[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Preßlingen aus Pulver gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] In der europäischen Patentanmeldung 80 100 788.1 wird ein Verfahren zur Herstellung
von metallischen Preßlingen beschrieben, bei dem das Ausgangsmaterial ein Metallpulver
ist. Gemäß diesem Verfahren wird Pulver in eine Kapsel eingeschlossen, die Kapsel
mit dem Pulver erhitzt, die Kapsel in den Druckraum einer Presse eingesetzt und mit
einer Schicht aus einem leichtverformbaren, thermisch stabilen Pulver mit einer Schichtstruktur
von leicht aneinandergleitenden Pulverkörnern und mit guten wärmeisolierenden Eigenschaften
umgeben. Ein Kolben wird in den Druckraum eingeführt und bewirkt das Zusammenpressen
des Pulvers sowie eine Bindung der Pulverkörner untereinander, so daß man einen homogenen
Körper erhält, dessen Dichte völlig oder annähernd gleich der theoretischen maximalen
Dichte ist. Mit Rücksicht auf den Preis und die Verfügbarkeit besteht das leichtverformbare
Pulver vorzugsweise aus Talk, doch kann auch ein anderes Material mit ähnlichen Eigenschaften,
wie beispielsweise Pyrophyllit, verwendet werden. Die fertiggepreßten Preßlinge werden
dabei zu Werkstücken weiterverarbeitet, deren Form und Größe von der
*Form und Größe des Preßlings verschieden ist. Das bekannte Verfahren eignet sich nicht
zur HerStellung von Preßlingen, deren Form und Größe nahezu mit der Form und Größe
des fertigen Werkstückes übereinstimmt.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
zu entwickeln, mit dem Preßlinge hergestellt werden können, deren Form und Größe bereits
weitgehend mit einem Werkstück komplizierter Form übereinstimmt, so daß nur noch eine
geringe Bearbeitung des Preßlings erforderlich ist, um die endgültien ge Form und
die endgültigen Abmessungfdes fertigen Werkstücks zu erhalten.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches
1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 genannten Merkmale hat.
[0005] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
[0006] Gemäß der Erfindung wird das Pulver in eine erste Kapsel eingeschlossen, welche dieselbe
Form wie das fertige Produkt hat, jedoch etwas größer ist. Das Pulver wird entgast
und die Kapsel wird verschlossen. Diese erste Kapsel wird etwa in der Mitte einer
zweiten, größeren Kapsel placiert. Diese zweite Kapsel kann eine einfache Form haben.
Der Raum zwischen den beiden Kapseln wird mit einem Mittel gefüllt, das bei der Preßtemperatur
viskos ist. Die zweite Kapsel mit ihrem Inhalt wird auf eine Temperatur erhitzt, bei
welcher die Pulverkörner unter Druck aneinandergebunden werden, worauf sie in dem
Druckraum einer Presse placiert und von einem leichtverformbaren Material, wie Talk
oder PyrophyIlit, umgeben wird. Anschließend wird ein Kolben in die Druckkammer eingeführt,
der den Inhalt der Druckkammer unter Druck setzt. Das Material, das die erste Kapsel
mit komplizierter Form umgibt, ist so viskos, daß es einen allseitigen isostatischen
Druck auf die Kapsel ausübt und diese verdichtet, ohne ihre Proportionen nennenswert
zu verändern. Unter der gemeinsamen Wirkung dieser Verdichtung und der hohen Temperatur
werden die Pulverkörper aneinandergebunden, so daß ein massiver Körper gebildet wird.
[0007] Das Material zwischen den beiden Kapsel kann ein Salz, ein Metall oder eine Glassorte
sein, wobei die Schmelz-oder Erweichungstemperatur dieses Materials weit unterhalb
der verwendeten Preßtemperatur liegt. Der Preßdruck liegt in der Regel über 1 kBar,
vorzugsweise zwischen 3 und 10 kBar. Die Preßtemperatur ist materialabhängig. Geeignete
Preßtemperaturen sind für Stahl (S
chnellstahl) 1050 - 1100°C, für Superlegierungen 1100 - 1250°C, für keramisches Material
1000 - 1700°C und für Hartmetall 1400 - 1500°C. Eine hohe Temperatur bewirkt eine
hohe Dichte bereits bei relativ niedrigem Druck und eine kurze Preßzeit. Wird die
Pulvertemperatur gesenkt, so kann man dieselbe hohe Dichte erhalten, indem der Druck
und/oder die Preßzeit erhöht werden. Unterhalb einer bestimmten Temperatur ist es
nicht mehr möglich, eine Bindung und eine brauchbare Dichte zu erzielen.
