DE704254C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallkoerpern aus Metallpulvern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallkoerpern aus MetallpulvernInfo
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Description
- Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallkörpern aus Metallpulvern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ' von Metallkörpern aus Metallpulvern, insbesondere aus kartstoffen, und zeichnet sich dadurch aus, daß die Preßlinge im Vakuum zur Erhitzung als Kathode einer Gasentladung, vorzugsweise einer Glimmentladung., dauernd oder zeitweise ausgesetzt werden.
- Die Gasentladung wird vorteilhaft bei solchen Unterdrucken vorgenommen, bei denen die Preßlinge vö11ständig mit dem Glimmlicht bedeckt sind. Die Glimmentladung wird vorteilhaft bei 40 bis o,ooi mm, vorzugsweise bis o,oi mm Hg, vorgenommen. Die Preßlinge werden auf Elektrodenteller angeordnet, die isoliert in das Vakuumgefäß eingeführt werden. Als Füllgas für die Gasentladung wird Wasserstoff, Stickstoff. Ammoniak, Kohlenwasserstoffe oder Edelgas verwendet. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sich dadurch auszeichnet, daß sie aus einem evakuierbaren Glühofen mit isoliert eingeführten Stromzuführungen für die zu sinternden Körper und für eine oder mehrere Anoden sowie aus einer Stromquelle zum Speisen der zwischen den Elektroden hergestellten Glimmentladung besteht. Die Elektrodenträger sind hohl und kühlbar ausgebildet. Die Elektrodenteller bestehen aus hochschmelzenden Metallen, wie Chrom, Tontal, Titan, Molybdän,Wolfram u. dgl., die zur Aufnahme der Preßlinge auf den Elektrodenträgern ange ordnet sind. Die Elektrodenteller könnenauch aus hochschmelzenden Materialien, wie Sintererde, z. B. Berylliumoxyd, Aluminiumoxyd 2irkonoxyd, Thoriumoxyd usw., bestehen, die zur Aufnahme der Preßlinge auf den Elektrodenträgern angeordnet sind. Bei Anlegen einer Gleichspannung an die Entladungsstrecke wird der negative Pol der Gleichspannungsquelle mit den Preßlingen und der positive Pol mit dem Vakuumgefäß oder einer oder mehreren isoliert eingeführten Anoden verbunden. Bei Anlegen einer Wechselspannung an die Entladungsstrecke wird der eine Pol der Sekundärwicklung des Transformators mit den Preßlingen und der andere Pol mit einer oder mehreren isoliert eingeführten Elektroden verbunden. Außer Gleich- und Wechselspannung können gleichgerichtete Wechselspannungen oder Hochfrequenzspannungen dauernd oder zeitweise oder auch sich überlagernd an die Entladuagsstrecke gelegt werden.
- Die an die Entladungsstrecke anzulegende Spannung kann je nach dem Grad der Erhitzung und des eingestellten Vakuums q.00_ bis 2o ooo Volt betragen. In den meisten Fällen kommt man mit Spannungen bis zu 6ooo Volt aus. Die einzuführende Leitung ist abhängig von der Größe und der Zahl der auf einmal zu erhitzenden Preßlinge und der anzuwendenden Temperatur. Um, Sintertemperaturen bis zu iooo° C zu erreichen, können bis zu 15 Watt pro Kubikzentimeter Oberfläche, bei höheren Temperaturen bis zu 2000° C bis zu 5o und mehr Watt pro Kubikzentimeter erforderlich sein. Durch in die Stromzuführungen eingebaute Thermoeleinente oder auch durch Pyrometer lassen sich die Tcxnperaturen bestimmen und über Regelmittel konstant halten. Die Isolation und die Dichtung können zwei getrennte Materialien oder ein Körper mit beiden Eigenschaften sein. Sie sind vorzugsweise außerhalb des Behandlungsraumes zwischen Gefäßwandung und Stromleiter untergebracht.
