DE1179445B

DE1179445B - Process for the production of metal powder compacts, in particular those of larger dimensions

Info

Publication number: DE1179445B
Application number: DESCH21572A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Schmalz
Original assignee: HEINZ SCHMALZ DR ING
Current assignee: HEINZ SCHMALZ DR ING
Priority date: 1957-02-13
Filing date: 1957-02-13
Publication date: 1964-10-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: B 23 ηBoarding school Class: B 23 η

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:

Deutsche Kl.: 491-12German class: 491-12

Sch 21572 Ib/491 13. Februar 1957 8. Oktober 1964Sch 21572 Ib / 491 February 13, 1957 October 8, 1964

Durch die Erfindung soll die Herstellung von Preßlingen, vorwiegend größerer Abmessungen, aus Metallpulvern wesentlich vereinfacht und verbilligt werden, damit eine wirtschaftliche Weiterverarbeitung, auch durch plastische Warmverformung, ermöglicht wird.The invention is intended to produce compacts, mainly of larger dimensions Metal powders are significantly simplified and cheaper, so that further processing is economical, also by plastic hot deformation, is made possible.

Bekanntlich werden in der Pulvermetallurgie die Metallpulver mit einem Druck von etwa 4 bis 8 t/cm² gepreßt und dann in inerter Atmosphäre gesintert. Es ist auch bereits versucht worden, solchermaßen hergestellte Preßlinge in warmem Zustande zu Werkstücken oder Halbzeug weiterzuverarbeiten. Wirtschaftlicher Erfolg ist solchen Maßnahmen aber nur in Sonderfällen beschieden gewesen. An der Herstellung von Werkstücken und Halbzeug größerer Abmessungen auf pulvermetallurgischem Wege besteht aber deshalb großes Interesse, weil die Pulvermetallurgie Möglichkeiten der Werkstoffzusammensetzung bietet, die wesentlich größer sind als die der Schmelzmetallurgie. It is known that in powder metallurgy the metal powders are ^{pressed at a pressure of about 4 to 8 t / cm 2} and then sintered in an inert atmosphere. Attempts have also already been made to process compacts produced in this way in a warm state into workpieces or semi-finished products. However, such measures have only achieved economic success in special cases. However, there is great interest in the production of workpieces and semi-finished products of larger dimensions by powder metallurgy, because powder metallurgy offers possibilities for material composition that are significantly greater than those of melt metallurgy.

Schwierigkeiten bereitet das erwähnte Verfahren dann, wenn bei diesem Warmverarbeitungsprozeß der Werkstoff der Werkstücke zum Fließen gebracht werden muß. In diesem Falle werden einwandfreie Produkte ohne weiteres erzielt, wenn die Warmverarbeitungstemperatur so hoch liegt, daß sie in den Bereich der Sintertemperatur des Werkstoffes fällt. Diese Voraussetzungen sind gegeben, wenn es sich um die Verarbeitung von Metallpulvern aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt handelt. Bei Werk-Stoffen, deren Schmelzpunkt hoch liegt, ergeben sich aber dadurch Schwierigkeiten, daß der auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Preßling die Verformung nicht aushält und zerbröckelt. Entsprechend haben alle bisherigen Versuche, Halbzeug und größere Werkstücke auf pulvermetallurgischem Wege zu erzeugen, nur verhältnismäßig geringe Bedeutung erlangt. Größere Anwendung findet dieses Verfahren praktisch daher nur bei solchen Werkstoffen, die zumindest zu einem bedeutenden Teil Metalle enthalten, deren Schmelzpunkte niedrig liegen, z. B. bei Blei-Bronze.The above-mentioned method causes difficulties when in this hot working process the Material of the workpieces must be brought to flow. In this case it will be flawless Products easily achieved when the hot working temperature is so high that it falls within the range of the sintering temperature of the material. These requirements are met when it comes to the processing of metal powders made of metal acts with a low melting point. In the case of materials with a high melting point, the result is but difficulties in that the compact produced by powder metallurgy means the deformation does not endure and crumbles. Accordingly, all previous attempts, semi-finished products and Producing larger workpieces by powder metallurgy is of relatively little importance attained. In practice, this method is only widely used for materials that at least to a significant extent contain metals whose melting points are low, e.g. B. at Lead bronze.

Weiterhin ist es bekannt, das Pressen von Metallpulvern zu beliebigen Werkstücken durch Schwingungen zu erleichtern. Bei dieser Arbeitsweise wird der Druckbedarf durch Minderung der Reibungskräfte erheblich gesenkt, so daß bei gleichem spezifischem Druckaufwand eine höhere Dichte des Preßlings erzielt wird.It is also known to press metal powders into any desired workpieces by means of vibrations to facilitate. In this way of working, the pressure requirement is reduced by reducing the frictional forces considerably reduced, so that with the same specific pressure, a higher density of the compact is achieved.

