CN104174847A - 用于封闭孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于封闭在金属的烧结构件（2）中的孔（3）的方法，其中，在将生坯（1）烧结成烧结构件（2）之前或在烧结构件（2）的校准步骤之前将封闭体（5）压入孔（3）中，其中，封闭体（5）具有相比于孔（3）的内径（9）一样大的或至少部分较大的外径。

Description

用于封闭孔的方法

技术领域

本发明涉及一种用于封闭在金属的烧结构件中的孔的方法以及一种带有孔的金属的烧结构件。

背景技术

一种由现有技术已知的用于封闭在由实心材料制成的金属的构件中的孔、例如盲孔的方法是压入球。为了改善球在孔中的配合，其在压入之后被压制（verstemmen）。

发明内容

本发明的任务在于，封闭在金属的烧结构件中的孔。

该任务一方面利用所述方法，而另一方面利用所述烧结构件解决，其中按照所述方法设定，在烧结所述烧结构件之前或在烧结构件的校准步骤之前将封闭体挤压入孔中，其中封闭体具有与孔的直径相比一样大的或至少部分较大的外径，或者说，在所述烧结构件中所述孔利用压入孔中的金属的封闭体封闭。

在此有利的是，改善了封闭体在烧结构件的孔中的压配合。这一方面如下实现，即，封闭体在烧结之前被压入，即被压入所谓的生坯中。借此可以实现，尤其是当孔由于烧结材料在烧结时的膨胀而扩大时，由烧结体中的孔的壁向封闭体上施加较高的压力，由此更好地将封闭体固定在其位置中。只要封闭体在烧结之后但在烧结构件的校准之前压入孔中，则通过随后的校准同样向封闭体上施加较高的压力，因为在为了使烧结构件的尺寸与额定尺寸相适配而校准期间，同样向烧结构件上施加压力，所述压力一直传递到孔中，从而由此实际上进行了封闭体的第二个“压入步骤”。优选当将封闭体装入生坯中，即在挤压烧结粉末之后但在烧结之前，使用具有与孔的直径一样大的直径的封闭体。

将封闭体压入生坯中此外具有这样优点，即，由于较小的生坯强度可以较为简单地实施压入，但同时孔的壁可以被表面压实。后者作为附加效果也可以在烧结之后在将封闭体装入孔中的过程中实现。因此由于较小的多孔性可以同时改善孔的流体密封性。

利用两种方法变型方案可以实现，封闭体可以承受在烧结构件的工作中位于孔中的流体的较高的压力。这例如对于引导润滑剂通过部分被封闭的烧结构件是重要的。

按照所述方法的一种实施变型方案可以设定，所述烧结构件连同在烧结之前装入的封闭体在烧结之后同样被校准，以此在该实施变型方案中也增强或实现了前面所述的效果并且借此可以进一步改善封闭的气密性/压力密封性。

也可以设定，在装入封闭体之前对孔进行扩孔。通过所述扩孔（），孔的直径扩大，从而孔在其走向中因此具有至少一个台阶部，在台阶部处孔的直径较小。利用该实施变型方案可以改善封闭体的机器式装入，其方式为，可以以较高的可靠性防止封闭体过远地压入孔中。

优选使用球作为封闭体。这具有如下优点，即，在压入期间的贴靠面较小，尤其是仅限于球表面的一个区段，由此可以增大在压入期间施加到孔的壁上的力或压力，由此改善在球压入期间的材料排压。这又导致在压入行程的区域中对孔壁的较高程度的压实，由此可以改善保持力和封闭的密封性。借此在孔侧可以在封闭体上施加较高的流体压力。

按照另一种实施变型方案可以设定，为了制造烧结构件使用第一烧结粉末，向所述第一烧结粉末添加用于使由第一烧结粉末压制的生坯提高强度的添加剂。尤其是使用粉末状的热固塑料作为添加剂。借助这种添加剂，实现了生坯中的粉末颗粒的较好的结合。借此可以作为进一步的结果同样改善了球的机器式装入或降低了在装入过程中由于生坯断裂导致的废品比例。使用热固塑料粉末具有如下优点，即，所述热固塑料粉末在关于室温和与烧结温度相比略高的温度下就已经至少部分地变为粘塑性的并且改善了金属的粉粒的“粘接”。此外热固塑料粉末在烧结温度下可以较为简单地再次从生坯中去除。

此外可以使用第二生坯作为封闭体，所述第二生坯由另一种烧结粉末制造，所述另一种烧结粉末具有与带有孔的烧结构件的烧结粉末不同的组分，其中，所述另一种烧结粉末与第一烧结粉末相比具有在烧结时更大的尺寸变化，所述另一种烧结粉末尤其是具有较高的铜成分。借此实现了，封闭体、尤其是由于较高的铜含量在其尺寸上比带有孔的烧结构件较强地增长、即更大地膨胀，由此可以提高封闭体在孔中的保持力，其方式为，由封闭体向孔壁产生较高的压力。