- Mittels der Sinterung von Metallpulver nach dem Verfahren können Konstruktionsteile oder Schneidwerkzeuge gefertigt werden. Insbesondere lassen sich Konstruktionsteile aus hochschmelzenden Metallen, wie Chrom, Titan, Tantal, Molybdän, Vanadium, Wolfram usw., allein oder in Mischung auch mit niedrigschmelzenden Metallen, wie Leichtmetallen, z B. Magnesium, Aluminium, oder Schwermetalle, wie Eisen, Kupfer, Kobalt usw., her-5tellen. Als Hartstoffe, insbesondere für Schneidwerkzeuge, kommen Hartmemllcarbide: Hartmetallsilicide, Hartmetallnitride, Hartmetallboride, allein oder in Mischung zeit Hilfsmetallen, wie Aluminium, Eisen, Nickel, Kobalt u. dgl., in Frage. Es können hier alle Mischungen verwendet werden, die für die Hartmetallherstellung an sich bekannt sind.
- Die aus :Metallpulver durch Pressen hergestellten Gegenstände zur Verwendung als Konstruktionsteile oder Werkzeuge im Vakuum der Sintertemperatur ausgesetzt zeigen folgende Vorteile: Durch das Evakuieren der Behandlungskammer erfolgt eine weitgehende Entgasung der Preßlinge vor Einwirkung der Temperatur, wobei die Entgasung bis zum technisch erreichbaren Vakuum durchgeführt werden kann. Nach Anlegen der Spannung an die Elektroden und Einführen des Füllgases für die Entladung, das eine reduzierende, aufkohlende, verstickende oder indifferente Wirkung haben kann, wird der Preßling auf die gewünschte Temperatur je nach dem. Material langsam oder schnell erhitzt. In manchen Fällen hat es sich als vorteilhift et'wiesen, bei bestimmten Temperaturen zu verweilen und dann weiter zu erhitzen.
- Durch die Erhitzung der Preßlinge nach der Erfindung können die für die Sinterung notwendigen Temperaturen bis zu 2000° C oder mehr bei großer Wirtschaftlichkeit und gutem Wirkungsgrad zugeführt werden. Außerdem wird erreicht, daß die Preßkörper ohne Rißbildung sehr dicht und unter Beibehaltung ihrer Form sintern. Zur Erzielung poröser Körper, wie z. B. für Lagerschalen usw., läßt sich der niedrigschmelzende Bestandteil leicht durch Vergasen entfernen, ohne die Form und die Festigkeit des Gegenstandes zu beeinträchtigen.
- In der Zeichnung ist die - Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und näher erläutert, und zwar zeigt die Abbildung einen Glimmstromsinterofen, der teilweise in der Ansicht gehalten ist.
- Der Glimmstromsinterofen besteht gemäß Abbildung aus einem Unterteil i und einem Oberteil 2, der mittels Dichtungen 3 unter Verwendung von Anpreßklammern 4 durch Anziehen des Exzenterverschlusses 5 vakuumdicht befestigt ist. Der Kühlkanat 6, der von einem Kühlmittel durchflossen wird, dient zur Kühlung der Dichtung 3. Der Oberteil 2 ist mit einem Kühlmantel 7 versehen, dem durch den Stutzen 8 ein Kühlmittel, z. B. Wasser, zugeführt und durch die Leitung 9 abgeleitet wird. An den Anschlußstutzen io wird die Vakuumpumpe angeschlossen, während durch die Leitung i i im Bedarfsfalle ein Gas oder Dampf, z. B. Argon, ein Kohlenwasserstoff. Wasserstoff, Stickstoff, Ammoniak o. dgl., in geregelter Menge bei Aufrechterhaltung des eingestellten Unterdruckes zugeführt wird. i In- dem Unterteil i sind drei Stromdurchführungen 12, 13, 14 angeordnet, die an ihren oberen Enden je einen Teller 15, 16, 17 tragen, auf dem die zu sinternden Körper 18 ruhen. Die Stromdurchführung ist hohl ausgebildet und kann gekühlt werden. Das Kühlmitte(, z. B. Wasser oder ö1, kann durch die Rohrleitung 19 zugeführt und durch die Stutzen 20 abgeführt werden. Das Thermoelement Z 1 ist durch die Stromzuführung in den Teller 15 eingeführt und mit einer Kappe 22 abgedeckt. Die Anschlußenden 23 und 24 des Thermoelements sind vakuumdicht eingeführt. Die Teile 27 und 28 sind zwei ISO-lierkörper, und Teil 29 ist ein Dichtungsring, z. B. aus Gummi. Der Metallring 3o dient zum Anpressen der Dichtung.
