FI91725C - Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla - Google Patents
Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla Download PDFInfo
- Publication number
- FI91725C FI91725C FI906026A FI906026A FI91725C FI 91725 C FI91725 C FI 91725C FI 906026 A FI906026 A FI 906026A FI 906026 A FI906026 A FI 906026A FI 91725 C FI91725 C FI 91725C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- metal
- component
- sintering
- ceramic
- wall portion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0425—Copper-based alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/09—Mixtures of metallic powders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1035—Liquid phase sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/1208—Containers or coating used therefor
- B22F3/1258—Container manufacturing
- B22F3/1275—Container manufacturing by coating a model and eliminating the model before consolidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/22—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
1 91725
Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla
Keksinto koskee menetelmSa sellaisten mittatarkkojen kappaleiden valmistamiseksi, jotka ainakin osittain muodostuvat sintratusta materiaalista, joka ennen sintrausta koostuu ainakin kolmen pulverimaisen ainesosan seoksesta, joista ensimmåinen on pMMasiassa rautaryhman metallia raekoolla enintåan n. 150 μπι, toinen ainesosa sisaltåa kuparia ja/tai fosforia raekoolla enintaån n. 150 μιη sekS kolmas ainesosa sisSltaa ainakin kuparia. Erityisesti keksintd kohdistuu muottityokalujen valmistukseen kayttamålla ainakin jossain vaiheessa hyvaksi keksinnon mukaista sintrausmenetelmåå.
Muottityokalujen valmistus on perinteisesti ollut seka vaikeaa etta aikaavievaa ja ne ovat siksi olleet suhteelli-sen kalliita. Tama johtuu siita, etta valmistettaessa tal-laisia tyokaluja suurikokoisina, ne on tehtåva kåsityona suurella tarkkuudella, jolloin lahdetaan såånnonmukaisesti yhdestå teraskappaleesta, johon tydstetMån vaaditut syven-nykset ja reiat. Tama teråskappale toimii siten seka runkona etta muottipintana, jota vasten lopputuotteen muotoiltava metalliosa, kuten levy, muotoillaan puristamalla.
On myos tunnettua muotoilla levymateriaalia tekemålla malli jostakin helpommin muovattavasta materiaalista ja taman jalkeen tuoda kumikalvon tai vastaavan avulla hydraulipaine metallilevyn toiselle puolelle samalla kun malli on levyn toisella puolella ja nain painaa levy mallin muotoiseksi, kuten esimerkiksi julkaisussa US-3 021 803 on esitetty.
Taman menetelmån etuna on, etta talloin ei levyn muotoilemi-seksi tarvita edeltakasin valmistettua ylatyokalua, koska paine automaattisesti mukautuu mallin muotoon. Julkaisussa US-3 996 019 on esitetty tåman menetelman edelleen kehitel-ma, jonka avulla voidaan jossain maarin liittSa tai laminoi-da erilaisia levyjå tai osia. Nåilla menetelmilla on se haittapuoli, etta kSytettaessa muottina helposti tyostetta-vaå materiaalia, voivat valmistettavat sarjat olla vain 2 91725 suhteellisen pienia ja tyostettåvS levy suhteellisen ohutta, koska tallainen muotti ei kestS paksun levyn vaatimaa suurta voimaa ja koska muotti kuluu ja/tai vaurioituu, kun kappale-mMSra nousee suureksi.
Suhteellisen lujia ja monimutkaisia kappaleita on tunnetusti voitu valmistaa sulafaasisintrauksella, jolloin erilaisia pulverimaisia ainesosia sekoitetaan, minka jMlkeen seos syotetåan muottiin ja tiivistetaan joko tåryttåmållå ja/tai puristamalla ennenkuin seos kuumennetaan niin, ettS joku ainesosista sulaa ja sitoo muut ainesosat yhteen. Tålloin sula tayttaå kapillaarivaikutuksella pulverihiukkasten valiset tilat ja sitoo ne jShmettyessaSn yhteen. Itse sint-raus voi tapahtua joko erittain korkeassa paineessa tai ilmakehån paineessa. Tama valmistusmenetelmå ei sovellu lainkaan pieniin sarjoihin tai yksittaisten tuotteiden valmistukseen, koska pulverin puristus ja/tai tårytys vaatii lujat ja tarkat muotit, jotta kappale saadaan niin tiiviik-si, etta se kestaa muotista poistamisen ja sintrauskasitte-lyn irrallisena. Taman lisSksi on sintrattavilla kappalei11a taipumus kutistua sintrauksen aikana, josta on tuloksena se, etta kappaleita joudutaan viimeistelemaan.
