DE497558C - Herstellung von schwer bearbeitbaren oder unbearbeitbaren festen Koerpern grosser Dichte - Google Patents

Description

• Herstellung von schwer bearbeitbaren oder unbearbeitbaren festen Körpern großer Dichte Bei der Herstellung von schwer bearbeitbaren oder unbearbeitbaren festen Körpern wind meist so vorgegangen, daß ein pulverförmiges Ausgangsmaterial erst stark gepreßt und .darauf ansteigend sehr hoch erhitzt-wird. Um den Herstellungsvorgang abzukürzen, ist schon öfter vorgeschlagen worden, beim Sintern gleichzeitig zu pressen. Auf diesem Wege können jedoch vielfach solche Körper; die bei der Herstellung auf i ooo° C und darüber erhitzt werden müssen, nicht vollkommen dicht erzeugt werden, .da es keine Preßformen gibt, die neben einer derart hohen Erhitzung auch noch die zur Erzielung sehr dichier Körper erforderlichen Preßdrüekevon r ooo kg und darüber je Quadratzentimeter aushalten können.
• Vorgeschlagen wurde endlich auch schon, vorgesinterte Preßkörper aus schwer schmelzbaren Metallen und deren Verbindung einem Verdichtungsprozeß in einer Art Kugelmühle bei gleichzeitiger Erhitzung auf etwa Dunkel-Z> zu unterwerfen. Abgesehen davon, daß hierbei eine Behandlungszeit von vielen Stunden erforder1icli ist, können auch in diesem Falle keine ausreichend dichten Körper erzielt werden, da einesteils die Erhitzung zu niedrig gewählt ist und andernteils .die durch die verwendeten Schlagkugehi erreichbaren bücke viel zu gering sind. Die Erfindung zeigt nun einen neuen Weg, wie vorgesinterte Preßkörper nachträglich durch Druck -und Temperatur verdichtet werden können, und zwar nicht nur in äußerst kurzer Zeit, sondern auch unter Ausbildung einer Struktur. die derjenligen äußerst nahe kommt, .die aus .dem Schmelzfluß erstarrte Körper desselben Ausgangsmaterials aufweisen. Ziidiesem Zwecke wird gemäß der Erfindung die Verdichtung des in bekannter Weise vorgesinterten Preßkörpers in einer Presse ohne seitliche Preßbacken bei einer Temperatur vorgenommen, die Rotglut übersteigt, jedoch immerhin noch unterhalb 70 °b" der Schmelztemperatur des zu verdichtenden Körpers liegt. Der Preß.druck kann hierbei gefahrlos auf r ooo kg je Quadratzentimeter und weit darüber gesteigert werden, wodurch in Gemeinschaft mit der angewendeten hohen Temperatur stets eine vollkommene Dichte der herzustellenden Körper sichergestellt wird.
• Da hei .dem neuen Verfahren sowphl beim Vorsintern des Preßkörpers als auch beine Heißpressen des Sinterkörpers .die herzustellenden Körper nicht bis in die :Nähe ihres Schmelzpunktes erhitzt werden. so lassen sich in den meisten Fällen, so insbesondere bei der Herstellung von Körpern aus schwer schmelzbaren Metallen und Metallverbindungen, naturgemäß erhebliche Stromkosten ersparen. Ein weit wesentlicherer Vorteil des neuen Verfahrens liegt sodann darin, daß nunmehr auch feste Körper aus solchen Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise sehr grobkörniges Wolframpulver und Zirkonoxydpulv er. hergestellt werden können, die bei Anwendung der bisher üblichen Verfahren entweder nur zu nicht genügend dichten oder sogar zu vollkommen porösen Körpern führten. Der Hersteller wird dadurch weit unabhängiger von der Korngröße und Beschaffenheit des Ausgangsmaterials; er hat es, um aus den verschiedensten Materialien dichte Körper herauszustellen, nur jeweils notwendig, den Druck und die Temperatur beim Pressen des vorgesinterten Körpers .der Pulverfeinheit des Ausgangsmaterials anzupassen. Auch gibt diese größere Freiheit in der .luswahl der Ausgangsmaterialien in Geine inschaft mit den Anwendung findenden hohen Drücken die Möglichkeit, die Rekristallisation des herzustellenden Körpers Tu beeinflussen.
