DK162266B - Fremgangsmaade til presseformning af metalgenstande - Google Patents

Description

DK 162266 B

Den foreliggende opfindelse angår fremstilling af en létmetalgenstand ved presseformning og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Der er således tale om fremstilling af genstande ved 5 en metode, der er kendt som henholdsvis presseformning, pressestøbning eller ekstruderingstøbning, og som i det foreliggende skrift skal betegnes som presseformning. Principielt omfatter presseformningsmetoden indføring af flydende metal i en første formpart, lukning af formen under tryk, så at 10 det flydende metal fortrænges ved formlukningen til udfyldning af et hulrum inden i formen uden at indeslutte luft, holdning af metallet under tryk, mens størkningen finder sted for at sikre, at eventuelle svindhulheder, som måtte dannes, lukkes og fyldes, og derpå åbning af formen og ud-15 tagning af den formede genstand.

Det er kendt at fremstille forskellige presseformede genstande, sædvanligvis af aluminium og aluminiumlegeringer, men sådanne genstande har i almindelighed været af en forholdsvis simpel facon. Når der således kræves en 20 mere kompliceret facon, vil det i almindelighed være nødvendigt at opnå denne facon ved en eller anden form for spåntagende bearbejdning efter fremstillingen af den presseformede genstand.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at 25 tilvejebringe en forbedret fremgangsmåde til fremstilling af en genstand ved presseformning, ved hvilken genstanden kan meddeles en mere kompliceret facon uden nødvendigheden, af omfattende påfølgende spåntagning.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved det i den kende-30 tegnende del af krav 1 angivne.

Den opløselige saltkerne kan herved have praktisk talt enhver ønsket facon og dog uden vanskelighed fjernes fra den presseformede genstand ved opløsning i et passende opløsningsmiddel.

35 DK 162266 Β 2 Λ

Hensigtsmæssigt kan en sådan formgiven, opløselig kerne anvendes til at tilvejebringe en reces med modslip eller en gennemgående boring i den presseformede genstand. Eksempelvis kan en sådan kerne formgives til at 5 tilvejebringe en skål med modslip i kronen af et stempel til en forbrændingsmotor, eller igen eksempelvis kan en sådan kerne være formgivet til at tilvejebringe en gennemgående boring i et led til et endeløst bælte.

Det flydende metal består af et letmetal såsom alu-10 minium, magnesium eller en legering heraf.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan med fordel anvendes til fremstilling af et letmetalstempel til en forbrændingsmotor, hvorved stemplet presseformes med kronen nedad i en presseformningspresse med en bundformpart og en 15 dermed samvirkende øvre dorn, som er lodret bevægelige i forhold til hinanden, idet den formgivne kerne placeres i bundformparten og er formgivet således, at den danner en skål i stempelhovedet. Fortrinsvis er kernen formgivet således, at den tilvejebringer en skåludformning med modslip 20 i stempelkronen.

Med henblik på at forhindre optagelse af fugtighed i saltkernen foretrækkes det at tilsætte et tørremiddel dertil, hvilket således vil tilvejebringe fritstrøm-mende egenskaber for at lette en tættere pakning af saltet 25 under den isostatiske sammenpresning og sikre en tæt sammenpresning. Tørremidlet kan omfatte magnesiumcarbonat eller magnesiumphosphat i et forhold på tilnærmelsesvis ' 0. 1.vægtprocent af kernen. Selvfølgelig må der vælges et tørremiddel, som ikke dekomponerer ved metallets form- 30 nings temper atur, der for aluminium ligger inden, for området 680°C til 750°C. Det foretrækkes, at saltet sammen med tørremidlet har alle de følgende egenskaber: 1. Materialet må let kunne formes til den ønskede facon.

2. Materialet må være stærkt nok til at kunne modstå hånd-35 tering og temperatur- og trykkravene fra presseformningsprocessen.

3

DK 162266 B

° 3. Materialet må være letopløseligt (fortrinsvis i vand) for at lette fjernelse af kernen fra den formede genstand.

4. Opløsningen af kernematerialet må udvise ringe eller intet korrosivt angreb på metallet.

5. Materialet bør fortrinsvis være genvindeligt til recirkulering.

Det foretrækkes at anvende finkornet natriumchlo-rid med en partikelstørrelse på mellem 5 og 250 μπι, hvilket materiale sammen med tørremidlet let kan koldpresses isostatisk til facon ved et tryk på tilnærmelsesvis 207 MPa.

10 Det er ikke nødvendigt at udføre nogen påfølgende sintring af det isostatisk sammenpressede salt og tørremidlet.

Yderligere foretrækkes det at tilsætte et ekspansionsmodificerende middel til kernematerialet med henblik på at reducere eller eliminere forekomsten af termiske 15 spændingsrevner i saltet under presseformningen. Et sådant ekspansionsmodificerende middel kan for eksempel omfatte aluminiumoxid, glaspulver, et kobberlegeringsinfiltreringsmiddel, grafit, talkum eller fine alumino-silikat-fibre.

