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Verfahren zur Herstellung einstückig gesinterter Dauermagnetsysteme
Bekanntlich können Dauermagnete auf dem Sinterwege hergestellt werden, und diese
Erzeugungsart eröffnet die Möglichkeit, Systeme, bestehend aus Dauermagnetwerksto:ff
und ferromagnetisch weichem Werkstoff, vorzugsweise Weicheisen, einstückig herzustellen.
Hierh°.i wird so vorgegangen, daß sowohl die pulverförmigen Ausgangsstoffe für den
Dauermagnet als auch die pulverförmigen Ausgangswerkstoffe für die Weicheisenteile
in. eine Preßform gebracht und unter Druck zu Preßlingen geformt werden. Diese Preßlinge,
die weitgehend der Endform entsprechen, «-erden gesintert und anschließend wärmebehandelt,
d. h. also der Härtung unterworfen, deren der Dauermagnetwerkstoff bedarf, um in
den magnetisch günstigsten Zustand versetzt zu «-erden. Einer der Vorzüge dieser
Arbeitsweise ist es, d,aß ,durch -das, formgebende Pressen, das für die Sinterung
erforderlich ist, bereits praktisch die Endform hergestellt «-enden kann und infolge.des:sen
ein Bearbeiten durch Schleifen oder mittels spanabhebender Werkzeuge nicht oder
nur dort, wo größere Maßgenauigkeit benötigt wird, erforderlich ist. Außerdem entfällt
ein mechanischer Zusammenbau, der bei durch Gießen oder durch Warmformgebung gewonnenen
Dauermagnetsystemen stets erforderlich ist, um die Verbindung mit den Weicheisenanschlußstücken
herzustellen.
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Schwierigkeiten bestehen bei :dieser Verfahrensreise insofern, als
das gesamte einstückige System,
d. h. aase, Dauermagnetwerkstoff
einschließlich des Weicheisens, der Wärmebehandlung bedarf, um den magnetisch günstigsten
Zustand für den Dauermagnetwerkatoff zu erzielen; denn sie hat vielfach zur Folge,
daß sich .der Formkörper verzieht oder gar infolge von Spannungen Risse bekommt.
Ein nachträgliches Richten der Körper oder gar ein Ausbessern von Rissen ist nicht
möglich, so daß mit einem erheblichen Ausschuß gerechnet werden muß. Ferner ist
die nötige, sehr maßgenaue Zurichtung, beispielsweise der Polbohrung oder des Polschlitzes,
in wirtschaftlicher Serienfertigung meist nicht möglich, wenn sie nicht aus dem
vollen Material herausgearbeitet werden kann, da sonst der Werkstoff federnd ausweicht.
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Die erfinderische Erkenntnis geht nun dahin, daß diese Schwierigkeiten
behoben werden können, wenn dem das dauermagnetische System bildenden Körper eine
größere Stabilität verliehen- wird. Der Mangel an Stabilität rührt offensichtlich
von dem Erfordernis her, daß der Systemkörper an einer oder mehreren Stellen offen
sein muß, z. B. dort, wo .das Interferrikum besteht. Gemäß der Erfindung wird ein
mechanisch stabiler geschlossener Formkörper erzeugt, indem die Einformung .des
zu sinternden. Preßlings ,derart erfolgt, daß beispielsweise @dasf für das System
vorzusehende Interferrikum,durch Weicheisen geschlossen wird. Diese an der Stelle
desi Inberferrikums befindliche Weicheisenbrücke wird n@a,ch d er Sinterung und
nach der zur Härtung .des Dauermagnetkörpers erfolgten Wärmebehandlung spanabhebend,
beseitigt. Hierbei wird gleichzeitig die genaue Formgebung der Polschuhe in bequemer
und sicherer Weise vorgenommen, wobei keine Gefahr besteht, daß d.as. Werkzeug (Bohrer
.usw,.) verläuft oder .der Werkstoff federnd ausweicht.