• Um die Kristallisation .des herzustellenden Körpers günstig zu beeinflussen, können dem pule erförmigen Ausgangsmaterial auch in an sich bekannter Weise geeignete Zusätze, bei Wolfram beispielsweise Alkalisilikate, zugesetzt werden. Da beim neuen Verfahren die Erhitzungstemperaturen beträchtlich unter der Schmelztemperatur liegen, so kann naturgemäß weit weniger eine vorzeitige Verdampfung der meist einen niedrigeren Schmelzpunkt als .der Grundkörper besitzenden Zusätze eintreten. Es gelingt dadurch, auch solche die Kristallisation beeinflussenden Zusätze zu verwenden, die bisher wegen zu niedriger Ver;lampfungstemperaturen unverwendbar waren. _ Schließlich können die erfindungsgemäß hergestellten Körper auch noch nachträglich einerTeinperung unterworfen werden, zwecks .lusgleichs der :durch (las Drücken hervorgerufenen inneren Spannungen, unter gleichzeitiger Hervorrufung einer R.ekristallisation.
• Beispiele für die bei Durchführung des neuen Verfahrens anzuwendenden Temperaturen und Drücke sind die folgenden: Wolframpulver von Volumen 1,5 ccln für io g einer mittleren Korngröße von 3 bis S,y (bei extremen Korngrößen von o,5 bis 16,u) wird mit einem Druck von etwa r ooo kg je Quadratzentimeter gepreßt und bis höchstens a 40o° C gesintert. Der entstehende Sinterkörper ist stark porös und hat ein spezifisches Ge-Wicht voll etwa 14 (massives Wolfram etwa 19). Der Körper wird hierauf ohne seitliche Begrenzuligen zwischen Preßbacken in einer reduzierenden oder indifferenten Gasatmosphäre bei 1 30o° C einem Druck von etwa 15 ooo kg je Qtl<<Jratzentimeter unterworfen, wodurch das spezifische Gewicht des Körpers auf 17 biS 18 an:: :igt.
• Reines Calciumfluorid mit einem Schmelzpunkt von 1 37o':# C wird mit einem Druck von 8oo kg je Quadratzentimeter zu Körpern zusammengepreßt und diese bei goo° C gesintert. Die entstehenden -interkörper werden darauf bei i ooo° C mit einem Druck von r 5oo kg je Quadratzentimeter zusammengepreßt. wobei sich der ursprünglich völlig poröse und bröcklige, leicht durch Schaben und Feilen bearbeitbare Preßkörper zu einer nahezu dichten, marmorartigen [email protected] vereinigt, die sich nur durch Bearbeiten mit denn Hammer zertrümmern läßt.
• Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Preßeinrichtung ist auf der beiliegen- -den Zeichnung in Abb. r im senkrechten Schnitt und in Abb. z im Gnlndriß lar gestellt. . .
• Auf eine Grundplatte a ist ein Ofengehäuse h gesetzt, las durch eilen -Declccl c unter Zwischenschaltung eines Asbestringes d abgeschlossen ist. Die Ofenauskleidung wird durch drei übereinandergeschichtete Ringkörper e, f, g- aus feuerfestem Material, etwa Zirkonoxvd, gebildet. Zentral im Deckel c .ist eine Führungshülse na für einen zvliil(lri.clicn oder prismatischen Stempel i aus Wolfram eingesetzt, . dessen angeschweißter Preßbalckenteil i' zweckmäßig aus Wolfram (-der einer Hartinitallegierung bestellt, -die z. D. mehr als 5o % Wolframcarbid enthält. Die Stempelunterlage wird durch zwei in die untere Ofenauskleidung g ,dicht eingesetzte Wolframblöcke lz, l gebildet, von denen der obere ähnlich wie der Stempel i einen angeschweißten Preßbackenteil lz' aus Wolfram oder einer Hartinetallegierung aufweist. Die Preßbakkenteile i', lz' .des Stempels und der Unterlage sind von einer an .den Ofenauskleidungsblöcken gehalterten Heizdralitwicklting in umgeben. deren Enden an zwei außerhalb des Gehäuses b befindlichen Klemmen ia befestigt sind. Letztere stehen durch kurze Verbindungsleitungen o mit zwei isoliert befestigten Kleininen h in Verbindung, an die die Anschlußleitungen festgelegt werden. Ein zur Zuleitung von reduzierendem oder indifferentem Gas dienendes Rohr q mündet in einen im oberen Auskleidungsblock e vorgesehenen Ringkanal r, der .durch eine Anzahl schräger Bohrungen s mit dem Ofeninnern in Verbindung stellt. Der Abzug des zugeleiteten Gases erfolgt durch den zwischen dem Preßsternpel i und .der Führungshülse h befindlichen Spalt. Eine im Gehäuse h angebrachte, mit Handgriffen ausgestattete Schelle t ermöglicht nach Herausziehen des Stempels i das (@ellüu;e b salbt Deckel i-, (lein ßliicken e, f

