DE4419591A1

DE4419591A1 - Verfahren zur Herstellung eines plastisch geformten Produkts

Info

Publication number: DE4419591A1
Application number: DE19944419591
Authority: DE
Inventors: Makoto Fujita; Yukio Yamamoto; Nobuo Sakate; Shoji Hirabara
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2014-06-04
Also published as: JPH07138614A; US5701576A; DE4419591B4; JP3489177B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von plastisch geformten Produkten.

Wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-182806 (182806/1990) offenbart ist, ist es allgemein bekannt, ein stabartiges stranggepreßtes Materi al durch Bearbeiten und Strangpressen metallischer Teilchen zu bilden. Das stranggepreßte Material wird danach durch plastisches Bearbeiten, wie Schmieden oder ähnliches, zu Produkten geformt.

Da das stabförmige stranggepreßte Material kaum die Scherspannung in der Strangpreßrichtung an seinem radialen inneren Teil aufnimmt, zeigt der Teil schlechte Zusammenhangseigenschaften und reißt daher leicht, wenn das Material bearbeitet wird, z. B. durch Schmieden.

Zum Beispiel werden gemäß dem herkömmlichen Strangpreßverfahren, wie es in dem oben genannten Stand der Technik Nr. 2-182806 offenbart ist, im allgemeinen metallische Teilchen gepreßt und erwärmt, bevor sie strangge preßt werden. Genauer werden die metallischen Teilchen einer Sinterbehand lung unterzogen, die einen Kompaktierungsbehandlungsschritt R1 und einen Druck-Hitze-Behandlungsschritt R2, wie in Fig. 1(c) (Schritte R1-R6) gezeigt, umfaßt, oder es wird eine Warmpreßbehandlung, die einen Druck-Wärme- Behandlungsschritt S2, wie in Fig. 1(d) (Schritte S1-S6) umfaßt, an den in eine Büchse gefüllten metallischen Teilchen ausgeführt.

Im allgemeinen sollte jedoch die obige Sinter- oder Warmpreßbehandlung an jeder benötigten Quantität von metallischen Teilchen für einen Strangpreß schritt durchgeführt werden (schubweise Bearbeitung). Daher wird die Pro duktivität nachteilig erniedrigt. In dem Fall, in dem ein Material mit einem niedrigen Wert, wie Späne oder Schnittabfälle, als die metallischen Teilchen verwendet wird, führt die Sinter- oder Warmpreßbehandlung zu einem großen Anstieg der Herstellungskosten.

Darüber hinaus wird, wenn die metallischen Teilchen vor dem Strangpressen gesintert werden, die Struktur der metallischen Teilchen nachteilig so ge ändert, daß sie rauh und groß werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstel lung von plastisch geformten Produkten bereitzustellen, mit dem die Ent stehung von Rissen zur Zeit der plastischen Bearbeitung verhindert werden kann, die Produktivität erhöht werden kann und die metallischen Teilchen daran gehindert werden können, groß und rauh zu werden.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe werden gemäß einem Verfahren zur Herstellung von plastisch geformten Produkten in einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung metallische Teilchen stranggepreßt, um dadurch ein stranggepreßtes Material zu bilden, das dann plastisch geformt wird. Das Herstellungsverfahren ist gekennzeichnet durch eine Diffusionsbehandlung des Metalls des stranggepreßten Materials, die zwischen dem Strangpressen und dem plastischen Bearbeiten der metallischen Teilchen ausgeführt wird.

Ein Verfahren zur Herstellung von plastisch geformten Produkten gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Teilchen gepreßt und vakuumentlüftet werden, bevor sie in dem Herstellungsverfahren des obigen ersten Aspekts stranggepreßt werden.

In einem Verfahren zur Herstellung von plastisch geformten Produkten eines dritten Aspekts der Erfindung, werden, vor dem Strangpressen der metalli schen Teilchen gemäß dem Verfahren des zweiten Aspekts, die metallischen Teilchen nicht durch die Druck-Wärme-Behandlung behandelt.

In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die metallischen Teilchen in dem Herstellungsverfahren eines des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung Späne einer Magnesiumlegierung.

Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Her stellung von plastisch geformten Produkten bereit, das dadurch gekennzeich net ist, daß die Diffusionsbehandlung in dem Herstellungsverfahren des vierten Aspekts der Erfindung für 4-16 Stunden in dem Temperaturbereich von 300±50°C ausgeführt wird.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Methode zur Herstellung von plastisch geformten Produkten bereitgestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Diffusionsbehandlung auch als eine Lösungs behandlung in dem Herstellungsverfahren in einem des ersten bis vierten Aspekts der Erfindung wirkt.

In einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden metallische Teilchen mit einem geringen Strangpreßverhältnis stranggepreßt, um ein stranggepreßtes Material zu bilden; das stranggepreßte Material wird wieder stranggepreßt, nachdem es der Diffusionsbehandlung gemäß dem Herstel lungsverfahren des fünften oder sechsten Aspekts der Erfindung unterzogen wurde.

Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung plastisch geformter Produkte, das gekennzeichnet ist durch eine Lösungs behandlung mit einem Diffusionseffekt, an Stelle der Diffusionsbehandlung in dem Herstellungsverfahren eines des ersten bis vierten Aspekts.

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den bevorzugten Ausfüh rungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnun gen klar werden. In den Zeichnungen sind gleiche Teile durchgängig mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1(a) und (b) Diagramme zur Erläuterung von Verfahrensschritten bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1(c) und 1(d) Diagramme zur Erläuterung von Verfahrensschritten bei einem herkömmlichen Verfahren,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung eines strangge preßten Materials bei der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Schmiedens,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines geformten Gegenstands, der sich aus dem Schmieden des stranggepreßten Materials bei der ersten Aus führungsform ergibt,

Fig. 5 eine Ansicht eines Aufrisses eines Teststücks bei der ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Stauchversuchs an dem Teststück,

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die den Arbeitszustand von Fig. 6 zeigt,

Fig. 8 ein Diagramm des Ergebnisses des Stauchversuchs bei der ersten Ausführungsform,

Fig. 9 eine Teilschnittdarstellung des stranggepreßten Materials vor einer Wärmebehandlung,

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Kompaktie rungsbehandlung,

Fig. 11 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Schritts, bei dem eine Büchse geschlossen wird und eine Vakuum-Warmpreßbehandlung durchgeführt wird,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Strangpreßbehandlungsschritts, der auf den Schritt von Fig. 11 folgt,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines in Fig. 12 erhaltenen strang gepreßten Materials,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines anderen Kompaktierungsbe handlungsschritts,

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Strangpreßbehandlungsschritts, der auf den Kompaktierungsbehandlungsschritt von Fig. 14 folgt,

Fig. 16 eine schematische Darstellung eines in Fig. 15 erhaltenen Strang gepreßten Materials,

Fig. 17 ein Diagramm, das die ausgewerteten Ergebnisse der Stauchbarkeit jedes Teststücks bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigt,

Fig. 18 eine Aufnahme von einem Rasterelektronenmikroskop, die die metal lische Struktur einer Bruchfläche eines Teststücks B nach dem Stauchversuch zeigt, das eine Vakuumentlüftungsbehandlung durchlaufen hat,

Fig. 19 eine Aufnahme von einem Rasterelektronenmikroskop, die die metal lische Struktur einer Bruchfläche eines Teststücks A nach dem Stauchversuch des Teststücks A zeigt, das der Vakuumentlüftungsbehandlung und einer Wärmebehandlung unterzogen worden ist,

Fig. 20 ein Diagramm, das die Stauchgrenze des Teststücks A zeigt, wenn die Bedingung für die Wärmebehandlung geändert wird, und

Fig. 21 ein Diagramm des ausgewerteten Ergebnisses der Stauchbarkeit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung erörtert.

[Erste Ausführungsform]

Die Fig. 1 bis 8 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist jedoch hier zu bemerken, daß die Fig. 1(c) und 1(d) herkömmliche Verfahren zeigen, die nicht die Schritte der unten zu beschrei benden ersten Ausführungsform darstellen.

Wie in Fig. 1(a) (Schritte P1-P6) gezeigt ist, ist die erste Ausführungsform im wesentlichen durch Schritte P1-P3 gekennzeichnet. Genauer durchlaufen metallische Teilchen eine Kompaktierungsbehandlung (Schritt P1) und eine Vakuumentlüftungsbehandlung (Schritt P2) und werden dann stranggepreßt (Schritt P3). Das heißt, daß eine Druck-Wärme-Behandlung an den metalli schen Teilchen nicht durchgeführt wird vor dem Strangpressen der metalli schen Teilchen. Daher wird jeder Schritt vor dem Strangpressen der Teilchen vereinfacht (bei Raumtemperaturen möglich gemacht), und die Herstellungs kosten von Schmiedeprodukten werden verringert. Darüber hinaus wird vermieden, daß die metallischen Teilchen groß und rauh sind.

