DE1758080C3 - Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung stranggepresster Verbund korper - Google Patents

Description

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 kes zu schaffen, mit dem die Herstellung eines solkennzeichnet, daß der Plattierungsteil (3) becher- chen Werkstückes beschleunigt wird und das ermögförmig hergestellt wird und der aus Kern (2) und licht, ein Werkstück auch aus Metallen unterschied-Plattierungsteil (3) gebildete Strangpreßbolzen lichster Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf (1) so in den Rezipienten (13) eingelegt wird, daß deren Schmelzpunkt, in vielseitiger Verteilung atffzudie Becheröffnung zur Matrizenöffnung (14) 30 bauen.

weist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Kern- und Plattierungsteil getrennt gepreßt

und gesintert werden, und zwar der Plattierungsteil

mit einer konzentrischen öffnung gleichen Durch-

35 messers wie zumindest ein Ende des Kerns, daß

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur beide Sinterkörper zu einem Strangpreßbolzen inein-

pulvermetallurgischen Herstellung stranggepreßter andergesteckt werden und daß dieser Bolzen so in

Verbundkörper aus gesintertem Kern und gesinter- den Rezipienten eingelegt wird, daß das vom Plattie-

tem Plattierungsteil, bei dem der Strangpreßbolzen rungsteil umgebene Ende des Kerns zur Matrizenöff-

auf eine zum Erweichen zumindest eines der Metall- 40 nung weist,

anteile ausreichende Temperatur erhitzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich ins-

Aus der USA.-Patentschrift 3 010196 ist bereits besondere zum Herstellen von mit einem Kopf verse-

ein Strangpreßverfahren zur Herstellung von Zünd- henen bzw. von getauchten Erzeugnissen, beispiels-

kerzenelektroden bekannt, die sich aus einem hitze- weise von Ventilstößeln, deren Hauptkörper mit

und erosionsbeständigen Überzugsmetall, insbeson- 45 einer Schicht aus einem anderen Material überzogen

dere Nickel, und aus einem gut wärmeleitenden werden muß.

Kernmaterial, insbesondere Kupfer, zusammenset- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

zen. Zur Herstellung einer solchen Elektrode wird gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der in der

zunächst ein Preßkörper gebildet, indem Kernmetall- Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor,

pulver und Überzugsmetallpulver in den gewünsch- 5° Es zeigt

ten Schichtdicken in eine Brikettierpresse eingegeben F i g. 1 eine Seitenansicht eines zusammengesetz-

und verpreßt werden. Sodann wird der aus den bei- ten, aus gesintertem Metallpulver bestehenden

den , unterschiedlichen Metallpulvern bestehende Strangpreßbolzens,

Preßkörper gesintert. Der Sinterkörper wird dann in F i g. 2 in einem schematischen Schnitt den ersten

eine Strangpresse eingegeben, derart, daß die Schicht 55 Arbeitsschritt zum Pressen des zusammengesetzten

aus Überzugsmetall auf die Seite der Pressenöffnung Strangpreßbolzens,

zu liegen kommt. Beim Strangpressen fließen Kern- F i g. 3 die aus F i g. 2 ersichtlichen Teile in dem

und Uberzugsmetall derart, daß eine Zweimetall- Zustand, in welchem sie sich nach der Beendigung

Elektrode entsteht, deren Kupferkern stirn- und um- des Pressens des Bolzens befinden,

fangsseitig von einer Nickelschicht überzogen ist. 60 Fig.4 einen Längsschnitt des stranggepreßten

Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist, daß Verbundkörpers nach F i g. 3, nachdem der mit ge-

die beiden Metallpulver gemeinsam in einer Presse strichelten Linien angedeutete Kopf entfernt ist,

verpreßt \ind dann gemeinsam gesintert werden. F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des BoI-

Beide Metallpulver werden dabei zwangläufig dem zens,

gleichen Preßdruck und gleichen Sinterbedingungen 65 F i g. 6 einen Längsschnitt eines mit einem Überausgesetzt. Einige Metalle, wie z. B. Eisen und rost- zug versehenen, einen Kopf aufweisenden Verbundfreier Stahl, haben einen wesentlich höheren körpers, der aus dem in F i g. 5 dargestellten Bolzer Schmelzpunkt als andere .Metalle, so daß, wenn diese hergestellt wurde,

weiteres Ausführungsbeispiel eines

Fig. 7 eine Anordnung, bei der es möglich ist, eine mit einem Überzug versehene hohle Welle zu erzeugen,

