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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils. Das Sinterteil wird insbesondere aus einem pulverförmigen Werkstoff durch Verpressen zu einem Grünling und nachfolgend durch Sintern zu einem festen Werkstück (dem Sinterteil) hergestellt.
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Derartige Sinterteile können durch ein Nachpressen, ein sogenanntes Kalibrieren, zur Erzielung einer höheren Maßhaltigkeit oder einer zumindest lokal höheren Dichte nachbearbeitet werden. Das Kalibrieren erfolgt üblicherweise durch Beaufschlagen des Sinterteils mit einer ersten Druckkraft, die über ein Kalibrierwerkzeug entlang einer axialen Richtung auf das Sinterteil einwirkt.
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Derartige Sinterteile können weiterhin durch ein Rollierverfahren (auch als Rollieren bezeichnet) nachbearbeitet, d. h. umgeformt oder nachverdichtet, werden. Bei dem Rollierverfahren wird das Sinterteil durch eine in der radialen Richtung wirkende zweite Druckkraft beaufschlagt.
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Das Kalibrieren und Rollieren erfolgt regelmäßig zeitlich nacheinander in voneinander unabhängigen Werkzeugen. Das Sinterteil muss zunächst in dem ersten Werkzeug (Kalibrationswerkzeug oder Rollierwerkzeug) angeordnet und bearbeitet werden. Nachfolgend erfolgt eine Entnahme aus dem ersten Werkzeug und Anordnung des bearbeiteten Sinterteils in dem zweiten Werkzeug (Rollierwerkzeug oder Kalibrationswerkzeug).
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Aus den
DE 10 2015 211 657 B3 und
DE 10 2006 041 584 B4 sind unter anderem Verfahren zur Herstellung von Bauteilen bekannt, wobei die Bauteile Sinterteile sind, die nach einem Kalibrieren mit einem Rollierverfahren bearbeitet werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils vorgeschlagen werden, wobei das Verfahren eine schnellere und kostengünstigere Bearbeitung eines Sinterteils ermöglicht. Dabei soll durch das Verfahren eine hohe Maßhaltigkeit und eine genau eingestellte Dichte des Sinterteils erreicht werden können. Weiter sollen auch komplexe Strukturen mit hoher Reproduzierbarkeit herstellbar sein.
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Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Es wird ein Verfahren Herstellung eines Sinterteils vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen eines Sinterteils, wobei das Sinterteil eine erste Stirnfläche und eine in einer axialen Richtung beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche sowie zwischen den Stirnflächen eine Umfangsfläche aufweist;
- b) Anordnen des Sinterteils in einem Werkzeug;
- c) Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in der axialen Richtung auf die Stirnflächen wirkenden ersten Druckkraft durch das Werkzeug;
- d) Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in einer radialen Richtung auf die Umfangsfläche wirkenden zweiten Druckkraft, wobei das Sinterteil zumindest durch die zweite Druckkraft umgeformt wird, oder mechanisches Bearbeiten des Sinterteils.
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Die Schritte c) und d) werden zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt.
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Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) bis d) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte kann ggf. variieren. Ebenso ist möglich, dass Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Ganz besonders bevorzugt findet Verfahrensschritt d) während Schritt c) statt. Bevorzugt werden zumindest die Schritte a) bis c) in der angeführten Reihenfolge durchgeführt.
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Das in Schritt a) bereitgestellte Sinterteil wird insbesondere aus einem pulverförmigen Werkstoff durch Verpressen zu einem Grünling und nachfolgend durch Sintern zu einem festen Werkstück (dem Sinterteil) hergestellt.
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Insbesondere umfasst der für die Herstellung des Grünlings verwendete pulverförmige Werkstoff zumindest teilweise einen metallischen Werkstoff. Weiter wird insbesondere ein Bindemittel bereitgestellt, dass zum Verbinden des metallischen Werkstoffs zum Grünling eingesetzt wird. In Vorbereitung des Sinterprozesses wird zunächst das Bindemittel aus dem metallischen Werkstoff entfernt. Beim Sintern erfolgt eine Beaufschlagung des Grünlings bzw. des bindemittelfreien Bräunlings mit einer Temperatur, die nur wenig unterhalb einer Schmelztemperatur des metallischen Werkstoffs liegt, so dass sich die metallischen Partikel über die Ausbildung von Sinterhälsen miteinander verbinden und ein Sinterteil mit einer einstellbaren Dichte erzeugt wird.
