DE102015222656A1

DE102015222656A1 - Pulvermetallurgieverfahren

Info

Publication number: DE102015222656A1
Application number: DE102015222656.5A
Authority: DE
Inventors: Yeong Cheol JO; Jong Moon Kim; Hyung Seok KWAK
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-06-02
Also published as: KR101664603B1; US20160151838A1; KR20160063868A; CN105642886A; JP2016102259A

Abstract

Ein Pulvermetallurgieverfahren schließt das Vorbereiten eines flüssigen Schmierstoffs durch Mischen von 60 bis 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 bis 40 Gew.-% Erucamid bei 150 bis 170 °C in einem Hochtemperaturrührvorgang ein. Ein pulverisierter fester Schmierstoff wird durch Abkühlen des flüssigen Schmierstoffs, um einen Feststoff auszubilden, und Pulverisieren des Feststoffs vorbereitet. Eine Pulvermetallurgiezusammensetzung wird durch Mischen von 0,4 bis 0,75 Gewichtsanteilen des pulverisierten festen Schmierstoffs zu 100 Gewichtsanteilen metallbasierten Pulvers vorbereitet, und ein Formkörper wird durch Formpressen der Pulvermetallurgiezusammensetzung vorbereitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Pulvermetallurgieverfahren. Insbesondere betrifft sie ein Pulvermetallurgieverfahren, das imstande ist, die einem metallbasierten Pulver hinzugefügte Schmierstoffmenge bei gleichzeitigem Halten der Formenergie und Auswurfenergie auf einem gleichwertigen oder verbesserten Level auf ein Minimum zu reduzieren.
HINTERGRUND
Da Motoren eine höhere Leistung erhalten, müssen Teile für einen Fahrzeugmotor und das Getriebe höhere mechanische Eigenschaften absichern. Als Verfahren zum Erhöhen dieser mechanischen Eigenschaften wurden viele Formtechniken entwickelt, jedoch werden diese Formtechniken aufgrund einer Erhöhung der Produktionskosten der Teile und Formbeschädigungen beim Formen unter hohem Druck und Ähnlichem häufig nur restriktiv angewendet. Unter vielen Formtechniken für ein hohe Dichte gibt es ein Verfahren zum Reduzieren der Zugabemenge eines Schmierstoffs, um eine hohe Dichte bei einem Druck zu sichern, der ähnlich dem des bestehenden allgemeinen Formens ist, d.h. 400 bis 700 MPa.
Im Feld der Pulvermetallurgie wird ein Schmierstoff zu dem Zweck des Reduzierens innerer Reibung zwischen metallbasierten Pulverpartikeln, eines gleichmäßigen Komprimierens der Pulvermetallurgie und einer Schadensminimierung an einer Form bei einem Formpressvorgang verwendet. Wenn jedoch das metallbasierte Pulver, welches den Schmierstoff enthält, formgepresst wird, bleibt der Schmierstoff zwischen den metallbasierten Pulverpartikeln, wodurch kein hochdichter Formkörper erreicht werden kann. Wenn jedoch die dem metallbasierten Pulver hinzugefügte Menge des Schmierstoffs abgesenkt wird, gibt es das Problem der Beschädigung der Form, wie zum Beispiel Formabrieb, da der Reibwiderstand zwischen dem gepressten Pulver und einer Formwand erhöht wird, und des Anstiegs der Auswurfkraft, wenn das gepresste Pulver von der Form ausgeworfen wird. Ferner gibt es eine Grenze bei der Verbesserung der Dichte des gepressten Pulvers, da die Schmierung zwischen den Pulverpartikeln während der Neuanordnung der metallbasierten Pulverpartikel, das durch ein Formpressen begleitet wird, vermindert ist.
Andererseits gibt es als Verfahren zum Vermischen des Schmierstoffs mit dem metallbasierten Pulver 1) ein mechanisches Mischverfahren für ein einfaches Vermischen des Schmierstoffs und 2) ein Polymerisationsverfahren zum Pulverisieren von Monomeren als Grundbestandteil des Schmierstoffs.
Das mechanische Mischverfahren umfasst das Verkleinern der Grundbestandteile des Schmierstoffs auf eine Größe von 25 µm oder weniger und anschließendes Einführen des metallbasierten Pulvers und der Grundbestandteile des Schmierstoffs in einen Mischer gefolgt von deren Vermischung, was den Vorteil eines relativ einfachen Vorgangs hat. Andererseits gibt es dadurch Nachteile, dass die Zugabemenge des Schmierstoffs aufgrund hoher Auswurfenergie nicht reduziert werden kann und ungünstigerweise die Oberflächenrauigkeit des Formkörpers nicht niedrig gehalten werden kann.
