DE10010671A1 - Verfahren zur Herstellung von Preßteilen durch Pressen von Metallpulver und anschließendes Sintern des Preßlings - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Preßteilen durch Pressen von Metallpulver und anschließendes Sintern des PreßlingsInfo
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Abstract
Verfahren zur Herstellung z. B. von Schneidplatten aus Hartmetall durch Pressen von Metallpulver und anschließendes Sintern des Preßlings, insbesondere von Wendeschneidplatten, die eine Sitzfläche und mindestens eine annähernd parallel zur Sitzfläche verlaufende Schneidkante aufweisen, die von der Sitzfläche einen vorgegebenen Abstand hat, mit Hilfe einer eine Matrize und einen Ober- und einen Unterstempel aufweisenden Presse, mit den Schritten DOLLAR A - Einfüllen einer vorgegebenen Menge an Metallpulver in die Matrizenbohrung, wobei der Unterstempel eine vorgegebene in der Matrizenbohrung aufweist, DOLLAR A - Verstellen des Unterstempels und des Oberstempels in eine vorgegebene Einfüllposition erste bzw. zweite Position, DOLLAR A - weiteres Verstellen des Unterstempels und gegebenenfalls des Oberstempels und gleichzeitiges Messen der Preßkraft mindestens des Unterstempels, DOLLAR A - Beenden der Zustellbewegung von Unterstempel und gegebenenfalls des Oberstempels, wenn ein vorgegebener Wert für die Preßkraft erreicht wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Preßteilen,
insbesondere von Wendeschneidplatten aus Hartmetall, durch Pressen von
Metallpulver und anschliessendes Sintern des Preßlings nach dem Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, Formteile aus Hartmetall, Keramik, Sintermetall oder dergleichen mit
Hilfe von Pressen herzustellen. Das pulver- bzw. granuläre Material ist so bereit zu
stellen, daß bei einem angewandten Preßdruck der Preßling eine homogene Struktur
bekommt und sich sintern läßt. Eine übliche Formgebung ist das sogenannte Direkt
pressen in entsprechend ausgeführten Preßformen oder Matrizen, denen ein Ober- und
Unterstempel zugeordnet sind. Entsprechend dem jeweiligen Preßdruck ergibt sich
beim Preßling eine unterschiedliche Dichte. Preßlinge mit geringerer Dichte schwin
den beim Sintern jedoch stärker als Preßlinge mit höherer Dichte. Durch unterschied
lich einstellbare Preßwege für Ober- und Unterstempel wird versucht, Dichteab
weichungen zu minimieren. Andererseits können unterschiedliche Dichten in der
Praxis durch unterschiedliche Preßkräfte entstehen, die wiederum bei gleicher Höhe
der Preßlinge, z. B. durch Füllschwankungen, die bis zu einigen Prozenten gehen,
hervorgerufen werden. Erschwerend bei der Herstellung von Preßlingen, z. B. für
Hartmetallschneidplatten, ist das Einhalten einer vorgegebenen Gesamthöhe zwischen
Plattensitz und mindestens einer Schneidkante, die einen vorgegebenen Abstand zum
Plattensitz aufweist.
Aus DE 42 09 787 ist bekannt geworden, eine möglichst gleichmäßige Dichte z. B.
innerhalb einer Charge zu erreichen, indem die Preßkraft gemessen und anschließend
eine Korrektur über die Füllung für die nachfolgenden Preßlinge vorgenommen wird.
Aus DE 197 17 217 ist ferner bekannt geworden, abhängig von der Geometrie des
Preßlings und des Ausgangsmaterials während der Kompression für einen Preßstem
pel ein gewünschtes Kraft-Weg-Diagramm (Sollkurve) zu ermitteln und zu speichern.
