DE1483707B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Sinterformteilen - Google Patents

Description

Sinterformteile aus Metallpulver werden zumeist in einem zwei- oder mehrstufigen Verfahren hergestellt. Dabei wird beispielsweise in der ersten Verfahrensstufe aus dem Metallpulver ein Formling gepreßt, der anschließend durch Sintern verfestigt und schließlich in einer dritten Verfahrensstufe durch Kalibrieren auf genaues Maß gebracht wird. Bei der Herstellung besonders dichter Formteile wird der Preßling im Anschluß an das Sintern auf höhere Dichte nachgepreßt und erst nach einer zweiten Wärmebehandlung abschließend kalibriert.

Um einen möglichst homogenen Formling zu pressen, bestehen die Preßwerkzeuge zumeist aus mehreren formgebenden Elementen, beispielsweise für einen zylindrischen Körper aus einer Matrize, einem Ober- und einem Unterstempel sowie aus einem Preßdorn. Bei einem derartigen Werkzeug aus mehreren, sich mit einem gewissen Spiel ineinander bewegenden Elementen wird während des Pressens stets ein Teil des Metallpulvers in die sich aus dem Spiel der Werkzeugelemente ergebenden Schlitze hineingepreßt. Auf diese Weise entstehen an allen Kanten des Formlings, die von zwei oder mehreren sich berührenden Werkzeugelementen gebildet werden, in Richtung der Schlitze verlaufende Preßgrate.

Die Entfernung der Preßgrate ist vor der Verwendung von beispielsweise Genauteilen unerläßlich und erfolgt zumeist durch das bekannte Trommeln oder Gleitschleifen. Diese Verfahren führen jedoch in vielen Fällen zu unbefriedigenden Ergebnissen. So erfahren beispielsweise aus leicht verformbaren Sinterwerkstoffen hergestellte Sinterformteile mit Bohrungen beim Entgraten häufig am Einlauf unzulässige Maßverengungen. Zudem wird das Gleitschleifen mit wäßriger Schleifmittelemulsion durchgeführt, wobei die Flüssigkeit zwangläufig in die Poren des Werkstücks eindringt, aus denen sie sich nur schwer entfernen läßt. In den Poren der Sinterformteile verbleibende Restflüssigkeit aus der Schleifmittelemulsion führt jedoch zu einer späteren Korrosion des Werkstücks.

Bekannt ist aus der USA.-Patentschrift 2 540 457 auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen der beim Pressen entstehenden Grate von Sinterformteilen. Die Vorrichtung besitzt Vorpreßwerkzeuge mit in Preßrichtung vorstehenden, im Querschnitt etwa dreieckförmigen Lippen, während die Nachpreß- bzw. Kalibrierwerkzeuge glatte Preßflächen aufweisen. Mittels der Vorpreßwerkzeuge werden an den Kanten des Preßlings Schrägflächen angepreßt, wobei sich am Seitenrand jeder Schrägfläche bzw. Fase ein Preßgrat 12 bildet. Das auf diese Weise vorgeformte Werkstück wird dann in einem Arbeitsgang in der Nachpresse auf Fertigmaß kalibriert. Dabei kommen zunächst nur die obere und untere Begrenzungsfläche des Werkstücks mit den flachen Preßflächen der Preßstempel in Berührung. Die Grate liegen demnach frei, d. h., sie kommen beim eigentlichen Preßvorgang praktisch überhaupt nicht mit den Flächen des Preßwerkzeuges in Berührung. Erst gegen Ende des Preßvorgangs berührt beispielsweise der obere Stempel die ihm zugewandten Werkstückkanten. Das beim Nachpressen erfolgende gleichzeitige Kalibrieren und Entfernen der Grate mit der bekannten Vorrichtung besitzt den Nachteil, daß die Preßgrate entweder zu stark beaufschlagt und der Gratwerkstoff wieder nach außen in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Preßwerkzeugen fließt, oder aber die Preßgrate überhaupt nicht nennenswert verformt werden, so daß zwischen ihnen und einem etwa noch vorhandenen Restteil der in der Vorpreßstufe angepreßten Fase eine unerwünschte Rille oder Nut verbleibt. Dieses Umlegen der Grate führt dazu, daß die Grate nach dem Kalibrieren noch sichtbar sind und Falten entstehen, die bei einem anschließenden Nachsintern geschlossen werden sollen, jedoch häufig die Ursache für eine spätere Korrosion sind.