F i g. 8 die Anordnung nach F i g. 7 in einem späteren Arbeitsstadium,

Fig.9 einen Längsschniu durch das rohrförmige. mit einem Kopf versehene Bauteil,

Fig. 10 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Strangpreßboizens,

F i g. 11 eine Anordnung zur Verarbeitung des in 1- i g. 10 dargestellten Bolzens,

F i g. 12 die Anordnung nach F i g. 11 nach Beendigung des Strangpreßvorganges,

Fig. 13 ein weiteres Ausfiil
Bolzens,

Fig. 14 den aus dem Bolzen nach Fig. 13 herstellbaren Verbundkörper,

Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bolzens,

Fig. 16 den aus dem Bolzen gemäß Fig. 15 herstellbaren Verbundkörper.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Strangpfeßbolzen bezeichnet, der aus einem Kern 2 und einem Plattierungsteil3 zusammengesetzt ist. Die beiden Bestandteile des Strangpreßbolzens, nämlich der Kern 2 und der Plattierungsteil 3 sind aus verschiedenen Metallpulvern mit Hilfe einer Brikettierpresse bekannter Art einzeln geformt. Die so erzeugten Preßkörper werden dann in einem Sinterofen in bekannter Weise gesintert. Dann werden der Kern 2 und der i'lattierungsteil 3 durch einen Preßvorgang zu dem Strangpreßbolzen 1 vereinigt.

■ Der Plattierungsteil 3 ist ringförmig ausgebildet und hat demzufolge eine konzentrische öffnung 4, deren Durchmesser dem Durchmesser des unteren Teils des Kernes 2 entspricht. Kern- und Plattierungstei) können also passend ineinandergesetzt werden.

Der Kern kann beispielsweise aus pulverisiertem Eisen oder pulverisiertem Kohlenstoffstahl hergestellt sein, während der Plattierungsteil aus einem Lagermetall, wie Bronze od. dgl., oder aus einem korrosionsbeständigen Metall, z. B. Aluminium, oder aus einem hohen Temperaturen standhaltenden Metall, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl, gefertigt ist.

In Fig.2 erkennt man in schematischer Darstellung eine auf bekannte Weise ausgebildete, insgesamt mit 10 bezeichnete Strangpresse zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Presse 10 umfaßt einen oberen Stempel 11 und einen unteren Stempel 12, die in den Bohrungen 13 bzw. 14 verschiebbar geführt sind. Die Bohrungen weisen einen unterschiedlichen Durchmesser auf und gehen an einer Schulterfläche 15 ineinander über, die vorzugsweise geneigt ist und einen Teil einer Kegelstumpffläche bildet. Mit 16 ist der Matrizenklotz der Presse bezeichnet.

Unmittelbar vor dem Pressen wird der zusammengesetzte Strangpreßbolzen 1 auf eine genügend hohe Preßtemperatur erhitzt. Bei nichtrostenden Stählen liegt diese Temperatur zwischen etwa 1040 und etwa 1240° C, während sich bei Bronze eine Temperatur von etwa 595° C als zweckmäßig erwiesen hat. Die Preßtemperatur muß stets unter dem Schmelzpunkt der Metalle liegen, aus denen der Bolzen zusammengesetzt ist. Beispielsweise schmilzt Bronze, die aus 90 Teilen Kupfer und 10 Teilen Zinn zusammengesetzt ist, bei etwa 1000⁰C, während Aluminium bei etwa 660° C schmilzt. Gesintertes Eisenpulver hat einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 1300° C. Man läßt nun den Bolzen 1 in die den Rezipienten darstellende obere Bohrung 13 des Strangpreßwerkzeuges der Presse 10 fallen, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Der Bolzen 1 ist dabei so in den Rezipienten eingelegt, daß das vom Plcttierungsteil 3 umgebene Ende des Kerns 2 zu der unteren Bohrung 14, also