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In Schritt b) wird das Sinterteil in dem Werkzeug angeordnet, z. B. in einer Aufnahme des Werkzeugs.
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In Schritt c) erfolgt ein Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in der axialen Richtung auf die Stirnflächen wirkenden ersten Druckkraft durch das Werkzeug. Dafür weist das Werkzeug insbesondere zumindest eine erste Stempeleinheit auf, die relativ zu dem Sinterteil verfahrbar ist und eine der Stirnflächen zumindest teilweise kontaktiert. Ggf. ist eine zweite Stempeleinheit vorgesehen, die relativ zu dem Sinterteil verfahrbar ist und die andere der Stirnflächen kontaktiert. Jede Stempeleinheit kann auch mehrteilig ausgeführt sein, so dass durch jeden Teil der jeweiligen Stempeleinheit ein bestimmter Teil der jeweiligen Stirnfläche kontaktiert wird.
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Insbesondere wird zumindest ein Teil der jeweiligen Stirnfläche mit der ersten Druckkraft beaufschlagt. Insbesondere werden zumindest 50 % einer Stirnfläche mit der ersten Druckkraft beaufschlagt.
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In Schritt d) erfolgt ein Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in einer radialen Richtung auf die Umfangsfläche wirkenden zweiten Druckkraft. Alternativ oder ggf. zusätzlich erfolgt in Schritt d) eine mechanische Bearbeitung des Sinterteils, z. B. durch eine spanabhebende Bearbeitung (z. B. Drehen).
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Das Sinterteil wird zumindest durch die zweite Druckkraft umgeformt und/oder nachverdichtet und die Schritte c) und d) werden zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt. Insbesondere wird das Sinterteil mit der zweiten Druckkraft ausschließlich dann beaufschlagt, wenn das Sinterteil auch mit der ersten Druckkraft beaufschlagt wird.
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Die erste Druckkraft wird zumindest zur Unterstützung der durch die zweite Druckkraft bewirkten Umformung bzw. Nachverdichtung eingesetzt. Insbesondere erfolgt also durch die erste Druckkraft keine Umformung und/oder Nachverdichtung des Sinterteils.
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Alternativ bzw. zusätzlich erfolgt durch die erste Druckkraft zumindest eine Umformung und/oder Nachverdichtung des Sinterteils, zumindest im Bereich einer der beiden Stirnflächen.
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Diese Nachverdichtung bzw. Umformung eines Sinterteils wird als Kalibrieren bezeichnet. Damit kann z. B. eine höhere Maßhaltigkeit des Sinterteils oder eine zumindest lokal höhere Dichte erzielt werden.
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Insbesondere beträgt die erste Druckkraft mindestens 200 Megapascal [MPa], bevorzugt mindestens 500 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1.000 MPa.
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Insbesondere beträgt die zweite Druckkraft mindestens 200 Megapascal [MPa], bevorzugt mindestens 500 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1.000 MPa.
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Die Kombination der ersten Druckkraft und der zweiten Druckkraft, also insbesondere die zumindest teilweise zeitgleiche Beaufschlagung des Sinterteils mit diesen Druckkräften, ermöglicht insbesondere die Herstellung bestimmter Eigenschaften des Sinterteils, die bisher zumindest teilweise nicht realisierbar waren.
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Bei nacheinander durchgeführten Prozessen von Kalibrieren und Rollieren kann es aufgrund der hohen Spannungsgradienten im Sinterteil zu Rissbildungen kommen. Infolge der zumindest teilweise gleichzeitigen Beaufschlagung des Sinterteils mit der ersten Druckkraft und der zweiten Druckkraft können diese Spannungsgradienten im Sinterteil reduziert werden.