ίο Ein weiterer wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens ergibt sich daraus, daß beim Nachpressen Material frei von innen nach außen in den Bereich der vorher angepreßten Schrägflächen fließen kann. Daher lassen sich weder hohe Festigkeiten an den Kanten noch scharf umrissene Kanten erzielen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entgraten von Sinterformteilen sowie eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln und dabei die Nachteile der bekannten Entgratungsverfahren zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, das Kalibrieren des Werkstücks in zwei Stufen vorzunehmen. Dabei werden in der ersten Stufe mittels eines nur die Gratkanten des Formlings berührenden Prägwerkzeugs die Grate in die Masse des Formlings hineingedrückt, während in der zweiten Stufe die übrigen Flächen des Werkstücks kalibriert werden. Durch dieses getrennte Kalibrieren der Kanten und der restlichen Flächen des Formlings werden nicht nur die Grate entfernt, sondern auch schädliche Maß- und Formänderungen des Werkstücks vermieden. Da das Gratmaterial außerdem etwa diagonal von außen nach innen gedrückt wird, ergibt sich eine hohe Kantenbeständigkeit. Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß die Grate durch besondere Prägewerkzeuge in die Masse des Formlings hineingedrückt und somit abgerundet werden.

Obgleich das Entgraten mittels Prägewerkzeugen nach jeder Verfahrensstufe zwischen dem Pressen des Metallpulvers und dem abschließenden Kalibrieren erfolgen kann, hat es sich doch als vorteilhaft erwiesen, das Abrunden der Gratkanten durch Prägewerkzeuge nach dem Sintern bzw. vor dem abschließenden Kalibrieren vorzunehmen. Dabei wird zweckmäßigerweise bei jedem Pressenhub je ein Formling entgratet und ein zweiter kalibriert, indem die Formlinge im Arbeitstakt der Presse von einer Aufgabestation zur Präge- und zur Kalibrierstation sowie anschließend zu einer Auswerfstation geführt werden. Die Prägewerkzeuge, die lediglich das die Preßgrate bildende Material in den Formling hineindrücken sollen, berühren den Formling nur an den Gratkanten und sind bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemeinsam am Stößel der Presse bzw. in dem als Führungsbahn dienenden Preßtisch angeordnet.

Die Erfindung sei an Hand eines in der Zeichnung

dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein herkömmliches Preßwerkzeug in Preßstellung,

F i g. 2 ein mittels der Vorrichtung nach F i g. 1 gepreßtes Sinterformteil,

F i g. 3 ein erfindungsgemäßes Prägewerkzeug,
Fig. 4 ein mittels des Prägewerkzeuges nach F i g. 3 entgratetes Sinterformteil und

F i g. 5 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Preßwerkzeug der F i g. 1 besteht im wesent-

lichen aus dem Oberstempel 6, dem Unterstempel 7, in dem ein Preßdorn 8 geführt ist, und der Matrize 9, in die bei Füllstellung (nicht dargestellt) das zu verpressende Metallpulver eingefüllt wird. Die vorerwähnten Elemente (6 bis 9) des Preßwerkzeuges sind in eine Presse 10 eingebaut, die die einzelnen Werkzeugteile betätigt. Das in der Füllstellung in die Matrize eingefüllte Metallpulver wird in der Preßstellung (F i g. 1) infolge Abwärtsbewegung des Oberstempels 6 verdichtet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Preßling die Form einer mit einem Flansch versehenen Buchse auf.