Mittels eines separat betätigten Abschnitts des Preßstempels oder eines getrennten
Stempels wird der Druck auf das Preßmaterial während der Kompressionsphase
erhöht oder verringert, sobald eine Abweichung von der Sollkurve ermittelt wird, um
am Ende der Kompressionsphase eine gleiche Dichte jedes Preßlings zu erhalten. Ein
derartiges Verfahren ist jedoch nur anwendbar bei Preßlingen, bei welchen die Fläche
des Preßlings im mittleren Bereich unkritisch ist. Dies gilt z. B. für die Sitzfläche, bei
der es ausreicht, wenn z. B. ein umlaufender Rand einen präzisen Abstand von der
Schneidkante hat, während der mittlere Bereich mehr oder weniger vertieft sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von
Schneidplatten aus Hartmetall durch Pressen und Sintern des Preßlings, insbesondere
von Wendeschneidplatten, zu schaffen, das einfacher als das zuletzt beschriebene
bekannte Verfahren ist und gleichwohl zu hervorragenden Ergebnissen führt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Wie beim herkömmlichen Verfahren wird auch bei der Erfindung zunächst eine vor
gegebene Menge an Metallpulver in die Matrizenbohrung eingefüllt, wobei der Unter
stempel hierbei eine Einfüllposition einnimmt. Gegebenenfalls wird der Unterstempel
zunächst in eine etwas tiefere Position verfahren, so daß eine geringfügige Übermenge
eingefüllt wird, wonach dann der Unterstempel die endgültige Einfüllposition ein
nimmt und mit Hilfe des Füllschuhs der aus der Matrizenbohrung ausgestoßene Rest
abgestreift wird. Anschließend werden Oberstempel und Unterstempel in eine vorge
gebene erste bzw. zweite Position verfahren, wobei bereits eine gewisse Preßkraft
aufgebracht werden kann. Handelt es sich um einen Preßling, der für eine
Schneidplatte mit Freiwinkel gedacht ist, entspricht die Lage des Oberstempels bei der
angefahrenen zweiten Position z. B. der Oberkante des Preßlings. Anschließend
erfolgt ein weiteres Verstellen von Unter- und Oberstempel, wobei jedoch im Falle
eines Preßlings mit Freiwinkel nur der Unterstempel verstellt wird. Bei diesem Ver
stellvorgang werden die Preßkräfte fortlaufend gemessen, wobei die Zustellbewegung
von Unter- und Oberstempel beendet wird, wenn die Preßkraft einen vorgegebenen
Wert erreicht hat. Auch bei Verstellung beider Stempel kann es ausreichen, allein die
Preßkraft am Unterstempel zu messen und die Verstellbewegung zu beenden, wenn
die gemessene Preßkraft den vorgegebenen Wert erreicht hat.
Der vorgegebene Wert für die Preßkraft wird durch vorangehende Versuche ermittelt.
Zunächst einmal wird ermittelt, welche Verdichtung das Metallpulver erhalten soll,
um anschließend dem Sinterungsprozeß ausgesetzt zu werden. Dann wird untersucht,
wie groß die Füllmenge sein muß, damit beim Aufbringen einer vorgegebenen Preß
kraft eine bestimmte Höhe des Preßlings reproduzierbar erreicht wird. Wird daher bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer vorgegebenen Preßkraft abgeschaltet,
dann kann davon ausgegangen werden, daß die vorgegebene Höhe des Preßlings
erreicht worden ist. Auf diese Weise wird auch bei gewissen Füllschwankungen eine
vorgegebene Dichte des Preßlings erreicht. Da Füllschwankungen des Preßlings nicht
gänzlich auszuschließen sind, wird vorzugsweise so verfahren, daß bei vorhandenen
Toleranzen im Zweifel ein gewisses Übermaß vorliegt, wenn bei vorgegebenem Preß
kraftwert abgeschaltet wird. Bei Übermaß wird der Preßling abgearbeitet, vorzugs
weise durch Schleifen, um ihn auf die vorgegebene Höhe bzw. Dicke zu bringen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verstellung von Unterstempel
und/oder Oberstempel von der ersten bzw. zweiten Position entlang einer vorgegebe
nen Sollkurve für die Preßkraft, wobei die Sollkurve die Abhängigkeit der Preßkraft
von der Zeit wiedergibt. Auf diese Weise ist es möglich, sich den endgültigen er
wünschten Preßkraftwerten auf regelnde Weise anzunähern.
Während beim bekannten Verfahren zwar auch die Preßkraft gemessen wird, jedoch
beim Anfahren einer vorgegebenen Position, um anschließend bei Preßkraftab
weichungen die Füllmenge zu verändern, erfolgt bei der Erfindung eine unmittelbare
Korrektur am Preßling.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Presse zum Verpressen von Metallpulver nach dem erfindungsge
mäßen Verfahren und von dem eigentlichen Preßvorgang.
Fig. 2 zeigt die Presse nach Fig. 1 während des Pressvorgangs.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Presse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver
fahrens oder den Preßvorgang.
Fig. 4 zeigt die Presse nach Fig. 3 während des Preßvorgangs.