- An der Stromdurchführung 31 ist die Anode 32 befestigt. Diese Stromdurchführung ist gleichfalls hohl und innen kühlbar ausgebildet, und zwar dient die Leitung 33 zum Zuführen des Kühlmittels, welches durch den Stutzen 34 abgeleitet wird. Der Tei136 stellt einen, Isolierring dar und der Tei137 einen Isolier-und Anpreßring, während die Teile 38 und 39 Dichtungsringe sind.
- Die Stromquelle 4o, die aus einer Gleich-oder Wechselstromquelle bestehen kann, ist z.B. mit ihrem negativen Pol über einen regelbaren Widerstand 41 und die Schälter 42, 43, 44 mit den Stromdurchfülu;ungen für die zu sinternden Hartmetallkörper verbunden. Der positive Pol der Gleichstromquelle kann vorzugsweise mit der Anode 32 über einen Schalter 45 und kann aber auch über eiheil Schalter 46 mit dem. Oberteil des Sinterofens in leitender Verbindung stehen. Im- letzteren Falle dient das Ofengehäuse als Anode.
Claims (9)
- PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Eierstellung von Metallkörpern aus Metallpulvern, insbesondere aus Hartstoffen, dadurch =gekennzeichnet, daß die Preßlinge im Vakuum 'zur Erhitzung als Kathode einer Gasentladung ausgesetzt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladung bei solchen Unterdrucken vorgenommen wird, hei denen die Preßlirlge vollständig mit dem Glimmlicht bedeckt sind.
- 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung bei 4o bis o,ooi mm, vorzugsweise 5 bis 0,01 mm Hg, vorgenommen wird.
- 4. 'Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge auf Elektrodenträger angeordnet werden, die isoliert in das Vakuumgefäß eingeführt werden.
- 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß als Füllgas für die Gasentladung Wasserstoff, Stickstoff, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe oder Edelgas verwendet werden.
- 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem evakuierbaren Glühofen mit isoliert eingeführten Stromzuführungen für die zu sinternden Körper und für eine oder mehrere Anoden sowie aus einer Stromquelle zum Speisen der zwischen den Elektroden hergestellten Glimmentladung besteht.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträger hohl und kühlbar ausgebildet sind. B.
- Vorrichtung nach Anspruch 6 und y, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrodenteller aus hochschmelzenden Metallen, wie Chrom; Tantal, Titan, Molybdän, Wolfram u. dgl., zur Aufnahme der Preßlinge auf den Elektrodenträgern angeordnet sind.
- 9. Vorrichtung nach,Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden teller aus hochschmelzenden Materialien, wie Sintererde. z. B. Beryllium.oxyd, Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, Thorimnoxyd usw., zur Aufnahme der Preßlinge auf den Elektrodenträgern angeordnet sind. i o. Vorrichtung nach Anspruch 6. bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anlegen einer Gleichspannung 'an die Entladungsstrecke der negative Pol der Gleichsp,annungsquelle mit den Preßlingen und der positive Pol mit dem Vakuumgefäß oder einer oder mehreren isoliert eingeführten Anoden verbunden ist. i i. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anlegen einer Wechselspannung an die Entladungsstrecke der eine Pol der Sekundärwicklung des Transformators mit den Preßlingen und der andere Pol mit einer oder mehreren isoliert eingeführten Elektroden verbunden ist.
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