FI91725B - Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla - Google Patents

Description

1 91725

Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla

Keksintö koskee menetelmää sellaisten mittatarkkojen kappaleiden valmistamiseksi, jotka ainakin osittain muodostuvat sintratusta materiaalista, joka ennen sintrausta koostuu ainakin kolmen pulverimaisen ainesosan seoksesta, joista ensimmäinen on pääasiassa rautaryhmän metallia raekoolla enintään n. 150 μπι, toinen ainesosa sisältää kuparia ja/tai fosforia raekoolla enintään n. 150 μιη sekä kolmas ainesosa sisältää ainakin kuparia. Erityisesti keksintö kohdistuu muottityökalujen valmistukseen käyttämällä ainakin jossain vaiheessa hyväksi keksinnön mukaista sintrausmenetelmää.

Muottityökalujen valmistus on perinteisesti ollut sekä vaikeaa että aikaavievää ja ne ovat siksi olleet suhteellisen kalliita. Tämä johtuu siitä, että valmistettaessa tällaisia työkaluja suurikokoisina, ne on tehtävä käsityönä suurella tarkkuudella, jolloin lähdetään säännönmukaisesti yhdestä teräskappaleesta, johon työstetään vaaditut syvennykset ja reiät. Tämä teräskappale toimii siten sekä runkona että muottipintana, jota vasten lopputuotteen muotoiltava metalliosa, kuten levy, muotoillaan puristamalla.

On myös tunnettua muotoilla levymateriaalia tekemällä malli jostakin helpommin muovattavasta materiaalista ja tämän jälkeen tuoda kumikalvon tai vastaavan avulla hydraulipaine metallilevyn toiselle puolelle samalla kun malli on levyn toisella puolella ja näin painaa levy mallin muotoiseksi, kuten esimerkiksi julkaisussa US-3 021 803 on esitetty.

Tämän menetelmän etuna on, että tällöin ei levyn muotoilemiseksi tarvita edeltäkäsin valmistettua ylätyökalua, koska paine automaattisesti mukautuu mallin muotoon. Julkaisussa US-3 996 019 on esitetty tämän menetelmän edelleen kehitelmä, jonka avulla voidaan jossain määrin liittää tai laminoi-da erilaisia levyjä tai osia. Näillä menetelmillä on se haittapuoli, että käytettäessä muottina helposti työstettävää materiaalia, voivat valmistettavat sarjat olla vain 2 91725 suhteellisen pieniä ja työstettävä levy suhteellisen ohutta, koska tällainen muotti ei kestä paksun levyn vaatimaa suurta voimaa ja koska muotti kuluu ja/tai vaurioituu, kun kappalemäärä nousee suureksi.

Suhteellisen lujia ja monimutkaisia kappaleita on tunnetusti voitu valmistaa sulafaasisintrauksella, jolloin erilaisia pulverimaisia ainesosia sekoitetaan, minkä jälkeen seos syötetään muottiin ja tiivistetään joko täryttämällä ja/tai puristamalla ennenkuin seos kuumennetaan niin, että joku ainesosista sulaa ja sitoo muut ainesosat yhteen. Tällöin sula täyttää kapillaarivaikutuksella pulverihiukkasten väliset tilat ja sitoo ne jähmettyessään yhteen. Itse sint-raus voi tapahtua joko erittäin korkeassa paineessa tai ilmakehän paineessa. Tämä valmistusmenetelmä ei sovellu lainkaan pieniin sarjoihin tai yksittäisten tuotteiden valmistukseen, koska pulverin puristus ja/tai tärytys vaatii lujat ja tarkat muotit, jotta kappale saadaan niin tiiviiksi, että se kestää muotista poistamisen ja sintrauskäsitte-lyn irrallisena. Tämän lisäksi on sintrattavilla kappaleilla taipumus kutistua sintrauksen aikana, josta on tuloksena se, että kappaleita joudutaan viimeistelemään.

