DE102018220085A1 - Method of manufacturing a rolling bearing component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerbauteils aus Polyimid mit den folgenden Schritten:- Herstellen wenigstens eines Grünlings im Direktformverfahren, wobei Polyimidpulver in eine Pressform eingebracht und zu dem Grünling verpresst wird;- nachfolgendes Versintern des Grünlings durch Zufuhr von Wärme in das verpresste Polyimidpulver.Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling beim Versintern mit einem druckbeaufschlagten Fluid und/oder einem anderen nicht gestaltfesten Medium umgeben wird, welches das Polyimidpulver im Grünling zusätzlich verpresst.The invention relates to a method for producing a rolling bearing component made of polyimide, comprising the following steps: - producing at least one green body using the direct molding method, polyimide powder being introduced into a mold and pressed to the green body; - subsequent sintering of the green body by supplying heat into the pressed polyimide powder The method according to the invention is characterized in that the green compact is surrounded during sintering with a pressurized fluid and / or another medium which is not stable in shape and which additionally compresses the polyimide powder in the green compact.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerbauteils aus Polyimid gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann Polyimid in Reinform verwendet werden oder als Bestandteil einer Legierung oder Mischung, wobei Polyimid insbesondere den größten Anteil ausmacht.The present invention relates to a method for producing a rolling bearing component from polyimide according to the preamble of claim 1. According to the present invention, polyimide can be used in pure form or as a component of an alloy or mixture, polyimide in particular making up the largest proportion.

Polyimid hat sich in der Praxis als vorteilhaftes Material für Wälzlagerbauteile, beispielsweise für Käfige oder Kugeln von Wälzlagern, erwiesen. Herkömmlich erfolgt die Herstellung von solchen Bauteilen, wie exemplarisch in EP 2 886 583 A1 beschrieben wird, entweder durch ein sogenanntes Hot-Compression-Molding-Verfahren, auch Heißpressverfahren genannt, oder durch ein Direct-Forming-Verfahren, auch Direktformverfahren genannt. Beim Hot-Compression-Molding-Verfahren ergibt sich ein tribologisch günstiges hochfestes Polyimid-Material, dass nach dem Verfahrensschritt des Hot-Compression-Molding gesägt, gedreht und geschliffen wird, wobei bis zu 40% des aus der Pressform entnommenen Materials durch spanabhebende Bearbeitung verloren geht.In practice, polyimide has proven to be an advantageous material for rolling bearing components, for example for cages or balls of rolling bearings. Conventionally, such components are manufactured, as exemplarily in EP 2 886 583 A1 is described, either by a so-called hot compression molding process, also called hot press process, or by a direct forming process, also called direct molding process. The hot-compression molding process results in a tribologically favorable, high-strength polyimide material that is sawn, rotated and ground after the hot-compression molding process step, with up to 40% of the material removed from the press mold being lost by machining goes.

Beim Direct-Forming-Verfahren ist die Materialausbeute wesentlich besser, weil das Ausgangsmaterial Polyimidpulver (Pl-Pulver) gleich in eine dem herzustellenden Bauteil nahe Geometrie verbracht wird. Das Formen erfolgt dabei bei Raumtemperatur oder vergleichsweise geringen Temperaturen, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 0° C und 100° C, bevorzugt zwischen 15° C und 40° C, wie im Detail in EP 2 886 583 A1 angegeben wird. Dem Verpressen in die gewünschte Form folgt ein Versintern des gepressten Polyimidpulvers in einem Sinterofen über mehrere Stunden, bevorzugt bei einer Temperatur von 250° C bis 600° C. Beim Versintern wird das Bauteil verfestigt. Das Versintern des sogenannten Grünlings, der nach dem Direct-Forming-Verfahren der Pressform entnommen wird, wird in der Regel in einem Ofen vorgenommen, wobei der Ofen mit Stickstoff oder einem Inertgas als Schutzgas durchströmt werden kann.In the direct forming process, the material yield is significantly better because the starting material polyimide powder (PI powder) is immediately brought into a geometry close to the component to be manufactured. Molding is carried out at room temperature or comparatively low temperatures, for example at a temperature between 0 ° C. and 100 ° C., preferably between 15 ° C. and 40 ° C., as in detail in EP 2 886 583 A1 is specified. Pressing into the desired shape is followed by sintering of the pressed polyimide powder in a sintering furnace for several hours, preferably at a temperature of 250 ° C. to 600 ° C. The component is solidified during sintering. The sintering of the so-called green compact, which is removed from the press mold by the direct forming method, is generally carried out in an oven, with nitrogen or an inert gas as a protective gas being able to flow through the oven.

