DE712326C

DE712326C - Process for improving the permanent magnetic properties of iron-nickel-aluminum alloys

Info

Publication number: DE712326C
Application number: DEB169769D
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1935-05-16
Filing date: 1935-05-16
Publication date: 1941-10-16

Description

Verfahren zur Verbesserung der Dauermagneteigenschaften von Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen Es ist bekannt, Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen mit 7 bis q.o % Nickel, 3 bis 20% Aluminium, Rest Eisen und Verunreinigungen, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Metalle, wie Mangan, Chrom, Kobalt, Kupfer, Titan usw., zu Dauermagneten zu verwenden. Beim Gießen von Werkstücken zum Herstellen von Dauermagneten aus diesen Legierungen ist man bisher auf zwei Verfahren angewiesen gewesen, nämlich auf das Gießen der Schmelze in Sand oder auf das Gießen der Schmelze in Kokille. Der Vorteil ,des Kokillengusses besteht .einerseits darin, daß bei geeigneter Wahl der Form und Abmessungen der Kokille sowie der Kokillentemperatur ein Guß,stück mit guten magnetischen Eigenschaften erhalten werden kann, ohne daß eine nachträgliche Wärmebehandlung erforderlich ist. Das Gießen in Kokillen hat jedoch andererseits nicht unbedeutende Mängel. So zum Beispiel wird eine verhältnismäßig große Anzahl von Kokillen benötigt, um selbst kleine Mengen Schmelze auf einmal zu vergießen. Durch die von der vergossenen Schmelze .abgegebene Wärme erhitzen sich die Kokillen so staik, .daß, sie vor wiederholtem: Gebrauch mit Luft oder Wasser künstlich gekühlt werden oder längere Zeit bei Raumtemperatur zwecks Abkühlung sich überlassen bleiben müssen. Feiner ist es nicht möglich, brauchbare Magnete von sehr kleinen Abmessungen mittels Kokillenguß, zu erhalten, da die Abkühlung des Gusses stets zu rasch erfolgt, selbst wenn die bekannten Maßnahmen zur Verzögerung der Abkühlungsgeschwindigkeit ergriffen werden. Schwierigkeit verursacht vor allem die starke Schwindung der Schmelze beim Erstarren, die die Gefahr der Rißbildung mit sich bringt.Process for improving the permanent magnet properties of iron-nickel-aluminum alloys It is known to use iron-nickel-aluminum alloys with 7 to q.o% nickel, 3 to 20% aluminum, the remainder iron and impurities, possibly with the addition of others Metals such as manganese, chromium, cobalt, copper, titanium, etc., can be used to make permanent magnets. When casting workpieces for the production of permanent magnets from these alloys you have so far been dependent on two processes, namely on the casting of the Melt in sand or pouring the melt into a mold. The advantage of permanent mold casting On the one hand, with a suitable choice of the shape and dimensions of the Mold and mold temperature a casting, piece with good magnetic properties can be obtained without the need for subsequent heat treatment. On the other hand, casting in permanent molds has not insignificant shortcomings. So for For example, a relatively large number of molds is required to make itself to pour small amounts of melt at once. Because of the melt that has been poured The heat given off heats up the molds so staik that, before repeated: Use with air or water artificially cooled or for a long time at room temperature to be left to cool down. Finer it is not possible, useful Magnets of very small dimensions can be obtained by means of permanent mold casting, since the cooling the casting always takes place too quickly, even if the known measures to delay the cooling rate can be taken. Difficulty causes above all the strong shrinkage of the melt when it solidifies, which increases the risk of cracking brings with it.

Beim Sandguß ergeben sich geringere Abkühlungsgeschwindigkeiten. Das Gußstück kann gut schrumpfen und zeigt daher wenig Neigung zur Rißbildung. Die Formkosten sind gering, und es. können größere Mengen Schmelze auf einmal vergossen werden. Jedoch ist meistens eine nachträgliche Wärmebehandlung der Gußstücke erforderlich, um gute Magnete zu erhalten. Ferner treten beim nachfolgenden Härten unter Umständen Risse auf, die durch Spannungen innerhalb des Sandguß.stücks ausgelöst werden.With sand casting, the cooling rates are lower. That Casting can shrink well and therefore shows little tendency to crack. The mold cost are minor, and it. larger quantities of melt can be poured at once. However, subsequent heat treatment of the castings is usually necessary, to get good magnets. In addition, subsequent hardening may occur Cracks caused by stresses within the sand casting.

