DE69003902T2

DE69003902T2 - Spritzgiessverfahren für gesinterte Formkörper.

Info

Publication number: DE69003902T2
Application number: DE90308610T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Iijima; Yoshio Kijima; Masahiro Yokoo
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1990-08-06
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2010-08-07
Also published as: JP2730766B2; EP0412743B1; JPH0368703A; EP0412743A1; US5135712A; DE69003902D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine fortschrittliche Methode zur Herstellung gesinterter Formkörper durch Pulvermetallurgie, die die Spritzgießmethode nutzt.

Hintergrund der Erfindung

Bekannte Methoden zur Herstellung gesinterter Formkörper, die komplizierte dreidimensionale Formen haben, schließen ein Verfahren ein, das das Spritzgießen einer gekneteten Mischung aus einem Pulver und einem Bindemittel, das Herausnehmen des gegossenen Formteils aus der Gußform und das Sintern des Formteils nach dem Abbinden umfaßt.
Das eben beschriebene Verfahren beinhaltet den Arbeitsschritt des Herauslösens des gegossenen Formteils aus der Gußform, das konventionell 1) manuell, d.h. von Hand oder 2) durch einen Roboter, entweder durch mechanisches Festspannen des Gußzapfens des Formteils oder durch Halten des Formteils mittels einer Haltevorrichtung, die eine Adsorptionskraft durch Unterdruck ausübt, erfolgte.
Diese Methoden haben jedoch alle spezifische Nachteile; ein manueller Schritt stellt immer ein Hindernis für die Erhöhung der Produktion dar. Die Verwendung von Robotern könnte die Produktion möglicherweise verbessern, aber bisher war es oft der Fall, daß das gegossene Formteil an der Eingußstelle noch nicht ausreichend verfestigt war, was einen Bruch hervorrufen und dadurch zum Herabfallen des Formteils führen würde. Deshalb erlangte diese Methode eine geringe Geltung. Bei der letzten Methode treten auch verschiedene Probleme auf, wie z.B.: gelegentliches Herabfallen des Formteils, verursacht durch eine ungenügende Adsorptionskraft der Haltevorrichtung, die nicht dem Gewicht eines Formteils mit hohem spezifischen Gewicht entspricht; Nichteignung für Formteile, die gewölbte Oberflächen haben, wodurch ein dichter Kontakt zwischen Formteil und Haltevorrichtung nicht erreichbar ist, oder für Formteile, die durchgehende Löcher haben, wodurch der Unterdruck nicht aufrechterhalten werden kann; und die zeit- und kraftverbrauchende Positionierung der Haltevorrichtung mit hoher Präzision, um eine effektive Funktion der Haltevorrichtung zu erreichen.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode zum leichten Herausnehmen von spritzgegossenen Formteilen aus den Metallgußformen und zum anschließenden Transportieren der Formteile zum Abbindevorgang zu entwickeln; welche für die Massenproduktion geeignet ist, einen hohen Ertrag bringt, und ein großes Anwendungsgebiet für Produkte unabhängig von ihrer Form hat.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das beinhaltet:
das Spritzgießen eines durchmischten Produktes, aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel, das Herauslösen des Formteils aus der Metallgußform und das Sintern des Formteils nach dem Abbinden, wobei das Formteil aus der Metallgußform unter Verwendung eines Elektromagneten, der
eine Adsorptionskraft auf das Formteil ausübt, herausgenommen wird.