Neuerdings wurde aber nun gefunden, daß die auf pulvermetallurgischem Wege hergestellten Preßlinge die Beanspruchung bei jeder plastischen Warmver-Verfahren zum Herstellen von Metallpulverpreßlingen, insbesondere solcher größerer
AbmessungenRecently, however, it has now been found that the compacts manufactured by powder metallurgy can withstand the stress of any plastic hot-molding process for the manufacture of metal powder compacts, especially those of larger sizes
Dimensions

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Heinz Schmalz, Dr.-Ing. Heinz Schmalz,

Menden (Sauerl.), Schmölen-Allee 1Menden (Sauerl.), Schmölen-Allee 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr.-Ing. Heinz Schmalz, Menden (Sauerl.)Dr.-Ing. Heinz Schmalz, Menden (Sauerl.)

formung aushalten, wenn sie eine Mindestwichte, die in einem bestimmten Verhältnis zur theoretischen Maximalwichte des zu verarbeitenden Werkstoffes steht, besitzen. Diese Wichte kann ohne weiteres durch zweimaliges Pressen und Sintern erzielt werden. Bei Strangpreß- und Walzbarren kann diese Nachverdichtung im Rezipienten der Strangpresse oder im Walzwerk erfolgen.withstand shaping if they have a minimum weight that is in a certain proportion to the theoretical The maximum weight of the material to be processed is available. This weight can easily can be achieved by pressing and sintering twice. In the case of extrusion and rolling bars this can Post-compression takes place in the recipient of the extrusion press or in the rolling mill.

Der Verwirklichung dieser Möglichkeit steht die Tatsache im Wege, daß nach den bisher üblichen Verfahren die Herstellung von Preßlingen wirtschaftlicher Größe, wie sie für die Weiterverarbeitung im Walzwerk oder in der Strangpresse notwendig sind, vertikale Pressen außerordentlicher Größe und hohen Hubes erfordert, wie sie in den Metallwerken normalerweise nicht vorhanden sind. Die Herstellung solcher Preßlinge für die Weiterverarbeitung zu Halbzeug würde unter Einsatz solcher großen Maschinen so teuer werden, daß sich eine solche Fertigung niemals lohnen könnte.The realization of this possibility stands in the way of the fact that according to the hitherto usual Process the production of compacts of economic size, as required for further processing in the Rolling mill or in the extrusion press are necessary, vertical presses of extraordinary size and high Hubes that are normally not available in the metalworks. The production Such compacts for further processing into semi-finished products would be made using such large machines get so expensive that such a production could never be worthwhile.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden zum Herstellen der Preßlinge schwere Pressen nicht mehr verwendet. Da eine Nachverdichtung sowieso vorgenommen wird, und zwar mittels der zur Weiterverarbeitung dienenden Maschinen, wie bereits dargelegt, genügt es, wenn die Festigkeit der für die Warmverformung vorgesehenen Preßlinge den normalen Beanspruchungen, z. B. des Transportes, die mit dieser Fabrikation verbunden sind, genügt. Es wurde festgestellt, daß diese Festigkeit normalerweise schon bei einer Wichte der Preßlinge erreicht wird, die etwa 50% der theoretischen Maximalwichte beträgt. Eine solche Wichte kann aber schon durch Verdichten des Metallpulvers unter dem Einfluß von hochfrequenten Schwingungen und ohne schwere Pressen erreicht werden. In Formen, vorzugsweise aus hitzebeständigem Material, um nachfolgend inIn the method according to the invention, heavy presses are not required for producing the compacts used more. Since a redensification is carried out anyway, by means of the for further processing Serving machines, as already explained, it is sufficient if the strength of the for the Hot forming provided compacts the normal stresses, z. B. of transport, the connected with this fabrication is sufficient. It has been found that this strength is normally is already achieved with a weight of the compacts which is about 50% of the theoretical maximum weight. Such a specific weight can, however, be achieved by compacting the metal powder under the influence of high-frequency vibrations and without heavy pressing. In forms, preferably made of heat-resistant material, to be followed in

.·■' ■ .F," .Vi*)* 4TO 690/180. · ■ '■ .F, ".Vi *) * 4TO 690/180

diesen auch sintern zu können, wird das Pulver eingefüllt und Hochfrequenzschwingungen von normalerweise 100 bis 150 Hz ausgesetzt. Dabei ist es gleichgültig, auf welche Weise die Schwingungen erzeugt und auf das Pulver übertragen werden. Bei 5 sehr hohen Preßlingen, z. B. bei der Herstellung von Strangpreßbarren, wird man die Schwingungen vorteilhafterweise auf solche parallel zur Formachse beschränken. Die Frequenz der Schwingungen ist nun um so höher zu wählen, je niedriger das spezifische Gewicht des pulverisierten Metalls ist.To be able to sinter this too, the powder is poured in and high frequency vibrations from normally 100 to 150 Hz exposed. It does not matter in which way the vibrations are generated and transferred to the powder. At 5 very high compacts, e.g. B. in the production of Extruded billets, the vibrations will advantageously be applied to those parallel to the mold axis restrict. The frequency of the vibrations is to be chosen the higher, the lower the specific one Weight of powdered metal is.