Das Polymerisationsverfahren umfasst das Einführen eines Polymerisationslösungsmittels in einen Polymerisator, Einführen eines Monomers und eines metallbasierten Pulvers zum Herstellen eines Schmierstoffs darin und dann dessen Erhitzung auf 100 °C für eine Polymerisation. Das Polymerisationsverfahren ruft eine chemische Bindung zwischen Molekülen der Grundbestandteile des Schmierstoffs hervor. Somit hat es den Vorteil des Sicherstellens von Gleichförmigkeit und einer niedrigen Auswurfenergie, weist jedoch den Nachteil auf, dass die Produktionskosten aufgrund des komplexen Vorgangs zu stark ansteigen.
Folglich wird nunmehr im Feld der Pulvermetallurgie dringend eine Entwicklung eines Metallurgieverfahrens benötigt, das durch Minimieren der Zugabemenge von Schmierstoff einen Formkörper hoher Dichte erreichen kann sowie die Auswurfenergie während des Auswurfs nach dem Abschluss des Formpressens beibehalten kann.
Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information ist lediglich für ein verbessertes Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Information enthalten, die für den Fachmann kein Stand der Technik ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung wurde mit der Absicht ausgeführt, um die oben beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit dem Stand der Technik zu lösen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein verbessertes Pulvermetallurgieverfahren bereitzustellen, das einen Formkörper hoher Dichte unter einer Reduzierung der dem metallbasierten Pulver hinzugefügte Menge an Schmierstoff auf ein Minimum herstellt, während die Auswurfkraft und der Formdruck auf einem gleichwertigen oder verbesserten Level gehalten werden.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Offenbarung bei einem Aspekt ein Pulvermetallurgieverfahren bereit, das einschließt: Vorbereiten eines flüssigen Schmierstoffs durch Mischen von 60 bis 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 bis 40 Gew.-% Erucamid bei 150 bis 170 °C in einem Hochtemperaturrührvorgang; Vorbereiten eines pulverisierten festen Schmierstoffs durch Abkühlen des flüssigen Schmierstoffs, um einen Feststoff auszubilden, und Pulverisieren des Feststoffs; Vorbereiten einer Pulvermetallurgiezusammensetzung durch Mischen von 0,4 bis 0,75 Gewichtsanteilen des pulverisierten festen Schmierstoffs in 100 Gewichtsanteile metallbasierten Pulvers; und Vorbereiten eines Formkörpers durch Formpressen der Pulvermetallurgiezusammensetzung.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das metallbasierte Pulver ein eisenbasiertes Pulver sein.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Formpressen unter einem Druck von 500 bis 600 MPa durchgeführt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Formkörper von einer Form durch Ausüben einer Auswurfskraft von 900 bis 1400 kgf ausgeworfen werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen schließt der Schritt des Vorbereitens eines Formkörpers ferner das Aufbringen einer Auswurfkraft von 900 bis 1100 kgf, eine Dichte von 7,2 bis 7,3 g/cm³ des Formkörpers und das Durchführen des Formpressens unter einem Druck von 500 bis 600 MPa ein.