Lahinnå magneettisten kappaleiden valmistusta vårten, jossa halutaan mittatarkkoja tuotteita ilman, etta niita tarvitsee sintrauksen jålkeen tyostaa, on kehitetty pulveriseoksia, joita kåyttåmalla muottiin syotetyn ja muotissa tiiviiksi puristetun kappaleen kutistuminen sintrauksen aikana saadaan pieneksi tai haviamSan kokonaan. Tallaisia seoksia on esi-tetty esimerkiksi julkaisuissa SE-414 191, SE-372 293, EP-11 989 ja JP-57-233041. Naissa magneettiseoksissa pyri-taan magneettisten ominaisuuksien vuoksi suhteellisen suu-reen fosforipitoisuuteen, joka lisaa materiaalin taipumusta kutistumiseen. Naissa julkaisuissa on todettu kuparin li-sayksen aiheuttavan tilavuuden kasvua, mikå toisin sanoen vaikuttaa painvastaiseen suuntaan kuin fosfori. Siten naissa julkaisuissa ehdotetaan seoksia, jotka lopputuotteena sisål-tavat yli 90 % rautaa lopun ollessa kuparia, fosforia ja I, 3 91725 mahdollisesti hiilta ja muita seosaineita. Lisåksi nåisså julkaisuissa on todettu pulveriseoksen eri ainekomponenttien raekokojen vaikuttavan kappaleen kutistumaan.
Nåiden aikaisemmin tunnettujen menetelmien haittapuolena on se, ettå ei ole ollut mahdollista valmistaa sintrattuja ja mittatarkkoja osia yksinkertaisella ja helppotekoisella mallilla, mikå edellyttåå kappaleen sintrausta niin, etta sitå ei ainakaan mainittavasti puristeta ja siten, ettå sintrausta ei ole tarpeen suorittaa suuressa paineessa.
Ilman puristusta ja ilmakehån paineessa sintrattuna on kappaleilla erityisen suuri taipumus kutistua sintrauksen aikana. Nain olien ei ole aikaisemmin ollut lainkaan mahdollista saada aikaan sintrattuja kappaleita kutistumilla, jotka olisivat alle 1 %. Tåmåkin kutistuma on useissa yh-teyksissa niin suuri, ettei menetelmaa voida kayttSS. TastS on ollut tuloksena se, etta paineeton ja tiivistamSton sintraus valmistusmenetelmanå ei ole tullut juurikaan kayt-toon vapaasti muotoiltujen osien valmistuksessa, toisin sanoen sellaisten osien valmistuksessa, joille ei tehdS jalkikateen viimeistelya, kuten esimerkiksi muoviosien suulakepuristuksessa tarvittavien puristustyokalujen valmis-tukseen. Menetelman kåyttåmattomyys johtuu myos siitå, ettS tållå tavoin sintrattujen kappaleiden lujuus ei ole samaa luokkaa kuin yleenså kåytettåvån teråksen, jolloin sintra-tusta materiaalista tehty puristusmuotti ei itsenåisenå kestå puristuksessa esiin tulevia puristuspaineita.
Keksinnon tavoitteena on siten aikaansaada menetelmå sellaisten sintrattujen kappaleiden aikaansaamiseksi, jotka eivåt kutistu tai kutistuvat vain våhån sintrauksen aikana, jolloin sintratuilla kappaleilla on erittåin suuri mitta- tarkkuus. Keksinnon tavoitteena on saada aikaan tållainen menetelmå, joka ei edellytå kappaleen valmistukseen kåytetyn pulverin puristusta ennen sintrausta eikå suurta painetta sintrauksen aikana, jolloin muotti pulverin syottåmistå vårten voi olla kevytrakenteinen ja yksinkertainen. Keksinnon tavoitteena on myds saada aikaan tållainen menetelmå, -------— -· T” 91725 4 jolla aikaansaadut tuotteet ovat lisåksi lujuudeltaan niin hyviå, ettå ne soveltuvat sellaisenaan kåytettåvåksi esimer-kiksi ruiskupuristusmuotteina, syvåvetotyokaluina tai muina muotoamistyokaluina tai vastaavina. Ja viela keksinnon tavoitteena on saada aikaan tållainen menetelmå, jota kåyt-tåen sintratun lopputuotteen kulloinkin vaadittu pintaosuus on mååråttyå materiaalia ja lopullisen kappaleen sisalle sen rakenteelliseksi osaksi on jårjestettavista kåyttolait-teiden edellyttåmiå komponentteja.
Keksinnon mukaisen menetelmån avulla saadaan aikaan ratkai-seva parannus edellå esitetyisså epåkohdissa ja toteutettua edellå mååritellyt tavoitteet. Tåmån aikaansaamiseksi on keksinnon mukaiselle menetelmålle tunnusomaista se, mitå on esitetty tunnusmerkkeinå tåmån hakemuksen patenttivaati-muksissa.