ίο zur Matrizenöffnung weist. Der als Auswerfer dienende untere Stempel 12 wird bis zum unteren Ende der Matrizenöffnung 14 zurückgezogen. Gleichzeitig drückt man den Preßstempel 11 nach unten und übt damit einen Druck auf die obere Stirnfläche 5 des Bolzens aus. Dadurch wird dieser Bolzen nach unten gedruckt, wobei eine Verformung eintritt, sobald der Bolzen in Berührung mit der kegelstumpfförmigen Fläche 15 kommt und das Material in die Matrizenöffnung 14 hineingedrückt wird. Das Material des ringförmigen Plattierungsteils 3 hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Kern, so daß dieser Plattierungsteil der Form der konische;. Schulterfläche 15 und der zylindrischen Wand der Bohrung 14 folgt und dieses Material eim* allgemein rohrförmige Ge-

»5 stnlt annimmt, wie es in F i g. 3 bei 17 dargestellt ist. Zugleich wird aber auch der Kern des Bolzens nach unten gedrückt und bildet damit den Kern 18 des Vcrhundkörpers 19, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Nach Beendigung dieses Preßvorganges wird der

Preßstempel 11 nach oben zurückgezogen, während der untere als Auswerfer dienende Stempel 12 durch die Bohrung 14 nach oben bewegt wird, bis er in die Bohrung 13 eintritt und den stranggepreßten Verbundkörper 19 auswirft.

Nach Beendigung des Preßvorganges umfaßt also der Verbundkörper 19 einen zylindrischen Kern 18 aus einem gesintertem Metallpulver, z. B. aus Eisen, und eine rohrförmige Uberzugsschicht 17, die beispielsweise aus Bronze oder Aluminium bestehen kann. Der Verbundkörper 19 hat weiterhin einen Kopf 20, der ebenfalls mit einem Überzug versehen ist. Die zylindrische Außenwand des Verbundkörpers 19 sowie die konische Fläche des Kopfes 20 kann nun noch gegebenenfalls auf einer spitzenlosen Schleif-

maschine geschliffen werden. Wenn der Kopf 20 unerwünscht ist, kann er mit Hilfe einer Säge oder eines Einstechstahls abgeschnitten werden. Man erhält dann das in F i g. 4 dargestellte Werkstück, das beispielsweise eine Achse für ein Zahnrad oder eine Seilrolle bilden kann.

Bei dieser Verwendung des Verbundkörpers 19 besteht die rohrförmige Überzugsschicht 17 vorzugsweise aus Bronze, damit man in Zusammenhang mit einem geeigneten Schmiermittel hervorragende Lager-

eigenschaften erzielt. Wenn dagegen diese rohrförmige Überzugsschicht 17 aus Aluminium besteht, schützt sie den Kern 18, der beispielsweise aus Eisen oder Stahl besteht, gegen Rostbildung. Bei einer Überzugsschicht aus nichtrostendem Stahl, wird der

Kern 18 gegen Erosion geschützt, die durch das Vorbeiströmen heißer Gase hervorgerufen werden kann, wie es z. B. bei Brennkraftmaschinen vorkommen kann, wenn der Verbundkörper ein Auslaßventil darstellt.

Das in F i g. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Strangpreßbolzens unterscheidet sich von dem in F i g. 1 dargestellten Bolzens lediglich dadurch, daß der Plattierungsteil 3 eine relativ dünne Scheibe mit

einer nur sehr kleinen zentralen öffnung 4 ist. Der einen Kopf 20, dessen Dicke davon abhängt, wie Plattierungsteil 3 hat wiederum einen niedrigeren weit der obere Stempel 11 in den Rezipienten 13 einSchmelzpunkt als das Material des Kernes 2. Dieser geführt wird. Der Strangpreßvorgang wird also beenin F i g. 5 abgebildete Bolzen wird ebenfalls wieder det, während sich noch ein Teil des Strangpreßbolso in den Rezipienten eingelegt, daß das vom Plattie- 5 zens 1 im Rezipienten befindet. Der geschaffene Verrungsteil 3 umgebene Ende des Kerns 2 zur Matrizen- bundkörper kann als hohle Welle beispielsweise für öffnung 14 zeigt. Wie zuvor wird wieder ein Druck ein Kraftübertragungsglied oder aber als Kolben verauf die obere Stirnfläche 5 des Bolzens ausgeübt und wendet werden. Gegebenenfalls kann der Kopf 20 das gesinterte Metallpulver des Kerns bahnt sich sei- abgeschnitten werden.