Andere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
Es ist verständlich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hierin verwendet wird, Motorfahrzeuge im Allgemeinen einschließt, wie zum Beispiel Personenkraftfahrzeuge einschließlich Sport Utility Vehicle (SUV), Busse, Laster, verschiedene gewerbliche Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, elektrische Plugin-Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen, wie zum Beispiel Kraftstoffe, die von anderen Quellen als Öl abgeleitet werden, einschließt. Hierin wird auf ein Hybridfahrzeug Bezug genommen, dass zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie zum Beispiel ein sowohl kraftstoffbetriebenes als auch elektrisch betriebenes Fahrzeug.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die oberen und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben, die in den begleitenden Abbildungen veranschaulicht sind, die hiernach lediglich im Wege der Veranschaulichung zur Verfügung gestellt werden und somit für die vorliegende Offenbarung nicht beschränkend sind, und wobei:
1 ein Graph ist, der eine Entformungskraft bzw. Auswurfkraft in Abhängigkeit einer Veränderung des Mengenverhältnisses von Ethylenbisstearamid zu Erucamid als Schmierstoffbestandteile vergleicht, und zwar beim Herstellen eines Pulvermetallurgieformkörpers unter Verwendung von 100 Gewichtsanteilen eines metallbasierten Pulvers und von 0,75 Gewichtsanteilen eines Schmierstoffs, der durch einen Hochtemperaturrührvorgang vorbereitet wird;
2 ein Graph ist, der eine Auswurfkraft beim Herstellen eines Pulvermetallurgieformkörpers unter Verwendung von 100 Gewichtsanteilen eines metallbasierten Pulvers und von 0,75 Gewichtsanteilen eines Schmierstoffs, bei dem ein Zusammensetzungsverhältnis von Ethylenbisstearamid zu Erucamid 70:30 Gew.-% ist und der durch einen Hochtemperaturrührvorgang vorbereitet wird;
3 ein Graph ist, der einer Auswurfkraft in Abhängigkeit einer Veränderung einer Zugabemenge des Schmierstoffs und des Formdrucks vergleicht, und zwar beim Herstellen eines Pulvermetallurgieformkörpers unter Verwendung von 100 Gewichtsanteilen eines metallbasierten Pulvers und von 0,4 Gewichtsanteilen eines Schmierstoffs, bei dem das Zusammensetzungsverhältnis von Ethylenbisstearamid zu Erucamid 70:30 Gew.-% ist und der durch einen Hochtemperaturrührvorgang vorbereitet wird;
4 ein Graph ist, der eine Auswurfkraft in Abhängigkeit von einer Veränderung des Mengenverhältnisses von Ethylenbisstearamid zu Erucamids als Schmierstoffbestandteile vergleicht, und zwar beim Herstellen eines Pulvermetallurgieformkörpers gemäß eines konventionellen Verfahrens unter Verwendung von 100 Gewichtsanteilen eines metallbasierten Pulvers und von 0,75 Gewichtsanteilen eines Schmierstoffs, der durch einen mechanischen Mischvorgang bei Raumtemperatur vorbereitet wird;
5 ein Graph ist, der eine Auswurfkraft in Abhängigkeit einer Veränderung eines Mengenverhältnisses von Ethylenbisstearamid zu Erucamid als Schmierstoffbestandteile vergleicht, und zwar beim Herstellen eines Pulvermetallurgieformkörpers gemäß eines konventionellen Verfahrens unter Verwendung von 100 Gewichtsanteilen eines metallbasierten Pulvers und von 0,75 Gewichtsanteilen eines Schmierstoffs, der durch einen Polymerisationsvorgang vorbereitet wird; und
es verständlich ist, dass die angehängten Abbildungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind und eine irgendwie vereinfachte Wiedergabe verschiedener bevorzugter Merkmale sind, welche die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die bestimmten hierin offenbarten Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Offenbarung einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Anordnungen und Formen, werden zum Teil durch die bestimmte beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung festgelegt.
In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen gleicher oder äquivalenter Teile der vorliegenden Offenbarung über die mehreren Figuren der Abbildungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hiernach wird nunmehr im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von dem Beispiele in den begleitenden Abbildungen veranschaulicht und nachfolgend beschrieben werden. Während die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist verständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil dazu ist die Erfindung dafür vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken sondern auch verschiedene Alternativen, Abwandlungen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die in dem in den angehängten Ansprüchen definierten Rahmen und Bereich der Erfindung einbeziehbar sind.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Pulvermetallurgieverfahren, das einschließt: Vorbereiten eines flüssigen Schmierstoffs durch Mischen von 60 bis 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 bis 40 Gew.-% Erucamid bei 150 bis 170 °C in einem Hochtemperaturrührvorgang; Vorbereiten eines pulverisierten festen Schmierstoffs durch Abkühlen des flüssigen Schmierstoffs, um einen Feststoff auszubilden, und Pulverisieren des Feststoffs; Vorbereiten einer Pulvermetallurgiezusammensetzung durch Mischen von 0,4 bis 0,75 Gewichtsanteilen des pulverisierten festen Schmierstoffs mit 100 Gewichtsanteilen metallbasierten Pulvers; und Vorbereiten eines Formkörpers durch Formpressen der Pulvermetallurgiezusammensetzung. Das Pulvermetallurgieverfahren in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nun nachfolgend Schritt für Schritt im Detail beschrieben.