Keksinnon tårkeimpånå etuna on se, ettå yksinkertaista ja halpaa låhtomallia hyvåksi kåyttåen voidaan muodostaa muot-tionkalo, joka soveltuu pulverimaisen låhtomateriaalin vastaanottamiseen ja ettå keksinnon mukainen materiaali ei kutistu sintrauksen aikana, jolloin on aikaansaatavissa erittåin muoto- ja mittatarkkoja tuotteita, kuten tydkalun osia ja vastaavia, vaikka valmistettava sarja olisikin pieni. Tåmån keksinnon mukaisesti valmistettujen tuotteiden kutistuma on tyypillisesti alle 0,1 %, jolloin esimerkiksi tydkalujen valmistus voi tapahtua vain murto-osalla niistå kustannuksista, joita perinteisesti syntyy sekå suuren mittatarkkuuden ettå yksinkertaisen muotin ansiosta, koska puristusta ja painetta ei edellytetå. Keksinnon mukaisesti valmistetut tuotteet ovat kuitenkin myos riittåvån lujia kåytettåvåksi sellaisenaan mainituiksi tyokaluiksi ja vas-taaviksi.
Seuraavassa keksintoå selostetaan yksityiskohtaisemmin oheisiin piirustuksiin viittaamalla.
91725
D
Kuvio 1 esittåM sinansa tunnettua tapaa esimuotin tekemisek-si mallista, kuvio 2 esittåS sinansa tunnettua periaatetta kappaleen tekemiseksi esimuotin avulla, kuvio 3 esittåå sinansa tunnettua menetelmåå levyn muotoami-seksi mallin avulla, kuvio 4 esittaM kuviossa 3 esitetyn menetelman sinansa tunnettua edelleen kehitelmaa, kuvio 5 esittaa yhtå keksinnon mukaisen menetelman sovellu-tusmuotoa sintratun kappaleen valmistamiseksi, ja kuvio 6 esittMa toista keksinnon mukaisen menetelman sovel-lutusmuotoa sintratun kappaleen valmistamiseksi.
Kuviossa 1 nakyy malli 10 siita esineesta, joka on valmis-tettava lopullisen tyokalun puolikkaalla tai tyokalulla. Malli voi olla tehty mista tahansa sopivasta helposti tyos-tettavåsta materiaalista, kuten puusta, muovista tai vastaa-vasta. Mallin paålle valetaan esimuotiksi 11 esimerkiksi silikonikumia, jonka annetaan kovettua. TMmMn jålkeen esi-muotti 11 irrotetaan mallista 10 ja esimuotin onkaloon valetaan tMmån jalkeen keraamista materiaalia 12', joka kuivataan sen ollessa esimuotissa 11. Taman jalkeen kiinteaa keraamista massaa oleva kappale irrotetaan esimuotista ja poltetaan tiiviiksi keraamiseksi kappaleeksi 12. Talla tavoin saadaan keksinndn menetelmassa kaytettMvS keraaminen muotti 12, joka on erittain tarkasti alkuperaistS mallia 10 vastaava ja joka sMilyttaa mittatarkkuutensa myos kuumen-nuksen aikana, kuten jMljempana selostetaan. EdellS mainittu valettava keraaminen massa 121 voi olla mitS tahansa sopivaa kaupallisesti saatavissa olevaa tyyppiM eikS sita kSsitella tassM yksityiskohtaisemmin.
Kuviossa 3 on esitetty toinen keksinnon yhteydessa sovellet-tava tapa muotin valmistamiseksi. Siina kSytetaan mallia 10 siitå kappaleesta, joka on valmistettava lopullisella tyokalulla tai sen osalla. Tassakin malli 10 valmistetaan jostain helposti tyostettavasta materiaalista, kuten puusta, muovista, alumiinista, sinkista tai vastaavasta. Mallin 10 6 91725 paaile asetetaan yleensa suora metallilevy 9',joka kuviossa 3 on kuvattu katkoviivoilla ja tåmån paaile kumikalvo 8 ja tåmån asetelman ylåpuolella olevaan tilaan 7 tuodaan esim. hydraulinen paine, jolloin tåmå paine muotoaa kumikalvon 8 vålityksellå levyn mallin 10 pinnan mukaiseksi. Nain muo-toiltua metallilevyå voidaan kåyttåå keksinnon menetelmåsså sintrausmuotin rakenneosana, kuten jåljempånå selostetaan. Kuviossa 4 on esitetty jatkokehitelmå tåstå levynmuotoamis-menetelmåstå, jossa ensimmåiseksi muotoiltu levy 9 jåtetåån mallin 10 paaile, kumikalvo 8 ensin poistetaan ja mallin 10 ja levyn 9 muodostaman kokonaisuuden påålle sijoitetaan toinen levy 6, joka kumikalvon 8 takaisin paikalleen sijoit-tamisen jalkeen painetaan mallia ja levyå 9 vasten. Tåmån jalkeen levyjen 6 ja 9 yhdistelmå 3 on poistettavissa mallin paaltå ja kaytettavissa kuten yksittåinenkin levy jåljempåna selostetulla tavalla. Levyt 9 ja 6 voivat olla samaa ainetta tai eri ainetta tai voidaan kåyttåå useampiakin levykerrok-sia kuin kahta. Tållå saadaan rakenne halutun vahvuiseksi ja/tai siile halutut muut ominaisuudet.