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Insbesondere kann durch die auf alle Flächen (Stirnflächen, Umfangsflächen) wirkenden Druckkräfte einer ungewollten Verformung (plastisches Fließen in freie Räume) z. B. beim Rollieren entgegengewirkt werden, bzw. diese plastische Verformung kann gezielt in definierte und exakt reproduzierbare Bereiche des Sinterteils gesteuert eingebracht werden.
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Insbesondere ist dieses Verfahren bei Sinterteilen mit hoher Eingangsporosität, z. B. einer Porosität von mindestens 15 %, insbesondere mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 25 %, anwendbar. Infolge der Aufbringung von Druckkräften über die Stirnflächen und die Umfangsfläche können mit großen Druckkräften hohe Spannungen im Sinterteil erzeugt und damit sehr hohe Umformgrade und hohe Verdichtungen (auf Dichten von mindestens 95 %, insbesondere von mindestens 97 %, bevorzugt von mindestens 98 %) erreicht werden bei gleichzeitig geringer Rissgefahr und sehr hoher Präzision.
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Infolge der Kombination der Verfahren Kalibrieren und Rollieren und/oder mechanische Bearbeitung kann die Bearbeitung des Sinterteils insbesondere deutlich verkürzt werden. Insbesondere ist nur noch eine Einspannung des Sinterteils in ein Werkzeug erforderlich (bisher zumindest zwei Einspannungen, eine in das Kalibrationswerkzeug und eine in das Rollierwerkzeug und/oder Bearbeitungswerkzeug). Auch das Handling des Bauteils (Bereitstellung für das erste Werkzeug und nachfolgend für das zweite Werkzeug, zusätzlich zwischenzeitlicher Transport des Sinterteils zu dem anderen Werkzeug) wird deutlich reduziert. Weiter wird die Bearbeitungszeit verkürzt, da nun Kalibrieren und Rollieren und/oder mechanische Bearbeitung zumindest zeitweise parallel zueinander durchgeführt werden.
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Weiter kann der Platzbedarf für die Bearbeitung des Sinterteils reduziert werden, da nur noch ein Werkzeug benötigt wird.
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Infolge der Zusammenlegung der Bearbeitungsverfahren (Kalibrieren, Rollieren, mechanische Bearbeitung) kann insbesondere eine sonst für das Rollieren bzw. für die mechanische Bearbeitung erforderliche Spanntechnik für das Sinterteil eingespart werden. Die erforderliche Spannkraft wird vorliegend über die mindestens eine Stempeleinheit und die erste Druckkraft erzeugt. Damit ergibt sich insbesondere eine größere Flexibilität hinsichtlich der durch Rollieren umzuformenden Flächen des Sinterteils.
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Insbesondere ermöglicht es bei kleinen Sinterteilen (z. B. bei Sinterteilen mit höchstens 10 cm2 [Quadratzentimeter], insbesondere höchstens 7 cm2, bevorzugt höchstens 5 cm2 Stirnfläche), dass die Sinterteile auf ihre ganzen Umfangsfläche durch das Rollierwerkzeug partiell auch gegenüber der axialen Richtung abgestützt werden können (zusätzlich zu der Abstützung durch die die erste Druckkraft aufbringenden Komponenten des Werkzeugs, z. B. die mindestens eine Stempeleinheit). Dies wird ermöglicht, da die in der axialen Richtung wirkende erste Druckkraft für das Kalibrieren so hoch ausgelegt werden kann, dass eine plastische Verformung im Sinterteil durch diese Beaufschlagung mit der ersten Druckkraft entsteht. Beim konventionellen Rollieren sind die Spannkräfte demgegenüber typischerweise so zu wählen, dass die plastisch-elastische Spannungsgrenze des Werkstoffes des Sinterteils nicht erreicht wird, da hier eine Verformung nicht erwünscht ist. Demzufolge können bei dem hier vorgeschlagenen, zumindest teilweise zeitlich parallelen Kalibrieren und Rollieren, deutlich kleinere Flächen zur Einspannung des Sinterteils ausreichen und entsprechend die das Sinterteil gegenüber der axialen Richtung einspannenden Werkzeuge kleiner ausfallen, so dass mehr Fläche zur Anlage am Rollierwerkzeug und zur Umformung und/oder Nachverdichtung durch das Rollierwerkzeug freigegeben ist.
