Verfahren zum Herstellen kleiner Metallkugeln, insbesondere für Kugellager
Die Herstellung kleiner Metallkugeln genauer geometrischer Gestalt, wie sie vorzugsweise
für Kugellager Verwendung finden, erfordert eine, Reihe zeitraubender Arbeitsgänge.
Aus dem Werkstoff müssen zunächst dünne Stangen oder Drähte gezogen und Abschnitte
dieser zu Kugelrohformen gepreßt werden; hieran schließen sich Härtungs-und zahlreiche
Polier- und Schleifvorgänge. Die Kugeln können hierbei nur aus solchen Metallen
hergestellt werden, die sich zu dünnen Stangen oder Drähten ausziehen lassen. Metalle
und Legierungen, die spanlos nicht verformbar sind, scheiden als Werkstoff bei diesem
Verfahren vom vornherein aus. Man hat weiterhin schon zur Herstellung kleiner Metallkugeln
aus Metallschmelzen Tropfen in Flüssigkeiten unter Ausnutzung der Oberflächenspannung
zu Kugeln erstarren lassen. Dieses Verfahren zeigt in der Praxis erhebliche Nachteile
und ist vor allem bei hochschmelzenden Metallen und Metallegierungen praktisch nicht
durchzuführen, weil hierbei bereits die Verluste durch Abstrahlung derart erheblich
sind, daß beim Ausgießen der Schmelze, die Tropfen nicht zu Kugelgestalt erstarren.Process for the production of small metal balls, especially for ball bearings
The production of small metal balls of precise geometric shape, as they are preferred
Find use for ball bearings, requires a number of time-consuming operations.
First thin rods or wires must be drawn from the material and sections
these are pressed into spherical raw forms; this is followed by hardening and numerous
Polishing and grinding operations. The balls can only be made of such metals
that can be drawn out into thin rods or wires. Metals
and alloys that cannot be deformed without cutting, separate as a material in this
Procedure from the outset. You still have to manufacture small metal balls
from molten metal drops in liquids using surface tension
solidify into balls. This method shows considerable disadvantages in practice
and is particularly practical with refractory metals and metal alloys
to be carried out because here the losses due to radiation are already so considerable
are that when pouring out the melt, the droplets do not solidify to a spherical shape.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die Herstellung kleiner
Metallkugeln zu vereinfachen und darüber hinaus ein Verfahren zu ermitteln,
das
eine Herstellung kleiner Kugeln auch aus solchen Metallen und Legierungen gestattet,
die spanlos nicht verformbar sind und auch wegen ihres hohen Schmelzpunktes eine
Herstellung durch das erwähnte Tropfverfahren nicht gestatten.The invention has now set itself the task of making the production smaller
To simplify metal balls and also to determine a method
the
small balls can also be made from such metals and alloys,
which cannot be deformed without cutting and also because of their high melting point
Do not allow production by the mentioned dropping process.
Die Lösung dieser Aufgabe wurde in einem Verfahren gefunden, bei dem
feste Formlinge, welche die Bestandteile der herzustellenden kleinen Kugeln enthalten,
einzeln geschmolzen werden und die dann unter der Wirkung der Oberflächenspannung
in an sich bekannter Weise zu Kugeln erstarren; diese Arbeitsweise wird durch die
Anwendung eines Induktionsofens ermöglicht. Erfindungsgemäß werden also nach einem
beliebigen Verfahren kleine, einen vorübergehenden Zusammenhalt gewährleistende
Körper hergestellt, welche die einzelnen Bestandteile enthalten, aus denen die fertige
Kugel bestehen soll; beispielsweise werden aus einem Metallpulver oder einem Gemisch
vom verschiedenen Metallpulvern im gewünschten Mengenverhältnis Pillen gepreßt.
Diese Körper werden dann in einem Induktionsofen erhitzt. Infolge der Oberflächenspannung,
welche die geringstmögliche Oberfläche anstrebt, bildet sich dann ein Schmelzkörper
in Kugelgestalt aus, der beim Abkühlen eine Metallkugel in genauer geometrischen
Gestalt ergibt. Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung kleiner Kugeln bis
zu einem Durchmesser von etwa 2 mm herab die bekannten Hilfsmittel zum Ausbilden
einer Metallkugel, wie Eintragen in eine Flüssigkeit, noch nicht notwendig sind,
sondern es genügt, diese kleinen Schmelzkörper auf einer einigermaßen ebenen Unterlage
zu erhitzen und abkühlen zu lassen.The solution to this problem was found in a process in which
solid moldings, which contain the components of the small balls to be produced,
are melted individually and then under the action of surface tension
solidify into spheres in a manner known per se; this way of working is supported by the
Use of an induction furnace allows. According to the invention are therefore after a
arbitrary procedure small, a temporary cohesion guarantee
Body made that contain the individual components that make up the finished
Ball should exist; for example are made of a metal powder or a mixture
pressed pills from various metal powders in the desired proportions.
These bodies are then heated in an induction furnace. Due to the surface tension,
which strives for the smallest possible surface, then a melt body is formed
in spherical shape, which when cooling a metal ball in more precise geometric
Shape results. It has been shown that in the manufacture of small balls up to
the known aids for training down to a diameter of about 2 mm
a metal ball, such as immersion in a liquid, is not yet necessary,
it is sufficient to place these small melting bodies on a reasonably flat surface
to heat and let cool.
Es ist bereits bekannt, Gegenstände aus Metallpulver oder einem Metallpulvergemisch,
die mit nichtmetallischen Stoffen durchsetzt sein, können, durch Wirbelströme zusammenzufritten.
Auch ist es bekannt, kleine Metallkörper, wie Schreibfederspitzen oder Schallplattennadeln,
in der Weise herzustellen, daß ein Metallpulver in eine Form gepreßt wird, welche
der Gastalt des gewünschten Gegenstandes entspricht, aber um das Schrumpfmaß größer
ist als dieser, und der so, erhaltene Preßling durch Wärmebehandlung verfestigt
wird. Hingegen entsteht die Kugelform der nach der Erfindung hergestellten Metallkörper
unter Ausnutzung der Oberflächenspannung des schmelzflüssig gemachten Preßlings.
Es ist zwar ferner schon bekanntgeworden, pulverförmige Edelmetalle auf einer Unterlage,
welche mit diesen Metallen keine Reaktion ergibt, zu Kügelchen zu verschmelzen,
man hat aber gerade hierbei die für die praktische Durchführung wesentliche Erhitzung
in einem Induktionsofen nicht vorgeschlagen. Der bedeutend technische Fortschritt
der Erfindung wird erst bei Einhaltung der gesamten oben angegebenen Lehre der Erfindung
erzielt.It is already known to make objects made of metal powder or a metal powder mixture,
which are interspersed with non-metallic substances, can be brought together by eddy currents.
It is also known to use small metal objects, such as pen nibs or record needles,
in such a way that a metal powder is pressed into a mold which
the Gastalt corresponds to the desired object, but larger by the amount of shrinkage
is solidified as this, and the compact obtained in this way by heat treatment
will. In contrast, the spherical shape of the metal body produced according to the invention is created
utilizing the surface tension of the molten compact.
It has also become known, powdery precious metals on a base,
which does not react with these metals to merge into spheres,
but it is precisely here that one has the heating that is essential for practical implementation
not suggested in an induction furnace. The significant technical progress
the invention will only become effective if the entire teaching of the invention given above is adhered to
achieved.
Als Induktionsöfen werden vorzugsweise die Hochfrequenzöfen, für die
neuerdings mehr die Bezeichnung »kernlose Induktions-Tiegelöfen« in Gebrauch ist,
benutzt. Die Ausgestaltung des Ofens und die Frequenzzahl richten sich nach der
Größe und dem Werkstoff der herzustellenden Kugeln. Gute Erfolge wurden beispielsweise
mit einer Frequenz von 2o MHz erzielt. Das Verfahren läßt sich so ausgestalten,
daß ein einziger Hochfrequenzgenerator gleichzeitig mehrere Schmelzstellen betreibt.The high-frequency furnaces for which
lately the term "coreless induction crucible furnaces" has been used,
used. The design of the furnace and the number of frequencies depend on the
Size and material of the balls to be produced. For example, there were good successes
achieved with a frequency of 20 MHz. The procedure can be designed in such a way that
that a single high-frequency generator operates several melting points at the same time.
Da die Formkörper mit sehr genauer Kugelgestalt erhalten werden, fallen
die zeitraubenden Schleifvorgänge im allgemeinen ganz weg, und es sind allenfalls
einfache Pollervorgänge notwendig. Dabei ist es ohne weiteres möglich, Metalle und
Legierungen zu Kugeln zu verarbeiten, die spanlos nicht verformbar und die auch
durch Abkühlen von Tropfen aus einer Metallschmelze nicht zu kleinen Kugeln zu gestalten
sind, z. B. Werkstoffe mit einem Gehalt an Karbiden von der Art des Wolframkarbids,
bestimmte Platinmetallegierungen, wie Legierungen des Osmiums und Rutheniums, und
Legierungen des Rheniums.Since the moldings are obtained with a very precise spherical shape, fall
the time-consuming grinding processes are generally completely gone, and at most there are
simple bollard operations necessary. It is easily possible to use metals and
To process alloys into spheres, which are non-deformable and also non-deformable
not to form small spheres by cooling drops from molten metal
are e.g. B. Materials with a carbide content of the tungsten carbide type,
certain platinum metal alloys, such as alloys of osmium and ruthenium, and
Alloys of rhenium.