Bezugnehmend auf Fig. 1(a) kann eine Wärmebehandlung (Schritt P6), die auf eine Schmiedebehandlung (Schritt P5) folgt, sowohl eine Lösungsbehand lung als auch eine Behandlung zur künstlichen Alterung, oder eine dieser Behandlungen umfassen.

Weiter ist die erste Ausführungsform des Herstellungsverfahrens gekenn zeichnet durch eine Diffusionsbehandlung (Schritt P4) zwischen der Strang preßbehandlung (Schritt P3) und der Schmiedebehandlung (Schritt P5). Daher wird, obwohl die Druck-Wärme-Behandlung nicht vor dem Strangpressen der metallischen Teilchen durchgeführt wird, der Zusammenhang der metallischen Teilchen in dem stranggepreßten Material vergrößert, so daß die Güte des stranggepreßten Materials als ein Material zum Schmieden verbessert wird.

Selbst wenn die Druck-Wärme-Behandlung vor der Strangpreßbehandlung wie bei dem herkömmlichen Beispiel (bezugnehmend auf die Fig. 1(c) und 1(d)) durchgeführt wird, so ist selbstverständlich eine Diffusionsbehandlung an dem stranggepreßten Material nach der Strangpreßbehandlung wirkungs voll, die Zusammenhangseigenschaften der metallischen Teilchen zu steigern. Daher kann die Diffusionsbehandlung durchgeführt werden, nachdem die metallischen Teilchen die Strangpreßbehandlung bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren durchlaufen.

Wie in Fig. 1(b) (Schritte Q1-Q6) gezeigt ist, kann eine Lösungsbehandlung mit einer Diffusionswirkung (Schritt Q4) an Stelle der oben beschriebenen Diffusionsbehandlung (Schritt P4) durchgeführt werden. In diesem ähnlichen Fall nehmen die metallischen Teilchen in dem stranggepreßten Material hohe Zusammenhangseigenschaften an. Natürlich ist eine weitere Lösungsbehand lung nach der Schmiedebehandlung (Schritt Q5) nicht nötig.

Genauer wird bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strangpreßbehandlung (Schritt P3) wie in Fig. 1(a) gezeigt ausgeführt, um das stranggepreßte Material zum Schmieden (eine Art von plastischer Be arbeitung) zu bereiten.

Die Strangpreßbehandlung (Schritt P3) wird bei der ersten Ausführungsform an einem grünen (ungesinterten) Preßling von metallischen Teilchen durch geführt.

Die metallischen Teilchen sind Späne einer Magnesiumlegierung oder ähn lichem. Späne einer Mg-Legierung einer Al-Zn-Mn-Reihe (zum Beispiel Al: 2,5-12 Gewichts-%, Zn: 3,0 Gewichts-% oder weniger, Mn: 1,5 Gewichts-% oder weniger, Mg: übrige Gewichts-%) sind besonders geeignet, wegen ihrer guten grundlegenden mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit usw.).

Der oben genannte grüne Preßling wird durch eine bekannte Kompaktierungs behandlung erhalten. Zum Beispiel werden metallische Teilchen, die in einen Behälter zum Kompaktieren gefüllt sind, mit 78 MPa oder einem höheren Druck bei 350°C gepreßt, wodurch ein grüner Preßling gebildet wird.

Die Strangpreßbehandlung (Schritt P3) selbst ist eine in herkömmlicher Weise durchgeführte. Zum Beispiel wird, während eine Matrize mit einer Öffnung auf den bei der obigen Kompaktierungsbehandlung erhaltenen grünen Preßling gesetzt ist, der grüne Preßling in einem Strangpreßbehälter aus der Öffnung der Matrize mit Hilfe eines Strangpreßstempels bei 350°C stranggepreßt, mit dem Strangpreßverhältnis nicht kleiner als 12. Als Ergebnis wird ein rundes, stabartiges stranggepreßtes Material 1, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, herge stellt.

Anschließend wird die Diffusionsbehandlung P4 an dem stranggepreßten Material durchgeführt, wie es in Fig. 1(a) gezeigt ist.

Obwohl das stranggepreßte Material 1 die Scherspannung in der Strang preßrichtung während der Strangpreßbehandlung aufnimmt, wird auf das Material durch die Scherspannung an dessen inneren Teil in der radialen Richtung kaum eingewirkt; die metallischen Teilchen hängen schlecht mitein ander zusammen. Die Diffusionsbehandlung (Schritt P4) als solche wird durchgeführt, um den Zusammenhang der metallischen Teilchen durch die Selbstdiffusion von Atomen von Magnesium oder ähnlichem zu verbessern.