In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Wälzlagerbauteile, die nach dem Direct-Forming-Verfahren mit anschließendem Sintern hergestellt wurden, nicht die gewünschten tribologischen Eigenschaften und Festigkeitseigenschaften aufweisen, weshalb nahezu ausschließlich auf das Hot-Compression-Molding-Verfahren zurückgegriffen wird, mit einer entsprechenden geringen Materialausbeute, was die Herstellung der Wälzlagerbauteile verteuert.In practice, it has been found that the rolling bearing components, which were produced by the direct-forming process with subsequent sintering, do not have the desired tribological properties and strength properties, which is why the hot-compression molding process is used almost exclusively a correspondingly low material yield, which increases the cost of manufacturing the rolling bearing components.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerbauteils aus Polyimid anzugeben, mit welchem die gewünschten hohen tribologischen und Festigkeitseigenschaften erreicht werden und gleichzeitig die Materialausbeute verbessert wird.The present invention has for its object to provide a method for producing a rolling bearing component made of polyimide, with which the desired high tribological and strength properties are achieved and at the same time the material yield is improved.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.The object of the invention is achieved by a method with the steps of claim 1. Particularly advantageous and expedient embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerbauteils aus Polyimid umfasst die folgenden Schritte:

  • - Herstellen wenigstens eines Grünlings im Direktformverfahren, wobei Polyimidpulver in eine Pressform eingebracht und zu dem Grünling verpresst wird.
  • - Nachfolgendes Versintern des Grünlings durch Zufuhr von Wärme in das verpresste Polyimidpulver.
The method according to the invention for producing a rolling bearing component from polyimide comprises the following steps:
  • - Production of at least one green compact in the direct molding process, polyimide powder being introduced into a mold and pressed to the green compact.
  • - Subsequent sintering of the green body by applying heat to the compressed polyimide powder.

Erfindungsgemäß wird der Grünling beim Versintern mit einem druckbeaufschlagten Fluid und/oder einem anderen nicht gestaltfesten Medium umgeben, welches das Polyimidpulver im Grünling zusätzlich verpresst.According to the invention, the green compact is surrounded during sintering with a pressurized fluid and / or another medium which is not stable in shape and which additionally compresses the polyimide powder in the green compact.

Das zusätzliche Verpressen des Grünlings beim Versintern führt zu besonders hochwertigen Materialeigenschaften des somit hergestellten Wälzlagerbauteils sowohl unter tribologischen als auch unter Festigkeitsgesichtspunkten. The additional pressing of the green body during sintering leads to particularly high-quality material properties of the rolling bearing component thus produced, both from a tribological and strength point of view.