Samanaikaisesti valmistetaan keksinnon mukainen rakenneosa tyokalun toista puoliskoa 13 vårten tyoståmållå teråskappa-leeseen 14 esim. syvennys 15, joka on jonkin verran suurempi kuin mikå on muottionkalon ensimmåisen edellå kuvatuilla tavoilla valmistetun seinåmån mitat. Tåmå syvennys 15 voidaan tehdå karkeasti esimerkiksi rouhimalla ilman mainitta- • · via mittavaatimuksia. Teråsrunko 14 varustetaan myos yhdellå tai useammalla kanavalla 16, jotka ulottuvat rungon 14 ulkopuolelta syvennykseen 15 ja joiden kautta sintrattava pulveriseos 17 voidaan sydttåå muottionkaloon.
Kaksi keksinnon mukaista tapaa muodostaa muottionkalo on nåhtåvisså kuviosta 5 ja 6. Kuvion 5 toteutusmuodossa sijoitetaan keraamista ainetta oleva muotinosa 12 teråsrungon 14 påålle. Teråsrunko 14 ja keraaminen muotinosa 12 on mitoitettu toistensa suhteen siten, ettå ne muodostavat reunoistaan 18 tiiviin liitynnån, joka ei pååstå pulveria .. låvitseen. Metallirunkoon 14 jyrsityn syvennyksen 15 pinta 7 91725 19 ja tata vastapååtå oleva keraamisen kappaleen 12 pinta 20, joka vastaa alkuperaisen xnallin 10 vaikuttavaa pintaa 5, muodostavat våliinsa muottionkalon 21. Kuvion 6 toteutus-muodossa on toinen muotin puolisko 13 muodostettu periaat-teessa samalla tavoin kuin edellå, jolloin teraskappaleen 14 jyrsitty syvennys 15 muodostaa pinnallaan 19 muottionka-lon 22 toisen seinåmåosuuden. Tassa tapauksessa muodostuu muottionkalon ensimmainen seinMmMosuus 24 mallia 10 vasten muotoillusta levystå tai tassa tapauksessa levyjen 6, 9 muo-dostamasta laminaatista 3 ja erityisesti sen siitM puolesta, joka on ollut poispain mallista 10. Toisin sanoen verratta-essa kuviota 4 ja kuviota 6 muodostaa levyn 6 ulkopinta 24 muottionkalon ensimmaisen seinåmSosuuden. Toisen levyn 9 se pinta 23, joka on ollut alkuperSistS mallia 10 vasten osoittaa poispSin muottionkalosta 22. Myos levy-yhdistelmån 3 reunat on mitoitettu siten, ettS ne sopivat reuna-alueel-taan 18 tiiviisti runkokappaleen 14 vastaaviin alueisiin.
Taman jalkeen syotetåån kanavien 16 kautta keksinnon mukais-ta pulveriseosta 17 ei-esitetyillå sinånsa tunnetuilla lait-teilla muottionkaloon niin, etta se tulee tåyteen. Tåman jalkeen muottionkalossa 21 tai vastaavasti 22 oleva materi-aali sintrataan sopivassa lampotilassa, jolloin sintrautuva aine samalla diffuusiohitsautuu muottionkalon seinåmån kulloiseenkin metalliseen osaan. Kuvion 5 tapauksessa siis onkalossa 21 sintrautuva materiaali diffuusiohitsautuu terasrungon 14 seinamaån 19 muodostaen lujan metallurgisen liitoksen, kun taas sintrautuva materiaali ei kykene kostut-tamaan keraamisen muotinosan 12 pintaa 20. Tåmån tuloksena, kun sintraus on saatettu paatokseen ja kappale jSahtynyt, voidaan keraaminen osa 12 poistaa, jolloin rungon sintrat-tuun osuuteen jaa pinnan 20 painantakuva, joka on mittatar-kasti alkuperaisen mallin pinnan 5 kuva ja sillS voidaan siten mittatarkasti valmistaa alkuperaisen mallin mukaisia tuotteita.
Kuvion 6 toteutusmuodossa taas onkalossa 22 sintrautuva materiaali diffuusiohitsautuu seka metallirungon pintaan 8 91725 19 etta toisen muotinpuoliskon metallipintaan 24, jolloin syntyvåstå kappaleesta ei ole irrotettavissa mitaån. Koska pinta 23 kuitenkin oli alkuperaisen mallinpinnan 4 mitta-tarkka painanta tai kuva, on tallM syntyneella tyokalulla mahdollista mittatarkasti valmistaa alkuperaisen mallin mukaisia tuotteita.