Da die Diffusionsbehandlung (Schritt P4) gemäß der ersten Ausführungsform auch als eine Lösungsbehandlung wirkt, werden die Bedingungen für die Diffusionsbehandlung bestimmt, indem die Lösungsbehandlung (insbesondere Temperaturen der Behandlung) berücksichtigt wird. Konkret wird bei der Diffusionsbehandlung das stranggepreßte Material bei 350-420°C für zwei oder mehr Stunden gehalten und danach durch Luft gekühlt. Die Bedingung von 400°C und sechs Stunden ist besonders bevorzugt.

Das runde, stabartige stranggepreßte Material 1, das die Diffusionsbehand lung (Schritt P4) abschließt, wird dann zur Schmiedebehandlung (Schritt P5) geschickt.

Die Schmiedebehandlung besteht aus Vorformen und Fertigschmieden. Das Vorformen wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mit einer oberen Form 2 zum Vorformen und einer unteren Form 3 zum Vorformen ausgeführt. Inzwischen werden eine obere Form zum Fertigschmieden und eine untere Form zum Fertigschmieden (nicht gezeigt) zum Fertigschmieden verwendet. Durch die Schmiedebehandlung (Schritt P5) wird das stranggepreßte Material 1 zu einem Produkt mit einem Produktteil 4 (einem Hängearm bei der ersten Ausführungsform) und einem Überflußteil 5 geformt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Überflußteil 5 wird danach durch Putzen entfernt, so daß ein Schmie deprodukt (Produktteil 4) übrig bleibt.

In diesem Fall wird der innere Teil des stranggepreßten Material 1 in der Radialrichtung der Produktteil 4. Infolge der Diffusionsbehandlung (Schritt P4), die der Schmiedebehandlung (Schritt P5) vorausgeht, wird der Zusam menhang der metallischen Teilchen stark verbessert. Daher entwickelt der Produktteil 4 keine Risse.

Dann wird das Schmiedeprodukt in dem Wärmebehandlungsschritt (Schritt P6) bearbeitet (bei der Ausführungsform wird nur die Behandlung zur künst lichen Alterung durchgeführt). Die Behandlung zur künstlichen Alterung (Schritt P6) ist bekanntlich dazu gedacht, das Schmiedeprodukt zu stabili sieren, das heißt, daß bei ihr das Schmiedeprodukt bei 175-220°C für 4-16 Stunden gehalten wird und danach durch Luft gekühlt wird.

Die metallischen Teilchen werden durch die oben beschriebenen Schritte P1-P6 zu einem Produkt hoher Festigkeit ohne Risse gereift. Von dem Vergleich der vorliegenden Ausführungsform mit dem in den Fig. 1(c) und 1(d) gezeigten herkömmlichen Verfahren ist klar, daß das Produkt ohne Erhöhung der Zahl der Verfahrensschritte realisiert wird.

Der Stauchversuch wurde durchgeführt, um den Erfolg der Erfindung zu verifizieren, und zwar mit Hilfe von kreiszylindrischen, wie in Fig. 5 gezeig ten Teststücken 6 gemäß der ersten Ausführungsform und Vergleichsbei spielen.

Teststücke gemäß der ersten Ausführungsform

Das stranggepreßte Material wird gemäß dem Verfahren von Fig. 1(b) bearbeitet, einschließlich des Schritts der Lösungsbehandlung mit Diffusionswirkung.

(i) Metallische Teilchen zum Bilden des stranggepreßten Materials: Späne aus Mg-Legierung (AZ80).
(ii) Bedingung für die Strangpreßbehandlung: Strangpreß verhältnis 12 oder größer bei 350°C.
(iii) Bedingung für die Diffusionsbehandlung: Kühlung durch Luft nach Belassen bei 400°C für sechs Stunden.
(iv) Zwei Arten von Teststücken werden bereitet. Ein erstes Teststück wird von dem mittigen Teil des stranggepreß ten Materials in der radialen Richtung erhalten, wohinge gen ein zweites Teststück von dem äußeren Umfangsteil außerhalb des mittigen Teils in der radialen Richtung des stranggepreßten Materials erhalten wird.
(v) Form: Kreiszylinder mit 24 cm Länge in der axialen Rich tung und 16 cm Durchmesser.

Teststücke der Vergleichsbeispiele

Das stranggepreßte Material wird nicht der Diffusionsbehandlung unterzogen, jedoch werden all die anderen Behandlungen ähnlich der ersten Ausführungs form durchgeführt.