Gleichzeitig kann durch Verwenden des Direktformverfahrens (Direct-Forming-Verfahrens) die gewünschte hohe Materialausbeute erzielt werden. Insbesondere wird das Polyimidpulver beim Direktformverfahren in eine Form gepresst, die bereits eine dem Wälzlagerbauteil entsprechende Querschnittform aufweist beziehungsweise eine dem herzustellenden Bauteil nahe Geometrie aufweist, sodass bei der anschließenden Fertigbearbeitung des Wälzlagerbauteils vorteilhaft auf eine spanabhebende Bearbeitung, zumindest in größerem Ausmaß, gegebenenfalls mit Ausnahme von Schneiden (worunter auch Sägen fällt), Bohren und/oder Schleifen, verzichtet werden kann. Insbesondere wird das Wälzlagerbauteil aus Polyimid bei seiner Herstellung weder gefräst noch gedreht. Auch kann vorteilhaft auf eine Zertrennung der Querschnittsform des aus der Pressform entnommenen Grünlings in kleinere Halbzeugteile mit Querschnittsformen, die dem herzustellenden Wälzlagerbauteil vergleichsweise näher kommen beziehungsweise ähnlicher sind, verzichtet werden. Dies schließt nicht aus, dass der Grünling vor oder nach seiner Versinterung in Längsrichtung unterteilt wird, um zum Beispiel aus einem hergestellten Stangenmaterial, insbesondere Hohlzylinder, mit einer dem Wälzlagerbauteil entsprechenden Querschnittsform mehrere Wälzlagerbauteile herzustellen. Ebenso ist es denkbar, den Grünling entsprechend der geometrischen Anforderungen des Wälzlagerbauteils zu bearbeiten, wie zum Beispiel zu bohren, zu lochen, zu verformen oder ähnliches.At the same time, the desired high material yield can be achieved by using the direct forming process. In particular, the polyimide powder is pressed in the direct molding process into a shape which already has a cross-sectional shape corresponding to the rolling bearing component or has a geometry close to the component to be produced, so that during the subsequent finishing of the rolling bearing component it is advantageous for machining, at least to a greater extent, possibly with the exception of Cutting (including sawing), drilling and / or grinding can be dispensed with. In particular, the rolling bearing component made of polyimide is neither milled nor turned during its manufacture. A separation of the cross-sectional shape of the green body removed from the press mold into smaller semi-finished parts with cross-sectional shapes which are comparatively closer to or more similar to the rolling bearing component to be produced can also advantageously be dispensed with. This does not rule out that the green compact is divided in the longitudinal direction before or after its sintering, for example from a rod material produced, in particular a hollow cylinder, with one corresponding to the roller bearing component Cross-sectional shape to produce several rolling bearing components. It is also conceivable to process the green compact in accordance with the geometrical requirements of the rolling bearing component, such as drilling, punching, deforming or the like.

Zur Verbesserung der Oberflächengüte kann der Grünling vor oder nach seiner Versinterung, bevorzugt nach seiner Versinterung, geschliffen werden.To improve the surface quality, the green compact can be ground before or after its sintering, preferably after its sintering.

Beispielsweise wird vom Grünling maximal 25% oder 20% oder bevorzugt maximal 10%, insbesondere nur bis zu 5% des Materialvolumens abgetragen, bis das Wälzlagerbauteil in seiner endgültigen Form hergestellt ist.For example, a maximum of 25% or 20% or preferably a maximum of 10%, in particular only up to 5%, of the material volume is removed from the green compact until the rolling bearing component is produced in its final form.

Das zusätzliche Verpressen des Grünlings beim Versintern durch die Druckbeaufschlagung mit Fluid und/oder dem anderen nicht gestaltfesten Medium kann bei einem Druck erfolgen, der geringer ist als der Pressdruck im vorausgegangenen Direktformverfahren. Prinzipiell ist jedoch auch derselbe Druck oder sogar auch ein höherer Druck möglich.The additional pressing of the green compact during sintering by the pressurization with fluid and / or the other medium that is not stable in shape can take place at a pressure which is lower than the pressing pressure in the previous direct molding process. In principle, however, the same pressure or even a higher pressure is also possible.

Unter Fluid wird jegliche Flüssigkeit oder jegliches Gas oder auch ein viskoser Stoff verstanden. Auch kommen beispielsweise Gas-Flüssigkeitsgemische in Betracht.Fluid is understood to mean any liquid or gas or even a viscous substance. Gas-liquid mixtures are also suitable, for example.

Durch die Kombination dieses Druckes mit der vergleichsweise hohen Temperatur beim Versintern, wobei die Temperatur in der Regel höher ist als beim vorausgehenden Direktformverfahren, beispielsweise ein mehrfaches, insbesondere wenigstens zwei- oder dreifaches beträgt, bei Angabe der Temperatur in Grad Celsius, werden die gewünschten hochwertigen Materialeigenschaften erzielt.By combining this pressure with the comparatively high temperature during sintering, the temperature being generally higher than in the previous direct molding process, for example a multiple, in particular at least two or three times, when the temperature is given in degrees Celsius, the desired high-quality results Material properties achieved.