Fig. 5 zeigt ein Bewegdiagramm für die Preßstempel der Presse nach den Fig. 3
und 4.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Matrize 10 dargestellt, deren Bohrung einen Formhohl
raum 12 aufweist, welcher im Querschnitt konisch ist. Mit Hilfe eines derartigen
Formhohlraums 12 kann ein Preßling erzeugt werden, der als eine Schneidplatte, bei
spielsweise eine Wendeschneidplatte mit Freiwinkel verwendet wird. Die Oberkante
des Formhohlraums 12 von der Oberkante der Matrize 12 hat einen Abstand x. Ober
halb der Matrize 12 ist ein Oberstempel 14 und unterhalb der Matrize 10 ein Unter
stempel 16 angedeutet. Die Stempel 14, 16 werden in geeigneter Weise betätigt, vor
zugsweise mit Hilfe von Hydraulikzylindern. Diese sind so steuerbar (nicht gezeigt),
daß sie eine gewünschte Kraft aufbringen. Außerdem können sie in ihrer Geschwin
digkeit gesteuert werden, um z. B. eine gewünschte Kraft-Zeit-Kurve zu erzeugen. Bei
der Befüllung der Matrizenbohrung hat der Unterstempel 16 eine vorgegebene Füll
position. Seine Position bestimmt die Füllmenge. Vorzugsweise ist sie zu Beginn
etwas niedriger als die theoretische Füllposition für die vorgegebene Menge, damit
nach dem Befüllen der Unterstempel eine gewisse Strecke nach oben fahren kann,
damit der nicht gezeigte Füllschuh überschüssiges Material an der Matrizenoberseite
abstreifen kann. Anschließend werden Oberstempel 14 und Unterstempel 16 in die
Matrizenbohrung hineingefahren, wobei der Oberstempel 14 soweit hineinfährt, daß
er an der Oberseite des Formhohlraums 12 zu liegen kommt. Die Einfahrtiefe in die
Matrizenbohrung entspricht mithin dem Maß x. Der Unterstempel 16 wird ebenfalls
auf eine vorgegebene Position verfahren, wie sie etwa in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei
findet bereits ein Verpreßvorgang statt. Anschließend wird der Unterstempel 16 weiter
verfahren, bis eine vorgegebene Preßkraft erreicht worden ist. Die Preßkraft ist so
bemessen, daß bei einer vorgegebenen Füllmenge die Höhe des zu formenden Preß
lings (nicht gezeigt) der Sollhöhe entspricht. Ist die Sollhöhe oder Solldicke noch
nicht erreicht worden, ist es nach dem Sintern erforderlich, die so geformte Platte auf
das gewünschte Maß zu bearbeiten, z. B. zu schleifen. Daher ist dafür zu sorgen, daß
bei dem beschriebenen Verfahren vermieden wird, daß ein Preßling mit Untermaß
geformt wird.
Statt auf einen vorgegebenen maximalen Preßkraft-Wert zu fahren, kann auch vorge
sehen werden, den Unterstempel 16 nach einer vorgegebenen Sollkurve zu fahren, d. h.
einer Preßkraft-Kurve über der Zeit, bis der gewünschte maximale Preßkraft-Wert
erreicht worden ist. Auf diese Weise wird besser die gewünschte Reproduzierbarkeit
für die Preßkraft bzw. die Dichte des Preßlings erreicht. Ein Ziel ist bekanntlich, eine
reproduzierbare Dichte des Preßlings zu erreichen, damit beim Sintern reproduzier
bare geometrische Abmessungen erhalten werden.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1
und 2 nur dadurch, daß die Bohrung der Matrize zylindrisch ist. Die mit Hilfe des
Verfahrens hergestellte Schneidplatte weist daher keinen Freiwinkel auf. Im übrigen
wird die Ausführungsform der Fig. 3 und 4 mit gleichen Bezugszeichen wie Fig.
1 versehen.
Man erkennt aus Fig. 4, daß die Preßkraft mit beiden Stempeln 14, 16 aufgebracht
werden kann. Dies geht auch aus dem Diagramm nach Fig. 5 hervor.