20

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser set fra siden en formgivet, isostatisk sammenpresset saltkerne til dannelse af en skål med modslip i et stempelhoved, 25 fig. 2 et længdesnit gennem et presseformet aluminiumstempel i dets tilstand som formet og visende skålen med modslip formet med den i fig. 1 viste formgivne kerne, 30 fig. 3 et lignende længdesnit som det i fig. 2 viste, men under 90° med dette, fig. 4 et tværsnit langs linien 4-4 i fig. 2, fig. 5 et længdesnit i samme retning som i fig. 2, men visende det færdige stempel efter spåntagende bear-35 bejdning, fig. 6 et lignende længdesnit gennem det færdige

DK 162266 B

4 stempel som det i fig. 5 viste, men taget under 90° med dette, og fig. 7 et tværsnit langs linien 7-7 i fig. 5.

Selv om fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan 5 anvendes til presseformning af enhver metalgenstand, der har en ønsket, sædvanligvis kompliceret facon, som skal udformes deri uden nødvendigheden af en påfølgende spåntagende bearbejdning til denne facon, omhandler den i det følgende i forbindelse med tegningen givne beskrivelse 10 fremstillingen af et stempel til en forbrændingsmotor. Et sådant stempel formes sædvanligvis af aluminium eller en legering heraf, selv om det også kan formes af magnesium eller en legering heraf.

Stemplet formes i en ikke vist presseformningspres-15 se, som sædvanligvis omfatter en bundformpart og en hermed samvirkende øvre dorn, som er lodret bevægelige i forhold til hinanden. Bundformparten kan være stationær, og dornen kan være frem- og tilbagebevægelig ind i og lid af samvirke med bundformparten, som selv kan omfatte to eller flere i side-20 retningen bevægelige formparter, som kan fastgøres i lukket forbindelse med hinanden til dannelse af et formhulrum i bundformparten. Ved den her viste udførelsesform omfatter stemplet to jernekspansionsindsatse, der indgår i det presseformede stempel, idet disse ekspansionsindsatse hensigts-25 mæssigt kan være placeret på dornen ved hjælp af magnetknapper, der er indesluttet i dornen på dennes sidevægge.

Stemplet formes med kronen nedad med ét eller flere skålformede hulrum i hovedet, idet dette eller disse hulrum formes ved hjælp af den formgivne saltkerne 10 i fig. 1, 30 som placeres i bundformparten, så den rager opad fra dennes bundflade.

Saltkernen 10 formes ved kold isostatisk sammenpresning i en elastomer pose af urethan eller gummi i en væske, som påføres et tryk på tilnærmelsesvis 207 MPa.

35 Saltet er finkornet natriumchlorid med en partikelstørrel-

DK 162266 B

5 se på mellem 5 og 250 Mm, og det er blandet med et tørremiddel, som kan bestå af magnesiumcarbonat eller magne-siumphosphat. Et ekspansionsmodificerende middel er ligeledes tilsat blandingen, idet dette middel for eksempel 5 kan omfatte aluminiumoxid, glaspulver, et kobberlegeringsinfiltreringsmiddel, grafit, talkum eller fine alumino-si-likatfibre. Ved denne kolde isostatiske sammenpresning kan en saltkerne let formgives til den i fig, 1 viste udformning, og den vil have tilstrækkelig indre sammenhæng til 10 at kunne modstå de tryk, som den udsættes for under presseformningen, og en sådan overfladebeskaffenhed, at den kan forme en tilsvarende formgivet overflade i det presseformede stempel, og som ikke kræver nogen påfølgende spåntagning.

15 Kernen 10 i fig. 1 placeres i bundf ormparten af presseformeformen, ekspansionsindsatsene fastgøres magnetisk til dornen, de i sideretningen bevægelige bundformparter låses sammen, og der doseres så flydende aluminium i formhulrummet. Dornen bringes så til samvirkende indgreb med 20 formhulrummet for at fortrænge det flydende aluminium til fyldning af det hulrum, som er afgrænset mellem dornen og bundformparten, og aluminiummen holdes under et tryk på tilnærmelsesvis 70 MPa, mens størkningen finder sted. Formen åbnes så, det presseformede stempel udtages, og den formgivne 25 saltkerne opløses fra stemplet for eksempel ved sprøjtning med varmt vand.