Sintraustapahtuman kulun ohjaamiseksi siten, etta saavute-taan tavoiteltu mittatarkkuus, kåytetSMn keksinnon mukaista pulveriseosta, jossa on komponentteja, jotka vaikuttavat laajentavasti siten kompensoiden tavanomaisen pulveriseoksen taipumusta kutistua. Laajeneva pulveriosuus muodostuu aina-kin kahdesta erilaisesta pulveriaineosasta, joista ensimmåi-nen on paaasiassa rautaryhman metallia, edullisesti påå-asiassa nikkelia ja toinen ainesosa sisaltaa kuparia ja fosforia. Keksinnon mukaisesti kolmas ainesosa on kuparipoh-jaista lejeerinkiå ja se muodostaa pulveriseoksen paåasial-lisen komponentin, joka saa aikaan tarvittaessa lopputuot-teen hienon pinnan ja suurimman osan lujuudesta, mutta pelkåståån kaytettyna kutistuisi sintrattaessa voimakkaasti. Nikkeli-kupari-fosfori-seos taas turpoaa sintrattaessa, jolloin kutistuminen kompensoituu. Jokaisen ainesosista on oltava toisiinsa liukoinen. Ensimmaisen ainesosan metallin sulamispisteen tulee olla huomattavasti korkeampi kuin toisten ainesosien sulamispisteiden. Hiukkaskoot valitaan niin, etta ensimmainen ainesosa koostuu pelkaståan suhteel-lisen suurista rakeista, toisin sanoen pienemmat hiukkaset on erotettu pois. Toisen ainesosan raekoko on pienempi, mutta raekoolla ei ole oleellista merkitysta tuloksen kan-nalta. Ensimmainen pulveriainesosa koostuu siten esimerkiksi nikkelista, jonka raekokojakautuman aariarvot asettuvat rajojen n. 10-200 /urn valille, jolloin on edullista kayttaS pulveria, jonka keskimaaråinen raekoko on alueella n. 100-150 μια, esim. 100 μιη, jolloin pulverissa ei ole pienempia hiukkasia kuin n. 50 /xm eikå suurempia kuin n. 150 μιη.
Toinen pulveriainesosa koostuu esimerkiksi kupari-fosfo-riyhdisteesta CU3P, jolloin taman ainesosan keskimaåråisen raekoon on edullista olla alle 50 /xm. Kolmas ainesosa on I.
9 91725 edullisesti pronssia tai messinkiå, jonka seosanalyysi voi olla tavanomainen ja standardeja vastaava, ts. sopivaa kaupallisesti saatavaa tyyppiå. Kolmannen ainesosan keski-måHråinen raekoko voi vaihdella valilla n. 5-200 μχα riippuen esim. pinnanlaatuvaatimuksista. Nikkelin ja Cu3P:n måaråt ja suhteet seka raekoko on sovitettava kolmanteen aines-osaan, koska mittamuutos riippuu mm. taman raekoosta.
On todettu edulliseksi yhdiståå edella mainittuja ainesosia siten, etta paaasiallista kolmatta ainesosaa kåytetåån noin 60-75 paino-% ja ensimmaistS ainesosaa noin 20-30 paino-% ja toista ainesosaa noin 5-10 paino-% kutistumattoman seoksen muodostamiseksi. Seos sintrataan muottionkaloon syotta-misen jMlkeen låmpotilassa vahintaan noin 800°C ja edullisesti noin lampotilassa 850°C.
Edella kuvattu keksinnon mukainen kutistumaton materiaali perustuu seuraavien piirteiden yhdistelmåan. Yleenså pulve-rimetallurgian sovellutuksissa pyritMån saavuttamaan niin tiiviita ja kompakteja tuotteita kuin mahdollista. Taysin tiiviiden tuotteiden aikaansaaminen on vaikeaa, koska on kyse kaikkien kappaleissa olevien huokosten tayttåmisestS. Tama johtaa siihen, ettå materiaalin on kappaleessa kulje-tuttava ulkoa sisålle pSin, minkS seurauksena kappale kutis-tuu. Jos ehdoton tiiveys on vaatimuksena, tarkoittaa tåmM aina ennen sintrausta olleen tilavuuden pienenemistå toisin sanoen kutistumista. Tyokaluvalmistuksessa, jota tama pa-tenttihakemus koskee on kuitenkin mittatarkkuus tarkein vaatimus ja muut ominaisuudet on sovitettava ja optimoitava taman mukaisesti. Siten siis keksinnossa kaytetaan normaa-listi kutistuvaa ainesosaa (pronssi, messinki, tms.) ja turpoavaa seoskomponenttia.
Keksinnon turpoavan seoskomponentin toiminta on ilmiona selitettåvissa seuraavasti: Sintrattaessa materiaalia kiin-teassa tilassa kutistuu yksittåinen pulverimateriaali kay-tanndllisesti katsoen aina. Lineaarinen kutistuminen vaihte-lee prosessista riippuen valilla 1-15 %. Tata kutistumista _____ .... T” 10 91 725 voidaan pienentåå tai eliminoida lisååmållå tåhån pååaines-osaan pulveriainesosaa tai -seosta, jonka tilavuus lisååntyy sintrausolosuhteissa. Tållaiset turpoavat pulveriyhdistelmåt muodostuvat ainakin kahdesta komponentista, jotka ovat toisiinsa liukoisia. Sintrauslåmpotilan ollessa sellainen, etta toinen pulverikomponentti sulaa, liukenevat nåmå kaksi komponenttia toisiinsa. Pienemmillå hiukkasilla on kuitenkin suurempi energiasisålto ja siten suurempi pyrkimys muodostaa liuoksia. Kåytettåesså sulamattomana aineosana suurehkoja hiukkasia diffundoituvat atomit sulasta faasista huomatta-vasti nopeammin kiinteåån faasiin kuin kiinteåstå faasista sulaan. Tåmån seurauksena suurempien hiukkasten tilavuus kasvaa pienempien liuetessa, joiden håviåmisellå pååasiassa isojen hiukkasten vålitiloista ei ole oleellista merkitystå kappaleen tilavuudelle.