Kurzbeschreibung der Figuren

Figuren 1 und 2 zeigen Ansichten von Formteilen, die nach dem erfindungsmäßigen Verfahren und nach konventionellen Methoden hergestellt werden.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Das für die vorliegende Erfindung zu verwendende Pulver unterliegt keiner Einschränkung, soweit es magnetisch ist. Beispiele sind Pulver einer Eisenlegierung, einer Nickellegierung, einer Kobaltlegierung, eines Hartmetalls und eines Ferrits. Es können auch Materialien verwendet werden, die gesintert keinen Magnetismus zeigen, aber pulverförmig schwach magnetisch sind, wie z.B. Materialien auf der Basis eines austenitischen Edelstahls.
Ein wie oben beschriebenes Pulver wird mit einem Bindemittel durchmischt und die erhaltene Mischung wird durch Spritzgießen zu einem Formteil verarbeitet. Dieses Formteil wird dann aus der Metallgußform mittels eines Elektromagneten herausgelöst, der elektromagnetisch das gegossene Formteil adsorbiert. Das Verwenden des Elektromagneten ist erforderlich, weil er die Abtrennung des Formteils an einer vorbestimmten Position ermöglicht, so daß das Formteil zum nächsten Arbeitsschritt transportiert werden kann, wobei er auf das Formteil bei Herauslösen des Formteils aus der Metallgußform eine genügende Magnetkraft ausübt.
Vorzugsweise werden die oben erwähnten elektromagnetischen Adsorptions-, Übertragungs- und Freigabevorgänge aufeinanderfolgend, unter Verwendung eines Roboters, dem die einzelnen Operationen in Form von elektrischen Ein-/Aus-Zuständen des Elektromagneten in der entsprechenden Reihenfolge einprogrammiert sind, ausgeführt. Auf diese Art und Weise kann das Spritzgießen in angemessener Zeit ohne eine, durch das Formteilherauslösen hervorgerufene Verzögerung der Zyklusdauer, ausgeführt werden; somit kann man Produkte mit einer höheren Produktivität herstellen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anwendbarkeit des Verfahrens auf ein weites Spektrum von Produkten, unabhängig von ihrer Form. Der Stand der Technik, in welchem eine Haltevorrichtung verwendet wird, erfordert, daß das gegossene Formteil eine ebene Fläche von nicht weniger als ungefähr 5 mm hat. Das vorliegende Verfahren besitzt im Gegensatz dazu nicht solche Einschränkungen, und ist auf Formteile anwendbar, die z.B. eine Fläche von nicht mehr als 5 mm haben, und ist auch anwendbar auf ringförmige Formteile, die ein durchgehendes Loch oder eine gewölbte Oberfläche besitzen.
Ferner ist es mit vorliegendem Verfahren möglich, die Magnetkraft des Elektromagneten durch einfaches Ersetzen des Magneten durch einen Magneten mit mehr oder weniger Kraft oder durch Kontrollieren des elektrischen Stromes, der am Elektromagneten fließt, zu verändern. Das heißt, die Adsorptionskraft ist leicht zu kontrollieren und deshalb kann die Methode auf das Gewicht des Formteils zugeschnitten werden. Daher wird das Herabfallen des Formteils während des Herauslösens aus der Gußform und des Transportes zum Abbindeschritt vermieden und dadurch kann der Produktertrag verbessert werden.
Die Arbeitsschritte zum Wiedereinrichten nach dem Wechsel der Gußform sind einfach; es ist nur erforderlich, daß die Position des Elektromagneten auf das Zentrum der Formkavität justiert wird. Dieses Verfahren ist, verglichen mit den Verfahren, die der Stand der Technik, unter Verwendung einer Haltevorrichtung, vorgibt, besser, da bekannte Verfahren Testschritte zur Bestimmung der Position der Haltevorrichtung mit hoher Präzision erfordern.
Im Folgenden wird die Erfindung ausführlicher, unter Hinweis auf Beispiele und Vergleichsbeispiele, beschrieben. Alle genannten Anteile, Prozente und Verhältnisse sind ohne weitere Angaben auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Zehn Kilogramm einer Mischung mit einem Gewichtsverhältnis von 92:8 eines Eisenkarbonylpulvers (5 um mittlerer Korndurchmesser) und eines organischen Bindemittels wurden zu einer kompakten Mischung geknetet, aus der dann durch Spritzgießen ein Formteil für eine Gitarre (10 mm breit, 16 mm lang und 4 mm hoch; mit einem Gewicht von 4,5 g), wie in Figur 1 dargestellt ist, hergestellt wurde. Das Formteil wurde aus der Gußform durch eine Auswerfnadel herausgelöst während gleichzeitig das Formteil mittels eines Elektromagneten, der an einer aus Aluminium bestehenden Vorrichtung eines transversal laufenden Roboters befestigt war, adsorbiert wurde, das Formteil aus der Metallgußform herausgenommen und aus dem Gußapparat auf ein Förderband transportiert wurde. Die Gußherauslöse- und Transportvorgänge erfolgten automatisch mit einer Zyklusdauer von 15 Sekunden. Ein Versagen der Adsorption trat nur einmal bei 1500 nacheinander folgenden Vorgängen auf.