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Bei den vorgenannten kleinen, aber auch bei größeren Sinterteilen ermöglicht die nahezu vollumfassend mögliche Einspannung des Sinterteils im Werkzeug die gezielte und hochintensive Umformung auch sehr kleiner Bereiche des Sinterteils. Dabei führen die dafür erforderlichen hohen Druckspannungen an den Bereichen des Sinterteils, die an den von dem Rollierwerkzeug kontaktierten Teilen der Umfangsfläche angrenzen, nicht zu Rissen im Material des Sinterteils oder zu ungewollten Verformungen des Sinterteils.
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Insbesondere können die folgenden Vorteile mit dem kombinierten Verfahren erzielt werden:
- • Die herstellbaren Geometrien werden durch radiale Merkmale bzw. Merkmale an der Umfangsfläche (Umfangsnuten, Fasen, Kantenbrüche, Entgraten, Abrunden, geringe Wandstärken (höchstens 0,8 mm [Millimeter], Geometrie-/ Formänderungen, Winkel, usw.) erweitert.
- • Die Dichte im Sinterteil kann auch in lokalen Bereichen stark erhöht werden.
- • Oberflächennahe Festigkeitserhöhung durch Kaltverfestigung bzw. Kaltumformung.
- • Die Oberflächenqualität kann verbessert werden.
- • Durchmessertoleranz kann stark verbessert werden.
- • Rundlauftoleranzen können verbessert werden.
- • Herstellung dünnwandiger Sinterteile mit in der axialen Richtung großer Länge möglich, z. B. Verhältnis von Länge zu Wanddicke von mehr als 20. Dabei kann nun eine möglichst hohe und gleichzeitig ggf. homogene Dichte im Sinterteil realisiert werden.
- • Erzeugung von geringen Wandstärken, die bisher bei Grünlingen oder durch das Kalibrieren alleine nicht herstellbar waren, z. B. aufgrund von erforderlichen Trennprozessen der Werkzeuge bei der Herstellung des Grünlings oder beim Kalibrieren.
- • Herstellung kegliger Abschnitte des Sinterteils, insbesondere mit Winkeln von weniger als 60 Winkelgrad gegenüber der axialen Richtung.
- • Herstellung von radialen Ausprägungen und/oder Hinterschnitten sowie umlaufende Nuten am Sinterteil.
- • Erzeugung von lokal veränderten Dichten im Sinterteil über die zweite Druckkraft.
- • Erzeugen einer Dichte von mindestens 98 %, insbesondere von mindestens 99%, bevorzugt von mindestens 99,5 % zumindest in Bereichen der Umfangsfläche.
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Insbesondere wird die erste Druckkraft über mindestens 75 %, bevorzugt über mindestens 90 %, besonders bevorzugt über mindestens 95 % der ersten Stirnfläche und/oder zweiten Stirnfläche auf das Sinterteil aufgebracht. Insbesondere wird die erste Druckkraft über die gesamte erste Stirnfläche und/oder die gesamte zweite Stirnfläche auf das Sinterteil aufgebracht.
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Insbesondere wird die zweite Druckkraft über mindestens ein Rollierwerkzeug auf das Sinterteil aufgebracht. Das mindestens eine Rollierwerkzeug ist insbesondere Bestandteil des Werkzeugs. Mit dem mindestens einen Rollierwerkzeug kann das in der Aufnahme des Werkzeugs angeordnete und durch die erste Druckkraft zumindest fixierte Sinterteil an seiner Umfangsfläche, falls erforderlich insbesondere an seiner gesamten Umfangsfläche, bearbeitet werden.
