DE112020001074T5

DE112020001074T5 - Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils

Info

Publication number: DE112020001074T5
Application number: DE112020001074.0T
Authority: DE
Inventors: Kazunari Shimauchi; Tomoyuki Ueno; Tomoyuki Ishimine
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-12-23
Also published as: JP7403525B2; US11919081B2; CN113272088A; JPWO2020179520A1; US20220143696A1; WO2020179520A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteil umfasst einen Schritt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einem Pressling mit einem Werkzeug, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist, und einen Schritt des Sinterns des bearbeiteten Presslings, um ein Sinterteil herzustellen, wobei der Bearbeitungsprozess derart ist, dass eine Oberfläche des Presslings auf einer Seite, auf der das Werkzeug austritt, durch ein Plattenelement getragen wird, das ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie ein Zahnmuster der Zahnradform aufweist, und das Werkzeug zum Bearbeiten von Abschnitten des Presslings verwendet wird, die Zahnlücken des Plattenelements entsprechen.

Description

[Technisches Gebiet]
Die Offenbarungen hierin betreffen ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 5. März 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-039866, und der gesamte Inhalt der japanischen Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme umfasst.
[Stand der Technik]
Die Patentschrift 1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils, das einen Schritt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einer gepressten Pulvermasse (Pressling), um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist, und einen Schritt des Sinterns des bearbeiteten Presslings, um ein Sinterteil herzustellen, umfasst.
[Dokumente des verwandten Standes der Technik]
[Patentschrift]
[Patentschrift 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2017 186625
[Zusammenfassung der Erfindung]
Die Offenbarungen hierin betreffen ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils, das umfasst:

einen Schritt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einem ersten Pressling mit einem Werkzeug, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist;
einen Schritt des Sinterns des bearbeiteten Presslings, um ein Sinterteil herzustellen,
wobei der Bearbeitungsprozess derart ist, dass eine Oberfläche des ersten Presslings auf einer Seite, auf der das Werkzeug austritt, durch ein Plattenelement getragen wird, das ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie ein Zahnmuster der Zahnradform aufweist, und das Werkzeug zum Bearbeiten von Abschnitten des ersten Presslings verwendet wird, die Zahnlücken des Plattenelements entsprechen.

Figurenliste

1 ist eine veranschaulichende Zeichnung, die einen Bearbeitungsprozess bei einem Verfahren der Herstellung eines Sinterteils nach einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine veranschaulichende Zeichnung, die die Außenabmessungen eines Presslings und eines Plattenelements zeigt, die in dem Bearbeitungsprozess im Verfahren der Herstellung eines Sinterteils nach der Ausführungsform verwendet werden.

[Ausführungsweise der Erfindung]
[Durch die vorliegenden Offenbarungen zu lösendes Problem]
Es wird gewünscht, ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils zu entwickeln, das zur Steigerung bei der Massenproduktion geeignet ist.
Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Offenbarungen, ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils bereitzustellen, das in Bezug auf die Produktivität ausgezeichnet ist.
[Vorteil der vorliegenden Offenbarungen]
Das Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach der vorliegenden Offenbarung ist in Bezug auf die Produktivität ausgezeichnet.
[Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarungen]
Im Folgenden werden die Details von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgeführt und beschrieben.

(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst:
- einen Schritt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einem ersten Pressling mit einem Werkzeug, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist; und
- einen Schritt des Sinterns des bearbeiteten Presslings, um ein Sinterteil herzustellen,
- wobei der Bearbeitungsprozess derart ist, dass eine Oberfläche des ersten Presslings auf einer Seite, auf der das Werkzeug austritt, durch ein Plattenelement getragen wird, das ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie ein Zahnmuster der Zahnradform aufweist, und das Werkzeug zum Bearbeiten von Abschnitten des ersten Presslings verwendet wird, die Zahnlücken des Plattenelements entsprechen.

Im Allgemeinen bewirkt die Anwendung eines Bearbeitungsprozesses an einem Pressling mit einem Werkzeug eine Zugspannung an der und um die Oberfläche des Presslings auf der Seite, an der das Werkzeug austritt (eine solche Oberfläche kann hiernach als eine Austrittsoberfläche bezeichnet werden). Diese Zugspannung wirkt so, dass sie die Verbindungen zwischen Pulverpartikeln trennt, die den Pressling bilden, wodurch ein Risiko geschaffen wird, dass eine Abplatzung im Pressling als Resultat eines Bearbeitungsprozesses erzeugt wird. Das Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach den vorliegenden Offenbarungen nutzt ein Plattenelement, um die Austrittsoberfläche eines Presslings zu tragen, wodurch Druckspannung im Pressling bereitgestellt wird, die die durch den Bearbeitungsprozess erzeugte Zugspannung aufhebt. Die Verwendung des Plattenelements, um Druckspannung im Pressling bereitzustellen, verringert das Auftreten einer Abplatzung oder dergleichen in dem Pressling (dem bearbeiteten Pressling).
Das Plattenelement weist ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform auf, die in dem Pressling erzeugt werden soll. Bei dem Bearbeitungsprozess wird das Werkzeug zum Bearbeiten der Abschnitte des Presslings verwendet, die den Zahnlücken des Plattenelements entsprechen. An den Abschnitten des Presslings, die den Zahnlücken des Plattenelements entsprechen, werden als Resultat der Bearbeitung des Presslings in Übereinstimmung mit den Zahnlücken des Plattenelements Zahnlücken gebildet, die von den Zahnlücken des Plattenelements durchgehen. Ein solcher Bearbeitungsprozess dient zum Bearbeiten des Presslings, bearbeitet jedoch nicht das Plattenelement. Dies liegt daran, dass das Werkzeug mit den Zahnlücken des Plattenelements übereinstimmt. Dementsprechend macht es das Tragen des Presslings mit dem Plattenelement, das das Zahnmuster aufweist, möglich, die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen und auch die Bearbeitungszeit zu verringern. Das Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach der vorliegenden Offenbarung erlaubt es, dass ein bearbeiteter Pressling, der eine Zahnradform aufweist, effizient hergestellt wird.
(2) Als Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Sinterteils nach der vorliegenden Offenbarung kann die Ausbildung des Weiteren umfassen:

einen Schritt des Stapelns einer Rohmaterialplatte, die kein Zahnmuster aufweist, und eines zweiten Presslings und des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an dem zweiten Pressling zusammen mit der Rohmaterialplatte, um ein Zahnmuster in der Rohmaterialplatte zu bilden, wodurch das Plattenelement hergestellt wird.

Im Falle des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einem Pressling zusammen mit einer Rohmaterialplatte wird ein Bearbeitungsprozess, der an dem Pressling (d.h. dem besagten zweiten Pressling) angewendet wird, der in der Reihenfolge der erste unter einer Mehrzahl von Presslingen ist, ebenfalls gleichzeitig die Rohmaterialplatte bearbeiten. Zum Zeitpunkt des Bearbeitungsprozesses, der an dem in der Reihenfolge ersten Pressling angewendet wird, wird die Rohmaterialplatte dazu verwendet, die Oberfläche des Presslings auf der Seite zu tragen, auf der das Werkzeug austritt, und die Rohmaterialplatte wird zu dem Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform geformt, die in dem Pressling ausgebildet ist. Dementsprechend wird das Plattenelement effizient erhalten. Der Bearbeitungsprozess, der an dem Pressling (d.h. dem besagten ersten Pressling) angewendet wird, der in der Reihenfolge der zweite ist, nutzt das Plattenelement, das durch den Bearbeitungsprozess erhalten wurde, der an dem Pressling angewendet wurde, der in der Reihenfolge der erste ist.
(3) Als Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Sinterteils nach der vorliegenden Offenbarung kann die Ausbildung derart sein, dass
das Plattenelement eine erste Oberfläche, die den Pressling trägt, und eine zweite Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche verbunden ist, und
wenn der Pressling durch das Plattenelement getragen wird, sich die Kantenlinie zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche weiter außenseitig befindet als der Außenrand des Presslings.
Mit der oben vermerkten Ausbildung wird die Gesamtheit der Austrittsoberfläche des Presslings ordnungsgemäß durch das Plattenelement getragen, so dass das Plattenelement ohne weiteres eine ordnungsgemäße Druckspannung im Pressling bereitstellt. Insbesondere auch, wenn die zweite Oberfläche durch Abschrägen einer Ecke am Rand des Plattenelements gebildet wird, ist das Plattenelement in der Lage, die Gesamtheit der Austrittsoberfläche des Presslings zu tragen.
(4) Als Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Sinterteils nach der vorliegenden Offenbarung, in der sich die Kantenlinie zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche des Plattenelements weiter außenseitig befindet als der Außenrand des Presslings, kann die Ausbildung derart sein, dass
die Länge von dem Außenrand des Presslings zur Kantenlinie größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,5 mm ist.
Wenn die Länge von dem Außenrand des Presslings zur Kantenlinie größer oder gleich 0,05 mm ist, wird die Gesamtheit der Austrittsoberfläche des Presslings unabhängig von dem Abmessungsfehler des Presslings ordnungsgemäß durch das Plattenelement getragen, so dass das Plattenelement ohne weiteres eine ordnungsgemäße Druckspannung im Pressling bereitstellt.
Wenn die Länge von dem Außenrand des Presslings zur Kantenlinie kleiner oder gleich 0,5 mm ist, kann eine Erhöhung der Größe des Plattenelements verringert werden.
[Details von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarungen]
Im Folgenden werden die Details der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt und soll durch den Umfang der Ansprüche definiert sein und jedwede Variationen und Abwandlungen umfassen, die innerhalb des Umfangs liegen, der für Äquivalente des Umfangs der Ansprüche gewährleistet ist. In den Zeichnungen repräsentieren gleiche Bezugsziffern oder -zeichen Elemente, die die gleichen Namen aufweisen.
[Verfahren zur Herstellung einer Sinterkomponente]
Ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach einer Ausführungsform umfasst die folgenden Schritte.
Bearbeitungsschritt: Es wird ein Bearbeitungsprozess an einem Pressling mit einem Werkzeug angewendet, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist.
Sinterprozess: Der bearbeitete Pressling wird gesintert, um ein Sinterteil herzustellen.
Im Folgenden werden diese Schritte detailliert beschrieben, indem der Fall der Herstellung eines Schrägstirnrads als Beispiel herangezogen wird.
<<Bearbeitungsschritt>>
Im Bearbeitungsschritt wird ein Bearbeitungsprozesses an einem Pressling mit einem Werkzeug angewendet, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist. Eines der Merkmale des Verfahrens zur Herstellung eines Sinterteils nach der Ausführungsform liegt in der Tatsache, dass zum Zeitpunkt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einem Pressling die Oberfläche des Presslings auf der Seite, auf der das Werkzeug austritt, durch ein Plattenelement getragen wird, das ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform aufweist, die in dem Pressling ausgebildet werden soll. Wenn nämlich die Schneide des Werkzeugs sich bewegt, während sie mit dem Pressling in Kontakt ist, um den Pressling zu bearbeiten, wird die Oberfläche, die mit der bearbeiteten Oberfläche des Presslings die Kantenlinie bildet, durch das Plattenelement an den Positionen getragen, an denen die Schneide des Werkzeugs sich aus dem Pressling bewegt. Im Folgenden werden zunächst ein Pressling 1 und ein Plattenelement 2 unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben, und danach werden die Bedingungen eines Bearbeitungsprozesses beschrieben.
1 stellt einen laufenden Bearbeitungsprozess dar, der mit einem Werkzeug 3 an einem Pressling 1 angewendet wird, während der Pressling 1 durch das Plattenelement 2 getragen wird. In 1 wird das Plattenelement 2 schraffiert dargestellt. Der Abschnitt ohne Schraffierung, der auf dem Plattenelement 2 angeordnet ist (d.h. die Gesamtheit des Abschnitts, der durch eine obere Hälfte, die eine unbearbeitete zylindrische Form aufweist, und eine untere Hälfte definiert ist, die so bearbeitet ist, dass sie Zahnlücken aufweist), ist der Pressling 1. Die in 1 dargestellten offenen Pfeile zeigen die Drehrichtungen und die Bewegungsrichtung des Presslings 1, des Plattenelements 2 und des Werkzeugs 3 an. 2 ist eine Zeichnung, die die Außenabmessungen des Presslings 1 und des Plattenelements 2 darstellt, in der das Zahnmuster des Plattenelements 2 weggelassen ist. 2 stellt das Verhältnis zwischen der Größe des Presslings 1 und der Größe des Plattenelements 2 in übertriebener Weise dar. In 2 wird der Pressling 1, bevor er durch das Plattenelement 2 getragen wird, in durchgezogenen Linien dargestellt, und der Pressling 1 wird in doppelt strichpunktierten Linien gezeigt, wenn er durch das Plattenelement 2 getragen wird.
[Pulverpressling]
Der Pressling 1 wird durch das Formpressen eines Rohmaterialpulvers produziert, das Metallpulver umfasst. Die Form des Presslings 1 kann beispielsweise ein kreisförmiger Zylinder, ein hohler kreisförmiger Zylinder, eine Scheibe oder dergleichen sein. Der in 1 dargestellte Pressling 1 ist ein hohler kreisförmiger Zylinder.
Metallpulver ist ein Hauptkomponentenmaterial, das ein Sinterteil bildet. Das Metallpulver kann ein Pulver sein, das aus Eisen (d.h. reinem Eisen) oder einer Eisenlegierung hergestellt wurde. Die Eisenlegierung kann eine sein, die ein oder mehr hinzugefügte Elemente enthält, wobei der Rest Eisen (Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen sind. Der Gehalt an Fe in der Fe-Legierung kann größer als 50 Masse-%, bevorzugt größer oder gleich 80 Masse-%, und bevorzugter größer oder gleich 90 Masse-% sein. Das eine oder mehr hinzugefügte Element kann ein oder mehr Elemente sein, die beispielsweise aus Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Zinn (Sn), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Mangan (Mn) und Kohlenstoff (C) ausgewählt werden. Diese hinzugefügten Elemente tragen zur Verbesserung der mechanischen Charakteristiken eines auf Eisen basierenden Sinterteils bei. Der Gehalt an Cu, Ni, Sn, Cr, Mo und Mn unter den oben erwähnten Zusatzstoffen kann größer oder gleich 0,5 Masse-% und kleiner oder gleich 5,0 Masse-%, und bevorzugter größer oder gleich 1,0 Masse-% und kleiner oder gleich 3,0 Masse-% sein. Der Gehalt an C kann größer oder gleich 0,2 Masse-% und kleiner oder gleich 2,0 Masse-%, und bevorzugter größer oder gleich 0,4 Masse-% und kleiner oder gleich 1,0 Masse-% sein. Der Gehalt an Metallpulver im Rohmaterialpulver kann größer oder gleich 90 Masse-%, und bevorzugter größer oder gleich 95 Masse-% sein. Das Metallpulver kann beispielsweise durch Wasserzerstäubung, Gaszerstäubung, einen Carbonylprozess, einen Reduktionsprozess oder dergleichen hergestellt werden.
Der Durchschnittspartikeldurchmesser von Metallpulver kann beispielsweise größer oder gleich 20 µm und kleiner oder gleich 200 µm, und bevorzugter größer oder gleich 50 µm und kleiner oder gleich 150 µm sein. Die Verwendung von Metallpulver, das einen Durchschnittspartikeldurchmesser aufweist, der in den oben erwähnten Bereich fällt, stellt sicher, dass ein Pressling leicht zu handhaben ist und das Formpressen leicht durchzuführen ist, wenn ein Pressling hergestellt wird. Ferner ermöglicht es die Verwendung von Metallpulver, das einen Durchschnittspartikeldurchmesser aufweist, der größer oder gleich 20 µm ist, dass die Fluidität von Rohmaterialpulver ohne weiteres erreicht wird. Ferner ermöglicht es die Verwendung von Metallpulver, das einen Durchschnittspartikeldurchmesser aufweist, der kleiner oder gleich 200 µm ist, dass ein Sinterteil, das eine kompakte Struktur aufweist, ohne weiteres gewonnen wird. Der Durchschnittspartikeldurchmesser von Metallpulver bezieht sich auf einen durchschnittlichen Durchmesser von Partikeln, die das Metallpulver bilden, und bezieht sich auf einen Partikeldurchmesser (D50), bei dem das kumulative Volumen 50% in der Partikelgrößenverteilung beträgt, die durch ein Laserbeugungs-Partikelgrößenverteilung-Analysegerät gemessen wird.
Das Rohmaterialpulver kann ein hinzugefügtes organisches Bindemittel zusätzlich zu dem oben erwähnten Metallpulver enthalten. Das organische Bindemittel hat die Funktion, das Auftreten von Rissen oder Abplatzungen bei einem Pressling zum Zeitpunkt des Bearbeitungsprozesses zu reduzieren. Das organische Bindemittel kann beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyolefin, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyester, Polyether, Polyvinyalkohol, Vinylacetat, Paraffin, verschiedene Wachse oder dergleichen sein. Das organische Bindemittel kann nach Bedarf hinzugefügt werden und muss nicht notwendigerweise hinzugefügt werden.
Der Pressling 1 wird durch Einspritzen eines Rohmaterialpulvers in eine Form und das Verwenden einer Presse zur Durchführung eines Formpressens produziert. Die Form umfasst typischerweise eine Matrize, die Durchlässe und ein Paar oberer und unterer Stempel umfasst, die zusammen mit der Innenumfangsfläche der Matrize einen Formraum bilden, wobei die Stempel in die Durchlässe zum Formpressen des Rohmaterialpulvers eingeführt werden. Im Falle des Formens eines Presslings, der eine Rohrform aufweist, kann eine Stange genutzt werden, die durch die Durchlässe der Matrize eingeführt wird. Der Formdruck des Formpressens kann größer oder gleich 1GPa, bevorzugt größer oder gleich 1,5 GPa, und bevorzugter größer oder gleich 2 GPa sein. Eine Erhöhung des Formdrucks dient dazu, die Dichte des Presslings 1 zu erhöhen. Die Dichte des Presslings 1 kann größer oder gleich 7,4 g/cm³, bevorzugt größer oder gleich 7,5 g/cm³, und bevorzugter größer oder gleich 7,6 g/cm³ sein.
In einem Druckprozess, der eine Form nutzt, kann ein Rohmaterialpulver verwendet werden, bei dem Metallpulver und ein internes Schmiermittel vermischt sind, um zu verhindern, dass das Metallpulver an der Form haften bleibt. Eine Metallseife, wie etwa Lithiumstearat, Zinkstearat oder dergleichen kann als das interne Schmiermittel verwendet werden. In einem Druckprozess, der eine Form nutzt, kann ferner ein externes Schmiermittel auf die Innenumfangsfläche der Form (d.h. die Innenumfangsfläche der Matrize und auch der Druckflächen der Stempel) aufgebracht werden, um zu verhindern, dass das Metallpulver an der Form anhaften bleibt. Eine Metallseife oder dergleichen, wie etwa Lithiumstearat, Zinkstearat oder dergleichen kann beispielsweise als das externe Schmiermittel verwendet werden. Alternativ können ein Fettsäureamid, wie etwa Laurinsäureamid, Stearinsäureamid oder Palmitinsäureamid, oder ein höheres Fettsäureamid, wie etwa Ethylenbisstearinsäureamid, als externes Schmiermittel verwendet werden.
[Plattenelement]
Das Plattenelement 2 ist eine Trageplatte zum Tragen des Presslings 1, wenn ein Bearbeitungsprozess an dem Pressling 1 angewendet wird. Im Allgemeinen bewirkt die Anwendung eines Bearbeitungsprozesses an dem Pressling 1 mit dem Werkzeug 3 eine Zugspannung an der und um die Oberfläche des Presslings 1 auf der Seite, an der das Werkzeug 3 austritt (die hiernach als eine Austrittsoberfläche 12 bezeichnet wird (2)). Die Austrittsoberfläche 12 bezieht sich auf die Oberfläche, die mit der bearbeiteten Oberfläche des Presslings 1 an den Positionen die Kantenlinie bildet, an denen die Schneide des Werkzeugs 3 sich aus dem Pressling 1 bewegt, wenn die Schneide des Werkzeugs 3 sich bewegt, während sie mit dem Pressling 1 in Kontakt ist, um den Pressling 1 zu bearbeiten. Diese Zugspannung wirkt so, dass sie die Verbindungen zwischen Pulverpartikeln trennt, die den Pressling 1 bilden, wodurch ein Risiko geschaffen wird, dass eine Abplatzung im Pressling 1 als Resultat eines Bearbeitungsprozesses erzeugt wird. Das Plattenelement 2 trägt die Austrittsoberfläche 12 des Presslings 1, wodurch die Funktion erhalten wird, eine Druckspannung im Pressling 1 bereitzustellen, die die durch den Bearbeitungsprozess erzeugte Zugspannung aufhebt.
Es ist ausreichend, wenn das Material und die Dicke des Plattenelement 2 die Steifigkeit erreichen, die in der Lage ist, eine Druckspannung im Pressling 1 bereitzustellen, die die durch den Bearbeitungsprozess im Pressling 1 erzeugte Zugspannung aufhebt. Das Plattenelement 2 in diesem Beispiel ist eine Metallplatte, die durch ein Schmelzverfahren gefertigt wurde. Die Metallplatte kann aus Stahl gefertigt sein.
Das Plattenelement weist eine erste Oberfläche 21, die den Pressling 1 trägt, und eine dritte Oberfläche 23 auf, die sich in der Richtung erstreckt, die die erste Oberfläche 21 schneiden würde, wie in 2 gezeigt. Die dritte Oberfläche 23 weist ein darin ausgebildetes Zahnmuster auf (1). Das Plattenelement 2, das in 1 dargestellt wird, ist ein hohles, kreisförmiges Zylinderelement, dessen eine Grundfläche die erste Oberfläche 21 ist, und dessen Außenumfangsfläche die dritte Oberfläche 23 ist. Das Plattenelement 2, das in 2 dargestellt wird, weist einen Außenrand auf, dessen Ecke abgeschrägt ist, so dass die erste Oberfläche 21 und die zweite Oberfläche 23 miteinander über eine zweite Oberfläche 22 verbunden sind. Die zweite Oberfläche 22 in diesem Beispiel wird durch eine 45-Grad-Abschrägung gebildet.
Das Zahnmuster, das in der dritten Oberfläche 23 ausgebildet ist, weist die gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform auf, die in dem Pressling 1 erzeugt werden soll. Das Zahnmuster bezieht sich auf eine Querschnittsform in der Ebene (Zahnebene), die in den Eingriff von Zähnen des Zahnrads involviert ist. Die Spezifikationen beziehen sich auf die Anzahl der Zähne, einen Referenzdurchmesser, einen Modul und einen Druckwinkel. Der Referenzdurchmesser ist der Durchmesser eines Kreises, dessen Umfang auf den Punkten liegt, an denen die Zähne miteinander in Kontakt sind, wenn Zahnräder tatsächlich in Eingriff sind. Der Modul zeigt die Größe der Zähne an und wird erhalten, indem der Referenzdurchmesser durch Anzahl der Zähne dividiert wird. Der Druckwinkel ist der Winkel von Zähnen. Im Falle eines Schrägstirnrads umfassen die Spezifikationen eines Zahnmusters des Weiteren einen Steigungswinkel. Der Steigungswinkel ist der Winkel zwischen der Drehachse eines Zahnrads und eine Linientangente am Zahn. Dieses Beispiel richtet sich auf einen Fall, in dem ein schraubenförmiges Zahnmuster im Pressling 1 gebildet wird, so dass das Zahnmuster, das in der dritten Oberfläche 23 des Plattenelements 2 ausgebildet wird, die Anzahl der Zähne, den Referenzdurchmesser, den Modul, den Druckwinkel und den Steigungswinkel aufweist, die die gleichen sind wie die des Zahnmusters, das im Pressling 1 ausgebildet ist.
Der Außendurchmesser des Plattenelements 2 kann der gleiche sein wie der Außendurchmesser des Presslings 1. Der Außendurchmesser des Plattenelements 2 ist der Durchmesser eines Kreises, dessen Umfang auf den Spitzen der Zähne liegt. In dem Fall, in dem der Außendurchmesser des Plattenelements 2 und der Außendurchmesser des Presslings 1 der gleiche sind, ist die Ecke am Rand des Plattenelements 2 bevorzugt nicht abgeschrägt. Der Außendurchmesser des Plattenelements 2 kann größer als der Außendurchmesser des Presslings 1 sein, In diesem Fall ragt der Außenrand (d.h. der Kreis auf den Zahnspitzen) des Plattenelements 2 nach außen über den Außenrand der Presslings 1 hinaus, wenn das Plattenelement 2 den Pressling 1 trägt. Eine Vorsprungslänge M (2) kann größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,7 mm sein. Eine Verwendung der Vorsprungslänge M größer oder gleich 0,05 mm lässt das Plattenelement 2 ohne weiteres den Pressling 1 über die gesamte Oberfläche der Austrittoberfläche 12 tragen, unabhängig von dem Abmessungsfehler des Presslings 1. Eine Verwendung der Vorsprungslänge M kleiner oder gleich 0,7 mm erlaubt es, dass eine Erhöhung der Größe des Plattenelements 2 verringert wird. Die Vorsprungslänge M ist bevorzugt größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,6 mm, und bevorzugter größer oder gleich 0,15 mm und kleiner oder gleich 0,5 mm.
In dem Fall, in dem eine Ecke am Rand des Plattenelements 2 nicht abgeschrägt ist, ist das Plattenelement 2, wenn es zum Tragen des Presslings 1 platziert ist, bevorzugt wie in 2 dargestellt derart ausgebildet, dass sich eine Kantenlinie 24 zwischen der ersten Oberfläche 21 und der zweiten Oberfläche 22 weiter außenseitig befindet als der Außenrand des Presslings 1. In diesem Fall ist der Außendurchmesser des Plattenelements 2 größer als der Außendurchmesser des Presslings 1. Das Zahnmuster, das in der dritten Oberfläche 23 gebildet ist, weist den gleichen Fußkreisdurchmesser wie, und einen größeren Außenkreisdurchmesser und eine größere Zahnhöhe als, das Zahnmuster auf, das in dem Pressling 1 ausgebildet werden soll. Eine Länge N (2) von dem Außenrand des Presslings 1 zur oben erwähnten Kantenlinie 24 kann größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,5 mm sein. Eine Verwendung der Länge N größer oder gleich 0,05 mm erlaubt es dem Plattenelement 2, die Gesamtheit der Austrittsoberfläche 12 des Presslings 1 zu tragen, auch wenn eine Ecke des Plattenelements 2 abgeschrägt ist. Die Verwendung der Länge N kleiner oder gleich 0,5 mm macht es möglich, dass eine Erhöhung der Größe des Plattenelements 2 verringert wird. Die Länge N ist bevorzugt größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm, und bevorzugter größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,2 mm.
Das Plattenelement 2 kann derart sein, dass eine Ecke am Rand nicht abgeschrägt ist, und derart, dass die erste Oberfläche 21 und die dritte Oberfläche 23 direkt miteinander an der Kantenlinie verbunden sind, ohne dass die zweite Oberfläche 22 dazwischenliegt. In diesem Fall kann der Außendurchmesser des Plattenelements 2 der gleiche wie oder größer als der Außendurchmesser des Presslings 1 sein. In dem Fall, in dem der Außendurchmesser des Plattenelements 2 und der Außendurchmesser des Presslings 1 der gleiche sind, weist das Zahnmuster, das in der dritten Oberfläche 23 ausgebildet ist, den gleichen Fußkreisdurchmesser, Außenkreisdurchmesser und die gleiche Zahnhöhe wie das Zahnmuster auf, das im Pressling 1 gebildet werden soll. In dem Fall, in dem der Außendurchmesser des Plattenelements 2 größer als der Außendurchmesser des Presslings 1 ist, weist das Zahnmuster, das in der dritten Oberfläche 23 ausgebildet ist, den gleichen Fußkreisdurchmesser wie, und einen größeren Außenkreisdurchmesser und eine größere Zahnhöhe als, das Zahnmuster auf, das im Pressling 1 gebildet werden soll. Auch, wenn eine Ecke am Rand des Plattenelements 2 nicht abgeschrägt ist, befindet sich die Kantenlinie zwischen der ersten Oberfläche 21 und der dritten Oberfläche 23 bevorzugt weiter außenseitig als der Außenrand des Presslings 1. Eine solche Anordnung erlaubt es, dass das Plattenelement 2 den Pressling 1 über die gesamte Oberfläche der Austrittoberfläche 12 trägt, unabhängig von dem Abmessungsfehler des Presslings 1.
Das Plattenelement 2 wird erhalten, indem eine Rohmaterialplatte, die kein Zahnmuster aufweist (z.B. das Plattenelement 2, das in 2 dargestellt wird, bevor es bearbeitet wird, um ein Zahnmuster aufzuweisen), und der Pressling 1 gestapelt werden, und indem beispielsweise ein Bearbeitungsprozess an dem Pressling 1 zusammen mit der Rohmaterialplatte angewendet wird. Spezifische Formen der Rohmaterialplatte können eine Scheibenform umfassen. In diesem Fall wird zu dem Zeitpunkt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an dem Pressling 1, der in der Reihenfolge der erste unter einer Mehrzahl von Presslingen 1 ist, der Bearbeitungsprozess auch an der Rohmaterialplatte angewendet, wodurch das Plattenelement 2 hergestellt wird. Zu dem Zeitpunkt des Bearbeitungsprozesses, der an dem Pressling 1 angewendet wird, der in der Reihenfolge der erste ist, wird nämlich die Rohmaterialplatte dazu verwendet, die Austrittsoberfläche 12 des Presslings 1 zu tragen, und die Rohmaterialplatte wird zu dem Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster geformt, das in dem Pressling 1 ausgebildet ist. Die Rohmaterialplatte, die das darin ausgebildete Zahnmuster aufweist, wird als das Plattenelement 2 dienen. Der Bearbeitungsprozess, der an dem Pressling 1 angewendet wird, der in der Reihenfolge der zweite oder nachfolgende ist, nutzt das Plattenelement 2, das durch den Bearbeitungsprozess an dem Pressling 1 gewonnen wurde, der in der Reihenfolge der erste ist. Es ist zu beachten, dass beim Ausbilden eines Zahnmusters in der Rohmaterialplatte zusammen mit dem Pressling 1 die Bearbeitungsgeschwindigkeit verglichen damit abfällt, wenn ein Zahnmuster nur im Pressling 1 ausgebildet wird, aufgrund der Tatsache, dass die Rohmaterialplatte aus einer Metallplatte gefertigt ist. Mit anderen Worten ermöglicht es die Nutzung des Plattenelements 2, das das darin ausgebildete Zahnmuster aufweist, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit steigt, verglichen damit, wenn ein Plattenelement verwendet wird, das kein darin ausgebildetes Zahnmuster aufweist, da nur der Pressling 1 der Bearbeitung unterzogen wird, ohne dass das Plattenelement 2 der Bearbeitung unterzogen wird. Sobald das Plattenelement 2, das das darin ausgebildete Zahnmuster aufweist, hergestellt wurde, muss ein solches Plattenelement 2 nicht jedes Mal ersetzt werden, wenn eine Zahnradform in dem Pressling 1 ausgebildet wird. Als Plattenelement 2 kann alternativ eine Metallplatte hergestellt werden, die die dritte Oberfläche 23 aufweist, die zu einem Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster des Presslings 1 geformt ist, unabhängig von dem Prozess, der das Zahnmuster im Pressling 1 herstellt.
[Bedingungen des Bearbeitungsprozesses]
Der Bearbeitungsprozess ist hauptsächlich ein Schneidprozess, bei dem das Werkzeug 3 zum Schneiden dazu verwendet wird, eine Zahnradform in dem Pressling 1 zu bilden. Der Bearbeitungsprozess zum Bilden einer Zahnradform kann einen Fräser, ein Räumwerkzeug, ein Schneidrad oder dergleichen nutzen. Beim Bearbeitungsprozess wird die Oberfläche (d.h. die Austrittsoberfläche 12 in 2) des Presslings 1 auf der Seite, auf der das Werkzeug 3 austritt, durch das Plattenelement 2 getragen, das ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform aufweist, die in dem Pressling 1 ausgebildet werden soll.
Der Aspekt des Bearbeitungsprozesses wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 stellt ein Beispiel dar, in dem ein Wälzfräser als das Werkzeug 3 verwendet wird, um eine Form eines Schrägstirnrads in dem Pressling 1 auszubilden. Der Wälzfräser weist eine Mehrzahl von Schneiden auf der Außenumfangsfläche des zylindrischen Körpers auf. Der Wälzfräser ist derart angeordnet, dass seine Axialrichtung rechtwinklig zu der Axialrichtung des Presslings 1 ist. Ausgehend von jenem Zustand bewegt sich der Wälzfräser in der Axialrichtung des Presslings, während er sich dreht. In diesem Beispiel rotiert (dreht sich) der Wälzfräser, während er sich von der unteren Seite zur oberen Seite des Blatts bewegt, derart, dass die Schneiden in eine Außenumfangsfläche 11 des Presslings 1 von der oberen Seite des Blatts her schneiden. Ferner dreht sich der Pressling 1 übereinstimmend mit der Richtung, in der sich die Schneiden des Wälzfräsers voran bewegen. In diesem Beispiel rotiert (dreht sich) der Pressling 1 betrachtet von oben in 2 gegen den Uhrzeigersinn. Im Falle einer solchen Wälzfräserbewegung treten die Schneiden des Wälzfräsers von der Außenumfangsfläche 11 des Presslings 1 zu der Oberfläche auf der unteren Seite des Blattes hin aus (d.h. der Austrittsoberfläche 12 in 2). Dementsprechend wird das Plattenelement 2 dazu verwendet, die Austrittsoberfläche 12 zu tragen, während Zugspannung an der und um die Austrittsoberfläche 12 des Presslings 1 erzeugt wird. Das Plattenelement 2 rotiert (dreht sich) in der gleichen Weise wie der Pressling 1. Bei dem Bearbeitungsprozess wird das Werkzeug 3 dazu verwendet, die Abschnitte des Presslings 1 zu bearbeiten, die den Zahnlücken des Plattenelements 2 entsprechen. An den Abschnitten des Presslings 1, die den Zahnlücken des Plattenelements 2 entsprechen, werden als Resultat der Bearbeitung des Presslings 1 in Übereinstimmung mit den Zahnlücken des Plattenelements 2 Zahnlücken gebildet, die von den Zahnlücken des Plattenelements 2 durchgehen. Die Form, in der die beiden Zahnlücken zueinander durchgehend sind, wird dadurch realisiert, indem die Drehung des Werkzeugs 3, die Drehung des Presslings 1 und des Plattenelements 2 und die Startposition, bei der das Werkzeug 3 die Bearbeitung des Presslings 1 startet, ordnungsgemäß eingestellt werden. Spezifisch ist die Startposition, bei der das Werkzeug 3 die Bearbeitung des Presslings 1 startet, derart, dass die Schneiden des Wälzfräsers mit den Zahnlücken des Plattenelements 2 fluchten. Der Pressling 1 und das Plattenelement 2 werden dann synchron mit der Drehung des Wälzfräsers gedreht.
<<Sinterschritt>>
Beim Sinterschritt wird ein bearbeiteter Pressling, der durch Anwenden des Bearbeitungsprozesses an einem Pressling gewonnen wurde, gesintert. Das Sintern eines Presslings bewirkt, dass ein Sinterteil gewonnen wird, indem die Partikel von Metallpulver, die in Kontakt miteinander sind, verbunden werden. Beim Sintern eines Presslings können bekannte Bedingungen gemäß der Zusammensetzung des Metallpulvers angewendet werden. Beispielsweise kann für das Metallpulver, das Eisenpulver oder Eisenlegierungspulver ist, die Sintertemperatur größer oder gleich 1000 °C und kleiner oder gleich 1400 °C, und bevorzugter größer oder gleich 1100 °C und kleiner oder gleich 1300 °C sein. Die Sinterzeit kann größer oder gleich 15 Minuten und kleiner oder gleich 150 Minuten, und bevorzugter größer oder gleich 20 Minuten und kleiner oder gleich 60 Minuten sein.
Das Ausmaß der Bearbeitung während des Bearbeitungsprozesses kann basierend auf Unterschieden zwischen den tatsächlichen Abmessungen und den Designabmessungen eines Sinterteils eingestellt werden. Ein bearbeiteter Pressling, der durch Bearbeitung eines hochdichten Presslings gewonnen wurde, schrumpft nahezu gleichmäßig beim Sintern. Das Ausmaß der Bearbeitung während des Bearbeitungsprozesses kann basierend auf Unterschieden zwischen tatsächlichen Sinterabmessungen und den Designabmessungen eingestellt werden, wodurch es ermöglicht wird, die tatsächlichen Abmessungen eines Sinterteils nahe an die Designabmessungen zu bringen. Somit können der Aufwand und die Zeit, die für eine nachfolgende Endbearbeitung benötigt werden, verringert werden.
<<Endbearbeitungsschritt>>
Beim Endbearbeitungsprozess wird ein Schleifprozess oder dergleichen an der Oberfläche eines Sinterteils angewendet, um die Oberflächenrauigkeit des Sinterteils zu verringern und auch die Abmessungen des Sinterteils in Übereinstimmung mit den Designabmessungen zu bringen.
<<Wirkung>>
Das Verfahren der Herstellung eines Sinterteils nach der Ausführungsform kann das Auftreten einer Abplatzung und dergleichen in einem bearbeiteten Pressling verringern. Dies liegt daran, dass die Oberfläche (die Austrittsoberfläche 12 in 2) des Presslings 1 auf der Seite, auf der das Werkzeug 3 austritt, durch das Plattenelement 2 während eines Bearbeitungsprozesses getragen wird, um zu bewirken, dass das Plattenelement 2 eine Druckspannung im Pressling 1 bereitstellt. Insbesondere befindet sich die Kantenlinie 24 zwischen der ersten Oberfläche 21 des Plattenelements 2, das den Pressling 1 trägt, und der zweiten Oberfläche 22, die mit der ersten Oberfläche 21 verbunden ist, weiter außenseitig als der Außenrand des Presslings 1, so dass die Gesamtheit der Austrittsoberfläche 12 des Presslings 1 ohne weiteres durch das Plattenelement 2 getragen wird, und das Plattenelement 2 ohne weiteres eine ordnungsgemäße Druckspannung im Pressling 1 bereitstellt.
Das Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach der Ausführungsform erlaubt es, dass ein bearbeiteter Pressling, der eine Zahnradform aufweist, effizient hergestellt wird. Dies liegt daran, dass das Plattenelement 2 ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform aufweist, die in dem Pressling 1 ausgebildet werden soll, und das Werkzeug 3 beim Bearbeitungsprozess zum Bearbeiten der Abschnitte des Presslings 1 verwendet wird, die den Zahnlücken des Plattenelements 2 entsprechen. Wenn das Werkzeug 3 in die Zahnlücken des Plattenelements 2 eingepasst wird, wird das Plattenelement 2 einer Bearbeitung nicht unterzogen, während der Pressling 1 einer Bearbeitung unterzogen wird. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit kann somit erhöht werden, und die Bearbeitungszeit kann verringert werden.
[Versuchsbeispiel]
Ein Bearbeitungsprozesses wird an einem Pressling mit einem Werkzeug angewendet, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist, gefolgt von der Prüfung von Abplatzungen am bearbeiteten Pressling.
<Versuchsbeispiel 1 >
Im Versuchsbeispiel 1 wurden Bedingungen, die im Folgenden für Versuch A und Versuch B dargelegt werden, dazu verwendet, um jeweils 1000 bearbeitete Presslinge herzustellen, gefolgt von der Prüfung von Abplatzungen an den bearbeiteten Presslingen.
[Versuch A]
Ein zylindrischer Pressling mit einem Außendurchmesser von 45 mm, einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 20 mm wurde hergestellt. Die Koaxialität des Innen- und des Außendurchmessers des Presslings war kleiner oder gleich 0,01. Die Dichte des Presslings betrug 7,71 g/cm³. Ferner wurde ein zylindrisches Plattenelement mit einem Außendurchmesser von 45 mm, einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 5 mm hergestellt.
Das Plattenelement war eine Stahlplatte, die durch ein Schmelzverfahren gefertigt wurde. Die Außenumfangsfläche des Plattenelements wies ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie das Zahnmuster der Zahnradform auf, die in dem Pressling erzeugt werden soll. Dieses Plattenelement, das das Zahnmuster aufwies, wurde zu dem Zeitpunkt des Anwendens eines mechanischen Prozesses an einem Pressling hergestellt, der der erste in der Reihenfolge ist, indem der Pressling und eine Rohmaterialplatte gestapelt wurden, die kein Zahnmuster aufweist, und dann ein Bearbeitungsprozess an dem Pressling zusammen mit der Rohmaterialplatte angewendet wurde, um das Zahnmuster in der Rohmaterialplatte zu bilden. Die Spezifikationen des Zahnmusters waren derart, dass die Anzahl der Zähne 29 betrug, der Modul 1,4 betrug, der Druckwinkel 17,5 Grad betrug, und der Steigungswinkel 15,8 Grad betrug. Wenn ein Bearbeitungsprozess an einem Pressling angewendet wurde, der in der Reihenfolge der zweite oder nachfolgende war, wurde das Plattenelement, das zum Zeitpunkt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an dem Pressling erhalten wurde, der in der Reihenfolge der erste war, zum Tragen der Oberfläche des Presslings auf der Seite, an der das Werkzeug austrat, verwendet, und das Werkzeug wurde dazu verwendet, die Abschnitte des Presslings zu bearbeiten, die den Zahnlücken des Plattenelements entsprachen. Bezüglich der Versuchsproben A wurde das Plattenelement nicht beim Bearbeiten des zweiten und der nachfolgenden Presslinge ausgetauscht. Die Spezifikationen des Zahnmusters der Zahnradform, die in einem Pressling ausgebildet wurde, waren derart, dass die Anzahl der Zähne 29 betrug, der Modul 1,4 betrug, der Druckwinkel 17,5 Grad betrug, und der Steigungswinkel 15,8 Grad betrug. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit eines Bearbeitungsprozesses betrug 0,8 mm/Umdrehung für die Bearbeitung eines Presslings, der der erste in der Reihenfolge war, und betrug 4,0 mm/Umdrehung für die Bearbeitung eines Presslings, der der zweite oder nachfolgende in der Reihenfolge war.
In Versuch A war der Außendurchmesser eines Presslings der gleiche wie der Außendurchmesser des Plattenelements. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug dementsprechend die Vorsprungslänge des Plattenelements, die jenseits des Außenrands des Presslings vorragte (siehe die Länge M in 2, die hiernach als eine maximale Vorsprungslänge bezeichnet wird), 0 mm. In Versuch A war eine Ecke am Rand des Plattenelements nicht abgeschrägt. Die Oberfläche, die den Pressling trug, und die Außenumfangsfläche, auf der das Zahnmuster gebildet wurde, waren nämlich direkt miteinander an der Kantenlinie verbunden. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug dementsprechend die Länge vom Außenrand des Presslings zum Außenrand (die oben erwähnte Kantenlinie) des Plattenelements (siehe die Länge N in 2, die hiernach als eine Kantenlinienvorsprungslänge bezeichnet wird), ebenfalls 0 mm.
[Versuch B]
Der Pressling, wie er oben erwähnt wurde, und das Plattenelement, das kein Zahnmuster aufwies, wurden hergestellt. Das Plattenelement war eine Stahlplatte, die durch ein Schmelzverfahren hergestellt wurde und eine zylindrische Form mit einem Außendurchmesser von 45 mm, einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 5 mm aufwies. Das Plattenelement trug die Oberfläche des Presslings auf der Seite, an der das Werkzeug austrat, und das Werkzeug wurde dazu verwendet, den Pressling zu bearbeiten. In Versuch B wurde ein Plattenelement, das kein Zahnmuster aufwies, als Ersatz jedes Mal verwendet, wenn eine Zahnradform bezüglich eines Presslings gebildet wurde. Dementsprechend war der Versuch B derart, dass ein Zahnmuster in dem Plattenelement jedes Mal ausgebildet wurde, wenn ein Zahnmuster bezüglich des Presslings ausgebildet wurde. Die Spezifikationen des Zahnmusters der Zahnradform, die in einem Pressling ausgebildet wurde, waren derart, dass die Anzahl der Zähne 29 betrug, der Modul 1,4 betrug, der Druckwinkel 17,5 Grad betrug, und der Steigungswinkel 15,8 Grad betrug. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit eines Bearbeitungsprozesses betrug 0,8 mm/Umdrehung.
In Versuch B war der Außendurchmesser eines Pressling der gleiche wie der Außendurchmesser des Plattenelements, das kein Zahnmuster aufwies. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, das kein Zahnmuster aufwies, betrug dementsprechend die maximale Vorsprungslänge des Plattenelements 0 mm. In Versuch B war eine Ecke am Rand des Plattenelements, das kein Zahnmuster aufwies, nicht abgeschrägt. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, das kein Zahnmuster aufwies, betrug dementsprechend die Kantenlinienvorsprungslänge des Plattenelements 0 mm.
[Bearbeitbarkeit]
In Versuch A, in dem ein Bearbeitungsprozess an einem Pressling angewendet wurde, der durch ein Plattenelement getragen wurde, das ein Zahnmuster aufwies, betrug die Abplatzung 1,5 %. In Versuch A bestand keine Notwendigkeit, das Plattenelement jedes Mal zu ersetzen, wenn eine Zahnradform bezüglich eines Presslings gebildet wurde, und die tatsächlich Bearbeitungszeit pro Pressling betrug 4,5 Sekunden. Ferner bestätigte Versuch A, dass das Plattenelement auch nach der Herstellung von 1000 bearbeiteten Presslingen keine Veränderung seiner Form zeigte und wiederholt verwendet werden konnte. Im Versuch B war die Abplatzung ungefähr gleich der wie in Versuch A. In Versuch B wurde jedoch ein Plattenelement, das kein Zahnmuster aufwies, jedes Mal als Ersatz verwendet, wenn eine Zahnradform bezüglich eines Presslings gebildet wurde, und die tatsächlich Bearbeitungszeit pro Pressling betrug 10,3 Sekunden. Somit wurde die tatsächliche Bearbeitungszeit in Versuch A verglichen mit Versuch B um eine signifikante Spanne verringert. In Versuch A wurde des Weiteren die Bearbeitungsgeschwindigkeit erfolgreich so eingestellt, dass sie 5-mal schneller als die Bearbeitungszeit in Versuch B war, wodurch die Anwendung eines Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsprozesses ermöglicht wird. Basierend auf diesen Beobachtungen wurde auch die tatsächliche Bearbeitungszeit in Versuch A verglichen mit Versuch B erfolgreich um eine signifikante Spanne verringert. Es wurde somit bestätigt, dass das Anwenden eines Bearbeitungsprozesses an einem Pressling, der durch ein Plattenelement getragen wird, das ein Zahnmuster aufweist, es ermöglicht, das Auftreten von Abplatzungen zu verringern, die durch den Bearbeitungsprozess verursacht werden, und außerdem bezüglich der Produktivität ausgezeichnet ist.
<Versuchsbeispiel 2>
Im Versuchsbeispiel 2 wurde die Größe eines Plattenelements von der aus Versuch A verändert, um 1000 bearbeitete Presslinge für jeden Versuch (d.h. Versuch C, Versuch D und Versuch E) herzustellen, gefolgt von der Prüfung von Abplatzungen an den bearbeiteten Presslingen. Die Größe und Form eines Presslings wie auch die Bedingungen eines Bearbeitungsprozesses waren die gleichen wie in Versuch A.
