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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus hochschmelzbaren Metall- oder Legierungspulvern durch Verpressen derselben zu einem Rohling und abschliessendes Erhitzen dieses Rohlings auf Sintertemperatur durch Elektronenbeschuss im Vakuum.
Es ist ein Verfahren dieser Art bekanntgeworden, bei welchem ein stabförmiger Rohling durch eine ringförmige Kathode bewegt und hiebei zonenweise dem Elektronenbeschuss ausgesetzt wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist die mit ihm verbundene lange Bearbeitungsdauer. Ausserdem können nur Rohlinge mit bestimmten, vor allem kleinen Abmessungen Verwendung finden. Das zonenweise Schmelzen hat auch zur Folge, dass die aus dem erhitzten Teil des Rohlings ausgeschiedenen Gase zum Teil wieder von den bereits bearbeiteten Abschnitten absorbiert werden. Da die Rohlinge sofort auf die Sintertemperatur erhitzt werden, bleibt oft nicht genug Zeit alle Gasreste aus dem Inneren des Rohlings austreten zu lassen. Die Folge sind tiefe Risse und Lunkerbildungen.
Es ist ein Ziel der Erfindung diese Nachteile zu beseitigen und ein Sinterverfahren zu schaffen, bei welchem die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht und die Qualität der Sinterkörper verbessert wird. überdies soll auch das Sintern von Rohlingen mit grossen Abmessungen und komplizierter Form ermöglicht werden.
Dieses Ziel lässt sich mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erreichen, bei welchem die gesamte Oberfläche des Rohlings gleichzeitig am Elektronenbeschuss ausgesetzt wird.
Es ist dabei zweckmässig, wenn der Rohling zunächst auf 10 bis 15% der Schmelztemperatur seines Werkstoffes erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wird, bis die Gasausscheidung beendet ist, hierauf die Temperatur auf Sintertemperatur gesteigert und auf dieser bis zum Ende der Sinterung gehalten wird. Dies wirkt sich günstig auf die Qualität der fertigen Sinterkörper aus, insbesondere wird die Gefahr einer Lunker- und Rissbildung vermindert.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wurde ein Vakuumofen mit einer geheizten Kathode zur Erzeugung eines auf den Rohling gerichteten Elektronenstromes entwickelt. Gemäss der Erfindung umgibt bei diesem Ofen die geheizte Kathode die gesamte Oberfläche des Rohlings.
Es ist zweckmässig, wenn der Abstand zwischen Kathode und Oberfläche des Rohlings überall gleich ist, da man so eine besonders gleichmässige Erhitzung erzielen kann.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Es zeigt Fig. l einen Vakuumofen in einem durch seine Längsachse geführten Schnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1.
Gemäss Fig. l weist ein Vakuumofen, welcher zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet
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bestimmt und durch eine Vakuumdichtung--10--in der Gehäusewand geführt. Gehäuse--l--und Tisch --8-- sind geerdet. Um im Gehäuseinneren ein Vakuum von etwa 10-7 Torr herzustellen, wird der Ofen mit einer mechanischen Pumpe und einer ölfreien Hochvakuumpumpe verbunden. Ein optisches Polymeres-11und hier nicht gezeigte Thermoelemente dienen zur Temperaturmessung am Rohling und an einzelnen Ofenteilen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird folgendermassen durchgeführt : Mittels der Hubvorrichtung wird der Deckel abgehoben und der gepresste Rohling --9-- auf den Tisch --8-- gelegt. Die Kathode --6-- wird um den Rohling herum in gleichen Abstand von dessen Oberfläche angeordnet. Daraufhin wird der Deckel abgesenkt, der Ofen abgedichtet und mit Hilfe der Vakuumpumpen wird das erforderliche Vakuum im Ofen hergestellt. Nun wird die Kathode auf eine Temperatur aufgeheizt, bei welcher eine ausreichende Elektronenemission möglich ist, und in weiterer Folge die Hochspannung eingeschaltet. Der von der Kathode auf die Oberfläche des als Anode geschalteten Rohlings auftreffende Elektrodenstrom erhitzt den Rohling zunächst auf 10 bis 15% der Schmelztemperatur seines Werkstoffes.
Auf dieser Temperatur wird der Rohling solange gehalten, bis die Gasausscheidung aufhört. Die Dauer der Haltezeit hängt von der Menge der flüchtigen Zusätze im Pulver ab. Die weitere Erhitzung des Rohlings bis zur Sintertemperatur erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 50 C/min. Bis zum Ende der Sinterung wird der Rohling auf Sintertemperatur gehalten, dann werden Heiz- und Anodenspannung abgeschaltet, das Werkstück kühlt auf Zimmertemperatur ab und wird letztlich aus dem Ofen herausgenommen.
Wird die Dichtung --10-- als Hochspannungsisolator ausgeführt, so können das Gehäuse die Schirme--5--und die Kathode--6--geerdet werden und der Tisch mit einem gegen Erde positiven Potential verbunden werden. Da hiebei der Rohling nach wie vor Anode bleibt, hat diese Änderung keinerlei Einfluss auf das erfindungsgemässe Verfahren, bringt jedoch den Vorteil, dass Heizspannungsquelle und Hochspannungsquelle potentialmässig getrennt werden können, was gewisse Vereinfachungen mit sich bringt.
Das beschriebene Verfahren wurde mit Rohlingen aus Wolfram-, Molybdän- und Niobpulver sowie aus
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andern hochschmelzenden Metallen und deren Legierungen erprobt. Bei Anwendung des erfindungsgemässen Sinterverfahrens konnten aus den erwähnten Metallen praktisch porenfrei gesinterte Werkstücke hergestellt werden, die bis 250 mm im Durchmesser und bis 400 mm hoch waren. Die Werkstücke waren fast völlig entgast, die verbliebenen Gasreste waren gleichzeitig im Rohling verteilt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus hochschmelzenden Metall- oder Legierungspulvern durch Verpressen derselben zu einem Rohling und anschliessendes Erhitzes dieses Rohlings auf Sintertemperatur
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