  :in:l der 1-T. iz(Iralitwiclcltlngtu von der Grund-

  platte a, dem Block ä und den Stempelunter-

  lagen k, I abzuheben, um beduein einen po-

  rösen `interkörper 1r auf die Preßbacke k' der

  Unterlage k auflegen zu kinneu. Der durch

  Druck auf den Stempel i zur Verdichtung

  kommende Sinterkörper u ist, wie ersichtlich,

  seitlich nicht begrenzt und kann .ich dem-

  g:m:iß -e"el)enenfalls seitlich gefahrlos aus-

  dehnen. Damit der durch Wirkung der Heiz-

  dra litwicklunauf über Rotglut zu erhitzende

  `interkörper 1r auch während des Pressens

  nicht mit .den Preßhacken des Stempel: und

  der Unterlage zur Verschwoißung kommen

  kann. werden zweckmäßig -lie Druckflächen

  ;ler Preßbacken i', h' von geeigneten Sclrtitz-

  schichten überdeckt, etwa von zurVerkohlung

  kommenden Papierschichten v.

  hie beschriebene Preßeinrichtung gestat-

  tet, vornehmlich tablettenförmige Sinterkör-

  per zu verfestigen und gegebenenfalls in

  kleine Blechstücke umzuformen. Bei geeig-

  neter (-iriißenl)emessittig der Preßeinrichtung

  können mit ;fieser aber auch stabförmige

  Körper, Blicke. Platten und größere Bleche

  erzeugt «-erden. In letzterem Falle muß

  natürlich, um ein Platzen der @@'erkstücke

  z:1 vermeiden, das Drücken in mehreren Stu-

  fen vorgenommen werden, fieren Größe von

  der Plastizität des Materials bei cler jeweils

  verwen.#leten Hitze abhängt. -Nach ,jedem

  Druckvorgang kann das Werkstück hierbei

  noch gedreht werden. damit ;ich die Verdich-

  iung abwechseln#1 in anderen Richtunzen voll-

  zi;lit. Die Pre(:@:inrichtun; kann natürlich

  inaniihfach an'lers ausgebildet werden, bei-

  spielsweise kann die Gestalt der He17.;lralit-

  wicklun- und der Ofenauskleidung eine

  andere sein. Statt c-,ine> -e-en eine feste

  Unterlage wirkenden Stempel: könnten auch

  zwei oder mehrere -egenelnanaer be-,ve-liche

  Preßstz»mliel Anwendung finden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahreli zur Herstellung voll schwer bearbeitbaren oder unbearbeit- baren festen Körpern großer Dichte, bei welchem ein vorgesinterter Pre ßkörpe r nachträglich ;furch Druck und Erhitzung verdichtet wir-,1. dadurch gekennzeichnet. .laß dIie Verdichtung in einer Presse ohne seitliche Preßbacken bei einer Temperatur erfolgt, ilie zwar Rotlut übersteigt, aber unterhalb ;0 "/" der' Sclunclztemperattir des zu ver lichtenden Körpers liegt. Preße für iclittin" zur Durchführung cles Verfahrens gemäß Anspruch r, da- durch gelceniizeiclinet, @laß zwei oder mehrere gegeneinander hewegliche Preß- backen in einem diese umschließenden und von :liffrrenteii Gasen durchspülten Ofen- gehäuse angeordnet sind. 3. Preßeinrichtung nach Anspruch a, aaItirch gekennzeichnet, daß die Druck- flächen der Preßbacken von SchntzschiCh- teii überdeckt sind. die, wie etwa z ur '%el-- kohlung kommende Papierschichten, ;ich weder mit #len Preßbacken noch mit den zu pressenden por5sen '#;iiitci-lcörpei-ii ver- einigen.