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Ein Rollierwerkzeug umfasst insbesondere eine Rolle, die zumindest oder ausschließlich entlang einer Umfangsrichtung an der Umfangsfläche des Sinterteils entlanggeführt wird. Über die Rolle wird die zweite Druckkraft auf das Sinterteil aufgebracht. Insbesondere rollt die Rolle dabei auf dem Sinterteil ab. Das Rollierwerkzeug kann eine bestimmte Form an seiner Außenumfangsfläche aufweisen, so dass über das Rollierwerkzeug diese bestimmte Form im Rahmen des Rollierens auf das Sinterteil übertragen wird.
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Insbesondere sind entlang einer Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Rollierwerkzeugen in dem Werkzeug angeordnet, wobei die zweite Druckkraft zumindest zeitweise gleichzeitig von mehreren Rollierwerkzeugen auf das Sinterteil aufgebracht wird.
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Insbesondere gelten die Ausführungen zu dem Rollierwerkzeug gleichermaßen für die mechanische Bearbeitung und für ein dafür verwendetes Bearbeitungswerkzeug, z. B. ein Drehmeißel.
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Insbesondere wird das Sinterteil durch die erste Druckkraft und die zweite Druckkraft quasi-isostatisch verpresst. Insbesondere erfolgt durch die erste Druckkraft und die zweite Druckkraft also im Wesentlichen ein Spannungsausgleich im Sinterteil, da sowohl in der axialen Richtung und in der radialen Richtung (in Abhängigkeit von der Anzahl und Größe der kontaktierten Bereiche der Umfangsfläche) Kräfte auf das Sinterteil einwirken. Insbesondere werden die Druckkräfte so eingestellt, dass möglichst geringe Spannungsgradienten im Sinterteil vorliegen. Insbesondere sind also erste Druckkraft und zweite Druckkraft gleich groß oder liegen zumindest in gleichen Größenordnungen (also 100 bis 999 MPa, oder 1.000 bis 9.999 MPa, etc.).
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Insbesondere wird das Sinterteil auch durch die erste Druckkraft zumindest teilweise umgeformt. Insbesondere wird das Sinterteil durch die erste Druckkraft zumindest teilweise nachverdichtet.
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Es wird weiter ein Werkzeug zur Herstellung eines Sinterteils mit dem beschriebenen Verfahren vorgeschlagen. Das Sinterteil weist eine erste Stirnfläche und eine in einer axialen Richtung beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche sowie zwischen den Stirnflächen eine Umfangsfläche auf. Das Werkzeug umfasst zumindest
- • eine Aufnahme, in der das Sinterteil zur weiteren Bearbeitung anordenbar ist,
- • eine Stempeleinheit zur Beaufschlagung des in der Aufnahme angeordneten Sinterteils mit der ersten Druckkraft sowie
- • mindestens ein Rollierwerkzeug zur Beaufschlagung des in der Aufnahme angeordneten Sinterteils mit der zweiten Druckkraft oder mindestens ein Bearbeitungswerkzeug zur mechanischen Bearbeitung des in der Aufnahme angeordneten Sinterteils.
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Insbesondere umfasst das Werkzeug zumindest ein Steuergerät, das geeignet ausgeführt (ausgestattet, konfiguriert oder programmiert) ist, das Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens zu steuern, wobei durch das Steuergerät die erste Druckkraft und zusätzlich die zweite Druckkraft oder das Bearbeitungswerkzeug zumindest zeitweise gleichzeitig steuerbar sind.
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Insbesondere ist auf jeder Seite des Sinterteils eine Stempeleinheit vorgesehen, deren Stempel gegenüber dem Sinterteil entlang der axialen Richtung verfahrbar ist bzw. sind.
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Insbesondere ist in einer radialen Richtung neben der Aufnahme für das Sinterteil das mindestens eine Rollierwerkzeug bzw. das Bearbeitungswerkzeug angeordnet. Entweder rotiert das Rollierwerkzeug bzw. das Bearbeitungswerkzeug um das Sinterteil in der Umfangsrichtung oder das Sinterteil wird (insbesondere zusammen mit der Stempeleinheit) in Drehung versetzt.
