DE102010008654A1 - Method for producing a sintered or forged component - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (10), insbesondere eines Pleuels, mit einer Bohrung (16) und einer wenigstens teilweise vergüteten Bohrungsoberfläche (18) umfasst folgende Schritte: – Bereitstellen eines Sintergrünlings; – Vorsehen einer Bohrung (16) im Grünling; – Sintern des Grünlings; und – Vergüten wenigstens eines Teils (18a) der Bohrungsoberfläche (18) ohne vorherige Bearbeitung der zu vergütenden Bohrungsoberfläche (18). Alternativ zu einem Sintergrünling kann auch ein Schmiederohling bereitgestellt werden. In diesem Fall wird der Rohling geschmiedet, und es wird eine Bohrung (16) im geschmiedeten Bauteil (10) vorgesehen, bevor wenigstens ein Teil der Bohrungsoberfläche (18) ohne vorherige Bearbeitung vergütet wird.A method for producing a component (10), in particular a connecting rod, with a bore (16) and an at least partially tempered bore surface (18) comprises the following steps: providing a sintered green body; - Providing a bore (16) in the green compact; - sintering the green compact; and - tempering at least part (18a) of the bore surface (18) without prior machining of the bore surface (18) to be tempered. As an alternative to a sintered green compact, a forged blank can also be provided. In this case, the blank is forged and a bore (16) is provided in the forged component (10) before at least part of the bore surface (18) is tempered without prior machining.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Pleuels, mit einer Bohrung und einer wenigstens teilweise vergüteten Bohrungsoberfläche.The invention relates to a method for producing a component, in particular a connecting rod, with a bore and an at least partially annealed bore surface.
Pleuel für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen werden üblicherweise in einem Schmiede-, Sinter- oder Sinter/Schmiedeverfahren hergestellt. Bei Pleueln ohne gesonderte Gleit- oder Wälzlager (sogenannte Integralpleuel) stellen die Innenflächen der Pleuelaugen (Bohrungsoberflächen) die Lagerflächen dar, die aufgrund der hohen Beanspruchung vergütet oder beschichtet werden.Connecting rods for motor vehicle internal combustion engines are usually produced in a forging, sintering or sintering / forging process. For connecting rods without separate sliding or roller bearings (so-called integral connecting rods), the inner surfaces of the connecting rod eyes (bore surfaces) represent the bearing surfaces which are tempered or coated due to the high stress.
In der
Das bekannte Verfahren ist jedoch auf Pleuel beschränkt, die aus einem Stahlwerkstoff gesenkgeschmiedet sind. Insbesondere pulvermetallurgisch hergestellte Pleuel aus Eisen-basiertem, Kohlenstoff-haltigem Pulver sind nicht umfasst. Bei gesenkgeschmiedeten Stahlpleueln für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen (Pkw-, Nfz- und Motorradmotoren) ist vor dem Vergüten eine Vorbearbeitung erforderlich (Vollbohren), was zu einem erhöhten Aufwand bei der Fertigung des Pleuels führt. Außerdem besteht beim Induktionshärten mit einem HF-Generator die Gefahr der Überhitzung des oberflächennahen Werkstoffbereichs. Weitere Nachteile sind die engen Prozessparametergrenzen und die technischen Schwierigkeiten beim anschließenden induktiven Anlassen.However, the known method is limited to connecting rods, which are drop-forged from a steel material. In particular powder-metallurgically produced connecting rods of iron-based, carbon-containing powder are not included. When drop-forged Stahlpleueln for motor vehicle internal combustion engines (passenger car, commercial vehicle and motorcycle engines) pre-processing is required before tempering (full drilling), which leads to an increased effort in the production of the connecting rod. In addition, there is the risk of overheating of the near-surface material region during induction hardening with an HF generator. Further disadvantages are the narrow process parameter limits and the technical difficulties in the subsequent inductive tempering.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges und effizientes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Pleuels, mit einer wenigstens teilweise vergüteten Bohrungsoberfläche anzugeben, mit dem die obigen Beschränkungen und Nachteile vermieden werden.The object of the invention is to provide a cost effective and efficient method for producing a component, in particular a connecting rod, with an at least partially annealed bore surface, with which the above limitations and disadvantages are avoided.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Pleuels, mit einer Bohrung und einer wenigstens teilweise vergüteten Bohrungsoberfläche, umfasst gemäß einem ersten Aspekt folgende Schritte:
- – Bereitstellen eines Sintergrünlings;
- – Vorsehen einer Bohrung im Grünling;
- – Sintern des Grünlings; und
- – Vergüten wenigstens eines Teils der Bohrungsoberfläche ohne vorherige Bearbeitung der zu vergütenden Bohrungsoberfläche.