Der erste Schritt ist das Vorbereiten eines Schmierstoffs.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird als Schmierstoff ein Schmierstoff auf Amidbasis verwendet, der Ethylenbisstearamid und Erucamid enthält und einem Hochtemperaturrührvorgang unterzogen wird, um die Schmierstoffbestandteile gleichmäßig zu verteilen.
Insbesondere werden bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Schmierstoffen auf Amidbasis, die im Gebiet der Pulvermetallurgie verwendet werden, Ethylenbisstearamid und Erucamid ausgewählt, und es wird ein optimales Mengenverhältnis zwischen den zwei Bestandteilen vorgeschlagen. Folglich kann die Zugabemenge des Schmierstoffs minimiert werden und die Formpressenergie und Auswurfenergie eines Formkörpers kann gleichzeitig niedrig gehalten werden. In Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Schmierstoff ein Zusammensetzungsverhältnis von 60 bis 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 bis 40 Gew.-% Erucamid aufweisen, und bei bestimmten Ausführungsformen ein Zusammensetzungsverhältnis von 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 Gew.-% Erucamid aufweisen.
Ferner wird bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein gleichmäßig verteilter flüssiger Schmierstoff durch Rühren des Schmierstoffs, der das bestimmte Zusammensetzungsverhältnis aufweist, unter einer hohen Temperatur vorbereitet, der flüssige Schmierstoff wird abgekühlt, um in eine kuchenartige (cake-type) feste Phase umgewandelt und pulverisiert zu werden, und dann wird der erhaltene pulverisierte feste Schmierstoff zur Verwendung dem metallbasierten Pulver zugemischt.
Als konventionelles Verfahren zum Herstellen eines Schmierstoffs wird häufig ein „mechanisches Mischverfahren“ bei Raumtemperatur ausgeführt, sodass eine Grenze bei der Erzeugung einer gleichmäßigen Verteilung zwischen den Schmierstoffbestandteilen vorhanden ist. Jedoch wird bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine gleichmäßige Verteilung zwischen den Schmierstoffbestandteilen über einen „Hochtemperaturrührvorgang“ hervorgerufen, bei dem die Schmierstoffbestandteile vermischt werden, während innerhalb einer Mischmaschine eine Temperatur bei 150 bis 170 °C gehalten wird, wodurch im Endeffekt die Auswurfenergie des Formkörpers abgesenkt wird. Somit ist es möglich eine Form ohne Abrieb am Formkörper durch Hinzufügen von lediglich einer kleinen Menge des Schmierstoffs sicher freizugeben. Wenn die Temperatur des Hochtemperaturrührens in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei dem Herstellungsvorgang eines Schmierstoffs weniger als 150 °C beträgt, gibt es eine Grenze für das Absenken der Auswurfenergie, da eine gleichmäßige Verteilung des Ethylenbisstearamids und des Erucamids nicht erreicht wird sowie es sein kann, dass ein Formkörper mit einer hohen Oberflächenrauigkeit (Ra) hergestellt wird. Wenn andererseits die Temperatur des Hochtemperaturrührens über 170° beträgt, kann das Erucamid, welches einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, oxidiert, verfärbt und in seiner Viskosität erhöht werden, sodass ein Zerkleinern unvorteilhaft ist.
Um den durch den Hochtemperaturprozess vorbereiteten flüssigen Schmierstoff in die feste Phase umzuwandeln, wird ferner bei bestimmten Ausführungsformen das Abkühlen und Pulverisieren durch allgemeine Verfahren durchgeführt. Bei bestimmten Ausführungsformen wird der Schmierstoff abgekühlt, um in eine kuchenartige Form umgewandelt werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann zu diesem Zeitpunkt ein Abkühlen auf eine Temperatur von in etwa der Raumtemperatur durchgeführt werden, und bei bestimmten Ausführungsformen wird ein Abkühlen auf eine Temperatur von 10 bis 30 °C durchgeführt. Der kuchenartige Schmierstoff wird für ein gleichmäßiges Vermischen mit dem metallbasierten Pulver pulverisiert und bei bestimmten Ausführungsformen wird eine mittlere Partikelgröße des pulverisierten festen Schmierstoffs in einem Bereich von 10 bis 40 µm gehalten.
