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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines ein Innengewinde aufweisenden pulvermetallurgischen Produktes
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines ein Innengewinde aufweisenden pulvermetallurgischeapia- duktes, vorzugsweise von Schraubenmuttern, und befasst sich im besonderen mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Formgebung der Pulvermasse vor dem Sintern.
Zur Herstellung der verschiedenartigsten Artikel werden bereits pulvermetallurgische Verfahren verwendet, in denen dem Pulver durch Pressen in einer geeigneten Form die gewünschte Gestalt verliehen wird, worauf es gesintert und gegebenenfalls noch fertiggepresst oder kalibriert wird. Dabei wurde bereits vorgeschlagen, einen Kernstempel zu verwenden und die Masse quer zur Füllrichtung zu pressen.
Bisher war man jedoch der Ansicht, dass ein etwa erforderliches Gewinde auf dem gesinterten Gegenstand nur mit Hilfe einer anschliessenden spangebenden Bearbeitung ausgebildet werden kann. Die bisherigen Versuche zur Herstellung von Schraubenmuttern durch axiales Pressen von Metallpulver in Formen haben zu Brüchen am Gewindefuss geführt.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Herstellung von ein Innengewinde aufweisenden pulvermetallurgischen Produkten, vorzugsweise von Muttern jeder Art, ohne Bruchgefahr am Gewindefuss, wobei jede beliebige Anzahl von Gewindegängen gleichzeitig ausgebildet. werden kann.
Erfindungsgemäss wird das Metallpulver in eine nach oben offene Pressform eingefüllt, wobei jedoch in der Pulvermasse ein im wesentlichen der späteren Gewindebohrung entsprechender Hohlraum ausgespart bleibt, worauf die Pressform auch nach oben hin geschlossen und gleichzeitig in den ausgesparten Hohlraum innerhalb derPulvermasse einGewindekern eingeführt wird und dass schliesslich durch Zusammenpressen des Pulvers in Richtung senkrecht zur Gewindekernachse Aussenform und Gewinde der Mutter gleichzeitig geformt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet man vorzugsweise eine Pressform, mit feststehenden und beweglichen Teilen, die einen allseitig geschlossenen Formhohlraum bilden, wobei ausser einem festen Formboden und festen Seitenteilen noch normal zur Formachse bewegbare Seitenteile vorgesehen sind, so dass ein offener, von oben füllbarer Formhohlraum gebildet ist, der mittels eines absenkbaren Stempels, der die Dicke der Mutter in der Füllrichtung bestimmt und an seiner Stirnfläche einen in den Formraum ragenden Kern-Gewindefortsatz trägt, auch nach oben verschliessbar ist, und dass ferner im Formraum ein an sich bekannter Hilfskern vorgesehen ist, der in der eingefüllten Pulvermasse einen Hohlraum für den Gewindefortsatz des Stempels ausspart und beim Absenken des Stempels entfernbar ist,
wobei die Bewegung des Stempels und die Pressbewegungen der seitlich bewegharen, Formteile zeitlich voneinander getrennt sind.
Die Pressung des in dem Formhohlraum befindlichen Pulvers während des Niederganges des Gewindefortsatzes des Stempels kann dadurch vermieden werden, dass in dem Hohlraum zunächst ein nachgiebiger Hilfskern vorgesehen wird, welcher sich von unten durch den Boden des Formhohlraumes in diesen hinein erstreckt, der im wesentlichen das gleiche Verdrängungsvolumen hat wie der Gewindekern des Oberstepels und mit diesem im wesentlichen fluchtet, so dass der Hilfskern von dem Gewindekern zwangsläufig und fortschreitend aus dem Hohlraum herausgedrückt wird.
In der Zeichnung zeigt Fig. l im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform einer Form zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, wobei die Teile in jenen Stellungen gezeigt sind, die sie unmittelbar nach dem Füllen des Matrizenhohlraumes einnehmen. Fig. 2 zeigt die Teile der Form ebenfalls im Schnitt
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in jenen Stellungen, die sie nach dem Schliessen der Form unter Bestimmung der axialen Abmessung des Formkörpers einnehmen. Fig. 3 zeigt im Schnitt die Anordnung der Formteile nach Durchführung der Pressung. Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4 - 4 der Fig. 3.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Form ist für die Herstellung von glatten Sechskantmuttern bestimmt. Es versteht sich jedoch, dass das Verfahren in keiner Weise auf diese besondere Form der Mutter beschränkt ist, sondern mit den gleichen Vorteilen auch zur Herstellung z. B. von Kronenmuttern, Vierkantmuttern oder Flügelmuttern angewendet werden kann.