Stemplet 12 som formet er vist i fig. 2, 3 og 4, og det vil ses, at der er blevet formet en skål 14 med modslip i kronen 16 af stemplet. Faconen og overfladebe-30 skaffenheden af denne skål 14 er sådanne, at de ikke kræver, at der udføres nogen yderligere bearbejdningsoperationer derpå. Det fremgår ligeledes klart af fig. 3 og 4, at jernekspansionsindsatsene 18 indgår i stemplets skørtdel 20. Som det især vil ses i fig. 2, er der ligeledes formet 35 diametralt overfor hinanden liggende boringer 22 i skørtdelen 20 (formet ved passende kernestænger i de i sideret- 6

DK 162266 B

o ningen bevægelige formparter af presseformningspressen) på det sted, hvor en gennemgående boring skal bearbejdes til optagelse af en stempelpind.

Fig. 5 til 7 viser det fuldt færdige, bearbejdede stempel 24, hvori den gennemgående boring 26 til optagelse af stempelpinden er blevet dannet, og stempelringrilierne 28 er blevet skåret i omkredsoverfladen af kroneområdet.

Der er også blevet udført en planering af den øvre overflade af kronen 16, men den egentlige modslipsskål 14 er overhovedet ikke blevet bearbejdet.

10

Det vil forstås, at øpfindelsen ikke er begrænset til dannelse af den specielle skåludformning med modslip, der er vist på tegningen, selv om opfindelsen finder speciel anvendelse ved presseformning af forbrændingsmotor- stempler til den viste og beskrevne facon. Der kan således 15 meddeles en presseformet genstand mange faconer ved tilvejebringelse af en passende formgivet, sammenpresset, opløselig saltkerne, som ikke kemisk angriber det metal, der skal presseformes, og som har tilstrækkelig styrke og overfladebeskaffenhed til at modstå de tryk, den påføres, under presseformningen, og som danner en facon i den formede genstand, som ikke kræver nogen påfølgende bearbejdning .

For eksempel vil der kunne tilvejebringes en gennemgående boring i et presseformet led til et endeløst 25 ' bælte ved at tilvejebringe en cylindrisk facon af opløseligt kernemateriale inden i formhulrummet forud for indføring af det flydende metal deri. Alternativt kan der opnås en besparelse i brugen af det opløselige kernemateriale 30 til tilvejebringelse af en cylindrisk, gennemgående boring i en presseformet genstand ved at tilvejebringe det opløselige kernemateriale som en beklædning omkring et metalrør, idet den opløselige beklædning derpå opløses fra den presseformede genstand og derved tillader udtrækning af 35 metalrøret med den mindre diameter.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en letmetalgenstand (12,24) ved presseformning af flydende metal i en form, ved hvilken det flydende metal indføres i formen, 5 formen lukkes under tryk for at fortrænge det flydende metal til udfyldning af et hulrum i formen, idet metallet holdes under tryk, mens dets størkning finder sted, og formen derpå åbnes, og den formede genstand fjernes, og hvor den ønskede facon dannes i den presseformede genstand ved placering af 10 en kerne (10) i formhulrummet før indføringen af det flydende metal i dette, kendetegnet ved, at kernen (10) består af en opløselig saltkerne fremstillet, så den afgrænser den ønskede facon, alene ved isostatisk sammenpresning af en finkornet saltblanding til en sådan tæthed og over- 15 fladebeskaffenhed, at den bibeholder sin form og sammenhæng under de givne temperaturer og tryk overført dertil af metallet under preseformningen, idet kernen (10) derpå opløses fra den presseformede genstand (12,24).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg- 20 net ved, at saltkernen (10) sammenpresses isostatisk ved et tryk på tilnærmelsesvis 207 MPa.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at saltet, som udgør saltkernen (10), er finkornet natriumchlorid med en partikelstørrelse mellem 5 25 og 250 μια.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at saltet, som udgør saltkernen, er blandet med et tørremiddel.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående 30 krav, kendetegnet ved, at saltet, som udgør saltkernen, er blandet med et ekspansionsmodificerende middel.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det ekspansionsmodificerende middel er udvalgt blandt gruppen omfattende aluminiumoxid, glas, kobberlege- 35 ring, grafit, talkum og alumino-silikat.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående DK 162266B 8 krav, kendetegnet ved, at det flydende metal består af aluminium eller magnesium eller en legering deraf»

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav til fremstilling af et stempel (12,24) til en forbræn- 5 dingsmotor, hvor stemplet presseformes med kronen nedad i en presseformningspresse med en bundformpart og en dermed samvirkende øvre dorn, som er lodret bevægelige i forhold til hinanden, kendetegnet ved, at den formgivne kerne (10) placeres i bundformparten og er formgivet således, 10 at den danner en skål (14) i stempelkronen.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at saltkernen (10) er formgivet til at tilvejebringe en skåludformning (14) med modslip i stempelkronen.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 8 eller 9, kende-15 tegnet ved, at dornen er forsynet med magnetiske holdeorganer til at understøtte jernekspansionsindsatse (18) derpå, så de indgår i det presseformede stempel.