DE3804567C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
aus einem Metall aus der Gruppe Tantal, Niob und einer Basis-Legierung eines
dieser Metalle durch Kaltfließpressen unter Verwendung eines Fluor-haltigen
Kunststoffes als Schmiermittel.
Aus der Zeitschrift "Umformtechnik 15 (1981) 3, S. 31 ff." ist die
kaltumformende Bearbeitung, das Kaltfließpressen, von Tantal bekannt, deren
Vorteile in dem geringen Werkstoffverlust zu sehen sind. Die Umformung
erfolgte in vier einzelnen Stufen auf einer stehenden Kurbelpresse. Tantal
weist gegenüber Stahl unter den beim Kaltfließpressen wirkenden hohen
Flächenpressungen starke Verschweißneigung auf. Bei Einsatz üblicher
Cr-Kaltarbeitsstähle wurden mit keinem der erprobten Schmiermittel,
einschließlich von PTFE-Überzügen der Werkstücke, befriedigende Ergebnisse
erzielt. Hinreichende Ergebnisse waren nur durch Kombination mehrerer
Maßnahmen erreichbar, wozu der Einsatz anderer Werkstoffe für die Aktivteile,
deren zusätzliche Oberflächenbehandlung, eine Oberflächenbehandlung der
Ausgangsformen sowie deren Schmierung mit einem Schmierstoffgemisch gehörten.
Welche Maßnahmen dazu im einzelnen getroffen wurden, ist nicht näher
beschrieben. Jedenfalls wurde damit keine optimale Lösung erreicht.
Aus der DE-PS 14 94 402 ist ein Überzugsmittel zur Erzeugung von
Schutzüberzügen mit niedrigem Reibungskoeffizienten bekannt. Es besteht aus
einer Dispersion eines niedrigmolekularen Fluorkohlenstoffpolymerisats und
einem wärmehärtbaren oder thermoplastischen Harz, die noch eine untergeordnete
Menge eines hochmolekularen Polytetrafluoräthylen enthalten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Formkörpers
aus einem Metall aus der Gruppe Tantal, Niob und einer Basis-Legierung einer
dieser Metalle durch Kaltfließpressen zu optimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe für das eingangs charakterisierte Verfahren erfin
dungsgemäß dadurch, daß auf einem Metallplättchen ein Schmiermittelfilm ange
bracht wird, der aus einer Oxidschicht des Metalls, in die niedermolekulares
Polytetrafluoräthylen eingelagert ist, oder aus Chlor-tri-Fluor-Äthylen
besteht, und danach das Metallplättchen mittels eines Hartmetall-Stempels in
einem einzigen Schritt zu dem Formkörper durch Rückwärtsfließpressen kalt
verformt wird, wobei der Stempel einen mit balliger Bodenfläche versehenen
Stempelkopf und abgerundete Hinterschneidungen im Bereich des Übergangs vom
Stempelkopf zum Stempelschaft aufweist.
Dabei hat es sich als vorteilhat erwiesen, daß das Metallplättchen vor der
Verformung anodisch oxidiert, dann mit einer Polytetrafluoräthylen-haltigen
Lösung besprüht und das Lösungsmittel verdampft wird. Vorzugsweise wird die
Polytetrafluoräthylen-haltige Lösung auf ein erwärmtes anodisch oxidiertes
Metallplättchen aufgesprüht, das auf eine Temperatur von vorzugsweise 150°C
erwärmt ist. Bewährt hat es sich als Polytetrafluoräthylen-haltige Lösung eine
in einem Harzlösungsmittel gelöste Dispersion eines feinteiligen nieder
molekularen Polytetrafluoräthylen und eines thermoplastischen Harzes zu ver
wenden und auf das anodisch oxidierte, gegebenenfalls erwärmte, Metall
plättchen aufzusprühen. Für die Umformung hat sich ein Stempel als sehr
brauchbar erwiesen, dessen Stempelkopf-Balligkeit im Bereich von 20 bis
30 µm liegt. Als Werkstoff für den Stempel findet insbesondere ein solcher
Anwendung, der aus einer Kobalt-Matrix besteht, in die Wolframkarbid einge
lagert ist.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Tribologiesystems, das praktisch
eine "schwimmende" Lagerung von Metallplättchen und Hartmetall-Stempel sicher
stellt sowie die Verwendung eines Stempels mit balliger Bodenfläche des
Stempelkopfs und abgerundeter Hinterschneidungen im Bereich des Übergangs von
Stempelkopf zu Stempelschaft, ist es möglich, Metallplättchen aus Tantal, Niob
oder aus einer Basis-Legierung eines dieser Metalle in automatischen Transfer
pressenstraßen störungsfrei und kontinuierlich umzuformen, ohne daß die
umgeformten Teile einer erheblichen Nachbearbeitung bedürfen. Dabei ist es
weiterhin von großem Vorteil, daß die Umformung durch Kaltfließpressen nunmehr
in einem einzigen Schritt erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des nachfolgenden Ausführungs
beispieles näher erläutert.
