DE1016538B - Verfahren und Vorrichtung zum Einfuellen metallischer Feinstpulver in Formen zum Pressen sinterbarer Formkoerper - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Einfüllen metallischer Feinstpulver in Formen zum Pressen sinterbarer Formkörper Beim Pressen metallischer Pulver zu Formkörpern, die gesintert werden, weisen die Pulver bekanntlich häufig einen außerordentlich hohen Feinheitsgrad auf. Solche Pulver, wie Carbonylpulver, die eine Teilchengröße von 10 #t aufweisen, sind im Gegensatz zu gröberen Pulvern häufig wenig oder überhaupt nicht rieselfähig, da sie stark zur Brückenbildung neigen. Sie können daher auf Pressen mit den bekannten automatischen Füllvorrichtungen, die sonst in der Pulvermetallurgie üblich sind, nicht verarbeitet werden. Man füllt sie meistens von Hand unter Nachstopfen in die Preßformen ein. In manchen Fällen kann man sich auch so helfen, daß die Feinstpulver vorher durch zusätzliche Arbeitsprozesse granuliert tverden, um sie rieselfähig zu machen.
• Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches das Einfüllen von Feinstpulvern in Preßforinen durch Schwerkraft und Druckluft gestattet. Gemäß der Erfindung wird zum Zweck der besseren Fließbarkeit und größeren Verdichtbarkeit das Pulver zunächst in an sich bekannter Weise mit einer Flüssigkeit angefeuchtet. Das feuchte Pulver wird dann durch die Druckluft schlagartig in die Preßform übergeführt. Es wird eine solche Flüssigkeit verwendet, die durch Trocknen oder beim Sintern des Preßlings ohne schädliche Rückstände entfernt werden kann. Nachdem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit einer automatischen Füllvorrichtung an hydraulischen oder mechanischen Pressen gearbeitet werden.
• Das Einfüllen von grobkörnigen Pulvern, beispielsweise keramischer Pulver, in Formen unter Drucklufteinwirkung ist bekannt. Bei dem bekannten Verfahren soll aber das Pulver aus einem körnigen Granulat bestehen, wobei der Raum über dem Behälter, in dem sich das Granulat befindet, unter Druck gesetzt wird. Hierdurch wird ein Druck ausgeübt, der das Granulat nach den Auslässen hin- und aus diesen heraus in die Form drängt. Im Gegensatz zu der erfiidungsgemäßen Maßnahme muß nach dem bekannten Verfahren das Pulver vollständig trocken sein, damit in Nachbarschaft der Auslässe eine Art Injektorförderung stattfinden kann.
• Beim Pressen von Feinstpulver ist es zur Erzeugung einer größtmöglichen Verdichtbarkeit und zum Verbindern von unerwünschtem Stauben beim Einfüllen in die Form von größter Wichtigkeit, daß das Pulver zuvor angefeuchtet wird. Das Anfeuchten des Pulvers hat die -Aufgabe, die Pulverteilchen locker aneinanderzubinden. Es genügt meistens, wenn das Pulver einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10% hat. Der jeweils erforderliche Feuchtigkeitsgehalt ist abhängig von der Korngestalt, Korngröße und Benetzbarkeit der Pulverteilchen. Er läßt sich durch einige Vorversuche leicht bestimmen.
• Zum Benetzen der Pulver kann Wasser verwendet werden; es ist aber auch möglich, organische Flüssigkeiten zu benutzen, wie Alkohole, Kohlenwasserstoffe u. dgl. Bei der Auswahl der zu verwendenden Flüssigkeit ist davon auszugehen, daß das Anfeuchtemittel bei der Sinterung nicht stört und die Pulverteilchen nicht in einer für das Endergebnis schädlichen Weise beeinflußt. Es können also solche Mittel sein, die durch Trocknen der Formkörper ausgetrieben werden können oder ohne Trocknung beim Sintern verdampfen oder verbrennen, ohne nachteilige Rückstände zu hinterlassen. Der Feuchtigkeitsgehalt des Pulvers führt übrigens von vornherein zu einer höheren Fülldichte, die es gestattet, mit geringeren Füllräumen in den Preßformen auszukommen, was sich bei hohen Formkörpern besonders günstig auswirkt.
