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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein geschmiedetes Pulvermetallteil
und spezieller ein Pulvermetall-Verbundteil mit variierender Grenze,
einschließlich eines Verfahrens zu dessen Herstellung.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
besteht eine fortlaufende Nachfrage nach Herstellungsprozessen,
mit denen die Kosten, der Zeitaufwand und die Schritte zur Herstellung
eines Teils vermindert werden können. In den meisten Fällen
werden die Vorteile, die letztlich mit der Verbesserung des Herstellungsprozesses
verbunden sind, in erster Linie durch Forderungen des Kunden zur
Entwicklung und Verbesserung von Produkten mit besseren dimensionellen,
mechanischen und/oder Funktionseigenschaften benötigt.
Für ein typisches Differential-Seitenzahnrad gibt es zum
Beispiel typischerweise einige oder sämtliche der folgenden
Güteanforderungen: der Keilprofilbereich erfordert Maßgenauigkeit,
eine hohe Scherfestigkeit und Kerbschlagfestigkeit; die Naben- und
Achsschubflächen erfordern Maßgenauigkeit, Oberflächengüte
und Einsatzhärte-Kompatibilität; die Zahnradgeometrie
erfordert Maßgenauigkeit, Oberflächengüte
und ein optimiertes Profil, und die Zahn- und Kernfestigkeit kann Schlagfestigkeit,
Verschleißfestigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit
und unterschiedliche Metallurgien für Oberflächen
und Kern erfordern. Mit unterschiedlichen, nicht miteinander kompatiblen
Herstellungsprozessen, d. h. Gießen, Stahlschmieden oder Pulvermetallschmieden,
lassen sich für das gleiche Teil in vorteilhafter Weise
oder anderweitig unterschiedliche Gütemerkmale erhalten.
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Nehmen
wir auf 1 Bezug, so ist hier, um einige
dieser Güteanforderungen zu erfüllen, ein Zahnrad 10 durch
Schmieden eines Pulvermetalls 14 und danach Einsatz-Aufkohlen
des Zahnrads, um eine nahezu konstante effektive Einsatzhärtetiefe 16 zu
erzielen, hergestellt. Die Einsatzhärtetiefe 16 für jeden
Zahn 12 des Zahnrads ist in der partiellen Querschnittsansicht
aus 1 gezeigt. Bei einem aufgekohlten, einsatzgehärteten
Zahnrad lassen sich jedoch nicht notwendigerweise die gewünschten
mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise eine verbesserte Verschleiß-
und Ermüdungsfestigkeit der Zähne erzielen und
gleichzeitig vorteilhafte Verhaltens eigenschaften im Körper
des Zahnrads bereitstellen, die sich in vorteilhafter Weise ergeben
könnten, wenn man das Teil aus Verbundmaterialien herstellen
würde. Es wäre von Vorteil, eine bessere Ausgewogenheit
dieser Gütemerkmale in dem Endprodukt zu erzielen, die
durch den Herstellungsprozess nicht verfälscht werden,
und somit Zeit, Verarbeitungsaufwand oder Kosten zu sparen.
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Ein
Herstellungsprozess zur Verbesserung der Gütemerkmale von
Pulvermetallteilen ist in
US-Patent
Nr. 5,903,815 mit dem Titel ”Composite Powdered
Metal Component” offenbart. Der Prozess lehrt ein Bauteil,
das aus zwei oder mehr diskreten Pulvermetallen besteht, die verdichtet
und danach gesintert wurden. Außerdem offenbart
US-Patent Nr. 6,148,685 mit
dem Titel ”Duplex Sprocket/Gear Construction and Method
of Making Same” ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrads
aus zwei oder mehr diskreten Pulvermetallen, die dann ebenfalls verdichtet
werden und gesintert werden, um das endgültige Teil zu
erhalten. Diese Patente lehren jedoch lediglich allgemein Pulvermetall-Verbundteile,
die durch Sintern erhalten werden. Es gibt keinen bekannten Prozess,
der die Anwendung von Verbundpulverprozessen zur Verbesserung von
Gütemerkmalen wie etwa eine verbesserte Tragfestigkeit
an der Zahnflanke eines Zahnrads anspricht und gleichzeitig eine
Schlagfestigkeit und Biegeermüdungsfestigkeit am Zahnfuß bereitstellt,
indem eine Kompositschicht mit variierender Grenze bereitgestellt
wird, oder indem ein im Wesentlichen vollständig dichtes Teil
durch Verdichtungsschmieden hergestellt wird.