Der nächste Schritt ist das Zubereiten einer Pulvermetallurgiezusammensetzung.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Pulvermetallurgiezusammensetzung durch Vermischen von 0,4 bis 0,75 Gewichtsanteilen des Schmierstoffs mit 100 Gewichtsanteilen des metallbasierten Pulvers vorbereitet. Bei bestimmten Ausführungsformen kann bei dem Schritt des Vorbereitens der Pulvermetallurgiezusammensetzung der vorliegenden Erfindung die Zugabemenge des Schmierstoffs auf das Minimum reduziert werden.
Der nächste Schritt ist das Vorbereiten eines hochverdichteten Formkörpers durch Formpressen.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird Formpressen durch eine allgemeine Metallurgietechnik durchgeführt. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Pulvermetallurgiezusammensetzung in eine Form gefüllt werden und bei einem Druck von 500 bis 600 MPa komprimiert werden, um den Formkörper vorzubereiten. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der vorbereitete Formkörper von der Form durch Ausüben einer Auswurfskraft von 900 bis 1400 kgf getrennt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann der durch das obige Verfahren hergestellte Formkörper eine hohe Dichte von 7,1 bis 7,3 g/cm³ erhalten. Im Vergleich zu einer Zugabe von 0,75 Gewichtsanteilen des Schmierstoffs bezogen auf 100 Gewichtsanteile von dem metallbasierten Pulver kann bei Zugabe von 0,4 Gewichtsanteilen des Schmierstoffs ferner in Übereinstimmung mit dem Pulvermetallurgieverfahren bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der folgende außergewöhnliche Effekt erreicht werden. Die Auswurfkraft kann um bis zu 200 kgf vermindert werden und die Formdichte kann um bis zu 0,18 g/cm³ erhöht werden.
Das Pulvermetallurgieverfahren einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einschließen:

i) Vorbereiten eines flüssigen Schmierstoffs durch einen Hochtemperaturrührvorgang, bei dem 60 bis 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 bis 40 Gew.-% Erucamid bei 150 bis 170 °C vermischt werden;
ii) Vorbereiten eines pulverisierten festen Schmierstoffs durch Abkühlen des flüssigen Schmierstoffs, um einen Feststoff auszubilden, und Pulverisieren des Feststoffs;
iii) Vorbereiten einer Pulvermetallurgiezusammensetzung durch Zumischen von 0,4 bis 0,5 Gewichtsanteilen des Schmierstoffs zu 100 Gewichtsanteilen des metallbasierten Pulvers; und
iv) Vorbereiten eines Formkörpers mit einer Dichte von 7,2 bis 7,3 g/cm³ durch Formpressen der Pulvermetallurgiezusammensetzung unter einem Druck von 500 bis 600 MPa und dann Anwenden einer Auswurfkraft darauf von 900 bis 1100 kgf.

Beispiele
Die folgenden Beispiele veranschaulichen bestimmte Ausführungsformen der Erfindung und sind nicht dazu vorgesehen, die Erfindung zu beschränken.
Beispiel 1: Identifizierung einer Veränderung der Auswurfkraft in Abhängigkeit eines Zusammensetzungsverhältnisses von Ethylenbisstearamid und Erucamid
Jeder Schmierstoff wurde durch Verändern des Zusammensetzungsverhältnisses von Ethylenbisstearamid und Erucamid als Schmierstoffbestandteile mit 50:50, 55:45, 60:40, 70:30 Gew.-% vorbereitet. Insbesondere wurde ein flüssiger Schmierstoff durch Rühren der Schmierstoffbestandteile bei einer hohen Temperatur von 160 °C über 60 Minuten erreicht. Dann wurde der flüssige Schmierstoff bei Aufbewahrung unter Raumtemperatur abgekühlt, um einen kuchenartigen Schmierstoff zu erhalten und dann pulverisiert, um einen festen Schmierstoff in einem Bereich von 10 bis 40 µm zu erhalten.
Es wurde HSPP (Hyundai Steel Pure Iron Powder) als eisenbasiertes Pulver verwendet. Es wurden 0,75 Gewichtsanteile des wie oben vorbereiteten Schmierstoffs 100 Gewichtsanteilen des eisenbasierten Pulver zugemischt, um eine Pulvermetallurgiezusammensetzung vorzubereiten. Die Pulvermetallurgiezusammensetzung wurde in eine Form eingebracht und dann wurde ein Formdruck von 500 MPa darauf angewandt, um einen Formkörper mit einer Dichte von 7,12 g/cm³ zu erhalten.
