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Gesinterte Eisenlegierung für Eisenteile an Dauermagneten und Verfahren
zur Herstellung des gesinterten Dauermagnetsystems Bekanntlich ist es erforderlich.,
Dauermagnietkörper mit Eisenteilern hoher Permeabilität zu versehen, um die magnetischen
Kraftlinien dem In.terferrikum zuzuführen. Um diese Leitstücke in Form von Eisenrückschlüssen,
Polschuhen:, Polplatten u. dgl. herzustellen, wird im Weicheisen verwendet. Bei
gegossenen Magneten werden, diese Eisenteile mit dem Magneten durch Verschrauben,
Vernieten, Löten, Schweißen oder Kitten 'verbunden,. In neuerer Zeit sind auch Dauermagnetkörper
bekanntgeworden, die auf dem Wege des Sinterns. hergestellt werden., und zwar verwendet
man hierzu im allgemeinen Sinterlegierungen, die auf der Basis Eis,enr-Niokel-Aluminium,
Eisen-Kobalt-Titan mit oder ohne Zusatz vom, Kupfer oder sonstigen geeigneten Legierungselementen.
bestehen. Im Zusammenhang mit diesen. gesinterten Dauermagneten ist auch schon der
Vorschlag gemacht worden,, die Eisenteile des Dauermagnetsystems. ebenfalls auf
dem Sinterwege herzustellen und dabei so vorzugehen, daß das System, bestehend aus
dem Dauermagneten, und den, Eisenteilen, in einem Arbeitsgang zu:sammengessnter
.t wird.
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Verwendet man hierzu das, Übliche Weicheisen. in kompakter oder Pulverform:,
das praktisch aus reinem Eisen mit geringen Verunreinigungen an Kohlenstoff besteht,
so ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. Zwar gelingt die Sin.terung eines zusammenhängenden
Körpers, bestehend aus Dauermagnetwe@rkstoff einerseits. und reinem Eisen für die
Zwecke des. Eisenrückschlusses andererseits. Jedoch bewähren sich diese Körper nicht
bei der
Wärmebehandlung, der das, gesamte Dauermagnetsystem unterworfen,
werden muß, um. die erforderlichen dauermagnetischen: Eigenschaften hervorzurufen.
Es. kommt zu Brüchen: innerhalb des. Eisen teiles oder, an derübergangsstellezwi.sth;en-Magnet-und
Weicheisenteil, insbesondere bei Schlag- oder B.ißgungs.b#eansp:ruchu.ng.
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Der ältere VoTschlag', dem Eisern geeignete Elemente zuzusetzen, welche
eine Angleichung des Eisenkörpers an den Dauermagnetkörper bezüglich des thermdschen
Ausdehnungskoeffizienten bewirken, und damit die mechanische, Zerstörung des. zusammenges:etzten
Körpers. bei der unerläßlichen Wärmebehandlung infolge ungleicher Ausdehnung und
Kontraktion verhindern, hat; nicht in; - jeder,-Hinsicht befriedigt.
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- Nach Erkenntnissen der Erfinder komme es: nämlich darauf an, der
gleichzeitig mit dem Dauermagnetwerkstoff zu sinternden Eisenlegierung ein dichtes
Gefüge zu vermitteln, um zu verhindern, daß bei der nachträglichen Wärmebehandlung
des gesamten Systems eine innere Oxydation des Eisenteiles eintritt, die deshalb
möglich ist, weil Eisenpulver allein als einphias:iger Körper zu. einem, mehr oder
weniger porösen Körper zusammen;-sintert. Auch ein Pulvergemenge, beispielsweise
bestehend aus, 9,2 % Eisen,- und 8 °/o Wolframpulver, das im Hinblick auf einen
zu erzielenden gleichen; Ausdehnungskceffizimten vom gesintertem, Eisen-und Dauermagnetteil
vorgeschlagen wurde,- sintert bei 130o° C zu. einem porösen Körper, da, bei der
Sinterung keine flüssige Phase auftritt.
