DE2313960B2

DE2313960B2 - Verfahren zum pressen von metallpulver und negativ-form zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2313960B2
Application number: DE19732313960
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Herkimer N.Y. Wentzell (V.StA.)
Original assignee: Homogeneous Metals Inc
Current assignee: Homogeneous Metals Inc
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1976-03-18
Also published as: CA990106A; DE2313960A1; SE395118B; GB1399669A; BE797317A; JPS5141081B2; FR2177978B1; FR2177978A1; IT982914B; JPS4924812A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen von Metallpulver zu einem Formkörper von der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung. Die Erfindung betrifft weiter eine Negativ-Form zum Durchführen dieses Verfahrens von der im Oberbegriff des Patentanspruches 2 genannten Gattung.

Das Herstellen von Formkörpern durch Pressen von Metallpulver in Formen unter Druck ist bekannt. Beim Pressen von Formkörpern mit Abschnitten unterschiedlicher Dicke, mit abgestuften Abschnitten oder allgemein mit veränderlichem Querschnitt ergeben sich dabei Schwierigkeiten. Dies liegt daran, daß das Metallpulver zum Erzielen einer gleichmäßigen Verteilung und damit konstanter Dichte beim Pressen kaum seitlich in der Form fließt und sich dadurch verteilt. Ohne besondere Maßnahmen würde damit ein Formkörper mit über seinem Querschnitt unterschiedlicher Dichte entstehen.

Ein gutes Beispiel für einen aus Metallpulver zu pressenden Formkörper mit über seinem Querschnitt unterschiedlicher Dicke sind die Scheiben, die in Gasturbinen zum Halten der Turbinenschaufeln verwendet werden. Diese Scheiben haben eine von außen nach innen zunehmende Dicke. Zum Halten von Ringdichtungen weisen sie zusatzlich noch Vorsprünge auf Ihre Dicke schwankt im allgemeinen zwischen etwa 25 und etwa 100 mm. Bei einem Versuch des Pressen«, emersoiehen Scheibe in einer üblichen Kastenform mit einem Metallpulver mit einer angenommenen Fülldichte von 50% und mit Druckstempeln mit einer Kontur zum Erreichen der zwischen 25 und 100 mm schwankenden Dicke würde folgendes eintreten: das durch die Dicke von 25 mm dargestellte Volumen würde bis auf 100% seiner theoretischen Dichte zusammengedrückt. Das durch die Dicke von 100 mm dargestellte Volumen würde jedoch nur bis zu einem Viertel der Solldichte oder bis zu etwa 62,5% der theoretischen Dichte zusammengedrückt. Damit ergibt sich eine Scheibe mit unerwünschter Porosität und unterschiedlicher Dichte.

Vorgeschlagen wurde schon ein Verfahren zum Heißpressen von Formkörpern der eingangs genannten Gattung. Nach diesem Verfahren wird vor dem Pressen zur endgültigen Formgebung des Formkörpers von diesem eine vergrößerte Vorform hergestellt. Die Abmessungen einer bei diesem Verfahren verwendeten Negativ-Form werden aus den Größenangaben der vergrößerten Vorform errechnet Ebenso wird das Verdichtungsverhältnis der Negativ-Form entsprechend dem der vergrößerten Vorform gewählt. Eine besonders als Nachteil anzusehende Eigenart dieses vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, daß das Metallpulver nicht unmittelbar, sondern in mehreren Verfahrensstufen in seine endgültige Form gepreßt wird (DT-OS 22 62 428).

Bekannt ist auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sinterproduktes durch ein- oder mehrachsiges Pressen eines aus hitzebeständigem Pulver gebildeten Körpers. Dieses Verfahren umfaßt im wesentlichen die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen einer Vorform mit gegenüber dem endgültigen Formkörper in Achsrichtung vergrößerten Abmessungen,

b) Herstellen einer Negativ-Vorform entsprechend den Abmessungen der Vorform nach a),

c) Einlegen der Vorform nach a) in den Hohlraum der Vorform nach b) und Pressen der beiden Vorformen auf die Größe des gewünschten Formkörpers,

d) Entformen der beiden Formkörper aus der Preßmatrize und voneinander.

Mit diesem bekannten Verfahren lassen sich Sinterprodukte gleichmäßiger Dichte herstellen. Aber auch dieses bekannte Verfahren zerfällt in mehrere Verfahrensschritte. Ebenso verlangt es das Herstellen einer Vorform zusätzlich zum Herstellen der Negativ-Form (DT-OS 21 35 876).

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Ausbildung eines Verfahrens zugrunde, mit dem sich Formkörper unterschiedlicher Dicke und konstanter Dichte in einem Arbeitsgang aus Metallpulver pressen iassen. Die erfindungsgemäße Lösung für diese Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruches I aufgeführt.