Die Linie 20 in Fig. 5 deutet die Matrizenoberkante an. Die dick ausgezogene Kurve
22 deutet den Positionsverlauf eines Oberstempels an, und die dick ausgezogene
Kurve 24 die eines Unterstempels, beispielsweise der Stempel 14, 16 nach den
Fig. 3 und 4. Die dick ausgezogene Linie 26 deutet den Positionsverlauf des Füllschuhs
an. Zu Beginn des Prozesses hat der Unterstempel die Position a entsprechend der
Oberkante der Matrize und der Oberstempel befindet sich deutlich oberhalb der
Matrizenoberkante. Der Füllschuh befindet sich über der Matrize, und der Unterstem
pel verfährt in eine erste Füllposition b, während derer eine Befüllung der Matrizen
bohrung mit Hartmetallpulver erfolgt, wie bei 28 angedeutet. Die Befüllung ist bei c
beendet. Anschließend fährt der Unterstempel etwas hoch zur Position d, welche die
endgültige Füllposition darstellt, d. h. die Pulversäule in der Matrizenbohrung ent
spricht der vorgegebenen Füllmenge. Eventuell überschüssiges Material oberhalb der
Matrizenoberkante 20 wird dann vom Füllschuh abgestreift. Der Füllschuh fährt
anschließend in seine Ausgangsstellung, und der Oberstempel fährt in die Position P2,
während der Unterstempel gleichzeitig wieder etwas zurückfährt, um zu verhindern,
daß der Oberstempel Pulvermaterial seitlich aus der Matrizenbohrung herauspreßt.
Anschließend wird der Oberstempel in die Position P3 verfahren, wobei der Unter
stempel die vorher eingenommene Position noch beibehält. Nunmehr beginnt der
Preßvorgang, wobei die Position P4 von Ober- und Unterstempel über einen vorgege
benen Weg, den die Stempel zurücklegen, angefahren werden kann. Mit Hilfe von
geeigneten Weggebern ist es möglich, eine genau Wegsteuerung für die Stempel vor
zusehen. Hierbei findet bereits eine mehr oder weniger deutliche Verdichtung des
Pulvermaterials statt. Ab der Position P4 werden fortlaufend die Preßkräfte z. B. des
Unterstempels gemessen, wobei sowohl Ober- als auch Unterstempel weiter aufeinan
der zu gefahren werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Es wird angenommen, daß dann
in der Position P5 eine vorgegebene maximale Preßkraft erreicht wird. Es ist natur
gemäß auch möglich, bezüglich des Oberstempels eine vorgegebene maximale Preß
kraft einzustellen. Damit hat der Preßling eine vorgegebene Höhe bzw. Dicke bei
einer gewünschten Verdichtung des Materials. Es ist auch möglich, von der Position
P4 nach P5 entlang einer vorgegebenen Sollkurve zu fahren, d. h. nach einem Kraft-
Zeit-Diagramm, bis der gewünschte Endwert für die Preßkraft erreicht worden ist.
Zwischen P5 und P6 bleibt die Preßkraft aufrecht erhalten, wobei nach P6 der Ober
stempel leicht angehoben wird, um eine gewisse Entspannung des Preßlings zu
ermöglichen. Anschließend werden Ober- und Unterstempel gemeinsam hochgefah
ren, bis der Oberstempel die Oberkante der Matrize 10 erreicht hat. Nach einiger Zeit
(Position P9) wird dann der Oberstempel nach oben gefahren und dem Unterstempel
ermöglicht, den Preßling aus der Matrizenbohrung heraus zu bewegen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Preßteilen, insbesondere von Schneidplatten aus
Hartmetall durch Pressen von Metallpulver und anschließendes Sintern des
Preßlings, insbesondere von Wendeschneidplatten, die eine Sitzfläche und
mindestens eine annähernd parallel zur Sitzfläche verlaufende Schneidkante
aufweisen, die von der Sitzfläche einen vorgegebenen Abstand hat, mit Hilfe
einer eine Matrize und einen Ober- und einen Unterstempel aufweisenden
Presse, mit den Schritten
- - Einfüllen einer vorgegebenen Menge an Metallpulver in die Matrizenboh rung, wobei der Unterstempel eine vorgegebene Einfüllposition in der Matrizenbohrung aufweist,
- - Verstellen des Unterstempels und des Oberstempels in eine vorgegebene erste bzw. zweite Position,
- - weiteres Verstellen des Unterstempels und gegebenenfalls des Oberstem pels und gleichzeitiges Messen der Preßkraft mindestens des Unterstem pels,
- - Beenden der Zustellbewegung von Unterstempel und gegebenenfalls des Oberstempels, wenn ein vorgegebener Wert für die Preßkraft erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung von
Unterstempel bzw. Oberstempel von der ersten bzw. zweiten Position aus ent
lang einer vorgegebenen Sollkurve für die Preßkraft erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Schneidplatten ohne Freiwinkel Unter- und Oberstempel ab der ersten bzw.
zweiten Position bis zu einem vorgegebenen Wert für die Preßkraft oder ent
lang einer Sollkurve für die Preßkraft verstellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Schneidplatten mit Freiwinkel nur der Unterstempel ab der ersten Position bis
zu einem vorgegebenen Preßkraftwert bzw. entlang einer Sollkurve für die
Preßkraft verfahren wird.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |