-
Verfahren zur Herstellung von Gegenständen durch spanlose Verformung
Es sind Verfahren bekannt, nach denen man Metall- oder allgemein Werkstoffpulver
in Formen unter hohem Druck preßt und durch anschließendes Erhitzen. bis nahe an
die. Schmelztemperatur eine innigere Verbindung der einzelnen Pulverteilchen erreicht.
Die beiden Verfahrensschritte, Pressen. und Erhitzen, werden oft vereint, so daß
also das Pulver während des Erhitzers in der Form gepreßt wird. Die Metallpulverteilchen
werden nach verschiedenen Verfahren mechanisch., elektrolytisch oder chemisch gewonnen.
-
Es ist ferner bekannt, Meta@Ile oder ähnliche geeignete Werkstoffe
in flüssiger oder breiigeir Form durch einen engen Einspritzkanal in diie geschlossene
Formhöhlung einer Dauerform einzuspritzen. Im Eingußkanal wird der Werkstoff durch
den Einspritzdruck auf sehr hohe Geschwindigkeit gebracht, wodurch der Metallstrahl
in ein: zelne Partikelchen. zerstäubt, die infolge ihTeir hohen Geschwindigkeit
projektilartig die Formhöhlung durcheilen., gegebenenfalls an Formwänden abprallen.
und schließlich sich an den äußersten, von ihnen erreichbaren Stellen absetzen.
Die nachfolgenden Parbikelchen verfritten sich mehr oder weniger innig mit den schon
vorher vorhandenen, wobei sie ihre Wärme rasch an die umgebenden Teilchen oder die
Formwand abgeben, sich also rasch abkühlen und zu erstarren beginnen.
-
Die: Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die: Teilchen dem
Formhohlraum nicht vollständig ausfüllen, sondern zwischen sich enitsprechend dem
mehr oder weniger innigem Zusammenfritten beim Aufeinanderprallen Zwischenräume
freilassen.
Erfindungsgemäß wird nun. auf den Werkstoff, nachdem
der zerstäubende Einspritzstrahl den Formhohlraum mit einzelnen aneinan.dergefritteten
Werkstoffteilchen gefüllt hat, unmittelbar nach der Abkühlung unter die Schmelztemperatur
durch Einwärtshewegung eines Teiles der Wandung des Formhohlraumes eine derart hohe
spezifische Pressung ausgeübt, daß der eingeschlossene Werkstoff unter bzw. nach
Verkleinerung des ursprünglichen (während des Gießvorganges vorhanden gewesenen)
Formhohlraumes vollständig erstarrt. Die hohe spezifische Pressung auf die in dem
Formhohlraum eingeschlossenen Teilchen erfolgt also bei dein erfindungsgemäßen Verfahren
zu einem Zeitpunkt, bei dem sie nach dem Absinken ihrer Temperatur knapp unter dem
Schmelzpunkt noch weich und plastisch sind. Man wendet dabei zweckmäßig hohe spezifische
Drucke von der Größenordnung des Druckes an., wie er bei der eingangs erwähnten
Metallpulververarbeitung verwendet wird. Die dabei angewandte Verkleinerung des
ursprünglichem, beim Spni,tzvorgang vorhanden ge wesenen Formhohlraumes bewirkt
eine derartige Verdichtung der Metall- oder anderen. Werkstoffteilchen, d:aß diese
unter Verringerung ihrer ursprünglichen gegenseitigen. Zwischenräume dicht aneinandergepreßt
werden. Diese Werkstoffverdichtung bewirkt eine entsprecWndei Gefügeverfeinerung
mit sich daraus ergebenden besseren, Festigkeitseigenschaften.
-
Das. erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich auch, grundsätzlich
von bekannten Vorschlägen, die darin bestehen, Metall lose oder unter einem gewissen
Druck in eine Preßform einzubringen und nach dem. Erstarren, gegebenenfalls nach
dem Abdecken der Einfüllöffnung (vgl. Deckel 16 in USA.-Patentschrift 1
107 9o5), durch Zusaminendrücken zu verdichten. Zum Verdichten wird entweder
ein besonderer Kolben. oder ein anderer Teil der Formwandung benutzt. Bei diesen
bekannten Verfahren. ist es nicht möglich., den Formhohlraum bis in kleinste Einzelheiten
seiner Oberfläche zu füllen. Vielmehr erstarrt die wandnahe Außenhaut des Werkstücks,
an der relativ kalten. Wand, anstatt in: kleinste Details einzudringen. Demgegenüber
hat gemäß der Erfindung der unter hohem. Druck zerstäubende Strahl von feinsten
Metallpartikelchen eine so hohe kinetische Energie, daß die Panikelchen befähigt
sind, bis in: die äußersten Konturen der Formhöhlung vorzudringen und so deren getreues,
feinstdetailiertes Abbild zu liefern. Auf die dabeii aneinan.dergefritteten Werkstoffteilchen
wird dann unmittelbar nach der Abkühlung unter die Schmelztemperatur durch Einwärtsbewegung
eines Teiles der Wandung des Formhohlraumes eine derart hohe spezifische Pressung
ausgeübt, daß der eimgesschlossene Werkstoff unter Verkleinerung des ursprünglichen.