Um die Auswurfkraft in Abhängigkeit eines Zusammensetzungsverhältnisses des Ethylenbisstearamid und Erucamids, die den Schmierstoff ausmachen, zu identifizieren, wurde die Auswurfkraft basierend auf dem MPIF Standard 45 gemessen und die Ergebnisse in 1 veranschaulicht.
Gemäß 1 konnte festgestellt werden, dass wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Ethylenbisstearamid und dem Erucamid zu 50:50, 55:45, 60:40, 70:30 Gew.-% verändert wurde, sich die Auswurfkraft verminderte. Während der Anteil des in dem Schmierstoff enthaltenen Erucamids vermindert wurde, wurde insbesondere die Auswurfkraft von 1400 kgf auf 1100 kgf reduziert, und wenn das Zusammensetzungsverhältnis des Ethylenbisstearamids und des Erucamids 70:30 Gew.-% war, war die Auswurfkraft mit 1100 kgf am niedrigsten.
Beispiel 2: Identifizierung einer Veränderung der Dichte des Formkörpers in Abhängigkeit einer Zugabemenge des Schmierstoffs
Gemäß des Metallurgieverfahrens von Beispiel 1 wurde ein Formkörper unter Verwendung eines festen Schmierstoffs bzw. Festkörperschmierstoffs hergestellt, dessen Zusammensetzungsverhältnis des Ethylenbisstearamids und des Erucamids 70:30 Gew.-% war, und die Dichteänderung des Formkörpers wurde bei Veränderung der Zugabemenge des Festkörperschmierstoffs zu 0,75 Gewichtsanteilen oder 0,40 Gewichtsanteilen jeweils basierend auf den 100 Gewichtsanteilen eisenbasierten Pulvers gemessen.
In 2 wurden die 0,75 Gewichtsanteilen Schmierstoff basierend auf den 100 Gewichtsanteilen eisenbasierten Pulvers hinzugefügt und die Auswurfkraft wurde drei getrennte Male gemessen (gekennzeichnet als #1, #2 und #3). Ein Vergleich der Ergebnisse wird in einem Graph wiedergegeben. Gemäß 2 war die Auswurfkraft so niedrig wie 1100 kgf und ein Formkörper mit einer Dichte von 7,11 g/cm³ wurde durch Aufbringen eines Formdrucks von 500 MPa hergestellt.
In 3 werden 0,4 Gewichtsanteile des Schmierstoffs basierend auf den 100 Gewichtsanteilen des eisenbasierten Pulvers hinzugefügt, die Zugabemenge des Schmierstoffs und der Formdruck verändern sich verglichen mit 2 und die Auswurfkraft wurde drei getrennte Male gemessen (gekennzeichnet als #1, #2 und #3). Ein Vergleich der Ergebnisse wird einem Graph wiedergegeben. Gemäß 3 war die Auswurfkraft mit 900 kgf sehr niedrig und ein Formkörper mit einer Dichte von 7,30 g/cm³ wurde durch Aufbringen eines Formdrucks von 500 MPa hergestellt.
Gemäß 2 und 3 konnte festgestellt werden, dass bei Verwendung des Schmierstoffs, dessen Zusammensetzungsverhältnis von Ethylenbisstearamid und Erucamid 70:30 Gew.-% ist, es möglich ist, die Auswurfkraft um 200 kgf abzusenken wenn die Menge zugefügten Schmierstoffs von 0,75 Gewichtsanteilen zu 0,4 Gewichtsanteilen reduziert wird. Es ist auch möglich, die Dichte des Formkörpers um bis zu 0,19 g/cm³ zu verbessern.
Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2: Vergleich der Auswurfkraft bei einem konventionellen Metallurgieverfahren
Eine Pulvermetallurgiezusammensetzung wurde durch Mischen eines eisenbasierten Pulvers und eines Schmierstoffs durch das Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, jedoch wurde zum Vorbereiten des Schmierstoffs ein mechanisches Mischverfahren bei Raumtemperatur (Vergleichsbeispiel 1) oder ein Polymerisationsverfahren unter Wärme (Vergleichsbeispiel 2) als konventionelles Verfahren durchgeführt.
In 4 und 5 werden jeweils die Ergebnisse der Auswurfkraftmessung bei sich verändernden Zusammensetzungsverhältnis von Ethylenbisstearamid und Erucamid, die das Schmiermittel ausbilden, zu 50:50, 55:45, 60:40 bzw. 70:30 Gew.-% gezeigt.