[0008] Das viskose Material zwischen den beiden Kapseln wirkt auch als ein Wärmespeicher,
der die innere Kapsel umgibt und deren Abkühlung verzögert. Hierdurch wird verhindert,
daß hinsichtlich ihres Volumens kleine und hervorstehende Teile mit großen Flächen
im Verhältnis zu dem eingeschlossenen Pulvervolumen abgekühlt werden. Diese Teile
behalten daher die Bindungstemperatur während einer langen Zeit bei, so daß ein Druck
aufgebracht werden kann, solange die Voraussetzungen für eine Bindung gegeben sind.
Es ist daher möglich, Werkstücke mit sehr dünnen herausragenden Teilen zu pressen.
[0009] Anhand der Figur soll das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert werden.
[0010] In der Figur bezeichnet 1 einen Preßtisch und 2 einen beweglichen Kolben einer im
übrigen nicht dargestellten Presse. Auf dem Preßtisch ist ein Preßzylinder 3 mit einem
losen inneren Boden 4 placiert. Eine innere Kapsel 5, deren Form mit der Form eines
fertigen Werkstücks übereinstimmt, ist mit Pulver 6 gefüllt. Diese innere Kapsel 5
ist in der Mitte einer äußeren Kapsel 7 placiert,und von allen Seiten von einem Mittel
8 umgeben, das bei Preßtemperatur so viskos ist, daß es sich im wesentlichen wie eine
Flüssigkeit verhält und dadurch einen allseitigen Druck auf die innere Kapsel 5 ausübt
und das in der Kapsel eingeschlossene Pulver komprimiert, ohne die Form der Kapsel
5 nennenswert zu verändern. Die äußere Kapsel 7 ist in dem Druckraum 9 placiert, der
aus dem Preßzylinder 3, dem Boden 4 und dem Kolben 2 gebildet wird. Die äußere Kapsel
7 ist von allen Seiten mit einer Schicht aus Talkpulver 10 umgeben. Wenn der Kolben
2 in den Preßzylinder 3 eingeführt wird, wird ein Druck auf das Talkpulver 10 ausgeübt.
Dieser pfanzt sich bis zur äußeren Kapsel 7 fort. Das Talkpulver hat als druckübertragendes
Mittel keine idealen Eigenschaften, da es die Form einer in ihm eingebetteten Kapsel
in gewissem Maße verändern würde. Diese Unvollkommenheit ist ein großer Nachteil,
wenn ein Werkstück komplizierter Form in nahezu seine endgültige Form und Abmessung
gepreßt werden soll. Dank des viskosen Mittels 8 wird die Kapsel 5 einem allseitigen
Druck ausgesetzt, so daß beim Pressen keine oder nur eine unbedeutende Formveränderung
auftritt. Bei dem Material 8 kann es sich um ein solches handeln, das bei Raumtemperatur
pulverförmig ist oder das aus aus Pulver gepreßten oder gegossenen Blöcken besteht,
die zusammen eine der Kapsel 5 angepaßte Aushöhlung bilden. Wenn das Material 8 bei
der Erhitzung seine viskosen Eigenschaften annimmt; besteht die Gefahr, daß die Kapsel
5 nach unten sinkt oder nach oben steigt. Um dies zu verhindern, können zwischen der
inneren Kapsel 5 und der äußeren Kapsel 7 Stützen angebracht werden.
1. Verfahren zur Herstellung von Preßlingen aus Pulver, das in eine Kapsel (5) eingeschlossen,
erhitzt und bei Bindungstemperatur einem hohen Druck ausgesetzt wird, bei dem eine
Bindung der Pulverkörner untereinander eintritt und ein im wesentlichen solider fester
Körper gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver (6) in äne erste Kapsel (5)
eingeschlossen wird, daß diese erste Kapsel (5) in einer zweiten größeren Kapsel (7)
placiert wird, daß der Raum zwischen den Kapseln (5, 7) mit einem Mittel (8) gefüllt
wird, das bei der Preßtemperatur viskos ist, daß die zweite Kapsel (7) mit Inhalt
auf die Bindungstemperatur des Pulvers erhitzt und derart in einem Druckraum (9) der
Presse placiert wird, daß die zweite Kapsel (7) von einem leichtverformbaren Material
(10), wie z.B. Talk oder Pyrophyllit, umgeben ist, und daß ein Kolben (2) in den Druckraum
(9) eingeführt wird und einen Druck erzeugt, der eine Bindung und Verdichtung des
Pulvers (6) in der ersten Kapsel (5) bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kapsel (5) eine
Form hat, die im wesentlichen mit der Form des fertigen Werkstücks übereinstimmt und
eine der Volumenverringerung angepaßte Größe hat..
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (8)
zwischen den Kapseln (5,7) bei der Preßtemperatur plastisch oder völlig flüssig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (8) zwischen
den Kapseln.aus einem Salz, einem Metall oder einer Glassorte mit einer weit unter
der gewählten Preßtemperatur liegenden Schmelztemperatur oder Erweichungstemperatur
besteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Preßdruck mindestens 1 kBar beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck 3 bis 10 kBar
beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Preßtemperatur beim Pressen von Schnellstahlpulver 1100 bis 1150°C beträgt.