Die Zufuhr von Wärme in das verpresste Polyimidpulver kann beim Versintern bevorzugt durch Wärmeleitung im Fluid und/oder dem Medium erfolgen. Eine Alternative wäre Wärmestrahlung, die jedoch prinzipiell auch gleichzeitig mit der Wärmeleitung vorgesehen sein kann. In der Regel wird auch Konvektion zwischen dem Grünling und dem Fluid beziehungsweise dem Medium und insbesondere zwischen einem beheizten, das Fluid beziehungsweise das Medium umgebenden Behälter und dem Fluid beziehungsweise dem Medium stattfinden.The heat can be supplied to the compressed polyimide powder during sintering, preferably by conduction in the fluid and / or the medium. An alternative would be heat radiation, which, however, can in principle also be provided at the same time as the heat conduction. As a rule, convection will also take place between the green compact and the fluid or the medium and in particular between a heated container surrounding the fluid or the medium and the fluid or the medium.

Das Versintern kann beispielsweise in einem mit einem flüssigen Fluid befüllten Behälter erfolgen, wobei der wenigstens eine Grünling in das Fluid eingelegt ist. In diesem Fall kann der Flüssigkeitsspiegel des Fluids mit Druck beaufschlagt werden, beispielsweise indem der Behälter zwei Formenhälften aufweist, welche gemeinsam einen das Fluid aufnehmenden Raum umschließen, und aufeinander zu bewegt werden. Entsprechend können auch die zwei Formhälften aufeinander zubewegt werden, wenn anstelle eines Fluids ein anderes nicht gestaltfestes Medium verwendet wird.Sintering can take place, for example, in a container filled with a liquid fluid, the at least one green body being inserted into the fluid. In this case, the liquid level of the fluid can be pressurized, for example in that the container has two mold halves, which together enclose a space receiving the fluid, and are moved towards one another. Correspondingly, the two mold halves can also be moved towards one another if another medium that is not dimensionally stable is used instead of a fluid.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Grünling vor dem druckbeaufschlagten Versintern mit einem Vakuum beaufschlagt. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass ein Behälter, in welchem der wenigstens eine Grünling positioniert ist, vor einem Befüllen mit dem druckbeaufschlagten Fluid beziehungsweise Medium evakuiert wird.According to a preferred embodiment of the invention, the green compact is subjected to a vacuum before the pressurized sintering. This is possible, for example, by evacuating a container in which the at least one green body is positioned before being filled with the pressurized fluid or medium.

Durch die Beaufschlagung des Grünlings vor dem Versintern mit einem Vakuum können unerwünschte Gase aus dem Grünling, insbesondere dessen Poren, entfernt werden. Beim anschließenden Beaufschlagen mit dem druckbeaufschlagten Fluid kann dann dieses Fluid in die zuvor evakuierten Poren eindringen und eine vorteilhaft vorgesehene Imprägnierung des Grünlings mit dem druckbeaufschlagten Fluid verbessern.By applying a vacuum to the green body prior to sintering, undesired gases, in particular its pores, can be removed. When the pressurized fluid is subsequently applied, this fluid can then penetrate into the previously evacuated pores and improve an advantageously provided impregnation of the green body with the pressurized fluid.

Prinzipiell ist es auch möglich, den Grünling vor dem druckbeaufschlagten Versintern mit einem anderen Fluid, insbesondere einer anderen Flüssigkeit, zu imprägnieren, als jener Flüssigkeit, die anschließend für die Druckbeaufschlagung verwendet wird. In diesem Fall wird bevorzugt zunächst der Grünling mit einem Vakuum beaufschlagt, anschließend mit dem gewünschten Imprägnierfluid imprägniert und anschließend mit einem anderen druckbeaufschlagten Fluid und/oder entsprechend einem anderen Medium umgeben und gleichzeitig versintert.In principle, it is also possible to impregnate the green compact with a different fluid, in particular a different liquid, than the liquid which is subsequently used for the pressurization, before the pressurized sintering. In this case, the green body is preferably first subjected to a vacuum, then impregnated with the desired impregnating fluid and then surrounded with another pressurized fluid and / or correspondingly another medium and sintered at the same time.

