DE102016115172A1 - Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur, welches Teil durch Pressen zweier Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten hergestellt wird. Hier handelt es sich bei dem Material niedrigeren Schmelzpunkts um ein Formteil mit einer beliebigen Form und Struktur und das Material höheren Schmelzpunkts pulverförmig ist, wobei zur Herstellung des Teils das Material niedrigeren Schmelzpunkts in einem Pulver aus dem Material höheren Schmelzpunkts positioniert und von diesem umhüllt wird. Nach der Herstellung wird das Material niedrigerer Schmelztemperatur abgeschmolzen und somit ergibt sich nach Sintern eine Bohrung mit einer beliebigen Form und Struktur. Bei Metallteilen zur Anwendung in Situationen, die eine Durchleitung von Wasser, Gas und Öl erfordern, stellt die vorliegende Erfindung einen Ersatz für unterschiedliche durch mechanisches Zusammenfügen erhaltene Bohrungsstrukturen oder Bohrungsstrukturen, die durch die aufwendige dreidimensionale Drucktechnik ausgeformt werden, dar und verfügt somit über breite Marktaussichten aufgrund breiter Anwendung, geringer Kosten, einfacher Prozessführung sowie hoher Serienfreundlichkeit.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich der Industrie und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur, welches die Ausformung eines Erzeugnisses mit einer komplizierten Bohrungsstruktur ermöglicht.
  • Technischer Hintergrund
  • Bei der Durchleitung von Wasser, Gas und Öl in mechanischen Branchen findet ein metallisches Teil mit einer Bohrungsstruktur breite Anwendung, beispielsweise Anwendung bei einer Gas- bzw. Ölzuführungsbohrung und einer Kühlungsbohrung in einem Luftlagersystem, einer Kühlungskanal für Einsatz, Angussbuchse und Schieber in einem mechanischen Formwerkzeug sowie bei einer innen vorgesehenen Bohrungsstruktur mit einer vorgegebenen Richtung und Position in verschiedenen mechanischen Branchen. In der Regel wird eine innen vorgesehene Bohrung derart ausgestaltet, dass ein Abdichten bzw. Befestigen mittels eines Dichtrings oder ein Verschweißen nach dem Zusammenfügen erfolgt. Neben geringer Einsatzzuverlässigkeit und Sicherheit sowie hohen Wartungskosten erfordert solche Ausgestaltung komplizierten Herstellungsprozess und kann in der Regel lediglich die Form zweidimensionaler Bohrungsstruktur verwirklichen. Das Ausformen eines metallischen Teils mit einer darin vorgesehenen komplizierten Bohrung weist breite Anwendung und Marktaussichten auf, weshalb ein Verfahren zum Ausformen eines metallischen Teils mit einer darin vorgesehenen komplizierten Bohrung für bisherige Industrien gefragt ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur mit hoher Einsatzzuverlässigkeit und Sicherheit sowie geringen Kosten vorzuschlagen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur, welches folgende Schritte umfasst:
    • 1.1: Ausformen eines Bohrungsstrukturteils, welches der Form einer gewünschten Bohrung entspricht,
    • 1.2: Beschichten der Oberfläche des Bohrungsstrukturteils mit einem Schutzfilm,
    • 1.3: Positionieren des Bohrungsstrukturteils in einem Formhohlraum zum Ausformen der Struktur eines gewünschten Teils und Formfüllung mit einem Pulver zum Ausformen des Teils, wobei das Bohrungsstrukturteil einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Pulver zum Ausformen des Teils hat,
    • 1.4: Abschmelzen des Bohrungsstrukturteils,
    • 1.5: Ausformen des Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur durch Sinterformen.
  • Das Bohrungsstrukturteil zum Ausformen der Form der Bohrungsstruktur in Schritt 1.1 besteht aus einem Metallwerkstoff oder einem Paraffin oder einem Harz mit einem Schmelzpunkt von 0 bis 500°C.
  • In Schritt 1.1 wird das Bohrungsstrukturteil durch eines der folgenden Formverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon ausgeformt: Schweißen, Angießen, Einspritzen, 3D-Formen.
  • Es handelt sich bei dem Schutzfilm, mit dem die Oberfläche des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.2 beschichtet wird, um eines der folgenden Materialien oder eine beliebige Kombination hiervon: PVP, PVA, Talkumpuder.