Stauchversuch

(1) Während die Belastung, wie in Fig. 6 gezeigt ist, von oben und unten an jedes Teststück 6 angelegt wird, wird der Abstand H gemessen, wenn das Teststück 6 zu reißen beginnt, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Bezugsziffer 7 in Fig. 6 bezeichnet eine Heizvorrichtung. Das kritische Stauchverhältnis S des Teststücks wird aus dem Abstand H gemäß dem folgenden Ausdruck berech net:

S ={(L-H)/L}×100(%).

In dem obigen Ausdruck bezeichnet L die ursprüngliche Länge (24 cm) des Teststücks in der axialen Richtung.
(2) Stauchtemperatur: 300°C.

Das Ergebnis der obigen Versuche ist in dem Diagramm von Fig. 8 gezeigt.

Wie man von Fig. 8 versteht, zeigen die ersten und zweiten Teststücke der ersten Ausführungsform größere kritische Stauchverhältnisse S als die der Vergleichsbeispiele, das heißt, daß die Teststücke gemäß der ersten Aus führungsform den Vergleichsbeispielen überlegen sind, was die Zusammen hangseigenschaften der metallischen Teilchen betrifft.

Insbesondere ist es bemerkenswert, daß das kritische Stauchverhältnis S des ersten Teststücks der ersten Ausführungsform so stark verbessert ist und auf den gleichen Wert wie das des zweiten Teststücks des Vergleichsbeispiels angehoben ist.

[Zweite Ausführungsform]

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 9-20 dargestellt.

Wenn die metallischen Teilchen Späne, insbesondere Späne aus Mg (Mg- Legierung) sind, kann es sein, daß das stranggepreßte Material nicht genug Stauchbarkeit als Material zum Schmieden aufweist, selbst wenn der Preßling (grüne Preßling) aus Spänen stranggepreßt wird. Die zweite Ausführungsform wurde für diese Umstände erfunden.

Mg-Späne werden in nadelartige kleine Stücke durch die Scherbearbeitung geformt. Nach der Strangpreßbehandlung des Preßlings aus Mg-Spänen weist das stranggepreßte Material 1 die nadelartigen kleinen Stücke 10 in der Strangpreßrichtung orientiert auf, wie klar in Fig. 9 gezeigt ist. Daher ist die Grenzfläche brüchig (schlecht zusammenhängend) und leicht abzublättern.

Um den obigen schlechten Zusammenhang der in der Strangpreßrichtung orientierten kleinen Stücke 10 zu verbessern, durchläuft gemäß der zweiten Ausführungsform das stranggepreßte Material 1 die Wärmebehandlung in dem Temperaturbereich, der nicht die strukturelle Veränderung hervorruft, vorzugsweise 300±50°C (für 4-16 Stunden), was zur Diffusion an der Oberfläche der kleinen Stücke 10 führt und den Zusammenhang verbessert.

Der Erfolg der obigen Behandlung wurde verifiziert durch den Stauchversuch von Teststücken, die gemäß den Bedingungen der unten stehenden Tabelle 1 hergestellt wurden.

Tabelle 1

In der obigen Tabelle 1 bedeutet der Ausdruck "vorhanden" bei der Vaku umentlüftungsbehandlung, daß die Vakuumentlüftungsbehandlung in den Schmiedeschritt des stranggepreßten Materials integriert ist. Genau wird das stranggepreßte Material in der folgenden Weise hergestellt.

Zunächst werden, wie in Fig. 10 gezeigt ist, Mg-Späne 12 in eine Alumini umbüchse 11 in einem Behälter 15-1 gefüllt, durch einen Stempel 16 mit 300 MPa Druck bei Raumtemperaturen gepreßt, wodurch ein grüner Preßling 13 gebildet wird (Kompaktierungsbehandlung).

In diesem Fall werden Späne, die bei der Drehmaschinenbearbeitung von AZ80 gemäß ASTM erhalten werden und in der unten stehenden Tabelle 2 gezeigt sind, für die Mg-Späne 12 verwendet.

Tabelle 2

Danach wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist, die Aluminiumbüchse 11 mit einem Aluminiumdeckel 18 durch ein Preßglied 17 oder ähnliches dicht verschlossen und ein Vakuum bis 1×10^-1 Pa bei Raumtemperaturen herausgezogen (hermeti sche Abdichtung der Büchse).