Als druckbeaufschlagtes Fluid können hochbeständige Öle, beispielsweise Silikonöl oder Phenylmethylpolysiloxane oder ein Flüssigmetall verwendet werden.Highly resistant oils, for example silicone oil or phenylmethylpolysiloxanes or a liquid metal, can be used as the pressurized fluid.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden mehrere Grünlinge gleichzeitig durch Umgebung mit demselben druckbeaufschlagten Fluid beziehungsweise Medium gesintert.According to one embodiment of the invention, several green compacts are sintered simultaneously through the environment with the same pressurized fluid or medium.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der wenigstens eine Grünling mit einem hohlen Kern hergestellt, beispielsweise durch Formen eines Hohlzylinders oder eines Ringes.According to one embodiment of the invention, the at least one green compact is produced with a hollow core, for example by shaping a hollow cylinder or a ring.

Bei dem Wälzlagerbauteil handelt es sich insbesondere um einen Wälzlagerkäfig, bevorzugt um einen Wälzlagerkäfig eines Wälzlagers, insbesondere Kugellagers, in einem medizinischen Instrument, beispielsweise Dentalhandstück.The roller bearing component is in particular a roller bearing cage, preferably a roller bearing cage of a roller bearing, in particular a ball bearing, in a medical instrument, for example a dental handpiece.

Der Wälzlagerkäfig kann beispielsweise in einem Dentaltechniklager mit einem Drehzahlkennwert n x dm ≥ 500.000 mm/min eingesetzt werden, wobei n die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute und dm den mittleren Lagerdurchmesser in Millimetern beschreibt.The roller bearing cage can be used, for example, in a dental technology warehouse with a speed value nx dm ≥ 500,000 mm / min, where n is the speed in revolutions per minute and dm describes the average bearing diameter in millimeters.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch beschrieben werden.The invention will be described below by way of example using an exemplary embodiment and the figures.

Es zeigen:

  • 1 die Herstellung eines Wälzlagerbauteils mit dem Hot-Compression-Molding-Verfahren gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 die Herstellung eines Wälzlagerbauteils mit dem Direct-Forming-Verfahren gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 die Herstellung eines Wälzlagerbauteils aus Polyimid gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Show it:
  • 1 the production of a rolling bearing component with the hot compression molding method according to the prior art;
  • 2nd the production of a rolling bearing component using the direct forming method according to the prior art;
  • 3rd the production of a rolling bearing component made of polyimide according to a method according to the invention.

In der 1 ist das sogenannte Hot-Compression-Molding-Verfahren, auch Heißpressverfahren genannt, schematisch dargestellt. Wie man sieht, wird zunächst ein Halbzeug, in der Regel in einer massiven Plattenform, beispielsweise aus Polyimid, in einer Pressform 1 bei gleichzeitigem Erhitzen und Druckbeaufschlagen hergestellt. Als Rohmaterial, das druckbeaufschlagt und erhitzt und dadurch versintert wird, wird zum Beispiel Polyimidpulver 2 verwendet, das zuvor in die Pressform 1, umfassend wenigstens zwei Formenhälften 3, 4, eingebracht wurde. Das Halbzeug wird aus der Pressform 1 entnommen und anschließend wird es zunächst in eine Vielzahl von kleineren Blöcken zersägt, wobei ca. 15% des Materials des Halbzeugs durch die spanabhebende Bearbeitung verlorengeht. Anschließend werden die kleineren Blöcke jeweils durch Drehen bearbeitet, wobei nochmals 20% des Materials durch Spanabheben verlorengeht. Beim abschließenden Schleifen gehen nochmals 5% des Materials verloren, sodass insgesamt nur 60% des ursprünglich eingesetzten Rohmaterials verwendet wird.In the 1 the so-called hot compression molding process, also called hot press process, is shown schematically. As you can see, a semi-finished product is initially made, usually in a solid plate shape, for example made of polyimide, in a press mold 1 made while heating and pressurizing at the same time. Polyimide powder, for example, is used as the raw material that is pressurized and heated and thereby sintered 2nd used that previously in the mold 1 , comprising at least two mold halves 3rd , 4th was introduced. The semi-finished product is made from the press mold 1 removed and then it is first sawn into a large number of smaller blocks, with approx. 15% of the material of the semi-finished product being lost during machining. The smaller blocks are then machined by turning, with another 20% of the material being lost by cutting. In the final grinding, another 5% of the material is lost, so that a total of only 60% of the raw material originally used is used.

