2 bzw. J zu.

Da die Tangentialkomponente ν ^₁ der Umfangsgeschwindigkeit V₁ der Walze 2 gleich Null ist, wird duroh Änderung des Schwenkwinkels ß der Achsen 4 und 5 der Walzen 2 bzw, 3erreicht, daß die Gleitreibungskräfte ¹L an den verschiedenen Walzen 2 und 3 entgegengesetzt gerichtet sind. Hierbei wird das zu verformende Teilchen 6 durch die aktiven GIeitreibnngskräfte € in Richtung der Tangentialkomponente ν (C^ ^der Umfangsgeschwindigkeit V₂ der Walze-3-ausgedehnt, weil die Komponente

IG Vf₂ die Geschwindigkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des Teilchens 6 betragsmäßig übersteigt. Dies erleichtert die Ausbildung der Pasern 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 Verformungsw-erkzeuges ist analog 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

2ß>arctg

ermittelt wird, bleiben die Erzeugenden dieser Walzen 14,3 in der Ebene des Austritts der Pasern 7 aus dem Spalt zwischen den Walzen 14,3 zueinander parallel. Hier bei tritt an der Walze 14 auch eine Tangent ialkomponente ν^₁ <3er Umfangsgeschwindigkeit V₁ in Erscheinung, die den gleichen Drehsinn wie auch ν <£~ an der WaI-ze 3 aufweist. Die Differenz ν & - ν if dieser Ge-

^L 1 2

schwindigkeiten bedingt das Auftreten einer Kraft, die eine Dehnung des zu verformenden Teilohens 6 in Richtung seiner Drehachse bewirkt. Zur Neutralisierung der Gleitreibungskräfte £ in Richtung der Dehnung des zu verformenden Teilchens 6 durch Änderung des Wertes des

Winkels 2ß zwischen den Walzen 14 und 3 wird die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten ν e> und v^ so

gewählt, daß sie die Geschwindigkeit des freien Flleßens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durohm.essers des zu verformenden Teilchens 6 überschreitet« Die gleiche Richtung der Vektoren der Geschwindigkeiten V rf und ν cf ruft eine Verschiebung jedes Teilchens 6 bei der Verformung entlang den Erzeugenden der Walzen 14 und 3 mit der Geschwindigkeit ν £ hervor, wodurch eine Verteilung der Teilchen 6 längs Ihrer Drehachse gefördert wird. Dadurch wird die Möglichkeit der Entstehung eines gegenseitigen Andranges der benachbarten Te Hohen 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 Flg. 6,7 arbeitet wie folgt.

Bs 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 v^ 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, nährend 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 Flg. 8,9 arbeitet wie folgt. ....

Es wird der Antrieb 12 eingeschaltet, um die WaI-ze 2 in Arbeitsflußrichtung In Drehung zxk versetzen, und gleichzeitig wird der Mechanismus 17 betätigt, von

dem die axiale hin- und hergehende Bewegung an die Wal· ze 2 über die Lager 10 vermittelt wird. Die Teilchen 6 «erden 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 Geschwindigkeit der Abwälzung der Teilchen 6 in den Spalt zwischen der Walze 2 und der Platte 18 abnimmt and 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 der ZyIinderflache 20 mit der Möglichkeit eines freien Falls zugeleitet. Infolge eines Zusammenstoßes mit der Fläche 20 zerstreuen sich die Teilohen 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 versohiedener Größe.

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

Die Erfindung kann zur. Herstellung von Elementen für Filter und Mischer von Flüssigkeiten und Gasen, von Dämpfern für mechanische und Schall schwingungen, von wärme isolierenden Schaumstoffen und anderen Erzeugnissen verwendet werden·

Claims

- vf- PATENTANSERÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen durch Zuleitung der sphärischen Metallpulverteilchen, durch Verformung jedes sphärischen Teilchens bei dessen Abwälzung nährend einer Verschiebung in Arbeitsflußrichtung unter gleichzeitiger Mahnung längs seiner Drehachse und durch Ausladen der Metallfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnung, des sphärischen Metallpulverteilchens (6) längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die die Geschwindigkeit des. freien KLießens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers dieses zu verformenden sphärischen Teilchens (6) überschreitet.