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Die das Interferrikum überspannende Weicheisenbrücke gewährleistet
eine hohe Stabilität für den Gesamtkörper, so,daß dieser ohne Gefahr des Verziehens,
oder des -Reißens der erforderlichen Wärmebehandelung unterworfen werden kann. Auch
die Abkühlung von der Sintertemperatur herab ist, selbstwennsie schroff erfolgt,
ohne Schaden. Darüber hinaus ergeben sich insofern preßtechnisch Vorteile, als sich
meist eine Vereinfachung der hohen Drücken ausgesetzten, und daher stabil zu bauenden
Preßformen erzielen 1-äßt gegenüber solchen Preßformen, bei denen das Interferrikum
von vornherein in der für den fertigen Körper vorgesehenen Form erzeugt wird. -Das
Verfahren :ist -ganz allgemein auf die Erzeugung von . gesinterten D.auermagnetsye-tem.eli,
bestehend, aus Dauermagnetwerkstoff und magnetisch weichen Rückschluß- und Polstücken;
anwendbar. Im nachfolgenden seien. einige besonders charakteristische Fälle zur
Erläuterung des Verfahrens: gemäß der Erfindung beschrieben.
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In A.bb. i ist ein System dargestellt, bestehend aus einem äußeren
Weicheisenring i mit innen angeordneten Dauermagneten 2. Rechtsseitig vom Trennstrich
A-A ist das System in seiner Gebrauchsgestalt gezeichnet, wähnend, linksseitig die
Form gezeigt wird, in der der Formkörper aus der Sinberun:g hervorgeht. Die Dauermagnete.2
sind hierbei verbunden .durch ein Weicheisenmittelstück 3. Gegebenenfalls kann dieses
Weicheisenmittelstück mit einer zentralen Bohrung q. versehen sein.
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Durch .das Mittelstück wird dem Ringkörper i mit den angesetzten polartigen
Dauermagneten 2 eine Stabilität verliehen, die ein solcher Körper sonst vermissen
läßt. Insbesondere ist es möglich, den Körper ohne Vorsichtsmaßnahmen von S-inbertemperatur
abzukühlen: und vor allen Dingen auch zu härten. Ohne das! Mittelstück besteht die
Gefahr, daß sich der Ring i aus der Ebene herausbiegt, und einnachträgliches Richten
ist nicht mehr möglich.
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Nach ,der Wärmebehandlung wird das MittelstÜck 3 spanabhebend entfernt.
Sofern. eine Zentralbohrung q, in diesertt Mittelstück vorgesehen ist, kann diese
dazu dienen, zunächst das Werkstück aufzusparen und den äußeren Ring i zu überdrehen.
Sodann kann der Körper außen eingespannt und, von der Bohrung q. ausgehend, das
Mittelstück so entferntwerden, daß lediglich noch die Polschuhansätze 5 stehenblei'ben.
Die häufig nötige genaue Zentrizität der bearbeiteten Flächen ist damit gewährleistet.
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Anden Stoßstellen zwischen Dauermagnetwerkstoff und Eisen sind Bohrungen
6 vorgesehen, die bereits bei .der Einformung und Pressung angebracht werden können,
ohne daß hierdurch die Stabilität des Formkörpers gefährdet wird. Diese Bohrungen
dienen der Befestigung des Systems in ,der Apparatur, für ,die es, gebraucht wird.
Die Bohrungen können aber auch dazu dienen, eine Reihe solcher Systeme; axial schichtweise
aufeinandergelegt, miteinander zu verbinden, so daß besonders breite Systeme «entstehen.
Diese Maßnahme ist nur möglich, weil das Verfahren gemäß der Erfindung die Erzeugung
vollkommen planer Einzelsysteme gewährleistet.
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Eine andere Ausführungsform, die ebenfalls nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung hergestellt werden kann, besteht, wie aus Abb. 2 ersichtlich, aus
einem Dauermagnetring 7. Dieser Dauermagnetring ist -innen mit ausgeprägten Polen
8 versehen. Linksseitig ist das System in seiner Gebrauchsform dargestellt, rechts
der Trennlinie; A-A ist ,die Gestalt gezeigt, mit ider das System aus der S.interung
hervorgeht. Die einzelnen ausgeprägten Pole sind radial durch ein Weicheisenmittelstück
9 verbunden. Das Mittelstück kann gegebenenfalls mit einer zentralen Bohrung io
versehen sein.
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Nach der wird: das Weicheisenmittelstück9 durch spanabhebendeBearbeitung
entfernt, so daß lediglich auf den ausgeprägten Polen je eine Auflage ii aus Weicheisen
als Polschuh verbleibt.