Bei dem alternativen Verfahren Direct-Forming, auch Direktformverfahren genannt, wie dies in der 2 dargestellt ist, kann zwar eine Materialausbeute von 95% des ursprünglich eingesetzten Rohmaterials erreicht werden, jedoch ist die Materialgüte minderwertiger, insbesondere sind die Festigkeit und die tribologischen Eigenschaften ungünstiger. Beim Direktformen wird wiederum Polyimidpulver 2 in eine Pressform 1 mit zwei Formenhälften 3, 4 eingebracht und unter Druckbeaufschlagung, jedoch bei geringer Temperatur, geformt. Anschließend wird der sogenannte Grünling 5, wie das Halbzeug auch bezeichnet wird, aus der Pressform 1 entnommen und in einem Sinterofen versintert. Danach kann ein abschließendes Schleifen erfolgen, um die gewünschte endgültige Form des Wälzlagerbauteils zu erreichen. Die Materialausbeute beträgt beispielsweise 95%.In the alternative method direct forming, also called direct forming method, as in the 2nd is shown, a material yield of 95% of the raw material originally used can be achieved, but the material quality is inferior, in particular the strength and the tribological properties are less favorable. Direct molding again uses polyimide powder 2nd into a mold 1 with two mold halves 3rd , 4th introduced and shaped under pressure, but at low temperature. Then the so-called green body 5 , as the semi-finished product is also called, from the mold 1 removed and sintered in a sintering furnace. A final grinding can then be carried out in order to achieve the desired final shape of the rolling bearing component. The material yield is, for example, 95%.

Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren, wie dies schematisch in der 3 gezeigt ist, wird zunächst ein Grünling 5 im Direktformverfahren hergestellt, durch Einbringen von Polyimidpulver 2 in eine Pressform 1, die zwei Formhälften 3, 4 aufweist. Die Formhälften 3, 4 bilden einen Formenhohlraum 10 aus, der zumindest in seinem Querschnitt der Querschnittsform des herzustellenden Wälzlagerbauteils zumindest annähernd entspricht. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein hohlzylinderförmiger Grünling 5 hergestellt werden soll, ist der Formenhohlraum 10 entsprechend hohlzylinderförmig, wobei zumindest eine der beiden Formhälften 3, 4, hier die Formhälfte 3, einen Stempel aufweist, der durch den hohlen Kern 9 des Grünlings 5 beziehungsweise des den Grünling 5 formenden Polyimidpulvers 2 geführt wird.In a preferred method according to the invention, as shown schematically in the 3rd is shown, first a green body 5 manufactured in the direct molding process by introducing polyimide powder 2nd into a mold 1 who have favourited two mold halves 3rd , 4th having. The mold halves 3rd , 4th form a mold cavity 10th from which, at least in its cross section, corresponds at least approximately to the cross-sectional shape of the rolling bearing component to be produced. Since in the present embodiment a hollow cylindrical green compact 5 is to be made is the mold cavity 10th correspondingly hollow cylindrical, at least one of the two mold halves 3rd , 4th , here the mold half 3rd , has a stamp through the hollow core 9 of the green body 5 or the green body 5 molding polyimide powder 2nd to be led.

Das Direktformen kann beispielsweise bei Temperaturen von weniger als 400° C, insbesondere weniger als 300° C oder 200° C, insbesondere von weniger als 100° C erfolgen.Direct molding can take place, for example, at temperatures of less than 400 ° C., in particular less than 300 ° C. or 200 ° C., in particular less than 100 ° C.

Anschließend wird der wenigstens eine Grünling 5 in einem Behälter 7 positioniert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Grünlinge 5 in dem Behälter 7 positioniert. In dem Behälter 7 kann der wenigstens eine Grünling 5 insbesondere zunächst mit einem Vakuum beaufschlagt werden.Then the at least one green body 5 in a container 7 positioned. In the exemplary embodiment shown there are two green compacts 5 in the container 7 positioned. In the container 7 can at least one green body 5 in particular, are initially subjected to a vacuum.