Lähinnä magneettisten kappaleiden valmistusta varten, jossa halutaan mittatarkkoja tuotteita ilman, että niitä tarvitsee sintrauksen jälkeen työstää, on kehitetty pulveriseoksia, joita käyttämällä muottiin syötetyn ja muotissa tiiviiksi puristetun kappaleen kutistuminen sintrauksen aikana saadaan pieneksi tai häviämään kokonaan. Tällaisia seoksia on esitetty esimerkiksi julkaisuissa SE-414 191, SE-372 293, EP-11 989 ja JP-57-233041. Näissä magneettiseoksissa pyritään magneettisten ominaisuuksien vuoksi suhteellisen suureen fosforipitoisuuteen, joka lisää materiaalin taipumusta kutistumiseen. Näissä julkaisuissa on todettu kuparin lisäyksen aiheuttavan tilavuuden kasvua, mikä toisin sanoen vaikuttaa päinvastaiseen suuntaan kuin fosfori. Siten näissä julkaisuissa ehdotetaan seoksia, jotka lopputuotteena sisältävät yli 90 % rautaa lopun ollessa kuparia, fosforia ja I, 3 91725 mahdollisesti hiiltä ja muita seosaineita. Lisäksi näissä julkaisuissa on todettu pulveriseoksen eri ainekomponenttien raekokojen vaikuttavan kappaleen kutistumaan.

Näiden aikaisemmin tunnettujen menetelmien haittapuolena on se, että ei ole ollut mahdollista valmistaa sintrattuja ja mittatarkkoja osia yksinkertaisella ja helppotekoisella mallilla, mikä edellyttää kappaleen sintrausta niin, että sitä ei ainakaan mainittavasti puristeta ja siten, että sintrausta ei ole tarpeen suorittaa suuressa paineessa.

Ilman puristusta ja ilmakehän paineessa sintrattuna on kappaleilla erityisen suuri taipumus kutistua sintrauksen aikana. Näin ollen ei ole aikaisemmin ollut lainkaan mahdollista saada aikaan sintrattuja kappaleita kutistumilla, jotka olisivat alle 1 %. Tämäkin kutistuma on useissa yhteyksissä niin suuri, ettei menetelmää voida käyttää. Tästä on ollut tuloksena se, että paineeton ja tiivistämätön sintraus valmistusmenetelmänä ei ole tullut juurikaan käyttöön vapaasti muotoiltujen osien valmistuksessa, toisin sanoen sellaisten osien valmistuksessa, joille ei tehdä jälkikäteen viimeistelyä, kuten esimerkiksi muoviosien suulakepuristuksessa tarvittavien puristustyökalujen valmistukseen. Menetelmän käyttämättömyys johtuu myös siitä, että tällä tavoin sintrattujen kappaleiden lujuus ei ole samaa luokkaa kuin yleensä käytettävän teräksen, jolloin sintra-tusta materiaalista tehty puristusmuotti ei itsenäisenä kestä puristuksessa esiin tulevia puristuspaineita.

Keksinnön tavoitteena on siten aikaansaada menetelmä sellaisten sintrattujen kappaleiden aikaansaamiseksi, jotka eivät kutistu tai kutistuvat vain vähän sintrauksen aikana, jolloin sintratuilla kappaleilla on erittäin suuri mitta- tarkkuus. Keksinnön tavoitteena on saada aikaan tällainen menetelmä, joka ei edellytä kappaleen valmistukseen käytetyn pulverin puristusta ennen sintrausta eikä suurta painetta sintrauksen aikana, jolloin muotti pulverin syöttämistä varten voi olla kevytrakenteinen ja yksinkertainen. Keksinnön tavoitteena on myös saada aikaan tällainen menetelmä, 4 91725 jolla aikaansaadut tuotteet ovat lisäksi lujuudeltaan niin hyviä, että ne soveltuvat sellaisenaan käytettäväksi esimerkiksi ruiskupuristusmuotteina, syvävetotyökaluina tai muina muotoamistyökaluina tai vastaavina. Ja vielä keksinnön tavoitteena on saada aikaan tällainen menetelmä, jota käyttäen sintratun lopputuotteen kulloinkin vaadittu pintaosuus on määrättyä materiaalia ja lopullisen kappaleen sisälle sen rakenteelliseksi osaksi on järjestettävistä käyttölaitteiden edellyttämiä komponentteja.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa ja toteutettua edellä määritellyt tavoitteet. Tämän aikaansaamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaista se, mitä on esitetty tunnusmerkkeinä tämän hakemuksen patenttivaatimuksissa.