Formhohlraumes jetzt erst vollständig erstarrt. Der Druck setzt also schon unmittelbar
nach der Abkühlung unter die Schmelztemperatur e-in, hält während der Erstarrung
an und ist so hoch, daß die während der Erstarrungsperiode zunächst noch weichen
und. plastischen- Partikelchen unter Verringerung ihrer ursprünglichen gegenseitigen
Zwischenräume beim völligen Erstarren dicht aneinandergepreßt werden. Es. wird dabei
praktisch derselbe Vorgang erzielt, wie er in der Pulvermetallurgie beim Zusammenpressen
von Metallpulver während des Erhitzens bis nahe an. die Schmelzternperatur vor sich
geht. Unterschiedldch gegenüber dem Zusammenpressen in der Pulvermetallurgie ist
indessen, d.aß die den einzelnen Pulverteilchen entsprechenden 2.Jetallte.ilchen
erst unmittelbar in der Formh.öhilung selbst durch Zerstäuben des Metallstrahls
gebildet werden. Diese Bildung von kleinen Metallpa.rtikelchen. entsprechend den
Pulverkörnchen in der Pulvermetallurgie ist eine wesentliche Voraussetzung der Erfindung.
-
In der Zeichnung ist das. erfindungsgemäße Verfahren an, einer beispielsweisen.
Anordnung erläutert.
-
i und 2 sind die beiden Formhälften, einer Spritzform und 3 ihr Formhohlraum,
4 ist ein rohrförmiger Stempel und 5 ein Kern, 6 ist ein Spannkasten, 7 sind Übertragungsstangen,
8 ein Kolben und 9 ein Rohrkolben; mit io ist der Einspritzkolben, mit i i die Füllkammer
und. miit 12 der Einspritzkanal bezeidhn et.
-
Die Anordnung arbeitet wie folgt: In die Füllkammer i i der Form wird
in einer go°.iigneten, hier nicht näher beschriebenen Weise, z. B. mittels eines
Löffels, eine ungefähr bemessene Menge des Werkstoffes von entsprechender Temperatur
eingebracht. Durch Niederbewegung des Einspritzkolbens io wird der Werkstoff durch.
den Einspritzkanal 1a in den ringförmigen Formhohlraum 3 gedrückt. Unmittelbar nach.
Auffüllen dieses Hohlraumes wird unter dem Druck, den. der Einspritzkolben io auf
den Werkstoff ausübt, mittels des Rährkolbens 9 über die übertragungsstangen 7 auf
den rohrförmignen Stempel 4 eins so hoher spezifischer Druck übertragen, daß die
Länge des vorher unter dem Druck des Kolbens io aufgefüllten ringförmigen Hohlraumes
3 verkürzt und die ihn. anfüllenden. Werkstoffteilchen entsprechend zusammengedrückt
werden. Durch Betätigung einer nicht näher beschritsbenen Vorrichtung, z. B. des
Kolbens 8, werden: nun die beiden Formhälften, i und. 2 voneinander getrennt und
z. B. durch Weiiterbewegen des Rohrkolbens 9 der rohrförmige Stempel 4 zum Auswerfen
des hergestellten ringförmigen Teiles aus der Formhälfte 2 und zum gleichzeitigen:
Abstreifen, vom Kern 5 benutzt.
-
Vorher wurde der Einspritzkolben io gehoben, damit der in der Füllkammer
i i verbliebene vNrerkstoffre,st aus der Kammer i i entfernt werden. kann.. Die
Form wird nunmehr wiederum geschlossen und ist für einen weiteren. Vorgang bereit.
-
Die Anordnung zeigt nur ein. An@vKn.dungsbeispiel für das eingangs
beschriebene Verfahren. Die Ausbildung der zur Anwendung des Verfahrens notwendigen
Einrichtung hängt lediglich von der Art der barzustellenden Teile ab. Insbesondere
können zur Verdichtung Teile der Formwandungen,
z. B. Kerne, Schieber
und Einlagen, verwendet werden; Größe, Lage und Druckrichtung hängen dabei jeweils
vom herzustellenden Gegenstand ab.