[Versuch C]
Ein Plattenelement wurde durch eine 45-Grad-Abschrägung an einer Ecke am Rand des Plattenelements hergestellt, das in Versuch A verwendet wurde. Die Breite einer 45-Grad-Abschrägung betrug 0,1 mm. Ein Bearbeitungsprozess wurde an einem Pressling angewendet, der durch dieses Plattenelement mit der 45-Grad-Abschrägung getragen wurde. In Versuch C war der Außendurchmesser eines Pressling der gleiche wie der Außendurchmesser des Plattenelements. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug dementsprechend die maximale Vorsprungslänge des Plattenelements 0 mm. Es ist zu beachten, dass in Versuch C eine Ecke am Rand des Plattenelements um 45 Grad abgeschrägt war. Die Oberfläche (d.h. die Tragefläche), die einen Pressling trug, und die Außenumfangsfläche, auf der das Zahnmuster gebildet wurde, waren nämlich miteinander über die Fläche (d.h. die Abschrägung) verbunden, die durch die 45-Grad-Abschrägung gebildet wurde. Wenn ein Pressling durch das Plattenelement getragen wird, ist daher die Kantenlinie, die sich zwischen der Abschrägung und der Tragefläche befindet und den Rand an der Ecke des Plattenelements definiert, weiter innenseitig positioniert als der Außenrand des Presslings in der Radialrichtung. Dies resultiert darin, dass die Kantenlinienvorsprungslänge des Plattenelements ein negativer Wert ist.
[Versuch D]
Es wurde ein zylindrisches Plattenelement mit einem Außendurchmesser von 45,2 mm, einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 5 mm hergestellt. Ein Bearbeitungsprozess wurde an einem Pressling angewendet, der durch dieses Plattenelement getragen wurde. In Versuch D war der Außendurchmesser des Plattenelements größer als der Außendurchmesser eines Presslings. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug die maximale Vorsprungslänge des Plattenelements 0,1 mm. In Versuch D war eine Ecke am Rand des Plattenelements nicht abgeschrägt. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug dementsprechend die Kantenlinienvorsprungslänge des Plattenelements ebenfalls 0,1 mm.
[Versuch E]
Es wurde ein zylindrisches Plattenelement mit einem Außendurchmesser von 45,4 mm, einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Höhe von 5 mm hergestellt. Ein Bearbeitungsprozess wurde an einem Pressling angewendet, der durch dieses Plattenelement getragen wurde. In Versuch E war der Außendurchmesser des Plattenelements größer als der Außendurchmesser eines Presslings. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug die maximale Vorsprungslänge des Plattenelements 0,2 mm. In Versuch E war eine Ecke am Rand des Plattenelements nicht abgeschrägt. Als der Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, betrug dementsprechend die Kantenlinienvorsprungslänge des Plattenelements ebenfalls 0,2 mm.
[Bearbeitbarkeit]
Die Ergebnisse waren derart, dass Abplatzungsfehler in 6,5 % in Versuch C auftraten. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Tatsache, dass eine Ecke am Außenrand des Plattenelements abgeschrägt war, bewirkte, dass der abgeschrägte Abschnitt die Austrittsoberfläche eines Presslings nicht trug, trotz der Tatsache, dass der Außendurchmesser des Plattenelements der gleiche wie der Außendurchmesser des Presslings ist. Es ist zu beachten, dass Versuch A einen Abplatzungsfehler aufwies, der 1,5 % betrug, wie zuvor beschrieben, so dass der Abplatzungsfehler verglichen mit Versuch C erfolgreich reduziert wurde. Dies liegt daran, dass, als ein Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, die maximale Vorsprungslänge und Kantenlinienvorsprungslänge des Plattenelements 0 mm betrugen. Mit anderen Worten wurde im Wesentlichen die Gesamtheit der Austrittsoberfläche eines Presslings durch das Plattenelement getragen, wovon angenommen wurde, dass dies der Grund sei. In Versuch D betrug der Abplatzungsfehler 0,12 %, so dass bestätigt wurde, dass der Abplatzungsfehler verglichen mit Versuch A weiter verringert wurde. Dies liegt daran, dass, als ein Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, die Kantenlinienvorsprungslänge ein positiver Wert war. Mit anderen Worten wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Gesamtheit der Austrittsoberfläche eines Presslings durch das Plattenelement zuverlässiger getragen wurde, auch wenn die Toleranz bei jedem Element berücksichtigt wurde. In Versuch D betrug der Abplatzungsfehler 0,06 %, so dass bestätigt wurde, dass der Abplatzungsfehler verglichen mit Versuch D weiter verringert wurde. Dies liegt daran, dass, als ein Pressling durch das Plattenelement getragen wurde, die Kantenlinienvorsprungslänge ein positiver Wert war, der größer als der aus Versuch D war. Mit anderen Worten wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Gesamtheit der Austrittsoberfläche eines Presslings durch das Plattenelement zuverlässiger getragen wurde, auch wenn die Toleranz und der durch Drehung verursachte Fehler bei jedem Element berücksichtigt wurde.
Bezugszeichenliste

1: Pressling
11: Außenumfangsfläche
12: Austrittsoberfläche
2: Plattenelement
21: Erste Oberfläche
22: Zweite Oberfläche
23: Dritte Oberfläche
24: Kantenlinie
3: Werkzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017186625 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils, umfassend: einen Schritt des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an einem ersten Pressling mit einem Werkzeug, um einen bearbeiteten Pressling herzustellen, der eine Zahnradform aufweist; und einen Schritt des Sinterns des bearbeiteten Presslings, um ein Sinterteil herzustellen, wobei der Bearbeitungsprozess derart ist, dass eine Oberfläche des ersten Presslings auf einer Seite, auf der das Werkzeug austritt, durch ein Plattenelement getragen wird, das ein Zahnmuster mit den gleichen Spezifikationen wie ein Zahnmuster der Zahnradform aufweist, und das Werkzeug zum Bearbeiten von Abschnitten des ersten Presslings verwendet wird, die Zahnlücken des Plattenelements entsprechen.
Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach Anspruch 1, das des Weiteren einen Schritt des Stapelns einer Rohmaterialplatte, die kein Zahnmuster aufweist, und eines zweiten Presslings und des Anwendens eines Bearbeitungsprozesses an dem zweiten Pressling zusammen mit der Rohmaterialplatte umfasst, um ein Zahnmuster in der Rohmaterialplatte zu bilden, wodurch das Plattenelement hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Plattenelement eine erste Oberfläche, die den ersten Pressling trägt, und eine zweite Oberfläche aufweist, die mit der ersten Oberfläche verbunden ist, und wenn der erste Pressling durch das Plattenelement getragen wird, sich eine Kantenlinie zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche weiter außenseitig befindet als ein Außenrand des ersten Presslings.
Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils nach Anspruch 3, wobei eine Länge von dem Außenrand des ersten Presslings zur Kantenlinie größer oder gleich 0,05 mm und kleiner oder gleich 0,5 mm ist.