DE743402C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Sinterkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Sinterkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern aus Metallpulvern oder aus Hartstoffpulvern oder deren Gemischen, welches sich dadurch auszeichnet, daB die PreBlinge aus den Pulvern bei vermindertem Druck bzw. im Vakuum zur Erhitzung als Anode geschaltet oder neutral angeordnet einer elektrischen Gasentladung ausgesetzt werden. Die metallische Wandung der Vakuumsinterkammer wird dabei vorteilhaft als Kathode geschaltet. Es kann dabei eine isoliert und abgeschirmt eingeführte Elektrode die Anode bilden. Die. PreBlinge bzw. das Sintergut werden vorteilhaft auf einem metallischen Träger angeordnet, der isoliert und abgeschirmt in die Vakuumsinterkammer eingeführt ist. Der metallische Träger wird dabei vorzugsweise hohl ausgebildet und von innen gekühlt. Der Teller bzw. die' Stützen, auf denen das Sintergut ruht, können gas hochschmelzenden Metallen, wie Chrom, Tantal, Titan, Molybdän, Wolfram o. dgl. hergestellt werden. Der Teller oder die Stützen, auf denen das Sintergut ruht, können aber auch aus anderen hochschmelzenden Materialien, wie Sintererde, z. B. Beryll:umoxyd, Zirkonoxyd, Thoriumoxyd o. dgl., aber auch aus Graphit hergestellt werden. Die die Erhitzung bewirkende Entladung kann mit Gleich- oder Wechselspannung betrieben ,verden.
• Bei Anlegen einer Wechselspannung an die Gasentladungsstrecke wird das eine Ende der Wechselspannungsquelle mit der Gehäusewandung und das andere Ende der Wechselspannungsquelle mit der Stromdurchführung, d'.e mit den zu sinternden Körpern in leitender Verbindung steht, oder mit einer gegenüber den Sinterkörpern isolierten Elektrode verbunden. Die zum Sintern erforderliche Gasentladung wird vorzugsweise bei einem Druck von 4o bis o,oi mm, vorzugsweise 3 bis o,i mm 11g betrieben. Als Füllgas für die Gasentladung dienen z. B. Wasserstoff, Sticksfoft, Ammon'ak, Kohlenwasserstoffe oder Edelgase. Die ah die Entladungsstrecke anzulegende Spanaung kann je nach dem Grade der gewünschten Erhitzung und des eingestellten Vakuums Too bis ioooo Volk. betragen. In den meisten Fällen kommt mang mit Spannungen bis zu 5ooo Volt aus. D ' e?nzuführende Leistung ist abhängig von det' Größe und der Zahl der zu erhitzenden Preßlinge und der anzuwendenden Temperatur. Um Sintertemperaturen bis zti iooo° C zu erreichen, können z. B. je nach der Füllung des Ofens bis zu 7 Watt je Quadratzentimeter Entladungsleistung, bezogen auf die Kathodenoberfläche, erforderlich sein. Bei Temperaturen bis zu ooo° C und über 3000' C werden bis zu 3o und mehr Watt je Quadratzentimeter Kathodenoberfläche je nach der Größe des eingebrachten Sint; rkörpers benötigt. Die Abschirmung um die Stromleiter ist wesentlich, um die hohen Leistungen bei den genannten Spannungen einzuführen. Die Abschirmungen sind in einem solchen AbsLattde um die Stromleiter gelegt, daß in dem Zw:schenra-um zwischen Stromleiter und Abschirmung keine Entladung erfolgen kann. Die Abschirmung ist .auf eine solche Länge und vorzugsweise labyrinthförmig um den Stromleiter geführt, daß Ladungsträger, wie ionisierte Gasteile oder verdampfendes Metall aus dem Behandlungsraume das Isolations-und Dichtungsmaterial nicht erreichen können. D:-- Isolation und die Dichtung können zwei getrennte Materialien oder ein Körper mit beiden Eigenschaften sein. So sind vorzugsweise außerhalb des Behandlungsraumes zwischen Gefäßwandung und Stromleiter untergebracht.
• M:ttels der Sinterung von Metallpulver nach dem Verfahren können Rohlinge für die Walz- oder Zielverarbeitung gefertigt werden. Insbesondere lassen sich Konstruktionsteile, Zieh- oder Schneid-,verkzeuge aus hochschmelzenden Metallen, wie Chrom, Titan, Tantal, lzolybdän, Vanadium, Wolfram usw., allein oder in Mischung auch mit n:edrigschmelzenden Metallen, wie Leichtmetallen, z. B. Magnesium, Aluminium, oder Schwermetalle, wie Eisen, Kupfer, Kobalt usw., herstellen. Als Hartstoffe, insbesondere für Schneidwerkzeuge,kommen Hartmetallkarbide, Hartmetallsil:cide, Hartm°tallnitride, Hartmetallboride, allein oder in Mischung mit Hilfstnetallen, 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 Entgastuig der Preßlinge vor Einwirkung der Tetnpera;ur,wobei die Entgasung bis zum technisch '8rreichbaren 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 @%laterial langsam oder schnell erhitzt. In manchen Fällen hat es s'ch als vorteilhaft erwiesen, bei bestimmten Temp-craturen ztt verweilen und dann weiter zu erhitzen.