Der Behälter 7 wird ferner mit einem Fluid 6 und/oder auch mit einem anderen nicht gestaltfesten Medium befüllt, welches den wenigstens einen Grünling 5 allseits umgibt. Anschließend wird der Flüssigkeitsspiegel 8, wenn es sich bei dem Fluid 6 um eine Flüssigkeit handelt, oder allgemein das Fluid 6 oder das Medium mit Druck beaufschlagt, sodass dieser Druck auf den wenigstens einen Grünling 5 übertragen wird. Aufgrund dessen, dass das Fluid 6 oder das Medium den Grünling 5 allseits umgibt, wirkt der Druck auf allen Oberflächen des Grünlings 5. Gleichzeitig wird Wärme zugeführt, beispielsweise ebenfalls über das Fluid 6 oder Medium, sodass der Grünling 5 versintert wird, und zwar im druckbeaufschlagten Zustand. Beispielsweise wird das Fluid 6 oder der Grünling 5 auf eine höhere Temperatur erwärmt als jene Temperatur, mit der zuvor das Direktformen erfolgte. Insbesondere erfolgt eine Erwärmung auf mehr als 200° C, 300° C oder 400° C.The container 7 is further with a fluid 6 and / or also filled with another medium which is not stable in shape and which contains the at least one green compact 5 surrounds on all sides. Then the liquid level 8th if it is the fluid 6 is a liquid, or generally the fluid 6 or pressurizes the medium so that this pressure on the at least one green compact 5 is transmitted. Because of the fact that the fluid 6 or the medium the green body 5 Surrounded on all sides, the pressure acts on all surfaces of the green compact 5 . At the same time, heat is supplied, for example also via the fluid 6 or medium so that the green body 5 is sintered in the pressurized state. For example, the fluid 6 or the green body 5 heated to a higher temperature than the temperature at which the direct molding was previously carried out. In particular, it is heated to more than 200 ° C, 300 ° C or 400 ° C.

Die Kombination von Druck und Temperatur führt zu den geeigneten Materialeigenschaften des Grünlings 5.The combination of pressure and temperature leads to the suitable material properties of the green compact 5 .

Im Anschluss daran kann der Grünling 5 aus dem Behälter 7 entnommen werden und zu dem fertigen Wälzlagerbauteil verarbeitet werden. Hierfür kann beispielsweise die Oberfläche des Grünlings 5 geschliffen werden. Insbesondere kann jedoch auf eine spanabtragende Bearbeitung in größerem Umfang verzichtet werden, sodass beispielsweise wenigstens 90% oder wenigstens 95% des Materials des gesinterten Grünlings 5 im fertig bearbeiteten Wälzlagerbauteil noch vorhanden ist.Then the green body 5 from the container 7 are removed and processed into the finished rolling bearing component. For example, the surface of the green compact can be used for this 5 be sanded. In particular, however, machining can be carried out on a larger scale Scope can be dispensed with, so that, for example, at least 90% or at least 95% of the material of the sintered green body 5 is still present in the finished roller bearing component.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines Verfahrens dargestellt, bei dem der Grünling 5 und damit das Wälzlagerbauteil aus Polyimid hergestellt wurde, wobei es sich beispielsweise um reines Polyimid handelt, das heißt Polyimid mit nicht zu vermeidenden Verunreinigungen. Bevorzugt wird jedoch ein Material verwendet, bei dem dem Polyimid ein Zusatzstoff beigefügt wurde, beispielsweise Grafit. Auch die Zumischung mehrerer Zusatzstoffe ist möglich. Somit wird vorliegend unter Polyimid jegliches Polyimid umfassendes Material verstanden, bevorzugt jedoch in einer Zusammensetzung, bei welcher Polyimid den größten Bestandteil oder Hauptbestandteil und insbesondere mehr als 50 Gew.-% ausmacht.The invention was previously illustrated using a method in which the green compact 5 and so that the rolling bearing component was made of polyimide, which is, for example, pure polyimide, that is to say polyimide with impurities that cannot be avoided. However, a material is preferably used in which an additive has been added to the polyimide, for example graphite. It is also possible to add several additives. Thus, in the present case, polyimide is understood to mean any material comprising polyimide, but preferably in a composition in which polyimide constitutes the largest constituent or main constituent and in particular more than 50% by weight.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
PressformMold
22nd
PolyimidpulverPolyimide powder
3,43.4
FormhälfteMold half
55
GrünlingGreen body
66
FluidFluid
77
Behältercontainer
88th
FlüssigkeitsspiegelLiquid level
99
Kerncore
1010th
FormenhohlraumMold cavity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2886583 A1 [0002, 0003]EP 2886583 A1 [0002, 0003]

Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerbauteils aus Polyimid mit den folgenden Schritten: 1.1 Herstellen wenigstens eines Grünlings (5) im Direktformverfahren, wobei Polyimidpulver (2) in eine Pressform (1) eingebracht und zu dem Grünling (5) verpresst wird; 1.2 nachfolgendes Versintern des Grünlings (5) durch Zufuhr von Wärme in das verpresste Polyimidpulver (2); dadurch gekennzeichnet, dass 1.3 der Grünling (5) beim Versintern mit einem druckbeaufschlagten Fluid (6) und/oder einem anderen nicht gestaltfesten Medium umgeben wird, welches das Polyimidpulver (2) im Grünling (5) zusätzlich verpresst.A method for producing a rolling bearing component made of polyimide, comprising the following steps: 1.1 producing at least one green body (5) in the direct molding process, polyimide powder (2) being introduced into a mold (1) and being pressed into the green body (5); 1.2 subsequent sintering of the green compact (5) by supplying heat into the compressed polyimide powder (2); characterized in that 1.3 the green compact (5) is surrounded during the sintering with a pressurized fluid (6) and / or another non-rigid medium which additionally compresses the polyimide powder (2) in the green compact (5). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Versintern die Zufuhr von Wärme in das verpresste Polyimidpulver (2) durch Wärmeleitung in dem Fluid (6) und/oder dem Medium erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that during the sintering, the supply of heat into the compressed polyimide powder (2) takes place by heat conduction in the fluid (6) and / or the medium. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versintern in einem mit dem Fluid in Form einer Flüssigkeit befüllten Behälter (7) erfolgt, wobei der wenigstens eine Grünling (5) in das Fluid (6) eingelegt ist und ein Flüssigkeitsspiegel (8) des Fluids (6) mit Druck beaufschlagt wird.Method according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that the sintering takes place in a container (7) filled with the fluid in the form of a liquid, the at least one green body (5) being inserted into the fluid (6) and a liquid level (8) of the fluid (6) is pressurized. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (5) vor dem druckbeaufschlagten Versintern mit einem Vakuum beaufschlagt wird.Method according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the green compact (5) is subjected to a vacuum before the pressurized sintering. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (7) vor einem Befüllen mit einem flüssigen Fluid (6) und/oder dem Medium evakuiert wird, wobei der wenigstens eine Grünling (5) vorher in den Behälter (7) positioniert wird.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the container (7) is evacuated before filling with a liquid fluid (6) and / or the medium, the at least one green compact (5) being previously positioned in the container (7). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (5) nach der Beaufschlagung mit dem Vakuum und vor dem Versintern mit einem Imprägniermedium imprägniert wird oder nach der Beaufschlagung mit dem Vakuum mit dem druckbeaufschlagten Fluid (6) imprägniert wird.Method according to one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the green compact (5) is impregnated with an impregnation medium after the application of the vacuum and before the sintering, or is impregnated with the pressurized fluid (6) after the application with the vacuum. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, als Fluid (6) ein Hochtemperaturöl, insbesondere Silikonöl oder Phenylmethylpolysiloxane verwendet wird.Method according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that a high-temperature oil, in particular silicone oil or phenylmethylpolysiloxane, is used as the fluid (6). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid (6) ein Flüssigmetall verwendet wird.Method according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that a liquid metal is used as the fluid (6). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grünlinge (5) gleichzeitig durch Umgebung mit demselben druckbeaufschlagten Fluid (6) und/oder Medium gesintert werden.Method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that several green compacts (5) are sintered simultaneously by the environment with the same pressurized fluid (6) and / or medium. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Grünling (5) mit einem hohlen Kern (9) hergestellt wird, insbesondere durch Formen eines Hohlzylinders oder Ringes.Method according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the at least one green compact (5) is produced with a hollow core (9), in particular by forming a hollow cylinder or ring. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Wälzlagerbauteil ein Wälzlagerkäfig hergestellt wird, insbesondere eines medizinischen Instrumentes oder Dentalhandstücks.Method according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that a rolling bearing cage is produced as the rolling bearing component, in particular a medical instrument or dental handpiece.
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