但也可以使用由金属的实心材料制成的封闭体。这也具有优点，即，封闭体本身在压入孔中的过程中不被表面压实，从而因此全部用于表面压实和材料排压的力都用到孔壁的区域中。借此可以作为进一步的结果同样改善了封闭体在孔中的保持力和封闭的密封性。

为了烧结构件在孔的区域中的材料的较容易的可变形性或排压可以进一步设定，封闭体在生坯的烧结之后压入仍然热的生坯中。可以借此更好地避免，在封闭体的压入期间在烧结构件中的孔的区域中产生微小裂纹。

附图说明

为了更好地理解本发明，借助后续的附图来详细说明本发明。

分别示意性简化的图中示出：

图1用侧面剖视图示出在将封闭体装入孔中之前烧结构件的一个局部；

图2用侧面剖视图示出在将封闭体装入孔中之后按照图1的烧结构件局部；

图3用侧面剖视图示出在烧结和校准之后按照图1的烧结构件局部连同装入孔中的封闭体；

图4用朝向孔的俯视图示出按照图3的烧结构件局部；

图5用侧面剖视图示出在烧结和校准之后烧结构件的一个实施变型方案的一个局部连同装入孔中的封闭体。

具体实施方式

首先要指出，在不同的实施形式中相同部件使用相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容可以合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。同样，在说明中选择的位置说明如上、下、侧等涉及直接描述的以及所示的附图并且在位置改变时可合理地转用到新的位置。

在图1至4中以侧面剖视图或俯视图示出用于封闭在金属的烧结构件中的孔的方法的不同的方法阶段。

用于制造由金属的粉末制成的构件的烧结方法由现有技术充分已知。通常的烧结过程具有如下步骤：将可烧结的材料注入压模中；将所述材料压制成所谓的生坯；在烧结温度烧结生坯；接着必要时进行扩散退火以及事后校准和必要时硬化。对此的细节参阅有关现有技术。

在图1中示出用于制造烧结构件2的生坯1的一个局部，如局部在图3中示出的部分。在生坯1中引入第一孔3和第二孔4。在此第二孔4至少大致垂直于第一孔3延伸。

为了在机械的构件中引导流体，尤其是引导润滑剂、例如润滑油，需要在这些构件中构成相应的通道。在此可能必要的是，所述流体必须在所述构件的内部转向。在此在制造技术上通常不可能构成具有方向变化的通道。因此引入两个相互以确定的角度延伸的孔，如作为示例在图1中示出的那样。对于图1在此需要指出，两个孔3，4彼此间的垂直只应理解为示例性的。当然所述两个孔3、4也可以相对于彼此以其他的、不同于90°的角度设置。具体的角度这里根据构件的条件或根据关于流体导向本身的要求确定。

两个孔3、4当然分别从构件的一个表面，即在按照图1的示例中分别从生坯1的一个表面引入到所述构件或生坯1中。由此使得，孔的、即例如按图1的第一孔3的部分区段本身对于流体引导是不需要的，所述部分区段从另一个孔的、即例如按照图1的第二孔4的入口延伸直到相应的表面。就是说，不希望流体通过第一孔从构件流出。因此必要的是，封闭第一孔、即封闭例如按图1的第一孔3。

按照用于封闭在金属的烧结构件中的孔的方法的第一实施变型方案为此设定，将封闭体5引入到生坯1的第一孔3中，即在烧结之前引入。为此按照箭头6将封闭体5压入第一孔3中。所述压入可以机器式地和全自动地进行。为此可以使用相应的压机，所述压机在利用冲头压入的期间将生坯1保持在对应的接纳部中。

优选作为封闭体5使用球或至少近似球形的物体。然而也可以使用其他的封闭体5形状，例如截锥形的或椭圆体形等。对于代替第一孔3将具有与圆形的几何结构不同的几何结构的空隙或缺口、例如四边形的空隙或通口等引入或成形到生坯2中的情况，封闭体5也可以具有另一种不同于所述几何结构的几何结构或相应的横截面，所述横截面与所述空隙或缺口适配。

封闭体5被压入第一孔3中直到深度7。如果所述封闭体是球，则深度7可以选自封闭体5的直径8的100%至150%的范围。对于封闭体5具有另一种不同于球形的几何构造的结构的情况，封闭体5优选压入直到深度7，所述深度为封闭体5沿第一孔3的方向、即箭头6的方向的高度的100%和150%之间。因此优选封闭体5至少这样多地压入第一孔3中，使得其不突出于完成的烧结构件2的表面，被封闭的孔构成在该表面中。但另一方面所述封闭体也不这样多地压入第一孔3中，以至于封闭体5还至少部分地封闭第二孔4。