Gemäß der Erfindung beträgt die Amplitude der Schwingungen das Doppelte der Maximalkorngröße des zu verdichtenden Metallpulvers und der Preßdruck etwa 100 bis 250 g/cm². Diese Maßnahme ist besonders bei der Herstellung sehr hoher Preßlinge, z. B. bei der Herstellung von Strangpreßbarren, sehr vorteilhaft.According to the invention, the amplitude of the vibrations is twice the maximum grain size of the metal powder to be compacted and the pressing pressure is about 100 to 250 g / cm ² . This measure is particularly useful in the production of very tall compacts, e.g. B. in the production of extrusion bars, very advantageous.

Es ist nicht unbedingt notwendig, die Sinterung in den Verdichtungsformen vorzunehmen, dürfte aber insbesondere bei sehr schweren Preßlingen das Arbeiten wesentlich erleichtern.It is not absolutely necessary to carry out the sintering in the compaction molds, but it should make work much easier, especially with very heavy compacts.

Das Verfahren kann außer zur Herstellung von Walz- und Strangpreßbarren auch in der üblichen Pulvermetallurgie mit wirtschaftlichem Vorteil angewandt werden.In addition to the production of rolling and extrusion bars, the process can also be used in the usual Powder metallurgy can be applied with economic advantage.

Die Zeichnung zeigt Vorrichtungen zur Ausübung des Verfahrens. In Abb. 1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Herstellung von Walzbarren schematisch dargestellt, bei welcher die Schwingungen auf mechanischem Wege durch Exzenter erzeugt werden. Die erforderliche Frequenz wird mittels eines Frequenzwandlers eingestellt. Auf einem Tisch 1, der auf Federn 2 abgestützt ist, ist eine Form 3 montiert, die mit einem Füllaufsatz 4 versehen ist. Auf das Metallpulver 5 wirkt eine Auflast 6, die durch hydraulische Einrichtungen 7 abgehoben werden kann. Ein Sender 8 für die Schwingungen ist unter der Tischplatte angebracht.The drawing shows devices for performing the method. For example, in Fig. 1 there is a Apparatus for the production of rolling ingots shown schematically, in which the vibrations be generated mechanically by eccentrics. The required frequency is determined by means of of a frequency converter. On a table 1, which is supported on springs 2, is a Form 3 mounted, which is provided with a filling attachment 4. A load acts on the metal powder 5 6, which can be lifted off by hydraulic devices 7. A transmitter 8 for the vibrations is attached under the table top.

A b b. 2 und 3 ze'igen beispielsweise eine Vorrichtung zur Herstellung von Strangpreßbarren. Auf einem Federsatz ü ruht ein Halter 12, welcher eine Form 3 mit ihrem Füllaufsatz 4 aufnimmt. Der Halter 12 und damit die Form 3 und das Pulver 18 werden über am Halter befestigte Blattfedern 15 durch Elektromagnete 16 in Schwingungen parallel zur Formachse versetzt. Eine Auflast 17 ruht während der Verdichtung auf dem Pulver 18 und kann durch hydraulische Einrichtungen 9 abgehoben werden.A b b. 2 and 3 show, for example, a device for the production of extrusion bars. On a spring set ü rests a holder 12, which a Form 3 with its filling attachment 4 receives. The holder 12 and thus the mold 3 and the powder 18 are Via leaf springs 15 attached to the holder by electromagnets 16 in vibrations parallel to the Offset mold axis. A load 17 rests on the powder 18 during compaction and can through hydraulic devices 9 are lifted.

Claims

Claim:

Process for the production of metal powder compacts to be sintered and re-compacted and possibly plastically deformed, especially those of larger dimensions, with a minimum weight of 50% of the theoretical weight of the solid metal, with a constant pressure and vibrations of 100 to 150 on the metal powder at the same time Hz act, characterized in that the pressure is about 100 to 250 g / cm ² and the oscillation amplitude is twice the largest grain size of the metal powder.

Considered publications:

German patent specifications No. 541 515, 749 800,
870 818;

U.S. Patent Nos. 2,519,208, 2,549,642;

Kieffer — Hotop, »Sintereisen und Sinterstahl«, 1948, p. 437;

Franz Skaupy, "Metallkeramik", 4th edition, 1950, pp. 96, 99.

1 sheet of drawings