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Es wird weiter ein Sinterteil vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine erste Stirnfläche und eine in einer axialen Richtung beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche sowie zwischen den Stirnflächen eine Umfangsfläche. Das Sinterteil ist zumindest durch das beschriebene Verfahren oder durch das beschriebene Werkzeug hergestellt.
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Die Ausführungen zu dem Verfahren gelten insbesondere gleichermaßen für das Werkzeug und das Sinterteil und umgekehrt.
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Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: ein Werkzeug in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 2: ein Detail des Werkzeugs nach 1 in einer Seitenansicht, im Schnitt;
- 3: eine perspektivische Ansicht zumindest eines Teils des Werkzeugs nach 1;
- 4: eine erste Ausführungsvariante von Rollierwerkzeugen in dem Werkzeug nach 1, in einer Seitenansicht im Schnitt (links) und in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt (rechts); und
- 5: eine zweite Ausführungsvariante von Rollierwerkzeugen in dem Werkzeug nach 1, in einer Seitenansicht im Schnitt (links) und in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt (rechts).
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Die 1 zeigt ein Werkzeug 6 in einer Seitenansicht im Schnitt. 2 zeigt ein Detail des Werkzeugs 6 nach 1 in einer Seitenansicht, im Schnitt. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht zumindest eines Teils des Werkzeugs 6 nach 1. Die 1 bis 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
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Das Werkzeug 6 umfasst eine Aufnahme 12, in der das Sinterteil 1 zur weiteren Bearbeitung angeordnet ist. Weiter umfasst das Werkzeug 6 eine obere Stempeleinheit 13 oberhalb der Aufnahme 12 und eine untere Stempeleinheit 13 unterhalb der Aufnahme 12 zur Beaufschlagung des in der Aufnahme 12 angeordneten Sinterteils 1 mit der ersten Druckkraft 7. Die untere Stempeleinheit 13 weist einen ersten Dorn 19 und einen zweiten Dorn 20 (bzw. Stempel) auf. Die Aufnahme 12 wird hier über die Stempeleinheiten 13 gebildet. Weiter sind vier Rollierwerkzeuge 10 zur Beaufschlagung des in der Aufnahme 12 angeordneten Sinterteils 1 mit der zweiten Druckkraft 9 vorgesehen.
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Die Rollierwerkzeuge 10 sind in einer radialen Richtung 8 neben der Aufnahme 12 für das Sinterteil 1 angeordnet. Die Rollierwerkzeuge 10 sind gegenüber dem Sinterteil 1 und den Stempeleinheiten 13 drehbar angeordnet und können gemeinsam um das Sinterteil 1 in der Umfangsrichtung 11 rotieren. Dafür sind die Rollierwerkzeuge 10 in einem drehbaren ersten Werkzeugteil 16 angeordnet, der gegenüber einem feststehenden zweiten Werkzeugteil 17 über Lager 18 drehbar gelagert ist.
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Jedes Rollierwerkzeug 10 umfasst eine Rolle 21, die zumindest oder ausschließlich entlang einer Umfangsrichtung 11 an der Umfangsfläche 5 des Sinterteils 1 entlanggeführt wird. Über die Rolle 21 wird die zweite Druckkraft 9 auf das Sinterteil 1 aufgebracht. Die Rolle 21 rollt dabei auf dem Sinterteil 1 ab. Das Rollierwerkzeug 10 weist eine bestimmte Form an der Außenumfangsfläche der Rolle 21 auf, so dass über das Rollierwerkzeug 10 diese bestimmte Form im Rahmen des Rollierens auf das Sinterteil 1 übertragen wird. In 2 ist erkennbar, dass die Rolle 21 einen Absatz 22 aufweist, durch den das Sinterteil 1 auch gegenüber der axialen Richtung 3 abgestützt wird.
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Das Sinterteil 1 weist eine erste Stirnfläche 2 und eine in einer axialen Richtung 3 beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche 4 sowie zwischen den Stirnflächen 2, 4 eine Umfangsfläche 5 auf.
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Das Werkzeug 6 umfasst ein Steuergerät 14, das geeignet ausgeführt (ausgestattet, konfiguriert oder programmiert) ist, das Werkzeug 6 zur Durchführung des Verfahrens zu steuern, wobei durch das Steuergerät 14 die Stempeleinheiten 13 mit den Dornen 19, 20, und damit die erste Druckkraft 7, und zusätzlich die Rollierwerkzeuge 10 und das erste Werkzeugteil 16, und damit die zweite Druckkraft 8, zumindest zeitweise gleichzeitig steuerbar sind.
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Es wird darauf hingewiesen, dass anstatt z. B. eines oder jedes Rollierwerkzeuges 10 (oder zusätzlich) ein Bearbeitungswerkzeug 15 in dem Werkzeug 6 zur z. B. spanenden Bearbeitung der Umfangsfläche 5 des Sinterteils 1 angeordnet werden kann.
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4 zeigt eine erste Ausführungsvariante von Rollierwerkzeugen 10 in dem Werkzeug 6 nach 1, in einer Seitenansicht im Schnitt (links) und in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt (rechts). Auf die Ausführungen zu 1 bis 3 wird Bezug genommen.
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Das Sinterteil 1 weist eine erste Stirnfläche 2 und eine in einer axialen Richtung 3 beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche 4 sowie zwischen den Stirnflächen 2, 4 eine Umfangsfläche 5 auf.
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Jedes Rollierwerkzeug 10 umfasst eine Rolle 21, die zumindest entlang einer Umfangsrichtung 11 an der Umfangsfläche 5 des Sinterteils 1 entlanggeführt wird. Über die Rolle 21 wird die zweite Druckkraft 9 auf das Sinterteil 1 aufgebracht. Die Rolle 21 rollt dabei auf dem Sinterteil 1 ab. Das Rollierwerkzeug 10 weist eine bestimmte Form an der Außenumfangsfläche der Rolle 21 auf, so dass über das Rollierwerkzeug 10 diese bestimmte Form im Rahmen des Rollierens auf das Sinterteil 1 übertragen wird. Die Rolle 21 weist einen Absatz 22 auf, durch den das Sinterteil 1 auch gegenüber der axialen Richtung 3 abgestützt wird.
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Es ist hier erkennbar, dass über die Rolle 21 an der Umfangsfläche 5 des Sinterteils 1 umlaufende Nute 23, also Hinterschnitte, erzeugt werden können. Weiterhin kann eine homogene Dichte auch in Bereichen mit geringer Wandstärke 24 erzielt werden.
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5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante von Rollierwerkzeugen 10 in dem Werkzeug 6 nach 1, in einer Seitenansicht im Schnitt (links) und in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt (rechts). Auf die Ausführungen zu 1 bis 4 wird Bezug genommen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante weisen die Rollen 21 hier eine glatte Außenumfangsfläche auf. Weiter weist die Rolle einen kegeligen Abschnitt 25 auf, wobei der Winkel 26 gegenüber der axialen Richtung 3 weniger als 60 Winkelgrad beträgt, hier ca. 20 Winkelgrad. Auch hier kann eine homogene Dichte auch in dem kegeligen Abschnitt 25 erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sinterteil
- 2
- erste Stirnfläche
- 3
- axiale Richtung
- 4
- zweite Stirnfläche
- 5
- Umfangsfläche
- 6
- Werkzeug
- 7
- erste Druckkraft
- 8
- radiale Richtung
- 9
- zweite Druckkraft
- 10
- Rollierwerkzeug
- 11
- Umfangsrichtung
- 12
- Aufnahme
- 13
- Stempeleinheit
- 14
- Steuergerät
- 15
- Bearbeitungswerkzeug
- 16
- erstes Werkzeugteil
- 17
- zweites Werkzeugteil
- 18
- Lager
- 19
- erster Dorn
- 20
- zweiter Dorn
- 21
- Rolle
- 22
- Absatz
- 23
- Nut
- 24
- Wandstärke
- 25
- kegeliger Abschnitt
- 26
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015211657 B3 [0005]
- DE 102006041584 B4 [0005]