Die Vorzüge des Sandguß- und Kokillengußverfahrens können vereinigt und die Nachteile derselben gemäß: der Erfindung dadurch vermieden werden, daß zum Gießen von Werkstücken, aus denen Dauermagnete hergestellt werden sollen, aus den in Frage stehenden Legierungen eine Sandform mit den eigentlichen Formenhohlraum teilweise oder ganz begrenzenden metallenen Einlagen verwendet wird.The advantages of the sand casting and permanent mold casting processes can be combined and the disadvantages of the same according to the invention are avoided in that for Casting of workpieces from which permanent magnets are to be made from the The alloys in question create a sand mold with the actual mold cavity partially or completely delimiting metal deposits is used.

Dabei empfiehlt sich im allgemeinen die Verwendung' von Sandformen, die für das Naßgußverfahren hergestellt sind, wodurch die Abkühlung der Magnetgußstücke irn Sinne einer Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit beeinflußt wird. Jedoch können-in manchen Fällen, insbesondere wenn es sich um die Herstellung von Magneten mit kleinen Abmessungen oder komplizierter Gestalt handelt, auch getrocknete Sandformen mit Vorteil verwendet werden.The use of sand molds is generally recommended, which are made for the wet casting process, thereby cooling the magnetic castings in the sense of increasing the cooling rate influenced will. However, in some cases, especially when it comes to manufacturing concerns magnets with small dimensions or complex shapes, including dried ones Sand molds can be used to advantage.

Sandformen mit metallenen Einlagen sind bereits bekannt. Sie wurden jedoch bisher nur zu dem Zwecke angewandt, eine Ausseigerung einlegierter Metalle, insbesondere bei stark profilierten Gußstücken mit stark unterschiedlichen Querschnitten, zu verhindern oder um ein möglichst dichtes Gußstück bei stark zu Lunkerbildung neigenden Legierungen zu erreichen. Die Eisen-Nickel.-Aluminium-Dauermagnet-Legierungen geben bekanntlich sowieso dichte Gußstücke und neigen auch nicht zu Ausseigerungen.Sand molds with metal inlays are already known. they were but so far only used for the purpose of segregating alloyed metals, especially for heavily profiled castings with very different cross-sections, to prevent or to have a casting that is as dense as possible if there are too many cavities tend to achieve alloys. The iron-nickel-aluminum permanent magnet alloys are known to give dense castings anyway and are also not prone to segregation.

Weiterhin sind Sandformen mit Metalleinlagen zum schmelzflüssigen Vergießen vorgeschlagen worden, wobei die Metalleinlage mit dem schmelzflüssigen Stahl sich legieren soll.Furthermore, sand molds with metal inserts are used for molten Potting has been proposed, with the metal insert with the molten Steel should alloy itself.

Die vorliegende Erfindung beruht dagegen auf der Erkenntnis, daß die Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen, die eine besondere Wärmebehandlung erfahren müssen, um höchste magnetische Werte anzunehmen, in wirtschaftlich und technisch befriedigender Weise zu Werkstücken vergossen werden können, welche zur Herstellung von Dauermagneteii dienen, wenn als Gießform eine Sandform mit geeignet ausgebildeten metallenen Einlagen verwendet wird.The present invention is based on the knowledge that the Iron-nickel-aluminum alloys that undergo a special heat treatment must, in order to assume the highest magnetic values, economically and technically can be cast into workpieces in a satisfactory manner, which are used for production Serve from Dauermagneteii if a sand mold with suitably trained as a casting mold metal inlays are used.

Die metallenen Einlagen können Abschreckplatten darstellen, die unterhalb und/oder oberhalb des eigentlichen Gießsaums angebracht sind. Insbesondere eine am Boden der Sandform liegende Abschreckplatte ist mit oder ohne zusätzliche metallene Einlaren von Vorteil. Auch kann der eigentliche Gießraum in seitlicher Richtung durch metallene Formen umgrenzt sein, die ihrerseits von Sand umgeben sind.The metal inlays can represent quenching plates, which below and / or are attached above the actual cast seam. In particular one The quenching plate lying at the bottom of the sand mold is with or without additional metal Einlaren is an advantage. The actual casting space can also be in a lateral direction be bordered by metal shapes, which in turn are surrounded by sand.