nen Weg durch die zentrale öffnung 4 des Plattie- io Der in F i g. 10 abgebildete Strarigpreßbolzen 1 berungsteils3 nach unten. Wenn der Plattierungsteil 3 steht aus einem becherförmig hergestellten Plattienach unten in die engere Bohrung 14 gedrückt wird, rungsteil 3, der über einen zylindrischen Kern 2 gebildet dessen Material kurzzeitig einen innenliegen- stülpt ist. Dieser Kern 2 kann einen nach unten raden, ringförmigen verdickten Abschnitt 21, durch genden Vorsprung 6 aufweisen, der das Hineinfließen den die Bahn für das Kernmaterial verengt wird. So- 15 des Materials in die Matrizenöffnung 14 erleichtert, mit entsteht an dieser Stelle praktisch ein ringförmi- Der becherförmige Plattierungsteil 3 kann bei 7 abger Keil, durch den der Kern 18 und die rohrförmige geschrägt sein, um die Tiefe zu regeln, bis zu der die Überzugsschicht 17 des Verbundkörpers 19 mitein- seitlichen Teile 8 gegenüber dem oberen Teil 9 fließen, ander verankert werden. Außerdem wird hierdurch Vor Beginn des Pressens nehmen die Stempel 11 der Ziehvorgang unterstützt, dem die Materialien des ao und 12 die in F i g. 11 dargestellte Lage ein. Wenn Kerns 2 und des Plattierungsteils 3 unterworfen sind, der obere Stempel 11 in den Rezipienten 13 eingewenn sie in der engeren Bohrung 14 nach unten flie- führt wird, bewegt sich gleichzeitig der untere Stemßen. pel 12 nach unten. Das Material des Kerns 2 sowie

Auf Grund der Tatsache, daß der in Fig.5 ge- das Material des Plattierungsteiles3 fließen dann bei

zeigte Bolzen einen anders geformten Kern 2 und 25 genügend großer Druckeinwirkung in die Matrizen-

einen anders geformten Plattierungsteil3 sowie auch öffnung 14. In Fig. 12 ist die Strangpresse 10 nach

ein anderes Mengenverhältnis der verwendeten Beendigung des Arbeitsverfahrens dargestellt und

Materialien hat wie der in Fi g. 1 dargestellte Strang- man erkennt den fertigen Verbundkörper 19. Dieser

preßbolzen 1, hat auch der in F i g. 6 dargestellte Verbundkörper hat wiederum einen Kopf, der voll-

Verbundkörper 19 eine andere Gestalt. Dieser Ver- 30 ständig von dem Material 17 des Plattierungsteiles 3

bundkörper eignet sich sehr gut als Tellerventil oder überzogen ist. Auch der Schaft des Verbundkörpers

als Ventilstößel bei Anordnungen, bei denen es nicht ist über einen bestimmten Bereich mit diesem schüt-

einem Gasstrom von hoher Temperatur ausgesetzt zenden Material überzogen.

ist. Beispielsweise kann dieses in F i g. 6 dargestellte Der in F i g. 13 dargestellte Strangpreßbolzen 1 beWerkstück bei einem hydraulischen oder pneumati- 35 steht aus einem ringförmigen Plattierungsteil 3, der sehen Ventilaggregat verwendet werden, bei dem es den Kern 2 vollständig aufnimmt. Aus einem solchen keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Strangpreßbolzen läßt sich nach dem Verfahren ein

Die in Fig.7 dargestellte Strangpresse 10 unter- Verbundkörper 19 herstellen, der — wie Fig. 14

scheidet sich von der in F i g. 1 dargestellten und zeigt — nur im Randbereich seines Kopfes mit einem

oben beschriebenen Strangpresse dadurch, daß der 40 Überzug versehen ist.

untere, zugleich als Auswerfer dienende Stempel 12 In Fig. 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel

in Form eines Rohres ausgebildet ist. In der unteren eines Strangpreßbolzens 1 dargestellt, der einen sehr

Bohrung 14 ist weiterhin ein massiver Kernstempel schmalen ringförmigen Plattierungsteil 3 mit einer

21 angeordnet, der am oberen Ende seines Schaftes verhältnismäßig großen öffnung 4 aufweist Das aus

22 einen verdickten Kopf 23 trägt, der am oberen 45 diesem Strangpreßbolzen 1 nach dem Verfahren her-Ende vorzugsweise eine konische Form hat. In gestellte Erzeugnis ist in F ig. 16 abgebildet.