Keksinnön tärkeimpänä etuna on se, että yksinkertaista ja halpaa lähtömailla hyväksi käyttäen voidaan muodostaa muot-tionkalo, joka soveltuu pulverimaisen lähtömateriaalin vastaanottamiseen ja että keksinnön mukainen materiaali ei kutistu sintrauksen aikana, jolloin on aikaansaatavissa erittäin muoto- ja mittatarkkoja tuotteita, kuten työkalun osia ja vastaavia, vaikka valmistettava sarja olisikin pieni. Tämän keksinnön mukaisesti valmistettujen tuotteiden kutistuma on tyypillisesti alle 0,1 %, jolloin esimerkiksi työkalujen valmistus voi tapahtua vain murto-osalla niistä kustannuksista, joita perinteisesti syntyy sekä suuren mittatarkkuuden että yksinkertaisen muotin ansiosta, koska puristusta ja painetta ei edellytetä. Keksinnön mukaisesti valmistetut tuotteet ovat kuitenkin myös riittävän lujia käytettäväksi sellaisenaan mainituiksi työkaluiksi ja vastaaviksi.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

91725

D

Kuvio 1 esittää sinänsä tunnettua tapaa esimuotin tekemiseksi mallista, kuvio 2 esittää sinänsä tunnettua periaatetta kappaleen tekemiseksi esimuotin avulla, kuvio 3 esittää sinänsä tunnettua menetelmää levyn muotoami-seksi mallin avulla, kuvio 4 esittää kuviossa 3 esitetyn menetelmän sinänsä tunnettua edelleen kehitelmää, kuvio 5 esittää yhtä keksinnön mukaisen menetelmän sovellu-tusmuotoa sintratun kappaleen valmistamiseksi, ja kuvio 6 esittää toista keksinnön mukaisen menetelmän sovel-lutusmuotoa sintratun kappaleen valmistamiseksi.

Kuviossa 1 näkyy malli 10 siitä esineestä, joka on valmistettava lopullisen työkalun puolikkaalla tai työkalulla. Malli voi olla tehty mistä tahansa sopivasta helposti työstettävästä materiaalista, kuten puusta, muovista tai vastaavasta. Mallin päälle valetaan esimuotiksi 11 esimerkiksi silikonikumia, jonka annetaan kovettua. Tämän jälkeen esi-muotti 11 irrotetaan mallista 10 ja esimuotin onkaloon valetaan tämän jälkeen keraamista materiaalia 12', joka kuivataan sen ollessa esimuotissa 11. Tämän jälkeen kiinteää keraamista massaa oleva kappale irrotetaan esimuotista ja poltetaan tiiviiksi keraamiseksi kappaleeksi 12. Tällä tavoin saadaan keksinnön menetelmässä käytettävä keraaminen muotti 12, joka on erittäin tarkasti alkuperäistä mallia 10 vastaava ja joka säilyttää mittatarkkuutensa myös kuumennuksen aikana, kuten jäljempänä selostetaan. Edellä mainittu valettava keraaminen massa 121 voi olla mitä tahansa sopivaa kaupallisesti saatavissa olevaa tyyppiä eikä sitä käsitellä tässä yksityiskohtaisemmin.

Kuviossa 3 on esitetty toinen keksinnön yhteydessä sovellettava tapa muotin valmistamiseksi. Siinä käytetään mallia 10 siitä kappaleesta, joka on valmistettava lopullisella työkalulla tai sen osalla. Tässäkin malli 10 valmistetaan jostain helposti työstettävästä materiaalista, kuten puusta, muovista, alumiinista, sinkistä tai vastaavasta. Mallin 10 6 91725 päälle asetetaan yleensä suora metallilevy 9',joka kuviossa 3 on kuvattu katkoviivoilla ja tämän päälle kumikalvo 8 ja tämän asetelman yläpuolella olevaan tilaan 7 tuodaan esim. hydraulinen paine, jolloin tämä paine muotoaa kumikalvon 8 välityksellä levyn mallin 10 pinnan mukaiseksi. Näin muotoiltua metallilevyä voidaan käyttää keksinnön menetelmässä sintrausmuotin rakenneosana, kuten jäljempänä selostetaan. Kuviossa 4 on esitetty jatkokehitelmä tästä levynmuotoamis-menetelmästä, jossa ensimmäiseksi muotoiltu levy 9 jätetään mallin 10 päälle, kumikalvo 8 ensin poistetaan ja mallin 10 ja levyn 9 muodostaman kokonaisuuden päälle sijoitetaan toinen levy 6, joka kumikalvon 8 takaisin paikalleen sijoittamisen jälkeen painetaan mallia ja levyä 9 vasten. Tämän jälkeen levyjen 6 ja 9 yhdistelmä 3 on poistettavissa mallin päältä ja käytettävissä kuten yksittäinenkin levy jäljempänä selostetulla tavalla. Levyt 9 ja 6 voivat olla samaa ainetta tai eri ainetta tai voidaan käyttää useampiakin levykerrok-sia kuin kahta. Tällä saadaan rakenne halutun vahvuiseksi ja/tai sille halutut muut ominaisuudet.