封闭体5的直径8或在非球形的封闭体5的情况下对应的尺寸这样确定，使得其大于第一孔3的内径9。

出于完整性要指出，直径8和内径9是关于相同的方向的，即垂直于第一孔3沿箭头6的方向的延伸。

优选封闭体5的直径8具有如下值，所述值对应于第一孔3的内径9的102%和130%之间、尤其是105%120%之间。借此实现了对第一孔3的内壁10相应的表面压实。优选生坯1或烧结构件2的表面或表面区域、即处于表面之下的层被压实到对应于所使用材料的全密度的95%和100%之间的密度。

全密度指的是具有相同的组分的实心材料所具有的密度。

实心材料是具有相同组分的不是按烧结法、而是熔炼冶金制造的材料。

在将封闭体5装入生坯1中之后，按通常方式烧结所述生坯。

优选接着对烧结的压坯进行校准。在此通过对应的压机或其他的如现有技术已知的校准装置使实际尺寸与额定质量接近或相适配。由此实现的烧结构件2，如示例性地在图3中示出的烧结构件，通常具有不同于烧结的压坯的尺寸。出于这个原因，为了表明这种情况，烧结构件2在图3中较小地示出。

在校准期间作用到封闭体5上的压力使得，封闭体还更好地压入第一孔3中，由此可以提高对于封闭体5的保持力。

在图4中示出对准烧结构件2的第一孔3的俯视图。如该图所示，第一孔3通过校准椭圆化，从而第一孔3因此不再具有圆的横截面。一方面以此可以看出，封闭体在校准之前已经装入。另一方面椭圆化也通过压配合使得封闭体5在第一孔中的保持力提高。

但利用所述方法的该实施变型方案，也可以在没有校准的情况下实现封闭体5的压配合，如所述的那样，其方式为，在烧结前就已经将封闭体5压入生坯1中。

按照用于封闭在金属的烧结构件中的孔的方法的另一种实施变型方案可以设定，封闭体5在生坯1的烧结之后但在在该情况下在烧结之后的强制的校准之前装入或压入。为了示出该方法方式，可以同样参考图1至4中的示图，其中当然在该情况下图1示出已经在生坯的烧结之后的情况、即烧结的压坯的情况。因此为了避免重复参阅前面的实施方式。

在图5中示出烧结构件2的另一种并且必要时本身独立的实施变型方案的一个局部，其中，对于相同的部件也使用和前面的图1至4中相同的附图标记或构件名称。为了避免不必要的重复，引用或参考在前面的图1至4中的详细说明。

烧结构件1的该实施变型方案与先前所述的实施变型方案的并且由此也与所述方法的最主要的区别在于，第一孔3在封闭体5装入之前被扩孔，即实施附加的方法步骤。

概念“扩孔”在此指的是，第一孔3的横截面局部地扩大。被加工的区域在此从烧结构件1的第一孔3开始的表面延伸直到扩孔深度11。扩孔深度11在此优选选自封闭体5的直径8或封闭体5的对应尺寸的100%至200%的范围内，如前面关于深度7（图2）说明的那样。

第一孔3借此沿其朝第二孔4的方向的走向中具有至少一个台阶部12。借助于该台阶部12可以防止，封闭体5过深地朝第二孔4的方向压入或压进第一孔3中。

第一孔3扩孔例如可以利用阶梯钻头进行，或者可以利用阶梯钻头一般性地产生分级的孔，从而台阶部12在生坯1中在需要时也可简单地制造。

在本发明的范围中使用的封闭体5由优选由金属的实心材料、例如由钢、黄铜等制成。

但封闭体5也可以同样由烧结材料制造。在这种情况下，为了制造烧结构件2使用金属的第一烧结粉末。为了制造封闭体5使用金属的第二烧结粉末，第二烧结粉末的组分不同于第一烧结粉末的组分，其中第二烧结粉末的组分这样选择，使得由此制造的用于封闭体5的生坯在其尺寸上发生较大的变化。该生坯在烧结时比由第一烧结粉末制成的生坯较强地膨胀。尤其是第二烧结粉末包含更高的铜成分。

表述“更高的铜成分”也包括第一烧结粉末不包含铜的情况。

由第二烧结粉末同样压制生坯，封闭体5由该生坯形成。用于封闭体5的生坯、即在模具中压制的未烧结的烧结粉末优选在生坯状态下在烧结生坯1（图1中两者）之前装入生坯1的第一孔3中。