• Auch ist der Feuchtigkeitsgehalt des Pulvers beim Pressen des Pulvers zu den Formkörpern vorteilhaft, da sich das Pulver plastisch verhält, höhere Preßdrücke angewendet werden können und somit wesentlich höhere Preßdichten erreichbar sind. Durch das schlagartige Einschießen des feuchten Pulvers in die Form wird eine so große Vorverdichtung erzeugt, daß selbst höhere Formkörper bei verhältnismäßig geringer Füllhöhe hergestellt werden können. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren beim Füllen von Formen und beim anschließenden Pressen von dünnwandigen, langen Teilen, beispielsweise Rohren.
• Zum ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein als Füllschuh ausgebildeter und zum Füllen der Preßform an diese anschließbarer Pulverbehälter verwendet. Gemäß der Erfindung ist an den Behälter eine Druckluftzuleitung mit einem schlagartig zu öffnenden Ventil angeschlossen, wodurch das Pulver schlagartig in die Form eingeschossen werden kann. Durch die schlagartige Überführung des Pulvers mittels Druckluft aus dem Füllschuh in die Preßform wird eine gleichmäßige Füllung der Preßform in allen Richtungen sichergestellt, wodurch es möglich ist, auch komplizierte Formen mit Hinterschneidungen und Einkerbungen senkrecht zur Preßrichtung einwandfrei zu füllen.
• Gemäß der Erfindung ist in dem Pulverbehälter zwischen der Drucklufteintrittsöffnung und der Pulveraustrittsöffnung im Abstand von der Behälterwand ein Siebeinsatz angeordnet. Ferner befindet sich am Behälter konzentrisch zur Pulveraustrittsöffnung ein Ringsieb, das die Preßform in Füllstellung nach außen abdeckt. Der Siebeinsatz und das Ringsieb bestehen erfindungsgemäß aus porös gesinterten Metallkörpern.
• In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im senkrechten Schnitt schematisch dargestellt. Sie zeigt eine Presse, wie sie für pulvermetallurgische Zwecke üblich ist, mit dem unteren Preßstempel 1 und dem oberen Preßstempel 2 sowie dem Werkzeug, d. h. der Matrize 3 mit dem 1VIatrizenhohl 4.
• Der Füllschuh 5 gemäß der Erfindung besteht aus dem Behälter 6. Am oberen Ende ist eine Einfüllöffnung 7 für das angefeuchtete Pulver vorgesehen, die durch einen Schieber 8 mit einer Durchtrittsöffnung 9 verschließbar ist. Die Druckluft wird bei 10 zugeführt, Die Öffnung ist durch ein Ventil 11 verschließbar. Der Ventilkörper hat einen Druckluftanschluß 12.
• Das untere Ende des Behälters 6 hat eine konische Öffnung 13 für den Austritt des Pulvers. Der Behälter trägt außerdem einen Einsatz 14 der einen geringeren Durchmesser hat, als dem Innendurchmesser des Behälters 6 entspricht. Der Einsatz 14 besteht aus einem Sieb, beispielsweise aus porösem Sintermetall, so daß beim Einlassen von Druckluft in den freien Ringraum 15 diese aus dem Ringraum gleichmäßig von allen Seiten in den Raum 16 eindringen kann, in dem sich das Pulver befindet und dieses dadurch pneumatisch auflockert.
• Konzentrisch zur Austrittsöffnung 13 befindet sich ein Ringsieb 17, das so bemessen ist, daß es, wie aus der in der Abbildung dargestellten Füllstellung ersichtlich, die obere Öffnung des Matrizenhohls 4 teilweise abdeckt. Gehalten wird dieses Ringsieb von einer Verstärkung 18 des Behälters 6, in welcher Schlitze oder Bohrungen 19 vorgesehen sind, aus denen die Luft austreten kann.