Samanaikaisesti valmistetaan keksinnön mukainen rakenneosa työkalun toista puoliskoa 13 varten työstämällä teräskappa-leeseen 14 esim. syvennys 15, joka on jonkin verran suurempi kuin mikä on muottionkalon ensimmäisen edellä kuvatuilla tavoilla valmistetun seinämän mitat. Tämä syvennys 15 voidaan tehdä karkeasti esimerkiksi rouhimalla ilman mainitta- • · via mittavaatimuksia. Teräsrunko 14 varustetaan myös yhdellä tai useammalla kanavalla 16, jotka ulottuvat rungon 14 ulkopuolelta syvennykseen 15 ja joiden kautta sintrattava pulveriseos 17 voidaan syöttää muottionkaloon.

Kaksi keksinnön mukaista tapaa muodostaa muottionkalo on nähtävissä kuviosta 5 ja 6. Kuvion 5 toteutusmuodossa sijoitetaan keraamista ainetta oleva muotinosa 12 teräsrungon 14 päälle. Teräsrunko 14 ja keraaminen muotinosa 12 on mitoitettu toistensa suhteen siten, että ne muodostavat reunoistaan 18 tiiviin liitynnän, joka ei päästä pulveria .. lävitseen. Metallirunkoon 14 jyrsityn syvennyksen 15 pinta 7 91725 19 ja tätä vastapäätä oleva keraamisen kappaleen 12 pinta 20, joka vastaa alkuperäisen mallin 10 vaikuttavaa pintaa 5, muodostavat väliinsä muottionkalon 21. Kuvion 6 toteutus-muodossa on toinen muotin puolisko 13 muodostettu periaatteessa samalla tavoin kuin edellä, jolloin teräskappaleen 14 jyrsitty syvennys 15 muodostaa pinnallaan 19 muottionkalon 22 toisen seinämäosuuden. Tässä tapauksessa muodostuu muottionkalon ensimmäinen seinämäosuus 24 mallia 10 vasten muotoillusta levystä tai tässä tapauksessa levyjen 6, 9 muodostamasta laminaatista 3 ja erityisesti sen siitä puolesta, joka on ollut poispäin mallista 10. Toisin sanoen verrattaessa kuviota 4 ja kuviota 6 muodostaa levyn 6 ulkopinta 24 muottionkalon ensimmäisen seinämäosuuden. Toisen levyn 9 se pinta 23, joka on ollut alkuperäistä mallia 10 vasten osoittaa poispäin muottionkalosta 22. Myös levy-yhdistelmän 3 reunat on mitoitettu siten, että ne sopivat reuna-alueeltaan 18 tiiviisti runkokappaleen 14 vastaaviin alueisiin.

Tämän jälkeen syötetään kanavien 16 kautta keksinnön mukaista pulveriseosta 17 ei-esitetyillä sinänsä tunnetuilla laitteilla muottionkaloon niin, että se tulee täyteen. Tämän jälkeen muottionkalossa 21 tai vastaavasti 22 oleva materiaali sintrataan sopivassa lämpötilassa, jolloin sintrautuva aine samalla diffuusiohitsautuu muottionkalon seinämän kulloiseenkin metalliseen osaan. Kuvion 5 tapauksessa siis onkalossa 21 sintrautuva materiaali diffuusiohitsautuu teräsrungon 14 seinämään 19 muodostaen lujan metallurgisen liitoksen, kun taas sintrautuva materiaali ei kykene kostuttamaan keraamisen muotinosan 12 pintaa 20. Tämän tuloksena, kun sintraus on saatettu päätökseen ja kappale jäähtynyt, voidaan keraaminen osa 12 poistaa, jolloin rungon sintrat-tuun osuuteen jää pinnan 20 painantakuva, joka on mittatarkasti alkuperäisen mallin pinnan 5 kuva ja sillä voidaan siten mittatarkasti valmistaa alkuperäisen mallin mukaisia tuotteita.