Die Ergebnisse des Vergleichs von Beispiel 1 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 werden in der folgenden Tab. 1 zusammengefasst. Tabelle 1

Abschnitt		Beispiel 1	Beispiel 2	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2
Schmierstoff	Zusammensetzung (Gew.-%)	Anteilverhältnis (Ethylenbisstearamid:Erucamid) #1: 50:50, #2: 55:45, #3: 60:40, #4: 70:30
	Zugabemenge (Gewichtsanteil)	0,75	0,4	0,75	0,75
Mischverfahren		160°C Hochtemperaturmischen		Raumtemperaturmischen	Polymerisation
Auswurfkraft (kgf)		1100~1400	900	1500~2250	1500
Formdruck (MPa)		500	500	500	500
Formkörper	Dichte (g/cm³)	7,12	7;30	7,11	7,10
Formkörper	Oberflächenrauigkeit (Ra)	0,6	0,8	1,1	0,9

Gemäß des Metallurgieverfahrens bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann gemäß des obigen Vergleichs ein hochdichter Formkörper durch Reduktion der Zugabemenge eines Schmierstoffs in Bezug auf das Gewicht metallbasierten Pulvers genauso wie eine Dichte von bis zu 7,3 g/cm³ aufweisend, Absenken der Auswurfkraft, Herstellen einer Pulvermetallurgiezusammensetzung durch Mischen von Ethylenbisstearamid und Erucamid, die bei einer hohen Temperatur einen Schmierstoff ausbilden, während deren Zusammensetzungsverhältnis auf einen bestimmten Bereich begrenzt wird, hergestellt werden. In Übereinstimmung mit dem Ergebnis der obigen Tab. 1 ist es zudem möglich, eine niedrige Oberflächenrauigkeit beizubehalten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen durch einen Schmierstoffherstellungsvorgang, bei dem ein Schmierstoff mit einer bestimmten Zusammensetzung und einem Hochtemperaturrührvorgang für die Verwendung eingesetzt wird, die Effekte auf, die Formenergie und Auswurfenergie bei ansteigender Dichte eines Formkörpers und verbesserter Oberflächenrauigkeit durch Verwendung einer lediglich geringen Menge des Schmierstoffs niedrig zu halten.
In Übereinstimmung mit dem Pulvermetallurgieverfahren bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann somit ein Formkörper mit einer hohen Dichte von 7,3 g/cm³ durch Vermindern der Menge eines Schmierstoffs auf bis zu 0,4 Gewichtsanteilen in Bezug auf 100 Gewichtsanteile metallbasierten Pulvers hergestellt werden.
Die Erfindung wurde im Detail unter Bezugnahme auf deren bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch wird der Fachmann anerkennen, dass bei diesen Ausführungsformen Veränderungen durchgeführt werden können, ohne die Prinzipien und den Rahmen der Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich in den angehängten Ansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist.

Claims

Pulvermetallurgieverfahren, das umfasst: Vorbereiten eines flüssigen Schmierstoffs durch Mischen von 60 bis 70 Gew.-% Ethylenbisstearamid und 30 bis 40 Gew.-% Erucamid bei 150 bis 170 °C in einem Hochtemperaturrührvorgang; Vorbereiten eines pulverisierten festen Schmierstoffs durch Abkühlen des flüssigen Schmierstoffs, um einen Feststoff auszubilden, und Pulverisieren des Feststoffs; Vorbereiten einer Pulvermetallurgiezusammensetzung durch Mischen von 0,4 bis 0,75 Gewichtsanteilen des pulverisierten festen Schmierstoffs mit 100 Gewichtsanteilen metallbasierten Pulvers; und Vorbereiten eines Formkörpers durch Formpressen der Pulvermetallurgiezusammensetzung.
Pulvermetallurgieverfahren nach Anspruch 1, bei dem das metallbasierte Pulver ein eisenbasiertes Pulver ist.
Pulvermetallurgieverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Formpressen unter einem Druck von 500 bis 600 MPa durchgeführt wird.
Pulvermetallurgieverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Auswerfen des Formkörpers aus einer Form durch Aufbringen einer Auswurfkraft von 900 bis 1400 kgf.
Pulvermetallurgieverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Vorbereitens eines Formkörpers ferner ein Aufbringen einer Auswurfkraft von 900 bis 1100 kgf umfasst, wobei das Formpressen unter einem Druck von 500 bis 600 MPa durchgeführt wird, und der Formkörper eine Dichte von 7,2 bis 7,3 g/cm³ aufweist.