Tyokaluja ja varsinkin muovityokaluja valmistettaessa voidaan muottionkaloon sijoittaa ennen muotin kokoonpanoa ja pulverin syottoå putkia 25 tuotteen jååhdyttåmiseksi lopul-lisessa kåyttokohteessa, såhkovastuksia lopullisen tuotteen kuumentamiseksi sen kåyttokohteessa tai muita elementtejå, jotka jååvåt siten lopullisen sintratun kappaleen sisålle muodostaen sen rakenteellisen osan, koska ne diffuusiohit-sautuvat tai mekaanisesti lukittuvat (jos osat ovat keraami-sia) sintrautuvaan aineeseen.
Edellå mainittujen materiaalien, raekokojen måårien ja sintrauslåmpotilojen sopivalla yhdistelmållå on mahdollista aikaansaada kappaleita, joissa ei tapahdu lainkaan tai hyvin våhån kutistumista sintrauksen aikana tai jotka niin halut-taessa voivat myos laajeta. Tåmå siis aiheutuu siitå, ettå ainesosien yksi ja kaksi yhdesså aiheuttama tilavuuden kasvu kompensoi kolmannen pååasiallisen ainesosan kutistumisen. Nåin olien aikaansaadaan sintrauslåmpotilassa sellaiset olosuhteet, joissa toinen ainesosa on sulana ja ensimmåinen ainesosa on kiinteånå, jolloin toisella ainesosalla on suurempi liukoisuus ensimmåiseen ainesosaan kuin ensimmåi-sellå ainesosalla toiseen ainesosaan ja kolmas ainesosa on 11 91725 jahmeasså tilassa. Tålloin toisesta ainesosasta ensimmaiseen alnesosaan diffundoituvat atomit suurentavat taman tilavuut-ta, mika kompensoi kolmannen ainesosan atomien diffuusiota ulkoa sisallepain hiukkasten valitiloihin.
Kåytettaesså keksinnon mukaisesti teraksista tai muuta seosta olevaa runkoa ja metallista tai keraamista vastamuot-tia on valmistettavissa pinnaltaan mittatarkkoja ja lujuu-deltaan ja tiiveydeltaSn erinomaisia tyokaluja tai muita kappaleita sintrautuvan materiaalin hitsautuessa kiinni metalliseen rakenneosaan. Keksinnon mukaista kutistumatonta materiaalia voidaan tietenkin kayttaa keksinnon mukaisesti myos ilman metallista runkoa, esimerkiksi kahden keraamisen muottipuoliskon vålisesså muottionkalossa, jolloin loppu-tuote on pelkSstaan sintrattua materiaalia.
Claims (8)
1. Menetelmå sellaisten mittatarkkojen kappaleiden valmis-tamiseksi, jotka ainakin osittain muodostuvat sintratusta materiaalista, joka ennen sintrausta koostuu ainakin kolmen pulverimaisen ainesosan seoksesta, joista ensimmåinen on pååasiassa rautaryhmån metallia raekoolla enintaan n. 150 μτα, toinen ainesosa sisaltaa kuparia ja/tai fosforia raekoolla enintaan n. 150 μιη sekå kolmas ainesosa sisaltaa ainakin kuparia, tunnettu siitå, ettå mainittua materiaa-lia vårten muodostetaan pulveriseos, jossa on eniten kolmat-ta ainesosaa, ja oleellisesti våhemmån sekå ensimmåistå ettå toista ainesosaa, ettå pulveriseos sydtetåån onkalorakenteen ainakin kahden seinåmån (19 ja 24; 19 ja 20) våliinså muo-dostamaan onkaloon, edullisesti muottionkaloon (21; 22) ja sintrataan ilman pulveriseoksen puristusta paineetta tåsså muottionkalossa sekå låmpotilassa, joka on mainitun toisen ainesosan sulamispisteen ylåpuolella.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittu kolmas ainesosa on pååosin pronssia ja/tai messinkiå, toinen ainesosa on pååosin yhdistettå Cu3P ja ensimmåinen ainesosa pååasiassa nikkeliå, ettå ensimmåisen ainesosan hiukkaset ovat kooltaan våhintåån n. 50 μιη ja keskimååråiseltå kooltaan n. 100 Mm ja toisen ainesosan raekoko oleellisesti tåtå pienempi, ja ettå sint-raus tapahtuu låmpotilassa yli n. 800°C.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå mainittua materiaalia vårten sekoitetaan n. 60-75 paino-% kolmatta ainesosaa, n. 5-10 paino-% toista ainesosaa ja n. 20-30 paino-% ensimmåistå ainesosaa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå onkalon (21; 22) ensimmåinen seinåmå (20; 24) on metallia tai keramiikkaa ja toinen seinåmå (19) metallia, jolloin sintrauksen aikana sintrautuva materiaali samalla diffuusiohitsautuu muotin metalliseen seinåmåosuuteen, mutta i 13 91725 ei keraamiseen seinamåosuuteen, joka on siten sintrauksen jalkeen irrotettavissa kappaleesta ja muusta rakenteesta.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelma, tunnettu siitå, etta metallinen toinen seinamaosuus (19) on metal-liosaan (14) karkeasti tydstetty pinta, ja etta keraaminen ensimmainen seinamaosuus (20) on sinansa tunnetulla tavalla valmistettu keraamisesta massasta (12) valamalla se, kuivaa-malla ja polttamalla alkuperåisesta mallista (10) otetun esimuotin (11) avulla, jolloin keraaminen ensimmainen seinM-mMosuus saa aikaan lopullisen kappaleen muotoillun kaytto-pinnan ja mainittu metalliosa muodostaa lopullisen kappaleen rungon.