Dann wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, eine Matrize 110 mit einer Öffnung 19 auf die abgedichtete Aluminiumbüchse in einem Strangpreßbehälter 15-2 aufgesetzt. Der grüne Preßling 13 in der Aluminiumbüchse 11 wird zusam men mit der Aluminiumbüchse 11 aus der Öffnung 19 durch einen Strang preßstempel 111 stranggepreßt (Strangpreßbehandlung), und zwar bei 350°C mit einem Strangpreßverhältnis von 8. Als Ergebnis erhält man das runde, stabartige stranggepreßte Material 1 von Fig. 13. Ein mit Bezugsziffer 113 bezeichneter Teil des stranggepreßten Materials 1 in Fig. 13 wird aus der Aluminiumbüchse 11 gebildet, und ein Teil mit der Bezugsziffer 114 wird aus dem grünen Preßling 13 gebildet.

Inzwischen bezeichnet der Ausdruck "nicht vorhanden" in Tabelle 1, daß die Vakuumentlüftungsbehandlung nicht bei dem Herstellungsverfahren des stranggepreßten Materials durchgeführt wird.

In einem Beispiel des Herstellungsverfahrens ohne die Vakuumentlüftungs behandlung ist eine derartige Kompaktierungsbehandlung eingeschlossen, wie in Fig. 14 gezeigt ist, bei der der grüne Preßling 13 gebildet wird durch Pressen von in den Behälter 15-1 gegebenen Mg-Spänen 12 durch den Stempel 16 mit einem Druck von 300 MPa bei Raumtemperaturen.

Auch in dem Beispiel von Fig. 14 werden Späne, die bei der Drehmaschi nenbearbeitung von AZ80 gemäß ASTM gesammelt werden, als Mg-Späne 12 verwendet, ähnlich dem früher beschriebenen Herstellungsverfahren des stranggepreßten Materials.

Anschließend wird, wie in Fig. 15 gezeigt ist, die Matrize 110 mit der Öffnung 19 auf den grünen Preßling 13 in dem Strangpreßbehälter 15-2 aufgesetzt, um den grünen Preßling 13 durch die Öffnung 19 bei 350°C mit einem Strangpreßverhältnis von 8 durch den Strangpreßstempel 111 strang zupressen (Strangpreßbehandlung). Das runde, stabartige stranggepreßte Material 1, wie es in Fig. 16 gezeigt wird, wird so erhalten.

In den Fig. 14 und 15 bezeichnet die Bezugsziffer 115 eine Heizvorrich tung.

"Vorhanden" bei der Wärmebehandlung in Tabelle 1 steht für die Tatsache, daß das stranggepreßte Material 1 der Wärmebehandlung unterzogen wird, und zwar bei 300°C für 8 Stunden bei den hier vorliegenden Versuchen.

Andererseits zeigt "nicht vorhanden" in Tabelle 1 an, daß das stranggepreßte Material 1 nicht wärmebehandelt wird.

Als Teststücke werden kreiszylindrische Teststücke mit 9,2 mm Durchmesser und 13,8 mm Länge unter den Bedingungen gemäß Tabelle 1 ausgewählt.

Bei dem Stauchversuch wird der Abstand H, wenn jedes Teststück zu reißen beginnt, gemessen, während die Auswertungstemperatur (Stauchtemperatur) geändert wird, wie in Fig. 17 gezeigt ist. Die Stauchgrenze In(L/H) wird aus dem Abstand H und der ursprünglichen axialen Länge L des Teststücks berechnet.

Das Ergebnis des Stauchversuchs ist in Fig. 17 gezeigt. Durch Vergleichen des Teststücks D mit den Teststücken A, B und C stellt man fest, daß die Wärmebehandlung recht wirkungsvoll ist, um die Stauchbarkeit zu erhöhen.

Bruchflächen der Teststücke werden nun betrachtet, um die vorgenannten Tatsachen weiter zu untersuchen.

Fig. 18 ist eine Aufnahme (REM) einer Bruchfläche des Teststücks B nach dem Stauchversuch, die durch ein Rasterelektronenmikroskop erhalten wird. Das Teststück B durchmacht die Vakuumentlüftungsbehandlung. Fig. 19 ist eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme (REM) einer Bruchfläche des Teststücks A nach dem Stauchversuch. Das Teststück A wird sowohl durch die Vakuumentlüftungsbehandlung als auch durch die Wärmebehandlung behandelt. Eine sichtbare Länge von 8 mm entspricht bei beiden Aufnahmen 100 µm.