  • Bei der Positionierung des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.3 wird ein Material, welches identisch mit dem Material zum Ausformen des Teils ist, als Abstützstruktur eingesetzt.
  • Das Hochtemperatur-Metallpulver wird durch mechanisches Formpressen, Spritzgussformen, Pasteneingussformen, kaltisostatisches Pressen oder heißisostatisches Pressen gefüllt.
  • Es handelt sich bei dem Pulver zum Ausformen des Teils in Schritt 1.3 um ein Metallpulver oder eine keramische Formmasse mit einem Schmelzpunkt von über 600°C.
  • In Schritt 1.4 erfolgt das Abschmelzen des Strukturteils durch Erwärmen, Aufschmelzen und Entfernen bei Normaldruck oder unter Vakuum.
  • Das Abschmelzen des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.4 erfolgt durch Entfettung.
  • Das Sinterformen in Schritt 1.5 erfolgt durch Sintern unter Vakuum.
  • Das Sinterformen erfolgt durch Sintern unter Vakuumumgebung mit reduzierender Atmosphäre.
  • Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch die vorteilhafte Auswirkung aus, dass mit dem Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur ein (metallisches) Teil mit einer darin vorgesehenen Bohrung und somit eine komplizierte Form dreidimensionaler Struktur einteilig ausgeformt werden können. Aufgrund der einteiligen Ausformung werden Wartungskosten erspart und eine hohe Zuverlässigkeit, Sicherheit und mechanische Festigkeit des Teils verwirklicht, was offensichtliche Vorteile bietet, insbesondere bei Grundkörper des Teils aus Metallwerkstoff mit eine hohen Schmelzpunkt. Dies eignet sich auch für die Ausformung einer in Nichtmetallwerkstoff, wie z. B. Keramik vorgesehenen komplizierten Bohrung.
  • Konkrete Ausführungsformen
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:
    • 1.1: Ausformen eines Bohrungsstrukturteils, welches der Form einer gewünschten Bohrung entspricht,
    • 1.2: Beschichten der Oberfläche des Bohrungsstrukturteils mit einem Schutzfilm,
    • 1.3: Positionieren des Bohrungsstrukturteils in einem Formhohlraum zum Ausformen der Struktur eines gewünschten Teils und Formfüllung mit einem Pulver zum Ausformen des Teils, wobei das Bohrungsstrukturteil einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Pulver zum Ausformen des Teils hat,
    • 1.4: Abschmelzen des Bohrungsstrukturteils,
    • 1.5: Ausformen des Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur durch Sinterformen.
  • Das Bohrungsstrukturteil zum Ausformen der Form der Bohrungsstruktur in Schritt 1.1 besteht aus einem Metallwerkstoff oder einem Paraffin oder einem Harz mit einem Schmelzpunkt von 0 bis 500°C, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Metallwerkstoff eingesetzt wird.
  • In Schritt 1.1 wird das Bohrungsstrukturteil durch eines der folgenden Formverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon ausgeformt: Schweißen, Angießen, Einspritzen, 3D-Formen.
  • Es handelt sich bei dem Schutzfilm, mit dem die Oberfläche des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.2 beschichtet wird, um eines der folgenden Materialien oder eine beliebige Kombination hiervon: PVP, PVA, Talkumpuder, wobei dieser zu erleichterter Entfernung des Bohrungsstrukturteils, Glätten der Bohrung, Verhindern einer unerwünschten Reaktion beider Materialien beim Sintern unter hoher Temperatur und zur Verstärkung der Härte der Oberfläche des Bohrungsstrukturteils dient.
  • Bei der Positionierung des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.3 wird ein Material, welches identisch mit dem Material zum Ausformen des Teils ist, als Abstützstruktur eingesetzt.
  • Das Hochtemperatur-Metallpulver wird durch mechanisches Formpressen, Spritzgussformen, Pasteneingussformen, kaltisostatisches Pressen oder heißisostatisches Pressen gefüllt.
  • Es handelt sich bei dem Pulver zum Ausformen des Teils in Schritt 1.3 um ein Metallpulver oder eine keramische Formmasse mit einem Schmelzpunkt von über 600°C.