Die ortsfeste (untere) Form 10 und die mit ihr einstückigen oder daran angebrachten Seitenwände 12 bilden zusammen eine Pfanne, in die ein zentral angeordneter Hilfskern 14 hineinragt, der unter der Wirkung einer zwischen einem festen Widerlager 18 und einer Schulter des Hilfskernes gehaltenen Druckfeder 16 steht.
Direkt über dem Hilfskern 14 und mit ihm fluchtend ist ein Stempel 20 vorgesehen, der einen mit einem Aussengewinde Kersehenen koaxialen Kerngewindefortsatz 22 hat. Auf entgegengesetzten Seiten des Hilfskernes 14 sind in die Formpfanne zwei Backen 24,26 eingesetzt. Ferner sind Mittel vorgesehen, mit denen diese Backen gleichzeitig auf den Hilfskern 14 zu oder von ihm wegbewegt werden können.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird Eisenpulver in den von den Teilen 10,12, 14, 24,26 begrenzten Formhohlraum hineinlaufen gelassen, nachdem die Teile 24,26 um eine geeignete Entfernung von dem Hilfskern 14 zurückgezogen wurden und der Stempel 20 vollständig gehoben wurde.
Dann wird der Stempel 20 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gesenkt, in der seine Umfangsteile auf den Seitenwänden der Form aufsitzen, wobei der Kerngewindefortsatz 22 den federbelasteten Hilfskern heruntergedrückt und in dem Formhohlraum die vorher von des Hilfskern 14 eingenommene Stellung einnimmt.
Während die Teile fest in dieser Relativlage gehalten werden, wird auf die Backen 24,26 (z. B. mit Hilfe der Stangen 28,30 und jedem beliebigen mechanischen oder sonstigen Mittel) ein starker Druck ausgeübt, so dass die Backen gleichmässig gegen den Hilfskern 14 hin vorgeschoben werden.
Diese Backen 24,26 sind an ihren einander gegenüberliegendenEnden mit einspringenden V-förmigen Vertiefungen ausgebildet, so dass sie am Ende ihrer Einwärtsbewegung zusammen mit den Formseitenwänden 12 einen verkleinertenFormhohlraum begrenzen, der ein regelmässiges Sechskantprofil hat. Dabei bewirken sie eine Verdichtung des Metallpulvers um den Kerngewindefortsatz 22 herum und damit die Ausbildung des gewünschten Gewindes am Innenumfang der sechskantförmigen Masse.
Die einspringenden V-förmigen Vertiefungen an den Arbeitsflächen der Backen 24,26 erzeugen natürlich auch eine rechtwinkelig zu ihrer Bewegungsrichtung gerichtete Druckkomponente und gewährlei- sten dadurch die einwandfreie Ausbildung des Gewindes an den den Formseitenwänden 12 zugekehrten Teilen des Kerngewindefortsatzes 22.
Nach Beendigung des Pressvorganges wird der zur Entwicklung der gewünschten Eigenschaften der gepressten Mutter erforderlich gewesene Druck, der vom Fachmann von Fall zu Fall leicht bestimmt werden kann, aufgehoben und der die gepresste Mutter mitnehmende Stempel 20 angehoben, bis sich die Mutter oberhalb der Formseitenwände 12 befindet und z. B. mittels eines motorisch oder auf andere Weise in Drehung versetzten Gummirädchens von den kerngewindetragenden Fortsatz abgeschraubt werden kann.
An Proben konnte man feststellen, dass das auf diese Weise zur Mutter gepresste Metallpulver in ge- nügend einheitlichem Grade verdichtet wird, um beim Sintern ein Produkt mit guten Festigkeitseigenschaften zu gewährleisten.
Gewöhnlich ist es wünschenswert, den Stempel 20 auf die Formseitenwände 12 aufzusetzen, ehe die Einwärtsbewegung der Backen 24,26 beginnt. Diese zeitliche Steuerung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Gegebenenfalls kann die Einwärtsbewegung der Backen auch schon während der Bewegung des Stempels 20 beginnen, soferne dieser seine vorherbestimmte Endstellung vor Beendigung der seitlichen Pressung des Pulvers erreicht.
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