Kuvion 6 toteutusmuodossa taas onkalossa 22 sintrautuva materiaali diffuusiohitsautuu sekä metallirungon pintaan 8 91725 19 että toisen muotinpuoliskon metallipintaan 24, jolloin syntyvästä kappaleesta ei ole irrotettavissa mitään. Koska pinta 23 kuitenkin oli alkuperäisen mallinpinnan 4 mitta-tarkka painanta tai kuva, on tällä syntyneellä työkalulla mahdollista mittatarkasti valmistaa alkuperäisen mallin mukaisia tuotteita.

Sintraustapahtuman kulun ohjaamiseksi siten, että saavutetaan tavoiteltu mittatarkkuus, käytetään keksinnön mukaista pulveriseosta, jossa on komponentteja, jotka vaikuttavat laajentavasti siten kompensoiden tavanomaisen pulveriseoksen taipumusta kutistua. Laajeneva pulveriosuus muodostuu ainakin kahdesta erilaisesta pulveriaineosasta, joista ensimmäinen on pääasiassa rautaryhmän metallia, edullisesti pääasiassa nikkeliä ja toinen ainesosa sisältää kuparia ja fosforia. Keksinnön mukaisesti kolmas ainesosa on kuparipoh-jaista lejeerinkiä ja se muodostaa pulveriseoksen pääasiallisen komponentin, joka saa aikaan tarvittaessa lopputuotteen hienon pinnan ja suurimman osan lujuudesta, mutta pelkästään käytettynä kutistuisi sintrattaessa voimakkaasti. Nikkeli-kupari-fosfori-seos taas turpoaa sintrattaessa, jolloin kutistuminen kompensoituu. Jokaisen ainesosista on oltava toisiinsa liukoinen. Ensimmäisen ainesosan metallin sulamispisteen tulee olla huomattavasti korkeampi kuin toisten ainesosien sulamispisteiden. Hiukkaskoot valitaan niin, että ensimmäinen ainesosa koostuu pelkästään suhteellisen suurista rakeista, toisin sanoen pienemmät hiukkaset on erotettu pois. Toisen ainesosan raekoko on pienempi, mutta raekoolla ei ole oleellista merkitystä tuloksen kannalta. Ensimmäinen pulveriainesosa koostuu siten esimerkiksi nikkelistä, jonka raekokojakautuman ääriarvot asettuvat rajojen n. 10-200 /nm välille, jolloin on edullista käyttää pulveria, jonka keskimääräinen raekoko on alueella n. 100-150 μιη, esim. 100 /nm, jolloin pulverissa ei ole pienempiä hiukkasia kuin n. 50 /nm eikä suurempia kuin n. 150 μιη.

Toinen pulveriainesosa koostuu esimerkiksi kupari-fosfo-riyhdisteestä CU3P, jolloin tämän ainesosan keskimääräisen raekoon on edullista olla alle 50 /nm. Kolmas ainesosa on I.

9 91725 edullisesti pronssia tai messinkiä, jonka seosanalyysi voi olla tavanomainen ja standardeja vastaava, ts. sopivaa kaupallisesti saatavaa tyyppiä. Kolmannen ainesosan keskimääräinen raekoko voi vaihdella välillä n. 5-200 μχα riippuen esim. pinnanlaatuvaatimuksista. Nikkelin ja Cu3P:n määrät ja suhteet sekä raekoko on sovitettava kolmanteen ainesosaan, koska mittamuutos riippuu mm. tämän raekoosta.

On todettu edulliseksi yhdistää edellä mainittuja ainesosia siten, että pääasiallista kolmatta ainesosaa käytetään noin 60-75 paino-% ja ensimmäistä ainesosaa noin 20-30 paino-% ja toista ainesosaa noin 5-10 paino-% kutistumattoman seoksen muodostamiseksi. Seos sintrataan muottionkaloon syöttämisen jälkeen lämpötilassa vähintään noin 800°C ja edullisesti noin lämpötilassa 850°C.