Beim erfinciungsgemäßen Verfahren wird somit die Verdichtung oder Vorverdichtung der Negativ-Form auf die Kennzahlen des zu pressenden Metallpulvers abgestimmt. Damit und beim anschließenden Pressen gehen somit das die Negativ-Form bildende Metallpulver und das den Formkörper ergebende Metallpulver gemeinsam in dem Preßvorgang und die sich dabei ergebende Verdichtung ein. Über dem gesamten Querschnitt betrachtet bleiben die Dicke der Negativ-Form und des Formkörpers beziehungsweise des sie bildenden Metalbulvers beim Pressen konstant. Die

Verdichtung erfolgt gleichmäßig in dem die Negativ-Form und dem den Formkörper bildenden Metallpulver. Somit erhält der Formkörper auch bei unterschiedlicher Dicke konstante Dichte. Diese wird erfindungsgemäß in einem Arbeitsgang erzielt.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich die im Kennzeichen des Patentanspruches 2 genannte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Negativ-Form als zweckmäßig herausgestellt.

Die Erfindung wird am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Schnitt durch eine mit Metallpulver gefüllte Form vordem Pressen und

Fig. 2 ein Schnitt durch diese Form nach dem Pressen.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird eine Negativ-Form 10 aus Metallpulver bis zu einer Dichte vorverdichtet, die gleich der Fülldichte des zu pressenden Metallpulvers 11 ist. Im Beispiel handelt es sich um ein eine Superlegierung bildendes Metallpulver mit einer Fülldichte von 70% der theoretischen Fülldichte. Damit wird das die Negativ-Form 10 bildende Metallpulver bis auf 70% seiner theoretischen Fülldichte zusammengedrückt. Dabei hat djr Formhohlraum in Preßrichtung eine Dicke mit einem Übermaß von 30%. Die Negativ-Form 10 befindet sich in einem Metallkasten 13. Dieser wird nach dem Füllen abgedichtet. Zwischen zwei Druckstempeln 14 und 15 wird der Metallkasten 13 in eine Kastenform 16 eingesetzt und auf 100% der theoretischen Dichte des in F i g. 1 gezeigten Zustandes gepreßt.

Anschließend werden der Metallkasien 13 und die Negativ-Form 10 abgenommen. Zuvor kann der erhaltene Formkörper mit Ultraschall auf Porosität oder Einschlüsse geprüft werden.

Formkörper mit Hohlräumen werden auf gleiche Weise gefertigt. Ein Kern mit der gewünschten Form, der aber auf die gleiche Dichte wie die Negativ Form vorverdichtet wurde und der ein Übermaß entsprechend der Differenz zwischen der theoretischen Dichte und der Fülldichte des zu pressenden Metallpulver hai, wird in die Negativ-Form 10 eingesetzt. Anschließend wird auf übliche Weise gepreßt. Nach dem Pressen wird der Kern auf übliche Weise aus dem Formkörper herausgelöst.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Pressen von Metallpulver zu einem Formkörper, wobei eine zunächst hergestellte Negativ-Form aus einem Metallpulver mit gleicher Verdichtbarkeit wie das zu pressende Metallpulver und mit einer in Preßrichtung Übermaß aufweisenden Höhlung verwendet und nach Abschluß des Pressens die Negativ-Form von dem fertigen Formkörper entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Negativ-Form derart vorverdichtet wird, daß ihre Dichte der Fülldichie des zu pressenden Metallpulvers entspricht und mit einem is Übermaß hergestellt wird, daß sich aus dem Differenzbetrag der theoretischen Dichte und der Fülldichte des zu pressenden Metallpulvers ergibt,

b) das zu pressende Metallpulver in die gemäß a) vorbereitete Negativ-Form eingefüllt wird, und

c) das Metallpulver und die Negativ-Form derart gepreßt werden, daß ihre Dichte etwa ihrer theoretischen Dichte entspricht.

2. Negativ-Form zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus mindestens zwei in Preßrichtung zwischen einem oberen und einem unteren Druckstempel angeordneten, eine Höhlung einschließenden Formteilen aus Metallpulver mit gleicher Verdichtbarkeit wie das zu pressende Metallpulver, wobei die Formteile die Negativ-Konturen eines zu pressenden Formkörpers in Übermaß aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Negativ-Form (10) der Fülldichte des zu pressenden Metallpulvers (11) entspricht und das Übermaß der Formteile der Negativ-Form (10) sich aus dem Differenzbetrag der theoretischen Dichte und der Fülldichte des zu pressenden Metallpulvers (11) ergibt.

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