Beispiel 2

Ein Formteil (12 mm lang, 6 mm breit und 2 mm hoch; mit einem Gewicht von 1,2 g) für ein Uhrenarmband wie in Figur 2 gezeigt wird, wurde auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, daß eine andere Metallgußform und ein anderes Material für die Mischung, die ein Gewichtsverhältnis von 93:7 eines SUS 316 Pulvers (bestehend aus gas-atomisierten sphärischen Körnchen mit 14 um mittlerem Durchmesser) und eines organischen Bindemittels aufwies, verwendet wurden. Dieses Formteil wurde mittels einer Apparatur adsorbiert, die mit dem gleichen Elektromagneten wie in Beispiel 1 ausgestattet war, und wurde vorsichtig auf das Förderband übertragen. Eine mangelhafte Adsorption bei der Gußübertragung wurde wie in Beispiel 1 nur einmal bei 1500 Vorgängen gezählt.

Vergleichsbeispiel zu Beispiel 1

Der gleiche Vorgang wie in Beispiel 1 mit dem transversal laufenden Roboter wurde durchgeführt, wobei zur Fixierung des Formteils eine Haltevorrichtung mit 5 mm Durchmesser an der aus Aluminium bestehenden Vorrichtung des Roboters montiert wurde. Dieser Versuch war jedoch ergebnislos, da die Haltevorrichtung zu groß für die ebene Oberfläche des Formteils war und das Einströmen von Luft verursachte.
Der gleiche Vorgang wurde dann mit einer kleineren Haltevorrichtung von 3 mm Durchmesser wiederholt. Dieses Mal mißlang es auch, da die Adsorptionskraft der Haltevorrichtung ungenügend war, so daß das Formteil durch eine Erschütterung während des Transportvorganges herunterfiel.

Vergleichsbeispiel zu Beispiel 2

Der gleiche Vorgang wie in Beispiel 2 mit dem transversal laufenden Roboter wurde durchgeführt, wobei zur Fixierung des Formteils ein Luftzylinder an der aus Aluminium bestehenden Vorrichtung des Roboters montiert wurde, mit dem das Formteil mechanisch am Gußzapfen festgehalten wurde. Ein Abbrechen des Formteils an der Eingußstelle und ein Herabfallen und Zerbrechen des Formteils wurden beobachtet.
Deshalb stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache Methode für den Transport spritzgegossener magnetischer Körper aus ihrer Metallgußform zum Abbindevorgang mit hoher Zuverlässigkeit dar. Die vorliegende Methode, die eine elektromagnetische Adsorptionskraft nutzt, ist sehr effektiv hinsichtlich der Steigerung der Produktivität im Herstellen von spritzgegossenen gesinterten Formkörpern in der Pulvermetallurgie, da sie auf eine Vielfalt von gegossenen Formkörpern anwendbar ist, unabhängig von dem darin verwendeten Material oder von deren Form, und auf eine Metallgußform anwendbar ist, mit der man eine Vielzahl von Formteilen in der gleichen Zeit erhält. Desweiteren ist das Verfahren einfach, so daß keine Wartungsprobleme auftreten und es ökonomisch arbeitet.
Obwohl die Erfindung ausführlich anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben wurde, ist die Erfindung so zu verstehen, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen möglich sind und in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines spritzgegossenen gesinterten Formkörpers durch Pulvermetallurgie, welches das Spritzgießen eines durchmischten Produktes, aus einem magnetischen Pulver und einem Bindemittel, das Herauslösen des Formteils aus der Metallgußform und das Sintern des Formteils nach dem Abbinden umfaßt, dadurchgekennzeichnet, daß das Formteil aus der Metallgußform unter Verwendung eines Elektromagneten, der eine Adsorptionskraft auf das Formteil ausübt, herausgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß das magnetische Pulver, wenigstens ein Material aus der Gruppe, die eine Eisenlegierung, eine Nickellegierung, eine Kobaltlegierung, ein Hartmetall und ein Ferrit umfaßt, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß das Pulver ein Material auf der Basis eines austenitischen Edelstahls enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Adsorptions- , Übertragungs- und Freigabevorgänge des Formteils aufeinanderfolgend, unter Verwendung eines Roboters, dem die einzelnen Operationen in Form von elektrischen Ein-/Aus- Zuständen des Elektromagneten in der entsprechenden Reihenfolge einprogrammiert sind, ausgeführt werden.