  • In Schritt 1.4 erfolgt das Abschmelzen des Strukturteils durch Erwärmen, Aufschmelzen und Entfernen bei Normaldruck.
  • In Schritt 1.4 erfolgt das Abschmelzen des Strukturteils durch Erwärmen, Aufschmelzen und Entfernen unter Vakuum.
  • Das Abschmelzen des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.4 erfolgt durch Entfettung.
  • Das Sinterformen in Schritt 1.5 erfolgt durch Sintern unter Vakuum.
  • Das Sinterformen in Schritt 1.5 erfolgt durch Sintern unter Vakuumumgebung mit reduzierender Atmosphäre.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer dann vorgesehenen Bohrungsstruktur bereit, welches Teil durch Pressen zweier Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten hergestellt wird. Hier handelt es sich bei dem Material niedrigeren Schmelzpunkts um ein Formteil mit einer beliebigen Form und Struktur und das Material höheren Schmelzpunkts ist pulverförmig, wobei zur Herstellung des Teils das Material niedrigeren Schmelzpunkts in einem Pulver aus dem Material höheren Schmelzpunkts positioniert und von diesem umhüllt wird. Nach der Herstellung wird das Material niedrigerer Schmelztemperatur abgeschmolzen und somit ergibt sich nach Sintern eine Bohrung mit einer beliebigen Form und Struktur. Bei Metallteilen zur Anwendung in Situationen, die eine Durchleitung von Wasser, Gas und Öl erfordern, stellt die vorliegende Erfindung einen Ersatz für unterschiedliche durch mechanisches Zusammenfügen erhaltene Bohrungsstrukturen oder Bohrungsstrukturen, die durch die aufwendige dreidimensionale Drucktechnik ausgeformt werden, dar und verfügt somit über breite Marktaussichten aufgrund breiter Anwendung, geringer Kosten, einfacher Prozessführung sowie hoher Serienfreundlichkeit.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: 1.1: Ausformen eines Bohrungsstrukturteils, welches der Form einer gewünschten Bohrung entspricht, 1.2: Beschichten der Oberfläche des Bohrungsstrukturteils mit einem Schutzfilm, 1.3: Positionieren des Bohrungsstrukturteils in einem Formhohlraum zum Ausformen der Struktur eines gewünschten Teils und Formfüllung mit einem Pulver zum Ausformen des Teils, wobei das Bohrungsstrukturteil einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Pulver zum Ausformen des Teils hat, 1.4: Abschmelzen des Bohrungsstrukturteils, 1.5: Ausformen des Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur durch Sinterformen.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrungsstrukturteil zum Ausformen der Form der Bohrungsstruktur in Schritt 1.1 aus einem Metallwerkstoff oder einem Paraffin oder einem Harz mit einem Schmelzpunkt von 0 bis 500°C besteht, und dass in Schritt 1.1 das Bohrungsstrukturteil durch eines der folgenden Formverfahren oder eine beliebige Kombination hiervon ausgeformt wird: Schweißen, Angießen, Einspritzen, 3D-Formen.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schutzfilm, mit dem die Oberfläche des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.2 beschichtet wird, um eines der folgenden Materialien oder eine beliebige Kombination hiervon handelt: PVP, PVA, Talkumpuder.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Positionierung des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.3 ein Material, welches identisch mit dem Material zum Ausformen des Teils ist, als Abstützstruktur eingesetzt wird.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochtemperatur-Metallpulver durch mechanisches Formpressen, Spritzgussformen, Pasteneingussformen, kaltisostatisches Pressen oder heißisostatisches Pressen gefüllt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Pulver zum Ausformen des Teils in Schritt 1.3 um ein Metallpulver oder eine keramische Formmasse mit einem Schmelzpunkt von über 600°C handelt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt 1.4 das Abschmelzen des Strukturteils durch Erwärmen, Aufschmelzen und Entfernen bei Normaldruck oder unter Vakuum erfolgt.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschmelzen des Bohrungsstrukturteils in Schritt 1.4 durch Entfettung erfolgt.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterformen in Schritt 1.5 durch Sintern unter Vakuum erfolgt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Teils mit einer darin vorgesehenen Bohrungsstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sinterformen durch Sintern unter Vakuumumgebung mit reduzierender Atmosphäre erfolgt.
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