F i g. 7 ist der Strangpreßbolzen 1 bereits in den Re- Alle in den Figuren dargestellten Strangpreßbol-

zipienten 13 derart eingeführt, daß sein Plattierungs- zen werden in der Weise hergestellt, daß zunächst

teil zur Matrizenöffnung 14 weist. der Kern 2 und der Plattierungsteil 3 getrennt ge-

Vor Beginn des Strangpressens wird der massive 50 preßt und gesintert und anschließend zusammenge-Kernstempel 21 nach oben bewegt, bis die obere fügt werden. Das ist deswegen vorteilhaft, weil durch Stirnfläche des Kopfes 23 annähernd gerade unter- das getrennte Verpressen und Sintern der einzelnen halb der Unterkante der kegelstumpfförmigen Schul- unterschiedlichen Metalle die jeweils optimalen Preßterfläche 15 angeordnet ist, wie es in F i g. 7 gezeigt drücke und Sinterbedingungen eingehalten werden ist. Der als Auswerfer dienende Stempel 12 wird 55 können. Außerdem ist man in der Ausbildung der etwa in die Lage gebracht, wie es in F i g. 2 darge- Strangpreßbolzen frei, d. h. Kern- und Plattierungsstellt ist Das Strangpressen wird wie oben beschrie- teil können, wie aus den Figuren hervorgeht, die unben durchgeführt Die Fig. 8 zeigt die Stellung der terschiedlichsten Formen annehmen. Nach dem beStempel 11,12 und 21 in einem Stadium nach Been- schriebenen Verfahren können damit Verbundkörper digung des Strangpreßverfahrens. ' 60 aus einem Kern eines bestimmten Metalls und aus

Der so gefertigte rohrförmige Verbundkörper 19 einem Überzug aus einem anderen Metall fertigungs-

ist in F i g. 9 dargestellt Er hat as seinem einen Ende technisch sehr leicht und schnell hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

ί 758 080 1 2 bei der gleichen Temperatur wie niedriger schmel- Patentansprüche: zende Metalle gesintert werden, die Sinterung unvollständig ist und nur ein schwacher Verbund mit dem

1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Her- niedriger schmelzenden Metall erzielt wird. Eine unstellung stranggepreßter Verbundkörper aus ge- 5 vollständige Sinterung hat zur Folge, daß das gesinsintertem Kern und gesintertem Plattierungsteil, terte Metall nur geringe Festigkeit aufweist.

bei dem der Strangpreßbolzen auf eine zum Er- Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist weichen zumindest eines der Metallanteile ausrei- weiterhin, daß die Herstellung der Sinterkörper relachende Temperatur erhitzt wird, dadurch tiv zeitaufwendig ist. Zunächst wird das eine Metallgekennzeichnet, daß Kern (2) und Plattie- io pulver in die Brikettierpresse eingegeben, kurz vorgerungsteil (3) getrennt gepreßt und gesintert wer- preßt, dann das andere Metallpulver in die Briketden, und zwar der Plattierungsteil (3) mit einer tierpresse gegeben und das Ganze fertiggepreßt. Der konzentrischen öffnung (4) gleichen Durchmes- Preßkörper wird dann aus der Brikettierpresse entsers wie zumindest ein Ende des Kerns (2), daß nommen und in einen Sinterofen gegeben,
beide Sinterkörper zu einem Strangpreßbolzen 15 Durch das gemeinsame Verpressen beider Metall-(1) inemandergesteckt werden und dieser Bolzen pulver ist man auch im wesentlichen darauf be-(1) so in den Rezipienten (13) eingelegt wird, schränkt, die beiden Metallpulver in etwa schichtfördaß das vom Plattierungsteil (3) umgebene Ende mig zu einem Preßkörper zu vereinen. Das bedeutet, des Kerns (2) zur Matrizenöffnung (14) weist. daß mit dem bekannten Verfahren nur bestimmte

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ao Verteilungen der beiden Metallpulver in dem fertigen kennzeichnet, daß der Strangpreßvorgang in an Werkstück erreichbar sind.

sich bekannter Weise beendet wird, während sich Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

noch ein Teil des Bolzens (1) im Rezipienten (13) Strangpreßverfahren zum Herstellen eines aus gesin-

befindet. terten Metallpulvern zusammengesetzten Werkstük-