Die nadelartigen kleinen Stücke der Späne scheinen durch die Scherbearbei tung gekoppelt und gebunden zu sein. Obwohl die kleinen Stücke durch die Strangpreßbehandlung in der Strangpreßrichtung orientiert sind, sind die kleinen Stücke an der Grenzfläche bei dem Teststück B (Fig. 18) gesondert, wohingegen bei dem Teststück A (Fig. 19) kein Abblättern von kleinen Stücken an der Grenzfläche beobachtet wird. Daher wird angenommen, daß der Grund, warum das Teststück A eine bessere Stauchbarkeit zeigt, in der Verbesserung der Zusammenhangseigenschaften an der Grenzfläche von Spänen als Ergebnis der Diffusion des Metalls liegt.

Das Teststück A wurde außerdem unter verschiedenen Bedingungen der Wärmebehandlung getestet.

Das Ergebnis ist in Fig. 20 gezeigt. In Vergleich mit einem Stranggußmaterial (gekennzeichnet durch eine gebrochene Linie in Fig. 20, das durch die Wärmebehandlung bei 300°C für 8 Stunden bearbeitet wird), wurde gefun den, daß die wirksame Bedingung für die Wärmebehandlung zur Verbesserung des Zusammenhangs 300°C±50°C für 4-16 Stunden beträgt.

Die Stauchgrenze in Fig. 20 wird auf die gleiche Weise wie in Fig. 17 erhalten.

[Dritte Ausführungsform]

Fig. 21 stellt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.

Obwohl die Mg-Späne des stranggepreßten Materials besser miteinander zusammenhängen, wenn das Strangpreßverhältnis größer wird, nimmt die Anisotropie unerwünscht zu, was das Strangpreßmaterial so verändert, daß es nicht als ein Material zum Schmieden geeignet sein kann.

Daher wird bei der dritten Ausführungsform die Strangpreßbehandlung wie derholt durchgeführt, z. B. über die Wärmebehandlung mit dem Strangpreß verhältnis nicht größer als 10, wodurch ein Material mit hoher Stauchbarkeit fertiggestellt wird.

Die erste Strangpreßbehandlung kann entweder nach der Vakuumentlüf tungsbehandlung oder ohne die Vakuumsentlüftungsbehandlung durchgeführt werden, ähnlich der vorangehenden zweiten Ausführungsform. Gleichzeitig kann die Wärmebehandlung innerhalb des gleichen Bereichs wie bei der zweiten Ausführungsform gehalten werden. Die Strangpreßbehandlung nach der Wärmebehandlung wird bei 200-420°C ausgeführt.

Der Erfolg wurde durch den Stauchversuch nachgewiesen.

Die Versuchsbedingungen sind wie folgt:

(1) AZ80 von ASTM wird als Mg-Späne verwendet.
(2) Bedingung für die erste Strangpreßbehandlung: Die erste Strangpreßbehandlung wird für zwei Arten von Material durch geführt, d. h. eine Art, die die Vakuumentlüftungsbehandlung durchmacht, und die andere Art, die die Vakuumbehandlung nicht durchläuft, wie bei der zweiten Ausführungsform und unter der gleichen Bedingung wie bei der zweiten Ausführungs form mit einem Strangpreßverhältnis von 8.
(3) Bedingung für die Wärmebehandlung: Bei 300°C für acht Stun den.
(4) Bedingung für die auf die Wärmebehandlung folgende Strang preßbehandlung: Bei 350°C mit einem Strangpreßverhältnis von 8.

Fig. 21 zeigt das Ergebnis des Stauchversuchs. Es ist klar von Fig. 21, daß, gleich ob die Vakuumentlüftungsbehandlung vor der ersten Strangpreß behandlung vorhanden ist oder nicht, die zweimalige Strangpreßbehandlung die Stauchgrenze anhebt, und daß es zur Erhöhung der Stauchbarkeit wir kungsvoll ist, die Strangpreßbehandlungen mit dem niedrigen Strangpreß verhältnis zu wiederholen.

Die Stauchgrenze in Fig. 21 wird auf die gleiche Weise festgestellt wie im Fall der Fig. 17.