在烧结期间，封闭体5由于尤其是更高的铜含量与烧结构件2的生坯1相比其尺寸的增长更大，由此在烧结之后形成或改善了封闭体5和第一孔1（图1）的内壁10（图1）之间的压配合。

用于制造封闭体5的第二烧结粉末可以尤其是这样的烧结材料，该烧结材料具有比第一烧结粉末高至少按重量0.1%的铜含量并因此具有比第一烧结粉末高的膨胀，由此实现了附加的结合。

在烧结构件2的或用于封闭孔的方法的全部的实施变型方案中，可以向用于制造生坯1的（第一）烧结粉末和/或用于制造封闭体5的第二烧结粉末添加提高强度的添加剂，所述添加剂提高生坯强度。

所述添加剂优选是热固塑料、即热固性的聚合物。该添加剂尤其是选自包括氨基塑料、例如（但不仅是）浮氰酰胺树脂、尿素树脂、脲醛树脂或酚醛塑料、例如（但不仅是）酚醛树脂、胶木及它们的混合物的组中。

所述添加剂以粉末状添加给金属的烧结粉末，以实现较好的混匀。

添加剂占全部烧结粉末的比例可以选择按重量0.03%至按重量2%的范围。

按照用于封闭在烧结构件中的孔的方法的另一种实施变型方案可以设定，封闭体生坯1的烧结之后（图1）、尤其是紧接着烧结并且在校准之前压入仍然热的已烧结的烧结构件2中（图3）。此时可能已经发身烧结构件2一定的冷却，然而其中冷却还没有进行到烧结构件2已经具有室温的程度。尤其是烧结构件2的温度在压入封闭体5的过程中可以在100℃和200℃之间。

原则上也可以将封闭体5压入已经完成的校准的烧结构件2中。当然按照该方法方式不能以相同的程度实现或根本不能实现利用前面所述的方法变型或在按照这些方法制造的烧结构件2中实现的优点。也就是说，封闭体5在第一孔3中的保持力和封闭的密封性可能受到被排压的材料或压入力的影响。利用所提出的方法可以以较少的压入力排压更多材料，由此可以改善封闭体5的压配合。

由于改善的保持力，可以将第一孔3设置得非常靠近烧结构件2的侧边缘。

“非常靠近”在此是指与相应的边缘在0.5mm和5mm之间的距离。借此可以扩大在烧结构件2中的流体通道的有效长度。

此外本发明提供如下优点，即，用于在烧结构件2中制造流体引导部的所有加工在生坯状态下就已经可以实施，由此所述加工可以更简单和更保护工具地进行。

各实施例示出用于封闭在金属的烧结构件2中的孔的方法的可能的实施变型方案，其中在这里要说明的是，各个实施变型方案彼此间也可以相互组合。

按规定最后要指出，为了较好地理解烧结构件2的构造，该烧结构件或其组成部分是部分地不按比例和/或扩大和/或缩小地示出的。

附图标记列表

1  生坯

2  烧结构件

3  孔

4  孔

5  封闭体

6  箭头

7  深度

8  直径

9  内径

10 内壁

11 扩孔深度

12 台阶部

Claims (10)

1.一种用于封闭在金属的烧结构件（2）中的孔（3）的方法，其特征在于，在将生坯（1）烧结成烧结构件（2）之前或在烧结构件（2）的校准步骤之前将封闭体（5）压入孔（3）中，其中，封闭体（5）具有相比于孔（3）的内径（9）一样大或至少部分较大的外径。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在烧结之后校准所述烧结构件（2）连同在烧结之前装入的所述封闭体（5）。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在装入封闭体（5）之前对孔（3）进行扩孔。

4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，使用球作为封闭体（5）。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，为了制造烧结构件（2）使用第一烧结粉末，向所述第一烧结粉末中添加用于使由第一烧结粉末压制的生坯（1）提高强度的添加剂。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，使用粉末状的热固塑料作为添加剂。

7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，使用第二生坯作为封闭体（5），所述第二生坯由另一种烧结粉末制造，所述另一种烧结粉末具有与带有孔（3）的烧结构件（2）的烧结粉末不同的组分，其中，所述另一种烧结粉末与第一烧结粉末相比在烧结时具有更大的尺寸变化，尤其是与第一烧结粉末相比具有更高的铜成分。

8.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，使用由金属的实心材料制成的封闭体（5）。

9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在烧结生坯（1）之后将封闭体（5）压入仍然热的生坯（1）中。

10.一种带有孔（3）的金属的烧结构件（2），其特征在于，所述孔（3）利用压入孔（3）中的金属的封闭体（5）封闭。