In der Zeichnung ist die gemäß der Erfindung zu verwendende Gießform an einem Beispiel erläutert, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch eine Sandform mit Abschreckplateen zur Herstellung von gegossenen kreuzförmigen Dauermagneten, Abb. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i .In the drawing is the mold to be used according to the invention explained using an example, namely Fig. i shows a vertical section through a sand mold with quenching plates for the production of cast cross-shaped Permanent magnets, Fig. 2 a section along line 2-2 of Fig. I.

Die Schmelze wird in den Trichter c gegossen, verteilt sich durch die Leitungend in die aneinandergereihten und miteinander durch enge Kanäle in Verbindung stehenden kreuzförmigen Hohlräume e. Die Hohlräume e sind nach oben und unten durch Abschreckplattena,b aus Eisen begrenzt. Sobald der Guß eine Temperatur von etwa 5oo- C unterschritten hat, kann der Formkasten abgehoben werden. Die zusammenhängenden Guß,teile werden durch Abschlagen- voneinander getrennt und stellen, mechanisch überarbeitet und magnetisiert, gebrauchsfertige Magnete dar.The melt is poured into the funnel c, spreads through the line end in the lined up and with each other through narrow channels in connection standing cross-shaped cavities e. The cavities e are up and down through Quenching plates a, b made of iron. Once the casting has reached a temperature of about Has fallen below 50 ° C, the molding box can be lifted off. The related Casting, parts are separated from each other by knocking off and set, mechanically revised and magnetized, ready-to-use magnets.

Bei geeigneter Wahl der Dicke der metallenen Einlagen im Hinblick auf Form und Abmessungen der Magnetgußstücke führt der Gieß- und Erstarrungspr ozeß zu Gußstücken, die :einer nachträglichen Wärmebehandlung nicht bedürfen, vielmehr im Gußzustand bereits gute oder beste magnetische Gütewerte annehmen.With a suitable choice of the thickness of the metal inserts in view The casting and solidification process leads to the shape and dimensions of the magnetic castings to castings that: do not require subsequent heat treatment, rather already assume good or best magnetic quality values in the as-cast state.

Eine allgemeine Anweisung über die Ausbildung und Abmessungen der metallenen Einlagen kann nicht gegeben werden, da die dabei zu berücksichtigenden Umstände außer von der Form der jeweils herzustellenden Magnete auch von der Zusammensetzung der jeweils verwendeten Legierung abhängen. Jedoch wird es stets ohne weiteres möglich sein, zu einer für den jeweiligen Zweck geeigneten Ausbildung der Gießform zu gelangen.A general instruction about the training and dimensions of the metallic inlays cannot be given, as this has to be taken into account Circumstances apart from the shape of the magnets to be manufactured in each case also from the composition depend on the alloy used. However, it is always easily possible be to arrive at a mold suitable for the respective purpose.

Obwohl das Verfahren gemäß, der Erfindung im allgemeinen in einem einzigen Herstellungsgang zu einem fertigen Magnetstück führt, Y.ann es doch unter Umständen empfehlenswert sein, das erhaltene Gußstück noch anzulassen. Z. B. wirkt sich ein Anlassen auf die magnetische Güte von Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen, die noch Kobalt enthalten, meist günstig aus. Auf jeden Fall erübrigt sich eine besondere Härtebehandlung des erhaltenen Gußstücks, und es entfallen daher die mit dieser verbundenen technischen und wirtschaftlichen Nachteile.Although the method according to the invention is generally in one A single production process leads to a finished piece of magnet, but Y. can put it under It may be advisable to leave the obtained casting still on. E.g. acts relying on the magnetic quality of iron-nickel-aluminum alloys, which still contain cobalt are usually cheap. In any case, one is unnecessary special hardening treatment of the casting obtained, and it is therefore not necessary with these associated technical and economic disadvantages.

Claims

PATENT ANSI'12ÜCIIh: i. Process for improving the permanent magnet properties that can be achieved by subsequent magnetization of iron-nickel-aluminum alloys which can be used for permanent magnets and which may contain additional additional metals, by casting simple shaped pieces in sand molds, characterized in that the alloy is partially or completely in sand molds with the actual mold cavity limiting metal inserts is cast. ... The method according to claim i, characterized in that the shaped pieces are still annealed afterwards.