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Daher
besteht ein Bedarf an einem Pulvermetall-Verbundteil mit variierender
Grenze, das eine verbesserte Schlagfestigkeit und verbesserte Biegeermüdungsfestigkeit
im Zahnfuß aufweist. Es wäre außerdem
vorteilhaft, ein Verbundteil mit variierender Grenzschicht oder
ein im Wesentlichen vollständig dichtes Teil durch Verdichtungsschmieden
bereitzustellen. Außerdem gibt es einen Bedarf an einem
Verfahren zur Erzeugung einer variierenden Grenze in einem Pulvermetall-Verbundteil.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend
den vorstehend erwähnten Bedürfnissen wird ein
Pulvermetall-Verbundzahnrad mit variierender Grenze offenbart, das
eine größere Verschleißfestigkeit der
Zähne an deren Oberfläche und eine höhere
Schlagfestigkeit in dessen Kern aufweist. Das geschmiedete Verbundzahnrad
weist eine Mehrzahl von Zähnen auf, die sich von einem
Kern aus erstrecken, einen ersten Abschnitt bestehend aus einem
ersten Pulvermetallmaterial, einen zweiten Abschnitt bestehend aus
einem zweiten Pulvermetallmaterial sowie ein variierendes Grenzprofil. Das
variierende Grenzprofil ist zwischen dem ersten Abschnitt und dem
zweiten Abschnitt ausgebildet, wobei das variierende Grenzprofil
eine höhere Zahnverschleißfestigkeit an den Zähnen
und eine höhere Schlagfestigkeit im Kern des Zahnrads vermittelt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum
besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung soll nun
auf die erfinderischen Aspekte Bezug genommen werden, die detaillierter
in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und nachstehend
beschrieben werden.
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1 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht eines einsatzgehärteten,
aufgekohlten Zahnrads.
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2 zeigt
eine isometrische Ansicht eines nach dem Verdichten und Sintern
hergestellten Verbund-Vorformlings, der erforderlich ist, um nach
dem Schmieden das erfindungsgemäße Produkt entsprechend
einer Ausführungsform der Erfindung zu erhalten.
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3 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht des Verbund-Vorformlings aus 2 mit
einem Verbundmaterial.
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4 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Differential-Seitenzahnrads, das
aus dem Verbund-Vorformling aus 2 entsprechend
einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist.
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5 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht des in 4 gezeigten
Differential-Seitenzahnrads.
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6 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht des in 5 gezeigten
Differential-Seitenzahnrads.
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7 zeigt
schematisch einen Ablauf einer Ausführungsform eines Prozesses
entsprechend der Erfindung zum Erhalten eines Pulvermetall-Verbundteils
mit variierender Grenze.
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Detaillierte Beschreibung
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In
sämtlichen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen genutzt,
um in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile zu bezeichnen. Somit
ist eine gleichzeitige Bezugnahme auf verschiedene Figuren möglich.
Der Deutlichkeit halber können in einigen Fällen äquivalente
Teile in unterschiedlichen Figuren unterschiedliche Bezugszeichen
aufweisen.
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2 zeigt
eine isometrische Ansicht eines nach dem Verdichten und Sintern
hergestellten Verbund-Vorformlings 84, der erforderlich
ist, um nach dem Schmieden das erfindungsgemäße
Produkt entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung
zu erhalten.
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3 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht des Verbund-Vorformlings 84 aus 2 mit
einem Verbundmaterial. Der Vorformling 84 umfasst ein erstes
Pulvermetallmaterial 55 und ein zweites Pulvermetallmaterial 57,
die durch eine Materialgrenze 59 getrennt sind. Die Materialgrenze 59 stellt
die Grenze zwischen zumindest zwei Materialien dar, die nach einem
Verdichtungsprozess von gezielt in einer Verdichtungsform eingefüllten
oder angeordneten Pulvermetallen erhalten wird. Wenngleich die Materialgrenze 59 als
eine exakte Grenzlinie zwischen den unterschiedlichen Materialien 55, 57 gezeigt
ist, gibt die tatsächliche Materialgrenzlinie die Trennung
der Materialien, die von dem zum Erzeugen des Verbund-Vorformlings
genutzten Füllprozess abhängt, lediglich annähernd
an. Die Art und Weise der Füllung einer Verdichtungsform
mit unterschiedlichen Pulvermetallen zum Erhalten eines Verbund-Vorformlings
ist Fachleuten auf dem Gebiet bekannt, wird aber zum Verständnis
der hier dargestellten Erfindung kurz eingeführt.
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4 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Differential-Seitenzahnrads 50,
das aus dem Verbund-Vorformling 84 aus 2 entsprechend
einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist. Das Differential-Seitenzahnrad 50 weist
eine Mehrzahl von Zähnen 52 mit einem variierenden
Grenzprofil 58 auf, wie in 6 gezeigt
ist und hier beschrieben wird. Jeder Zahn der Mehrzahl von Zähnen 52 weist eine
erste Oberfläche 54 und einen Zahnkern oder -fuß 56 auf.
Das Differential-Seitenzahnrad 50 weist eine Rotationsachse 60 auf,
wobei sich die Zähne 52 in allgemein der gleichen
Richtung wie die Rotationsachse des Zahnrads radial nach außen
erstrecken, aber in Bezug auf die Rotationsachse geneigt sind. Das
Differential-Seitenzahnrad 50 weist ferner ein axial genutetes
Innenprofil 62 auf, das in axialer Richtung mit der Rotationsachse 60 ausgerichtet
ist. Das Differential-Seitenzahnrad 50 wird durch Verdichtungsschmieden
des Verbund-Vorformlings 84 hergestellt.
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5 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht des in 4 gezeigten
Differential-Seitenzahnrads 50. Das Differential-Seitenzahnrad
weist im Ergebnis des Schmiedens einen ersten Abschnitt 51 bestehend
aus einem ersten Pulvermetallmaterial 55 und einen zweiten
Abschnitt 53 bestehend aus einem zweiten Pulvermetallmaterial 57 auf.
Außerdem weist das Zahnrad 50 ein variierendes
Grenzprofil 58 auf, wie in 6 gezeigt
ist. Das variierende Grenzprofil 58 vermittelt die zuvor
erwähnten Verhaltenseigenschaften, obgleich es nicht notwendigerweise
aus einem aufgekohlten Bereich gebildet wird, sondern durch die
Materialgrenze 59 gebildet wird, die beim Schmieden der
Verbundmaterialien 55, 57 erzeugt wird. Das variierende
Grenzprofil 58 in dem Zahnrad vermittelt eine bessere Zahn-Verschleißfestigkeit oder
Belastbarkeit an der Mehrzahl von Zähnen 52 und
eine bessere Schlag- oder Biegefestigkeit im Kern 56 des
Zahnrads. Außerdem kann das zweite Pulvermetallmaterial 57 in
vorteilhafter Weise derart gewählt werden, dass bevorzugte
Verhaltenseigenschaften für das Keilprofil 62 des
Zahnrads 50 erhalten werden, wobei gleichzeitig vorteilhafterweise
die an den Zähnen 52 gewünschten Verhaltenseigenschaften
erhalten bleiben.
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Optional
kann für jeden Materialabschnitt zielgerichtet ein Verbundmaterial
genutzt werden. Außerdem können in einem Vorformling
zusätzliche oder mehrere Materialbereiche genutzt werden,
um mehrere variierende Verbundgrenzprofile in ausgewählten
Abschnitten eines fertig geschmiedeten Teils oder Zahnrads zu erhalten,
wodurch ausgewählte Gütemerkmale erzielt werden.
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6 zeigt
eine partielle Querschnittsansicht des in 5 gezeigten
Differential-Seitenzahnrads 50. Das Differential-Seitenzahnrad 50 weist
ein variierendes Verbundgrenzprofil 58 auf. Das variierende
Grenzprofil 58 kann in einer bestimmten Querschnittsansicht
wie etwa der in 5 dargestellten mit der Materialgrenze 59 zusammenfallen,
die Materialgrenze 59 ist jedoch für das variierende
Grenzprofil 58, wie es in 6 gezeigt
ist, nicht bestimmend.
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Die
erste Oberfläche 54 des Zahnrads 50 weist
eine Kopffläche 64, eine Flankenlinienfläche 66,
eine Fußausrundungsfläche 68 und eine
Fußdurchmesser- oder Bodenfläche 70 auf.
Das variierende Grenzprofil 58 lässt sich im Wesentlichen durch
die effektive Grenze wie folgt darstellen: 2,4 mm an der Kopffläche,
1,9 mm an der Flankenlinienfläche, 0,4 mm an der Fußausrundungsfläche
und 0,8 mm an der Bodenfläche. Wenngleich in der vorliegenden
Ausführungsform spezifische Zahlen angegeben sind, versteht
es sich, dass das variierende Grenzprofil ein beliebiges nicht konstantes
effektives Grenzprofil über einen bestimmten Oberflächenquerschnitt
sein kann und nicht durch das hier speziell dargestellte Profil
eingeschränkt wird und nicht durch das hier angegebene
Beispiel eingeschränkt sein soll.
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Das
variierende Grenzprofil 58 kann auch durch ein Grenzverhältnis
dargestellt werden. Das effektive Grenzverhältnis wird
angegeben durch Vergleich der gemessenen Tiefe an der Kopffläche 64 zu derjenigen
an der Fußausrundungsfläche 68, an der Flankenlinien fläche 66 zu
derjenigen an der Fußausrundungsfläche 68,
oder an der Bodenfläche 70 zu derjenigen an der
Fußausrundungsfläche 68. Zum Beispiel
beträgt das variierende Grenzverhältnis für Kopffläche 64 zu
Fußausrundungsfläche 68 6:1, für Flankenlinienfläche 66 zu
Fußausrundungsfläche 68 beträgt
es 19:4 und für Bodenfläche 70 zu Fußausrundungsfläche 68 beträgt
es 2:1.
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Vorteilhafterweise
kann das Grenzverhältnis über das variierende
Grenzprofil 68 zwischen der größten Tiefe
und der flacheren Tiefe 6:1 betragen, wodurch wie gewünscht
bessere mechanische Eigenschaften wie beispielsweise Zahnverschleißfestigkeit
und Schlagfestigkeit erreicht werden.
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Darüber
hinaus ist es wünschenswert, ein erstes Pulvermetallmaterial 55 für
die erste Oberfläche 54 der Zähne 52 auszuwählen,
mit dem in dem geschmiedeten Zahnrad eine Oberflächenhärte
von mindestens 58 HRC erreicht wird. Es kann außerdem wünschenswert
sein, im Kern 56 des Zahnrads ein zweites Pulvermetallmaterial 57 zu
haben, das eine Härte von nicht mehr als 43 HRC aufweist.
In dieser Hinsicht wird das zweite Pulvermetallmaterial derart ausgewählt,
dass es effektiv ein nicht härtendes Material wie beispielsweise
einen niedriglegierten Eisenstahl mit weniger als 0,2% Kohlenstoff
umfasst, und das erste Pulvermetallmaterial ist ein härtendes Material,
das aus einem anderen Eisenstahl mit einem höheren Kohlenstoffgehalt
besteht.
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Mit
dem variierenden Grenzprofil 58 wird in vorteilhafter Weise
ein Zahnrad mit einer höheren Zahnverschleißfestigkeit
an der ersten Oberfläche 54 bereitgestellt, wobei
gleichzeitig eine Schlagfestigkeit im Zahnfuß 56 oder
eine verbesserte Scherfestigkeit im Keilprofil 62 bereitgestellt
wird. Das variierende Grenzprofil 58 stellt das effektive
Grenzprofil dar, das durch gezieltes Verdichtungsschmieden eines
Vorformlings erzielt wird. Das variierende Grenzprofil 58 wird
im Ergebnis des vorliegend diskutierten Schmiedevorgangs erzielt.
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Wenngleich
der Prozess in Bezug auf ein Differentialseitenzahnrad 50 beschrieben
wird, sei vorweg genommen, dass das variierende Grenzprofil 58 auch
an anderen Teilen oder Zahnrädern, darunter, ohne Einschränkung,
an Kegelzahnrädern, Differential-Zahnrädern oder
Ritzeln erzielt werden kann.
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Das
Differential-Seitenzahnrad 50 kann, was einen der Materialabschnitte
betrifft, aus einem niedriglegierten, vollständig verdichteten
eisenhaltigen Pulvermetallmaterial bestehen. Es sei jedoch vorangestellt,
dass das Zahnrad auch aus verschiedenen anderen Arten von schmiedbaren
Pulvermetallstählen hergestellt werden kann.
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Wenden
wir uns dem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Pulvermetallzahnrads 50 mit variierender Grenze zu, so
zeigt 7 schematisch einen Ablauf einer Ausführungsform
eines Prozesses entsprechend der Erfindung zum Erhalten eines Pulvermetall-Verbundteils
mit variierender Grenze. Der Prozess beginnt mit dem Schritt des
Mischens 219, 220, wobei jedes Material zum Einfüllen in
eine Verdichtungsform vorbereitet wird. Danach wird der Prozess
mit dem Schritt des Füllens 221, 222 fortgesetzt,
bei dem jedes Material gezielt in der Verdichtungsform angeordnet
wird. Nachdem der Füllschritt beendet ist, wird der Prozess
mit den Schritten Verdichten 224, Sintern 226,
Schmieden 232 und Abkühlen 234 fortgesetzt.
Außerdem können Schmiedenacharbeiten (nicht gezeigt)
genutzt werden, um das Zahnrad weiter zu verbessern. Der Kürze
halber, und weil Fachleuten auf dem Gebiet des Schmiedens von Pulvermetallen
einige dieser Prozessschritte bekannt sind, werden nachstehend nur
bestimmter Aspekte des erfindungsgemäßen Prozesses
diskutiert. In dieser Hinsicht werden die Materialauswahl, die Temperaturführung
und die Verdichtungsdrücke nur kurz diskutiert.
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Mit
dem Mischschritt 219, 220 wird jedes Metallpulver
einschließlich etwaig benötigter Binder oder Schmiermittel
durch Mischen des Materials vorbereitet, und zwar bis eine nahezu
gleichförmige Mischung erreicht ist, die zum Einfüllen
in eine Verdichtungsform während des Füllschritts 221, 222 bereit ist.
Ein optionaler Schritt des Trennens 223 kann während
der Füllschritte 221, 222 integriert
werden, wodurch die Materialanordnung in der Verdichtungsform erleichtert
wird. Obgleich zwei Mischschritte 219 und 220 sowie
zwei Füllschritte 221 und 222 gezeigt sind,
versteht es sich, dass für jedes zusätzlich gewünschte
Material zusätzliche Misch- und Füllschritte erforderlich
sind. Die Füllschritte 221, 222 können nacheinander
erfolgen, sodass das Material 55 für die erste
Oberfläche 54 zum Beispiel gezielt vor dem Material 57 für
die zweite Oberfläche 56 in der Verdichtungsform
platziert wird. In einigen Fällen können die Füllschritte 221, 222 jedoch
auch gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfolgen.
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Der
Verdichtungsschritt 224 umfasst das Verdichten mindestens
zweier unterschiedlicher Pulvermetallmaterialien in einer Verdichtungsform
zum Erhalten eines Vorformlings. Vor dem Verdichten wird ein erster
Abschnitt der Verdichtungsform mit einem ersten Pulvermetallmaterial
gefüllt, danach wird, unter optionaler Verwendung eines
Trennelements 223, ein zweiter Abschnitt der Verdichtungsform
mit einem zweiten Pulvermetallmaterial gefüllt. Nachdem
der Schritt des Füllens des Formhohlraums abgeschlossen
ist, werden die Verbundmetallpulver in dem Formhohlraum verdichtet,
sodass sie einen Vorformling bilden. Der Vorformling weist zumindest
eine Querschnittsfläche auf, in der in dem fertig geschmiedeten
Teil letztendlich ein variierendes Grenzprofil erhalten wird, wie
vorstehend diskutiert wird. Der Prozess wird dann abgeschlossen
durch Sinter-, Schmiede- und Abkühlschritte, um ein Zahnrad
mit einem ersten Abschnitt bestehend aus dem ersten Pulvermetallmaterial
und einem zweiten Abschnitt bestehend aus dem zweiten Pulvermetallmaterial
zu erhalten. Es sei erwähnt, dass der erste und der zweite
Abschnitt in der Füllstufe einen Vorformling ergeben, bei
dem nicht notwendigerweise die gleiche Grenze wie zwischen dem ersten
und dem zweiten Abschnitt des Endprodukts erhalten wird.
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Der
Sinterschritt 226 kann ausgeführt werden, wie
es Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Optional kann, wenn eines
der Verbundmaterialien für einen Aufkohlungsprozess oder ”Sint-Carb”-Prozess
geeignet ist wie sie im Fachgebiet bekannt sind, das Material einem
Aufkohlungsschritt unterzogen werden, um vor dem Schmiedevorgang
noch weitere vorteilhafte Ergebnisse zu erhalten.
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Der
Schritt des variablen Schmiedens oder des Schmiedens 232 umfasst
das Schmieden des Vorformlings bei einer Schmiedetemperatur und
einem Schmiededruck, um ein im Wesentlichen dichtes Teil mit endgültiger
Gestalt zu erhalten. Das variierende Grenzprofil für das
Zahnrad ergibt sich als nahezu symmetrisches Profil für
jeden Zahn, und zwar aufgrund der symmetrischen Art des Schmiedevorgangs
und der symmetrischen Beschaffenheit des Vorformlings. Es versteht
sich jedoch, dass optionale Aufkohlungsschritte oder zusätzliche
Schmiedeschritte genutzt werden können, um mehrere variierende
Grenzprofile zu erhalten. Das variierende Grenzprofil wird erzielt,
indem ein Schmiedeformeinsatz genutzt wird, um das kritische Fließen
der unterschiedlichen Metallabschnitte während des Schmiedevorgangs
variabel zu verbessern. Wesentlich ist, dass die festgelegte Grenze
des Pulvermetall-Verbund-Vorformlings gezielt in die Formabschnitte
eingepresst wird, wobei Abschnitte des Vorformlings während
des Schmiedens gedehnt und verdünnt werden und andere Abschnitte
des Vorformlings verdickt werden und eine größere
Tiefe erhalten, wodurch aus dem Verbund-Vorformling die unterschiedlichen
Pulvermetallbereiche erhalten werden.
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Gemäß einem
Aspekt wird der zum Erhalten eines variierenden Verbundgrenzprofils
genutzte Schmiedeschritt weiter verbessert, indem gezielt die Materialgrenzschicht
in dem Vorformling derart geformt wird, dass das kritische Fließen
des Pulvermetall-Verbund-Vorformlings während des Schmiedeprozesses
verbessert wird.
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Der
Abkühlschritt 234 ermöglicht, dass das geschmiedete
Teil eine bestimmte Metallurgie erhält, die ein Zahnrad
mit dem gewünschten variierenden Grenzprofil ergibt. Das
Abkühlen des geschmiedeten Teils kann durch Abschrecken
in Öl, in Wasser, Luft oder durch andere für den
Pulvermetall-Schmiedeprozess geeignete Verfahren erfolgen.
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Vor
dem Abkühlen kann optional ein Verweilschritt integriert
werden, der ermöglicht, dass das geschmiedete Teil eine
Zeit lang verweilt, wodurch verbesserte Eigenschaften ermöglicht
werden, indem ermöglicht wird, dass sich die Materialtemperatur
in dem Teil stabilisiert.
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Optional
kann ein Vorwärmeschritt integriert werden, bei dem der
Vorformling auf eine Vorschmiedetemperatur erwärmt wird,
bevor er geschmiedet wird, um den gewünschten Metallfluss
während des Schmiedeprozesses zu verbessern.
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Weiterhin
können Schmiedenacharbeiten in Abhängigkeit von
den spezifizierten Endanforderungen Drehen, Schlichten, Oberflächenschleifen,
Nuten und Räumen des Erzeugnisses umfassen, womit dieses
zum Waschen, zur Verpackung oder zum Versand bereit ist. Da das
Werkstück aus mehreren Materialien besteht, kann die Oberflächengüteklasse dieser
Schritte verbessert werden. Zum Beispiel kann für das Keilprofil 62 aus 4 aufgrund
des nicht härtenden zweiten Materials 57 eine
höhere Keilprofilklasse erreicht werden. Damit wird das
gesamte Bearbeitungssystem verbessert, indem sich die Keilprofilklasse
verbessert und dennoch der Werkzeugverschleiß reduziert
wird.
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Bei
einer geeigneten Auswahl und Kombination von Pulvermetall, Verdichtungsformen,
Prozesszeiten, Prozesstemperaturen, Prozessdrücken, Schmiedeformen
und Abkühlverfahren kann ein vollständig dichtes
Erzeugnis mit nahezu endgültiger Gestalt erzielt werden,
welches das variierende Grenzprofil aufweist, wodurch eine spanende
Bearbeitung nur minimal, wenn überhaupt, erforderlich ist, womit
Kosteneinsparungen und Verbesserungen des Leistungsverhaltens ermöglicht
werden.
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Wenngleich
vorliegend verschiedene Prozessschritte dargestellt worden sind,
sollen diese im Umfang oder in der Reihenfolge lediglich wie in
den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung angegeben eingeschränkt
sein. Wenngleich ferner die Erfindung in Verbindung mit verschiedenen
Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte verstanden
werden, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt ist. So deckt die Erfindung sämtliche Alternativen,
Modifikationen und Äquivalente ab, die unter den erfinderischen
Gedanken und den Schutzumfang der anhängenden Ansprüche
fallen.
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Zusammenfassung
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Es
wird ein geschmiedetes Verbundzahnrad und ein Verfahren zur Herstellung
eines geschmiedeten Pulvermetall-Verbundzahnrads offenbart. Das geschmiedete
Verbundzahnrad weist eine Mehrzahl von Zähnen auf, die
sich von einem Kern aus erstrecken, einen ersten Abschnitt bestehend
aus einem ersten Pulvermetallmaterial, einen zweiten Abschnitt bestehend
aus einem zweiten Pulvermetallmaterial sowie ein variierendes Grenzprofil.
Das variierende Grenzprofil ist zwischen dem ersten Abschnitt und dem
zweiten Abschnitt ausgebildet, wobei das variierende Grenzprofil
eine höhere Zahnverschleißfestigkeit an den Zähnen
und eine höhere Schlagfestigkeit im Kern vermittelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5903815 [0004]
- - US 6148685 [0004]