6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta metallinen ensimmainen seinamaosuus (24) on metallilevystS sinansa tunnetulla tavalla mallia (10) vas-taan hydraulipaineella muotoillun osan (3 tai 9) yksi sivu ja etta metallinen toinen seinåmåosuus (19) on metalliosaan (14) karkeasti tyostetty pinta, jolloin mainittu materiaali diffuusiohitsautuu molempiin seinamaosuuksiin (19, 24) ja levyn toinen sivu (23) muodostaa lopullisen kappaleen muotoillun kåyttdpinnan ja metalliosa lopullisen kappaleen rungon.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 4-6 mukainen menetelma, ·' tunnettu siita, etta ennen pulverimateriaalin syottoa sijoi- tetaan onkaloon (21; 22) putkia, sahkovastuksia tai muita elementteja (25), jotka jaMvat siten lopullisen sintratun kappaleen sisalle.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 4-6 mukainen menetelma, : tunnettu siita, etta 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 paaile useampia levyjS toinen toisensa peraan. 14 91725
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8901235 | 1989-04-07 | ||
| SE8901235A SE8901235D0 (sv) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | Saett att framstaella sintrade foeremaal |
| SE8901359A SE464115B (sv) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Saett att framstaella ett formverktyg |
| SE8901359 | 1989-04-14 | ||
| SE9000198 | 1990-03-28 | ||
| PCT/SE1990/000198 WO1990011855A1 (en) | 1989-04-07 | 1990-03-28 | Manufacture of dimensionally precise pieces by sintering |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI906026A0 FI906026A0 (fi) | 1990-12-05 |
| FI91725B FI91725B (fi) | 1994-04-29 |
| FI91725C true FI91725C (fi) | 1994-08-10 |
Family
ID=26660482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI906026A FI91725C (fi) | 1989-04-07 | 1990-12-05 | Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061439A (fi) |
| EP (1) | EP0420962B1 (fi) |
| JP (1) | JP2679871B2 (fi) |
| DE (1) | DE69005767T2 (fi) |
| DK (1) | DK0420962T3 (fi) |
| ES (1) | ES2049474T3 (fi) |
| FI (1) | FI91725C (fi) |
| WO (1) | WO1990011855A1 (fi) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5423899A (en) * | 1993-07-16 | 1995-06-13 | Newcomer Products, Inc. | Dispersion alloyed hard metal composites and method for producing same |
| SE9403165D0 (sv) * | 1994-09-21 | 1994-09-21 | Electrolux Ab | Sätt att sintra föremål |
| DE19721595B4 (de) * | 1997-05-23 | 2006-07-06 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Material zur direkten Herstellung metallischer Funktionsmuster |
| US8079429B2 (en) * | 2008-06-04 | 2011-12-20 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming earth-boring tools using geometric compensation and tools formed by such methods |
| US10213833B2 (en) * | 2015-08-06 | 2019-02-26 | The Boeing Company | Method for forming tooling and fabricating parts therefrom |
| EP3184211A1 (fr) | 2015-12-21 | 2017-06-28 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Matériau obtenu par compaction et densification de poudre(s) métallique(s) |
| WO2024054857A1 (en) * | 2022-09-06 | 2024-03-14 | Battelle Energy Alliance, Llc | Methods of forming sintered articles and associated assemblies and components |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1206704B (de) * | 1964-06-03 | 1965-12-09 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Sinterform zur Herstellung von Platten |
| US3779717A (en) * | 1972-07-12 | 1973-12-18 | Kawecki Berylco Ind | Nickel-tantalum addition agent for incorporating tantalum in molten nickel systems |
| US3957508A (en) * | 1972-07-18 | 1976-05-18 | Square D Company | Electrical contact materials |
| SE408435B (sv) * | 1976-11-03 | 1979-06-11 | Hoeganaes Ab | Sett att framstella ett kopparhaltigt jernpulver |
| SE414191B (sv) * | 1978-05-03 | 1980-07-14 | Hoeganaes Ab | Sett att enligt patentet 7612217-5 framstella jernbaserat pulver |