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Der äußere Ring braucht aber nicht notwendigerweise vollkommen aus
Dauermagnetwerkstoff zu bestehen., es können gewissermaßen die ausgeprägten Pole
durchWeicheisenstücke ersetzt sein, wie sich dies aus Abb. 3 ergibt. Das dort gezeigte
System ist zusammengesetzt aus zwei bogenförmigen
Dauermagneten
12, die durch je ein polartiges Zwischenstück 13 miteinander verbunden sind. Rechts
der Trennlinie A- A ist die Gebrauchsform, links :der Trennlinie die
Form des Körpers dargestellt, wie er die Sin.terung verläßt. Das Mittelstück 1.1.
ist wiederum nach der Wärmebehandlung -durch spanabhebende Bearbeitung zu entfernen.
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Bei beiden Systemen nach Abb. 2 und 3 sind Bohrungen 15 vorgesehen,
die, :der Befestigung des Systems in der Gebrauchsapparatur :dienen sollen. Sie
können aber auch zum schichtweisen:Zusammensetzen mehrerer Systeme in Achsrichtung
benutzt werden, wie dies in Verbindung mit Abb. i bereits beschrieben worden isst.
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Die Systeme nach Abb. i bis 3 sind praktisch kreisringförmig. Es,
ist selbstverständlich, daß für irgendwelche Gebrauchsformen auch von dieser Gestaltung
abgewichen. werden kann; z. B. könnte :die äußere Gestalt elliptisch sein. Auch
die Herstellung als Rechteck od. dgl. wäre denkbar. In jedem Fall wird gemäß :der
Erfindung die erforderliche mechanische Stabilität für die Handhabung .des Systems
bis zu seiner Fertigstellung das Interferrikum durch eine VVeichei#--enbrücke zu
schließen sein, :die hernach :durch spanabhebende Bearbeitung zu entfernen ist.
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Aber nicht nur für Formen, die sich von der äußeren Gestalt der Systeme
gemäß Abb. i bis 3 ableiten lassen" ist das Verfahren gemäß der Erfindung anwendbar,
sondern auch auf Systeme, deren Gestalt hiervon nicht unerheblich abweichen. Ein
solches, System und seine Herstellung ist in den Abb. 4 bis 6 dargestellt. Abb.
q. und 5 zeigen in Seiten- und Vorderansicht die Form des Systems, wie es .die Sinter
n:g verläßt, Abb.6 in Vorderansicht die Form des Systems für den. Gebrauch. Die
Dauermagnete 16 sitzen an den Schenkeln eines Bügels 17, der beispielsweise Hufeisenform
aufweisen kann. Um dieses System einstöckig sintern zu können, ist es gemäß der
Erfindung erforderlich, den Zwischenraum zwischen den beiden Dauermagneten 16 durch
ein. Weicheisenstück 18 zu überbrücken. Aus diesem Mittelstück werden die Polschuhe
i9 für die Dauermagnete spanabhebend herausgearbeitet und dabei gleichzeitig das
das Interferrikum überbrückende Weicheisen entfernt. Das Einformen dieses Körpers
erfolgt derart, daß der Druck beim Pressen, in Richtung der Pfeile 20 ausgeübt wird.
Um die spätere spanabhebende Bearbeitung zu erleichtern, werden in das Überbrückungsstück
zweckmäßig Ausnehmungen 21 eingepreßt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in seiner Anwendung nicht beschränkt
auf solche oder ähnliche Ausführungsformen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt
sind, sondern ist grundsätzlich überall dort anwendbar, wo ein einstöckig gesintertes
Magnetsystem i. zwecks Erzielung auskömmlicher Verziehungsfreiheit bei der Wärmebehandlung
versteift werden muß, 2. vor Beginn der maßgenauen spanabhebenden Formung, insbesondere
des Interferrikums die formlichen Voraussetzungen dafür bieten muß, das diese Arbeiten
in wirtschaftlicher Serienerzeugung mit sicherem Erfolg durchgeführt werden können,
d. h. daß die Form des zu bearbeitenden Körpers Sicherheit gegen. das Verlaufen
des Werkzeuges oder federndes Ausweichen des Werkstoffes während der Bearbeitung
bietet und 3. technische oder wirtschaftliche Gründe erfordern, daß die Form des
schwierig herzustellenden und hochbeanspruchten Preßwerkzeuges nicht auf die Erzeugung
der komplizierteren Fertigform des Magnetsystems abgestellt, sondern, der fast regelmäßig
einfacheren Vorform angepaßt wird, zu der das Verfahren gemäß der Erfindung führt.