Edellä kuvattu keksinnön mukainen kutistumaton materiaali perustuu seuraavien piirteiden yhdistelmään. Yleensä pulverimetallurgian sovellutuksissa pyritään saavuttamaan niin tiiviitä ja kompakteja tuotteita kuin mahdollista. Täysin tiiviiden tuotteiden aikaansaaminen on vaikeaa, koska on kyse kaikkien kappaleissa olevien huokosten täyttämisestä. Tämä johtaa siihen, että materiaalin on kappaleessa kuljetuttava ulkoa sisälle päin, minkä seurauksena kappale kutis tuu. Jos ehdoton tiiveys on vaatimuksena, tarkoittaa tämä aina ennen sintrausta olleen tilavuuden pienenemistä toisin sanoen kutistumista. Työkaluvalmistuksessa, jota tämä patenttihakemus koskee on kuitenkin mittatarkkuus tärkein vaatimus ja muut ominaisuudet on sovitettava ja optimoitava tämän mukaisesti. Siten siis keksinnössä käytetään normaalisti kutistuvaa ainesosaa (pronssi, messinki, tms.) ja turpoavaa seoskomponenttia.

Keksinnön turpoavan seoskomponentin toiminta on ilmiönä selitettävissä seuraavasti: Sintrattaessa materiaalia kiinteässä tilassa kutistuu yksittäinen pulverimateriaali käytännöllisesti katsoen aina. Lineaarinen kutistuminen vaihte-lee prosessista riippuen välillä 1-15 %. Tätä kutistumista 10 91 725 voidaan pienentää tai eliminoida lisäämällä tähän pääaines-osaan pulveriainesosaa tai -seosta, jonka tilavuus lisääntyy sintrausolosuhteissa. Tällaiset turpoavat pulveriyhdistelmät muodostuvat ainakin kahdesta komponentista, jotka ovat toisiinsa liukoisia. Sintrauslämpötilan ollessa sellainen, että toinen pulverikomponentti sulaa, liukenevat nämä kaksi komponenttia toisiinsa. Pienemmillä hiukkasilla on kuitenkin suurempi energiasisältö ja siten suurempi pyrkimys muodostaa liuoksia. Käytettäessä sulamattomana aineosana suurehkoja hiukkasia diffundoituvat atomit sulasta faasista huomattavasti nopeammin kiinteään faasiin kuin kiinteästä faasista sulaan. Tämän seurauksena suurempien hiukkasten tilavuus kasvaa pienempien liuetessa, joiden häviämisellä pääasiassa isojen hiukkasten välitiloista ei ole oleellista merkitystä kappaleen tilavuudelle.

Työkaluja ja varsinkin muovityökaluja valmistettaessa voidaan muottionkaloon sijoittaa ennen muotin kokoonpanoa ja pulverin syöttöä putkia 25 tuotteen jäähdyttämiseksi lopullisessa käyttökohteessa, sähkövastuksia lopullisen tuotteen kuumentamiseksi sen käyttökohteessa tai muita elementtejä, jotka jäävät siten lopullisen sintratun kappaleen sisälle muodostaen sen rakenteellisen osan, koska ne diffuusiohit-sautuvat tai mekaanisesti lukittuvat (jos osat ovat keraamisia) sintrautuvaan aineeseen.

Edellä mainittujen materiaalien, raekokojen määrien ja sintrauslämpötilojen sopivalla yhdistelmällä on mahdollista aikaansaada kappaleita, joissa ei tapahdu lainkaan tai hyvin vähän kutistumista sintrauksen aikana tai jotka niin haluttaessa voivat myös laajeta. Tämä siis aiheutuu siitä, että ainesosien yksi ja kaksi yhdessä aiheuttama tilavuuden kasvu kompensoi kolmannen pääasiallisen ainesosan kutistumisen. Näin ollen aikaansaadaan sintrauslämpötilassa sellaiset olosuhteet, joissa toinen ainesosa on sulana ja ensimmäinen ainesosa on kiinteänä, jolloin toisella ainesosalla on suurempi liukoisuus ensimmäiseen ainesosaan kuin ensimmäisellä ainesosalla toiseen ainesosaan ja kolmas ainesosa on 91 725 11 jähmeässä tilassa. Tällöin toisesta ainesosasta ensimmäiseen ainesosaan diffundoituvat atomit suurentavat tämän tilavuutta, mikä kompensoi kolmannen ainesosan atomien diffuusiota ulkoa sisällepäin hiukkasten välitiloihin.

Käytettäessä keksinnön mukaisesti teräksistä tai muuta seosta olevaa runkoa ja metallista tai keraamista vastamuot-tia on valmistettavissa pinnaltaan mittatarkkoja ja lujuudeltaan ja tiiveydeltään erinomaisia työkaluja tai muita kappaleita sintrautuvan materiaalin hitsautuessa kiinni metalliseen rakenneosaan. Keksinnön mukaista kutistumatonta materiaalia voidaan tietenkin käyttää keksinnön mukaisesti myös ilman metallista runkoa, esimerkiksi kahden keraamisen muottipuoliskon välisessä muottionkalossa, jolloin lopputuote on pelkästään sintrattua materiaalia.