X5

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze iohne t, daß der Betrag, um den die Dehnungsgeschwindigkeit für das zu verformende sphärische Teilchen (6) längs seiner Drehachse die Geschwin digkeit des freien Fließens des Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphä rischen Metallpulverteilchens (6) übersteigt, aus der Beziehung

ermittelt wird, worin

v, - die Geschwindigkeit der Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverte ilchens (6) längs seiner Drehachse, v^ - die Geschwindigkeit einer radialen Stauchung des sphärischen Metallpulverteilchens (6), D- der Durchmesser des sphärischen Metallpulver

teilchens (6),

d - der Durchmesser der Metallfaser (7) ist.

J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Dehnung des zu verforinenden sphärischen Metallpulverteilchens (6) längs seiner Drehaohse eine Verschiebung dieses zu verformenden sphärischen Teilchens (6) In der Ebene seiner Abwälzung In einer zur ArbeltsfluBrlchtung senkrechten Sichtung erfolgt.

4. Vorrichtung zur Herstellung von Metallfasern aus sphärischen Metallpulverteilchen, 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 mit einem Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverte Lichens 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 (1) gekoppelt 1st,

5· Vorrichtung naoh Anspruoh 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß als Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwlndlgkeit des freien. Plleßensdes Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens überschreitet, eines der Elemente des Verformungswerkzeuges (1) dient, das in Form einer Zusatzwalze (3) mit einer Arbeitsflache 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 Aohsen (4,5) kreuzen, wobei sie miteinander einen Winkel bilden, der aus der Beziehung _D(2I)2 _ ^ ₍ _ _}

ß>arctg

ermittelt wird, worin

V₁ - die Umfangsgeschwindigkeit der Hauptwalze (2), V₂ - die Umfangsgeschwindigkeit der Zusatzwalze(3), E - der Eadius der Arbeitsfläche der Haupt- und der Zusatzwalze (2 bzw. 3) in deren Mitte, οό- ein Eingriffewinkel des zu verformenden

sphärischen Metallpulverteilohens (6) zu der Haupt- und der Zusatzwalze (2 bzw. 3) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch.^» dadurch g e kennzeichnet, daß die Arbeitsfläche der Haupt walze (14) in Form eines Eotationshyperboloids mit einem variablen Radius E(x) ausgeführt und der Kreuzungswinkel der Achsen der Haupt- und der Zusatz«alze (14 bzw. 3) aus der Beziehung

2ß >

6d^Es in oC
ermittelt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a durch gekennzeichnet, daß der variable Eadius E(x) des Eotationshyperboloids aus der Beziehung

ermittelt wird, worin ζ ein variabler Abstand entlang den Achsen (4 oder 15 bzw. 5) der Haupt- und der Zusatzwalze (2 oder 14 bzw. 3) beidseitig von deren Mitte ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennze ichnet, daß das Mittel zur Dehnung des zu verformenden sphärischen Metallpulverteilchens längs seiner Drehachse mit einer Geschwindigkeit, die die

Geschwindigkeit des freien Fließ ens dea Metalls in Verlängerung unter Abnahme des Durchmessers des zu verformenden Metallpulverteilohens überschreitet, in Form eines Mechanismus (1?) 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 Anspruoh 8, d ad ur ch gekennze lehnet, 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 gekennze ich η et, daß das Verformungswerkzeug (1) zusätzlich einen zylindrischen Abschnitt enthält, dessen Achse horizontal verläuft und dessen Oberfläche (20) mit einem Krümmungsradius von

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mit dem oberen Teil der Planplatte (19) verbunden ist, während die Fördereinrichtung (8) für sphärische Metallpulverteilchen mit einer Abweichung von der höchsten Erzeugenden der ZSyIinderfläche (20) in Richtung der Zuführung der sphärischen Teilchen (6) zum Spalt zwischen

der zylindrischen Hauptwalze (2) und der Platte (19) um eine Bogenlänge von IO bis 15° angeordnet ist, wobei der Durchmesser jedes Zufuhrungskanals (9) und der Abstand zwischen den benachbarten Zuführungskanälen (9) 1 Ä 40D_mln ist.