Wie oben vollständig beschrieben wurde, wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Diffusionsbehandlung an dem stranggepreßten Material zwischen der Strangpreßbehandlung und der plastischen Bearbeitung durchgeführt. Die Bindekraft der metallischen Teilchen des stranggepreßten Materials wird erhöht wegen der Diffusionsbehandlung, wodurch die Zu sammenhangseigenschaften der metallischen Teilchen als Ganzes verbessert werden, einschließlich des inneren Teils in der radialen Richtung des strang gepreßten Materials. Daher wird, da die plastische Bearbeitung an dem stranggepreßten Material mit den verbesserten Zusammenhangseigenschaften ausgeführt wird, die Entstehung von Rissen verhindert, die verursacht wür den, wenn die Zusammenhangseigenschaften der metallischen Teilchen des stranggepreßten Materials schlechter wären.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im wesentlichen die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei dem ersten Aspekt der Erfindung erzielt. Darüberhinaus wird, da die metallischen Teilchen durch die Strangpreßbehandlung nach der Kompaktierungsbehandlung und Vakuum entlüftungsbehandlung bearbeitet werden, jede Behandlung vor dem Strang preßvorgang vereinfacht, was die Herstellungskosten verringert. Gleichzeitig wird verhindert, daß die metallischen Teilchen groß und rauh werden.

Die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei dem zweiten Aspekt der Erfindung werden im wesentlichen gemäß dem dritten Aspekt der vorliegen den Erfindung erzielt. Da die Druck-Wärme-Behandlung für die metallischen Teilchen vor der Strangpreßbehandlung weggelassen wird, kann jeder Schritt vor der Strangpreßbehandlung bei gewöhnlichen Temperaturen durchgeführt werden, was somit den Schritt vereinfacht. Daneben wird weiter wirksam verhindert, daß die metallischen Teilchen groß und rauh werden.

Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden, obwohl die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei jedem des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung erzielt werden, die Zusammenhangseigenschaften der metallischen Teilchen weiter merklich verbessert, da die metallischen Teilchen Späne aus Mg-Legierung sind.

Bei dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden im wesentlichen die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei dem obigen vierten Aspekt der Erfindung erfüllt. Gleichzeitig wird, da die Diffusionsbehandlung für 4-16 Stunden in dem Temperaturbereich von 300°C±50°C durchgeführt wird, der Verbesserungseffekt der Zusammenhangseigenschaften der metallischen Teilchen merklich erhöht.

Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei einem des ersten bis vierten Aspekts der Erfindung sichergestellt. Da die Diffusionsbehandlung auch als Lösungs behandlung wirkt, wird die Anzahl von Schritten als Ganzes verringert, selbst wenn die Lösungsbehandlung erforderlich ist, was zur Verringerung der Herstellungskosten beiträgt.

Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei dem fünften oder sechsten Aspekt der Erfindung erzielt. Weiter wird, da das stranggepreßte Material zweimal der Strangpreßbehandlung über die Diffusionsbehandlung unterzogen wird, die Anisotropie des stranggepreßten Materials verringert, so daß die Stauch barkeit vergrößert wird.

Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die gleiche Wirkung und der gleiche Effekt wie bei einem des ersten bis vierten Aspekts der Erfindung realisiert. Da die Lösungsbehandlung mit einer Diffusionswir kung an Stelle der Diffusionsbehandlung durchgeführt wird, werden die Anzahl der Verarbeitungsschritte verringert, während die Zusammenhangs eigenschaften des stranggepreßten Materials verbessert werden, und die Herstellungskosten verringert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines plastisch geformten Produkts, umfas send die Schritte
eines Strangpressens metallischer Teilchen (12), um dadurch ein stranggepreßtes Material (1) zu bilden, und
eines plastischen Bearbeitens des stranggepreßten Materials (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusionsbehandlungsschritt (P4) an dem stranggepreßten Material (1) zwischen dem Strangpreßschritt (F3) und dem Schritt der plastischen Bearbeitung (P5) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die metallischen Teilchen (12) stranggepreßt werden, nachdem sie einem Kompaktierungsbehand lungsschritt (P1, Q1) und einem Vakuumentlüftungsbehandlungsschritt (P2, Q2) unterzogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem keine Druck-Wärmebehandlung an den metallischen Teilchen (12) vor dem Strangpreßschritt (P3) ausgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die metallischen Teilchen (12) Späne aus Magnesiumlegierung sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Diffusionsbehandlungsschritt (P4) in dem Temperaturbereich von 300±50°C für 4-16 Stunden ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Diffusions behandlungsschritt (P4) auch als eine Lösungsbehandlung wirkt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem, nachdem metallische Teilchen (12) mit einem geringen Strangpreßverhältnis stranggepreßt sind, um dadurch ein stranggepreßtes Material (1) zu bilden, das stranggepreßte Material (1) den Diffusionsbehandlungsschritt (P4) durchläuft und wieder stranggepreßt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Lösungsbehandlungsschritt (Q4) mit einer Diffusionswirkung an Stelle des Diffusionsbehandlungsschritts (P4).