| JPS5844004B2 (ja) * | 1979-07-29 | 1983-09-30 | 日吉工業株式会社 | 高圧作動油濾過用フィルタ−の製造方法 |
| DE3311865C1 (de) * | 1983-03-31 | 1984-11-08 | Seilstorfer GmbH & Co Metallurgische Verfahrenstechnik KG, 8012 Ottobrunn | Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung einer Warmarbeits-Werkzeugform |
| US4544523A (en) * | 1983-10-17 | 1985-10-01 | Crucible Materials Corporation | Cladding method for producing a lined alloy article |
| JPS60224704A (ja) * | 1984-04-20 | 1985-11-09 | Mazda Motor Corp | 低温焼結性粉末シ−ト |
| DE3642208A1 (de) * | 1985-12-11 | 1987-06-25 | Hitachi Ltd | Verfahren zur herstellung von werkstuecken in der form von schalen mit gewoelbter oberflaeche |
| DE3817350A1 (de) * | 1987-05-23 | 1988-12-22 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zur herstellung von spiralfoermigen teilen sowie verfahren zur herstellung einer aluminiumpulverschmiedelegierung |
| US4971755A (en) * | 1989-03-20 | 1990-11-20 | Kawasaki Steel Corporation | Method for preparing powder metallurgical sintered product |
-
1990
- 1990-03-28 DE DE69005767T patent/DE69005767T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-28 EP EP90906406A patent/EP0420962B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-28 JP JP2506377A patent/JP2679871B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-28 US US07/613,582 patent/US5061439A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-28 ES ES90906406T patent/ES2049474T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-28 DK DK90906406.5T patent/DK0420962T3/da active
- 1990-03-28 WO PCT/SE1990/000198 patent/WO1990011855A1/en active IP Right Grant
- 1990-12-05 FI FI906026A patent/FI91725C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1990011855A1 (en) | 1990-10-18 |
| FI906026A0 (fi) | 1990-12-05 |
| ES2049474T3 (es) | 1994-04-16 |
| FI91725B (fi) | 1994-04-29 |
| JP2679871B2 (ja) | 1997-11-19 |
| DE69005767T2 (de) | 1994-06-01 |
| DK0420962T3 (da) | 1994-04-25 |
| EP0420962B1 (en) | 1994-01-05 |
| JPH03505350A (ja) | 1991-11-21 |
| EP0420962A1 (en) | 1991-04-10 |
| US5061439A (en) | 1991-10-29 |
| DE69005767D1 (de) | 1994-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2010676C1 (ru) | Способ прессования многослойных заготовок из различных порошковых материалов с вертикальным расположением слоев | |
| US5937265A (en) | Tooling die insert and rapid method for fabricating same | |
| US7261550B2 (en) | Metallic workpiece for use in an injection mold | |
| JPH11515058A (ja) | 固体を利用せずに作製する金型の熱特性改善技術 | |
| JPH0610009A (ja) | 無気孔帯域を有する焼結鉄成形部品の製造方法 | |
| GB1576222A (en) | Method of producing a forming tool | |
| FI91725C (fi) | Mittatarkkojen kappaleiden valmistus sintraamalla | |
| KR100502986B1 (ko) | 네트쉐이프다이와주형및그제조방법 | |
| US4972898A (en) | Method of forming a piston containing a cavity | |
| JPS629642B2 (fi) | ||
| EP0048496B1 (en) | Method for bonding sintered metal pieces | |
| JPH02501721A (ja) | 鋳物砂からの鋳型製造用不均質多孔性型具及びその製法 | |
| CA2421429A1 (en) | Hard metal body with hardness gradient, such as punching tools | |
| RU2713254C1 (ru) | Способ изготовления изделий из металлических порошков | |
| US5623727A (en) | Method for manufacturing powder metallurgical tooling | |
| Noguchi et al. | Manufacturing of high precision forming tool transferred from laser stereolithography models by powder casting method | |
| GB1309500A (en) | Composite bodies | |
| JP3060498B2 (ja) | 金属とセラミックスの結合体及びその製造方法 | |
| JPS5597406A (en) | Plain bearing | |
| GB2125436A (en) | Sinter bonding components through metal powder | |
| JPS6230804A (ja) | 粉末ホットプレス法による超硬質材料粉末と鉄系金属粉末の多層焼結方法 | |
| SU816695A1 (ru) | Пресс-форма дл гидростатическогопРЕССОВАНи пОРОшКОВ | |
| JPH07242914A (ja) | タングステン基合金及び該合金製慣性体並びに製造方法 | |
| JPH079264A (ja) | 溶浸法による放電加工用電極の製造方法 | |
| RU2167741C2 (ru) | Способ изготовления низкопористых порошковых материалов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: ELECTRO OPTICAL SYSTEMS FINLAND OY |
|
| MA | Patent expired |