• Durch die Erhitzung der Preßlinge nach der Erfindung können die für die Sinterung notwendigen Temperaturen bis zu 3000 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 B:-standteil leicht durch Vergasen entfernen, ohne die Form und die Festigkeit des Gegenstandes zu beeinträchtigen.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, welche sich dadurch auszeichnet, daß sie aus einem evakuierbaren metallischen Sinterofen mit einer isoliert und abgeschirmt eingeführten Stromdurchführung für die zu sinternden Körper und einer gleichfalls isolierten und abgeschirmten Hilfselektrode besteht, sowie aus einer Gleich- oder Wechselstromquelle zum Speisen der zwischen den zu sinternden Körpern bzw. der Hilfselektrode und der Kammerwandung geschalteten Gasentladungsstrecke. Der metallische Sinterofen besteht vorzugsweise aus einem kühlbaren metallischen Unterteil und einem abnehmbaren, gleichfalls kühlbaren metallischen Oberteil. Die isoliert und abgeschirmt eingeführte Stromdurchführung ist vorteilhaft hohl und kühlbar ausgebildet.
• In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch näher erläutert, und zwar zeigt die Abbildung einen Sinterofen zur Herstellung von Sinterkörpern aus Metallpulvern oder Hartstoffen, bei dem die Preßlinge aus den Pulvern bei vermindertem Druck bzw. im Vakuum zur Erhitzung als Anode geschaltet oder neutral angeordnet einer elektrischen Gasentladung ausgesetzt werden.
• Der Sinterofen besteht nach der Abbildung aus einem metallischen Unterteil i und einem abnehmbaren metallischen Oberteile, die mittels der Dichtung 3, die z. B. aus zwei Dichtungsringen besteht, vakuumdicht verbunden sind. Der abnehmbare Oberteil ist mit einem Kühlmantel 4 versehen, dem durch den Stutzen 5 ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzen 6 abgeleitet wird. Der Oberteil besitzt ferner ein isoliertes und abgeschirmtes Schauglas 7, das in einer Metallhülse 8 angeordnet. ist, die ihrerseits mittels der Dichtung 9 isoliert in den Stutzen io des Oberteils unter Zwischenschalten eines engen Schutzspaltes i i eingesetzt ist und durch den Ring 12 aus Isoliermaterial mittels nicht gezeichneter Schrauben angebracht wird. Der metallische Unterteil ist mit Kühlkanälen 13 versehen und trägt eine mittlere metallische kühlbare isolierte und abgeschirmte Durchführung 14, der durch Leitung 15 ein Kühlmittel zugeführt und durch Stutzen 16 abgeleitet wird. Die Durchführung 14 trägt eine elektrisch leitende oder isolierende Abschirmhaube oder Platte 17, z. B. aus Metall oder einem Isolierstoff, die zur Lagerung des zu sinternden Gutes ig, z. B. unter Zwischenschaltung von Metallen oder isolierenden Stäben 18, dient. Das zu sinternde Gut i9 ist entweder als Anode geschaltet oder neutral angeordnet. Der Teil 2,o stellt eine isoliert und abgeschirmt eingeführte, aus zwei Teilen zusammengesetzte Hilfselektrode dar. Die Teile 21, 22 sind Isolier- bzw. Dichtungsringe, und der Teil 2-23 ist ein Isolier- und Anpreßring, der durch nicht dargestellte Schrauben angepreßt wird. Zwischen der metallischen Durchführung io und der Hilfseletrode 2o und zwischen dieser und der metallischen Wandung des Bodens sind enge Abschirmspalte 24 und 25 vorgesehen. Der Stutzen 26 dient zum Zuführen eines Füllgases, wie Wasserstoff, Stickstoff o. dgl. in geregelter Menge. Das -Sieb 27 verhindert, daß die zum Heizen bzw. Sintern dienende Gasentladung in das Zuführungsrohr schlägt. Der Stutzen 28 dient zum Anschließen der Vakuumpumpe, mittels deren ein Druck von 40 bis o,oi mm, vorzugsweise io bis o,1 mm in den Sinterofen aufrechterhalten wird. Das Sieb 29 verhindert, daß die Gasentladung in die zur Vakuumpumpe führende Leitung hineinschlägt. Die Gleichstromquelle 3o steht mit ihrem negativen Pol mit .der metallischen Wandung der Ofenkammer über einen Schalter 31 in Verbindung und mit dem positiven Pol über einen Schalter 32 und Widerstand 33 oder Selbstinduktion 34 entweder über den Schalter 35 ' mit der Stromdurchführung für die Sinterkörper oder über den Schalter 36 mit der Hilfselektrode in Verbindung. Der Teil 37 stellt eine Wechselstromquelle, z. B. einen Wechselstromtransforinator dar, der mit dem einen Ende über den Schalter 38 mit der metallischen Wandung des Sinterofens und mit dem anderen Ende mit dem Schalter 32 verbunden ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern aus Metallpulvern oder aus Hartstoffpulvern oder deren Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge aus den Pulvern bei vermindertem Druck von 4o bis o,oi mm, vorzugsweise 5 bis o, i inm Hg, zur Erhitzung als Anode geschaltet oder neutral angeordnet einer elektrischen Glimmentladung ausgesetzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas für die Gasentladung, Wasserstoff, Stickstoff, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe oder Edelgase verwendet werden.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem evaktiierbaren metallischen Sinterofen mit einer durch die Ofenwandung isoliert und abgeschirmt eingeführten Halterung für die zu sinternden Körper, sowie aus einer Wechselstromquelle oder Gleichstromquelle besteht, deren negativer Pol mit der Ofenwandung und deren positiver Pol mit der Halterung der zu sinternden Körper oder mit einer besonderen, gleichfalls gegenüber der Ofenwandung isoliert und abgeschirmt eingeführten Anode verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch-3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Sinterofen aus einem kühlbaren metallischen Unterteil und einem abnehmbaren, gleichfalls kühlbar ausgebildeten metallischen Oberteil, welche Teile die Kathode bilden, besteht.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isoliert und abgeschirmt eingeführte anodische Stromdurchführung hohl und kühlbar ausgebildet ist. Zur .Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden deutsche Patentschriften .... Nr. 187 285, 188 466, 375:235;