- - providing a sintered green compact;
- - Provide a hole in the green body;
- - sintering of the green body; and
- - Tempering at least a portion of the bore surface without prior processing of the bore surface to be annealed.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem Bauteil mit einer zu vergütenden Bohrung, insbesondere einem Pleuel, bei dem die Bohrung nicht erst nach dem Sintern eingearbeitet wird, sondern schon vorher im Grünling vorhanden ist, keine Bearbeitung der Bohrungsoberfläche mehr erforderlich ist, bevor diese vergütet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht deshalb einen Grünling mit vorgeformter Bohrung vor, der gesintert wird und dessen Bohrungsoberfläche direkt im Anschluss einem Vergütungsprozess unterworfen wird.The invention is based on the recognition that in a component with a bore to be annealed, in particular a connecting rod, in which the bore is not first incorporated after sintering, but is already present in the green, no further processing of the bore surface is required before this is remunerated. The method according to the invention therefore provides a preformed green compact which is sintered and the bore surface of which is directly subjected to a tempering process.
Insgesamt ergibt sich ein robuster Prozess, bei dem die Prozessparametergrenzen für das Vergüten weiter sind, als es bei Bauteilen mit bearbeiteter Bohrungsoberfläche möglich wäre. Insbesondere die Gefahr der Überhitzung an der Bohrungsoberfläche und an den Bohrungsrändern ist verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, wahlweise eine zu den axialen Bohrungsrändern hin auslaufende oder nicht-auslaufende Härtezone prozesssicher herzustellen.Overall, this results in a robust process in which the process parameter limits for tempering are wider than would be possible with components having a machined bore surface. In particular, the danger of overheating at the bore surface and at the bore edges is reduced. The method according to the invention makes it possible to produce reliably a hardening zone which runs off or does not leak towards the axial bore edges.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren verkürzt sich die Prozesskette bei der pulvermetallurgischen Herstellung des Bauteils, da die Bohrung nicht nach dem Sintern gebildet wird und anschließend noch bearbeitet werden muss; somit können Arbeitsaufwand und Kosten reduziert werden. Aufgrund der verkürzten Prozesskette verringert sich auch der Flächenbedarf für die Bearbeitungsmaschinen; es werden weniger Kühlschmierstoff-(KSS-)Werkzeuge benötigt, und insgesamt ist der Energiebedarf bei der Herstellung des Bauteils reduziert. Auch die Entsorgung vereinfacht sich, da bei der Herstellung weniger Späne anfallen.By the method according to the invention, the process chain is shortened in the powder metallurgical production of the component, since the hole is not formed after sintering and then still has to be processed; Thus, labor and costs can be reduced. Due to the shortened process chain, the area required for the processing machines is also reduced; Less cooling lubricant (KSS) tools are needed, and overall the energy required to manufacture the component is reduced. Disposal is also simplified, since less chips are produced during production.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- – Bereitstellen eines Schmiederohlings;
- – Schmieden des Rohlings;
- – Vorsehen einer Bohrung im geschmiedeten Bauteil; und
- – Vergüten wenigstens eines Teils der Bohrungsoberfläche ohne vorherige Bearbeitung der zu vergütenden Bohrungsoberfläche.
- - providing a forging blank;
- - forging the blank;
- - Provide a hole in the forged component; and
- - Tempering at least a portion of the bore surface without prior processing of the bore surface to be annealed.
In diesem Fall folgt das Vergüten der Bohrungsoberfläche auf einen Schmiedeprozess, das heißt es wird von einem geschmiedeten Pleuel ausgegangen, wie es insbesondere in Nutzfahrzeugen eingesetzt wird. Auch hier ergeben sich aufgrund der nicht erforderlichen vorherigen Bearbeitung der zu vergütenden Bohrungsoberfläche im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie zuvor im Zusammenhang mit einem gesinterten Bauteil beschrieben.In this case, the annealing of the bore surface follows a forging process, that is, it is assumed that a forged connecting rod, as it is used in particular in commercial vehicles. Here, too, arise due to the unnecessary previous processing to annealing bore surface substantially the same advantages as previously described in connection with a sintered component.
Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:Details of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
Das in den
Die Oberfläche
Um die Herstellung eines solchen Bauteils
Im Falle eines pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils
Im anschließenden Sinterprozess wird der so vorgepresste und vorgeformte Grünling durch Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet und ausgehärtet. Es wird davon ausgegangen, dass das Bauteil
Ohne spezielle Bearbeitung der Bohrungsoberfläche
Das Vergüten der Bohrungsoberfläche
Anschließend erfolgt ein Anlassen zumindest der zu vergütenden Bohrungsoberfläche
Im Falle eines aus einem Stahlwerkstoff bestehenden und durch Schmieden hergestellten Bauteils wird anstelle des Sintergrünlings ein Schmiederohling bereitgestellt. Der Stahlwerkstoff des Rohlings hat wiederum einen Kohlenstoffgehalt von 0,3 bis 0,8%.In the case of a component made of a steel material and produced by forging, a forging blank is provided instead of the sintered green compact. The steel material of the blank in turn has a carbon content of 0.3 to 0.8%.
Beim Schmieden des Rohlings wird unter anderem eine Kontur der späteren Bohrung
Nach dem Schmieden wird die Bohrung
Das anschließende Vergüten der Bohrungsoberfläche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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