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Gemäß der Erfindung wird. daher vorgeschlagen, für Eisenrückschlüsse,
Polschulie, Polplatten oll. dgl. Eisenteile an Dauerma@gnetsystemen, die mit Sinterd.aue!rmagneten
insbesondere auf der Basis,. Eisen-Nickel-Aluminium, EisenrKob,adt-Titan: mit oder
ohne Zusatz von Kupfer zusammengesintert werden, eine Eisenlegierung zu verwenden,
die in Gegenwart einer flüssigen: Phase sintert und zu diesem Zweck mindestens ein;
Element enthält, das, unterhalb der Sintertemperatur flüssig wird. Ein, solcher
zwei- oder mehrphasiger Körper, dessen, eine Phase vorübergehend bei Sintertemperatur
flüssig wird, sintert zu einem praktisch dichten Körper, und dieser kann, hernach
bei der für dais Gesamtdauer= magnetsys:tem erforderlichen Wärmebehandlung, dä:e
in einem Abschrecken von, hohen Te@mperatüren und gegebenenfalls, auch einem Anlassen
besteht, innerlich nicht oxydieren. Es kommt bei der Auswahl der -Elemente, die
-dem zu sinternden Eisenpulver in. Pulverform zugesetzt werden, lediglich darauf
an, daß diese den; Weicheisencharakter des Eisens nicht oder nicht nennenswert beeinträchtigen.
Das dem Eisenpulver zuzusetzende Element kann auch in -Form - einer zuvor geschmolzenen
und sodann gepulverten, das Element enthaltendem; Eisenlegierung eingeführt werden.
Die Verwendung einer solchen Vorlegierrung hat besondere, Vorteile.
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Das bekannte unlegierte Weicheisen besitzt die Eigenschaft, verhältnismäßig
schlecht spanahihebend bearbeitbar zu, sein,. d. h., es neigt zum Schmieren und
zur Bildung von; langen Spänen. Es ist daher zweckmäßig, ein: Zusatzelement zu wählen,
das zu einem Weicheisenteil mit guten Verspänungseigenschaften führt, damit in einfachster
Weise Bohrungen - angebraeht-_ werden können, um weitere Teile des Daoei'magnetsystems
für den Zusammen,-bau zu befestigten, und um eine Bearbeitung der Flächen, die dem
Interferriku.m anliegen, zu, ermöglichen. Der Zusatz. soll darüber hinaus. die Eigenschaft
habe,, die bekannte starke Zunderhäldung des reinen Eisens auf der Oberfläche bei
_ der notwendigen: Wärmebehandlung zu verhindern. oder merkbar herabzusetzen.
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Gemäß der Erfindung werden, diese Forderungen erfüllt durch eine gesinterte
Eisenlegierung für den Weicheisenteil, der sich zusammensetzt aus I bis, 10 0/&,
vorzugsweise 4 bis 70h, Aluminium, Rest Eisen mit geringfügigen, in solchen Werkstoffen
üblichen Verunreinigungen. Das Aluminium in dieser Eisenlegierung kann ganz oder
teilweise durch die gleiche Menge Silizium ersetzt sein. Der 4'/'o übersteigende
Gehalt an Aluminium, und/oder Silizium kann durch Titan, in :einem Höchstbetrage
bis- 4°/o ersetzt sein. Wenn eine gesinterte Eisenlegierung dieser Zusammensetzung
für die Herstellung von ' Eisenrückschlüssen:, Polschuhen, Polplatten od. dgl. Eisenteilen
von Dailerm.agnetsystenven verwendet wird, wobei eine gemeinsame Sänterung reit
den Sinterdauermagneten auf der Basis: Eisen-Nickel-Aluminium, E,is@en-Kob:aIt-Titan
mit oder ohne Zusatz vom, Kupfer erfolgt, so sind einerseits die Sohwiezigkei:ten
vermieden, die sich bei reinem Eisen. infolge der inneren. Oxydation und der Oherflächenzunderung
während der nachträglichen Wärmebehandlung des Ges.amtsystem;s ergeben, und, andererseits,
ist der Weächeisenteil gut spanabhebiend bearbeitbar. Die Legierung ist weniger
zähw.eich als. reines Weicheisen und läßt sich infolgedessen spanabhebien.d bearbeiten,
ohne daß ein Schmieren; des Spanes ein,-tritt.
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Es ist unter Verwendung dieser Eisenlegierung für die Eisenteile eines
gesinterten Dauermagnetsysrtem6 möglich, selbst komplizierte Magnetsysteme in einer
Sinterung herzustellen und nachträglich die E.isenteilr-, wie Poischuhe, Polpläitten,
Rückschlüsse u. dgl., durch; Bobren, Ab, drehen, Schleifen oid. dgl. zu überarbeiten
oder in geeignete Formen -ztt bringen. Die Permeahilität des Werkstoffes ist vollkommen
ausreichend, und die auf der Zusammensetzung beruhenden Sintereigens charften des
Werkstoffes, die denjenigen des Dauermagnetwerkstoffes. angeglichen sind, gewährleisten
nicht nur eine sichere mechanische Verbindung zwischen; den unterschiedlichen Werkstoffen
des Systems, sondern auch eine im magnetischen Sinne günstige Verbindung, daa an
der Stoßstelle der verschiedenen Werkstoffe ein praktisch nen,-' nenswetter magnetischer
Widersitand- sich nicht ausbildet.
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Zur Herstellung der Dauermagnetsysteme gemäß der Erfindung unter Verwendung
einer aluminiumhaltigen, Eisenlegierung für die Eisenteile wird mit besonderem Vorteil
sa verfahren, daß das Aluminium
in Form einer geschmolzenen und
sodann zerkleinerten Eisen-Aluminium-Vo.rlegierung eingebracht wird. Das Eisenpulver
wird mit der gepulverten Eisen-Aluminium-Vorlegierung innig gemischt und a :n: der
betreffenden Stelle der :Matrize eingebracht, wobei außerdem die Matrize an den
hierfür vorgesehenen, Stellen mit dem Dauermagnetwerkstoff in: gepulverter Form
angefüllt wird. Zur Trennung der verschiedenartigen Pulver beim Einfüllen in die
Matrize wird in an sich bekannter Weise eine Trennwand ausi Blech, Pappe, Papier
od. dgl. verwendet, die vor denn. Zusammenpressen des eingefüllten Pulvers entfernt
wird. Der restliche Herstellungsgang erfolgt in der üblichen, und, bekannten Weise.
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Die Voirlegierung kann z.. B. aus 45 bis 55 0/0 Aluminium, Rest Eisen,
bestehen, wobei es an sich nicht schadet, wenn diese Vorlegierung geringfügigeVerunreinigungen,
beispielsweise an; Kohlenstoff od. dgl., enthält. Auch bei Verwendung der übrigen
Eisenlegierungen gemäß der Erfindung kann das betreffende Element mittels einer
Vorlegierung eingeführt werden, d. h. also mittels einer Eisen-Silizium-, Eisen-Aluminium-Silizium-,
Eisen-Aluminium-Titan- oder schließlich einer Eisen-Aluminium -Silizium -Titan -
Vorlegierung. Die Zusammensetzungen der Vorlegierungen müssen nur der Forderung
-genügen, daß ihr Schmelzpunkt unterhalb, der für das Gesamtsystem angewandten Sintertemperatur
liegt. Diese Forderung ist erfüllt bei der bereits gemannten. Aluminium-Eisen-VorlegieTung
und bei Legierungen mit 15 bis 23 0/0 Silizium, Rest Eisen, und 5o bis 35 % Aluminium,
5 bis 2o°/o Silizium, Rest Eisen. In allen diesen Vorlegierungen kann bis zu 150/9
des Aluminium-oder Siliziumgehaltes durch, Titan ersetzt sein:.