• Am unteren Ende des Behälters 6 ist außerdem eine Gummidichtung 20 vorgesehen, die gestattet, den Füllschuh abgedichtet über die Oberfläche 21 der Matrize 3 hin- und herzufahren.
• Für die Hin- und Herbewegung des Füllschus in Richtung des Pfeiles 22 ist im gewählten Beispiel ein livdraulisclier Zylinder 23 mit Kolbenstange 24 vorgesehen. Der hydraulische Zylinder 23 muß so gesteuert sein, daß bei Betätigen der Presse zunächst der Füllschuh aus dem Bereich der Preßstempel 1, 2 herausgefahren und dann erst die Preßbewegung der Presse einsetzen kann. Die Steuermittel für einen derartigen Vorgang sind an sich bekannt. Es ist auch möglich, die Bewegung pneumatisch oder mechanisch erfolgen zu lassen.
• Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist nach dem Voraufgehenden ohne weiteres verständlich. Durch Betätigen des Schiebers 8 wird die Einfüllöffnung 7 geöffnet und angefeuchtetes Pulver in den Innenraum 16 eingebracht. Nach Verschließen der Öffnung und Einfahren des Füllschuhs über das Matrizenhohl 4 wird das Ventil 11 geöffnet und schlagartig Druckluft in den Behälter 6 eingeleitet. Diese drückt sowohl senkrecht von oben als auch seitlich auf das eingefüllte Pulver, wie durch die Pfeile angedeutet. Dadurch wird die eingefüllte Masse schlagartig in das Prcßhohl4 eingeschlossen, bis dieses gefüllt ist. Die mit in das Preßhohl gelangende Druckluft entweicht durch das Ringsieb 17 und die Schlitze 19. Auch das Ringsieb 17 wird vorzugsweise aus porös gesintertem Metall hergestellt. Ist das Einschießen beendet, so wird das Ventil 11 geschlossen und der Füllschuh mittels der Einrichtung 23, 24 aus dem Bereich der Preßstempel herausbewegt. Nunmehr erfolgt in normaler Weise das Pressen und Ausstoßen der Formkörper.
• In der hinteren Endlage des Füllschuhs 5 wird durch einen Vorratsbehälter 25 über . Schieber 8 und die Einfüllöffnungen 7 und 9 der Füllschuh 5 neu gefüllt. Es beginnt dann der Arbeitsvorgang von neuem.

Claims (5)

1. PATENTANSPRecHE: 1. Verfahren zum Einfüllen metallischer Feinstpulver durch Schwerkraft und Druckluft in Formen zum Pressen sinterbarer Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver in an sich bekannter Weise mit einer durch Trocknen oder leim Sintern des Formkörpers wieder entfernbaren Flüssigkeit angefeuchtet und das feuchte Pulver durch die Druckluft schlagartig in die Preßform übergeführt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem als Füllschuh ausgebildeten und zum Füllen der Preßform an diese anschließbaren Pulverbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß an den Behälter (6) eine Druckluftzuleitung (12) mit einem schlagartig zu öffnenden Ventil (11) angeschlossen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (6) zwischen der Drucklufteintrittsöffnung (10) und der Pulveraustrittsöffnung (13) im Abstand von der Behälterwand ein Siebeinsatz (14) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter (6) konzentrisch zur Pulveraustrittsöffnung (13) ein Ringsieb (17) angeordnet ist, das die Preßform (3) in Füllstellung nach außen abdeckt.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe aus porös gesinterten Metallkörpern bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 604691; USA.-Patentschrift Nr. 2 569 227; Claus G. Goetze 1, Treatise an Powder Metallurgy, Volume I, S. 253 bis 257, Interscience Publishers, Inc., New York, 1949.