Claims (8)

1. Menetelmä sellaisten mittatarkkojen kappaleiden valmistamiseksi, jotka ainakin osittain muodostuvat sintratusta materiaalista, joka ennen sintrausta koostuu ainakin kolmen pulverimaisen ainesosan seoksesta, joista ensimmäinen on pääasiassa rautaryhmän metallia raekoolla enintään n. 150 μτα, toinen ainesosa sisältää kuparia ja/tai fosforia raekoolla enintään n. 150 μιη sekä kolmas ainesosa sisältää ainakin kuparia, tunnettu siitä, että mainittua materiaalia varten muodostetaan pulveriseos, jossa on eniten kolmatta ainesosaa, ja oleellisesti vähemmän sekä ensimmäistä että toista ainesosaa, että pulveriseos syötetään onkalorakenteen ainakin kahden seinämän (19 ja 24; 19 ja 20) väliinsä muodostamaan onkaloon, edullisesti muottionkaloon (21; 22) ja sintrataan ilman pulveriseoksen puristusta paineetta tässä muottionkalossa sekä lämpötilassa, joka on mainitun toisen ainesosan sulamispisteen yläpuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kolmas ainesosa on pääosin pronssia ja/tai messinkiä, toinen ainesosa on pääosin yhdistettä Cu3P ja ensimmäinen ainesosa pääasiassa nikkeliä, että ensimmäisen ainesosan hiukkaset ovat kooltaan vähintään n. 50 μιη ja keskimääräiseltä kooltaan n. 100 Mm ja toisen ainesosan raekoko oleellisesti tätä pienempi, ja että sint-raus tapahtuu lämpötilassa yli n. 800°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittua materiaalia varten sekoitetaan n. 60-75 paino-% kolmatta ainesosaa, n. 5-10 paino-% toista ainesosaa ja n. 20-30 paino-% ensimmäistä ainesosaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että onkalon (21; 22) ensimmäinen seinämä (20; 24) on metallia tai keramiikkaa ja toinen seinämä (19) metallia, jolloin sintrauksen aikana sintrautuva materiaali samalla diffuusiohitsautuu muotin metalliseen seinämäosuuteen, mutta I; 13 91725 ei keraamiseen seinämäosuuteen, joka on siten sintrauksen jälkeen irrotettavissa kappaleesta ja muusta rakenteesta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallinen toinen seinämäosuus (19) on metalliosaan (14) karkeasti työstetty pinta, ja että keraaminen ensimmäinen seinämäosuus (20) on sinänsä tunnetulla tavalla valmistettu keraamisesta massasta (12) valamalla se, kuivaamalla ja polttamalla alkuperäisestä mallista (10) otetun esimuotin (11) avulla, jolloin keraaminen ensimmäinen seinämäosuus saa aikaan lopullisen kappaleen muotoillun käyttö-pinnan ja mainittu metalliosa muodostaa lopullisen kappaleen rungon.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metallinen ensimmäinen seinämäosuus (24) on metallilevystä sinänsä tunnetulla tavalla mallia (10) vastaan hydraulipaineella muotoillun osan (3 tai 9) yksi sivu ja että metallinen toinen seinämäosuus (19) on metalliosaan (14) karkeasti työstetty pinta, jolloin mainittu materiaali diffuusiohitsautuu molempiin seinämäosuuksiin (19, 24) ja levyn toinen sivu (23) muodostaa lopullisen kappaleen muotoillun käyttöpinnan ja metalliosa lopullisen kappaleen rungon.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 4-6 mukainen menetelmä, ·' tunnettu siitä, että ennen pulverimateriaalin syöttöä sijoi tetaan onkaloon (21; 22) putkia, sähkövastuksia tai muita elementtejä (25), jotka jäävät siten lopullisen sintratun kappaleen sisälle.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 4-6 mukainen menetelmä, : tunnettu siitä, että mainittu metalliosa (14) on metallia tai metalliseosta ja mainittu metallilevy (9) on metallia tai metalliseosta ja/tai metallilevylaminaatti (3), joka on muodostettu muotoilemalla hydraulipaineen avulla mallin päälle useampia levyjä toinen toisensa perään. 14 91725