Zunächst werden von einer kreiszylindrischen Tantalstange Plättchen mit einem
Durchmesser von 7 mm und einer Dicke von 6,5 mm abgeschert. Zum Entfetten
werden eine Vielzahl von Plättchen, beispielsweise 2000 Stück, in eine
handelsübliche Ultraschallreinigungsanlage gegeben, die als Reinigungsmittel
ein Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoff, z. B. 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluor-Äthan,
enthält. An diesen Entfettungsvorgang schließt sich ein Gleitschleifen während
einer Dauer von etwa 12 Stunden in einer Trommel an. Der Schleifvorgang findet
unter Wasserzugabe und Zugabe von keramischen Schleifkörpern statt.
Danach werden die geschliffenen Metallplättchen in einer geschlossenen Matrize
aus Hartmetall plangepreßt, wodurch die Abmessungen der Metallplättchen auf
etwa 9,6 mm im Durchmesser von 3,6 mm in der Dicke verändert werden. An diesen
Planpreß-Verfahrensschritt schließt sich wieder ein Entfetten im
Ultraschallbad, wie vorstehend angegeben, an sowie daran ein Gleitschleifen,
wobei die Gleitschleifzeit nur etwa 8 Stunden beträgt. Die so vorbereiteten
Tantalplättchen werden nun einer Rekristallisationsglühung im Hochvakuum bei
etwa 10-5 mbar bei einer Temperatur von etwa 1350°C während einer Dauer von
etwa 1 Stunde unterworfen. Nach Abkühlung der Tantalplättchen auf
Zimmertemperatur werden diese mit Chlortrifluoräthylen benetzt und in eine
Matrize aus Martmetall eingelegt, in der sie mittels des Preßstempels in einem
einzigen Preß-Schritt zu einem Napf kaltfließverpreßt werden. Die Balligkeit
des Preßstempelkopfes betrug 28 µm, als Werkstoff für den Preßstempel wurde
Kobalt verwendet, in dessen Matrix Wolframkarbid-Teilchen eingelagert sind.
Die erfindungsgemäß hergestellten Näpfe hatten eine Bodendicke von etwa
0,4 mm, eine Länge von etwa 18 mm, einen Innendurchmesser von etwa 8,7 mm und
einen Außendurchmesser von etwa 9,5 mm. Die Näpfe mußten nicht nachgearbeitet
werden.
In Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels kann auch als Tribologiesystem, wie
vorgeschlagen, eine Oxidschicht des Metalls verwendet werden, in die
niedermolekulares Polytetrafluoräthylen eingelagert ist. Die Herstellung
dieses Tribologiesystems schließt sich an den Rekristallisations-Verfahrens
schritt gemäß obigem Beispiel an. Dazu wird das Tantalplättchen als Anode in
eine phosphorsaure Lösung für eine Dauer zwischen 15 und 30 Minuten
eingetaucht. Danach spült man die oxidierten Tantalplättchen mit destilliertem
Wasser ab, benutzt sie nach dem Trocknen mit einer Polytetrafluoräthylen
haltigen Lösung und dampft das Lösungsmittel bei etwa 150°C ab. Hieran
schließt sich dann das Kaltfließpressen an, wie oben beschrieben.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einem Metall aus der
Gruppe Tantal, Niob und einer Basis-Legierung eines dieser Metalle durch
Kaltfließpressen unter Verwendung eines Fluor-haltigen Kunststoffes als
Schmiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Metallplättchen ein
Schmiermittelfilm angebracht wird, der aus einer Oxidschicht des Metalls,
in die niedermolekulares Polytetrafluoräthylen eingelagert ist, oder aus
Chlor-tri-Fluor-Äthylen besteht, und danach das Metallplättchen mittels
eines Hartmetall-Stempels in einem einzigen Schritt zu dem Formkörper
durch Rückwärtsfließpressen kaltverformt wird, wobei der Stempel einen mit
balliger Bodenfläche versehenen Stempelkopf und abgerundete Hinterschnei
dungen im Bereich des Übergangs vom Stempelkopf zum Stempelschaft aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallplättchen
vor der Verformung anodisch oxidiert, dann mit einer Polytetrafluor
äthylen-haltigen Lösung besprüht und das Lösungsmittel verdampft wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polytetrafluor
äthylen-haltige Lösung auf ein erwärmtes anodisch oxidiertes Metallplätt
chen aufgesprüht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das anodisch
oxidierte Metallplättchen auf etwa 150°C erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine in einem Harzlösungsmittel gelöste Dispersion eines
feinteiligen niedermolekularen Polytetrafluoräthylen und eines thermo
plastischen Harzes auf das anodisch oxidierte Metallplättchen aufgesprüht
wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metallplättchen mittels eines Stempels verformt
wird, dessen Stempelkopf-Balligkeit im Bereich von 20 bis 30 µm liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Stempel aus Kobalt verwendet wird, wobei in die Kobalt-Matrix
Teilchen aus Wolframkarbid eingelagert sind.
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