Die formgebenden Elemente 6, 7, 8 und 9 des Preßwerkzeuges sind mit einem gewissen Spiel ineinandergeführt, so daß ein Teil des in der Matrize 9 befindlichen Metallpulvers während des Preßvorganges in die an den Berührungsflächen der Werkzeugteile sich ergebenden Schlitze eindringt und der fertige Preßling 11 entsprechende Gratkanten 12 aufweist (F i g. 2).

Das erfindungsgemäße Prägewerkzeug besteht aus einer am Oberstempel angeordneten oberen Prägematrize 13 und einer mit dem Maschinengestell 10 verbundenen unteren Prägematrize 14, die Bohrungen 15 aufweist, in denen Ausstoßdorne 16 geführt sind. Der mit den Gratkanten 12 behaftete Formling 11 wird in die untere Prägematrize 14 eingelegt und alsdann die obere Prägematrize 13 nach abwärts bewegt. Dabei kommen nur die abgerundeten Flächen 17 mit dem Formling in Berührung, während die übrigen Flächen des Formlings frei bleiben. Die Grate 12 werden auf diese Weise infolge der Plastizität des Sinterwerkstoffs in diesen hineingedrückt und damit abgerundet, ohne daß schädliche Maß- und Formänderungen des Werkstücks auftreten. Mittels der beiden Ausstoßdorne 16 wird der jetzt abgerundete Kanten aufweisende Formling 20 (F i g. 4) aus der unteren Prägematrize 14 ausgestoßen und anschließend der üblichen Kalibrierung zugeführt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die mit Graten behafteten Formlinge 18 aus einem Magazin 21 mittels eines (nicht dargestellten) Greifers über den als Führungsbahn ausgebildeten Pressentisch 22 in die Prägestation und von da aus in die Kalibrierstation sowie die Auswerfstation gebracht. Die Prägestation besteht im wesentlichen aus einer am Maschinenstößel 23 angeordneten oberen Prägematrize 24, einer im Pressentisch 22 ruhenden unteren Matrize 25 mit Ausstoßdornen 26. Am Maschinenstößel 23 ist ebenfalls ein Kalibrierstempel 27 angeordnet, der zusammen mit der im Pressentisch 22 angeordneten Kalibriermatrize 28 den Formling auf genaues Maß bringt. In der Kalibriermatrize ist ein Ausstoßdorn 29 geführt, der gleichzeitig als Führung für den Kalibrierdorn 30 dient.

Während der Abwärtsbewegung des Maschinenstößels 23 wird gleichzeitig in der Prägestation ein Formling 18 entgratet und in der Kalibrierstation ein bereits entgrateter Formling 19 kalibriert. Im Arbeitstakt des Maschinenstößels bewegt ein Greifer dabei jeweils einen zu entgratenden Formling 18 von der Aufgabestation in die Prägestation, einen entgrateten Formling 19 von der Prägestation in die Kalibrierstation und einen kalibrierten Formling 20 von der Kalibrierstation in die Auswerfstation 31.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr sind eine Reihe von Abwandlungsmöglichkeiten gegeben, die alle auf dem erfindungsgemäßen Prinzip des Hineinpressens der beim Pressen des Formlings entstehenden Grate in den Formling basieren.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entfernen der beim Pressen entstehenden Grate von Sinterformteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Grate mittels den Formling nur an seinen Gratkanten berührenden Prägewerkzeugen in die Masse des Formlings hineingedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Pressenhub je ein Formling entgratet und kalibriert wird und die Formlinge im Arbeitstakt der Presse von einer Aufgabestation zur Präge- und Kalibrierstation sowie anschließend zu einer Auswerfstation geführt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Presse und davon angetriebene Prägewerkzeuge (13, 14, 24, 25) mit den Formling (11,18) nur an seinen Gratkanten (12) berührenden Prägeflächen (17).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinenstößel (23) und im Pressentisch (22) je ein Präge- und Kalibrierwerkzeug (24, 25, 27, 28) angeordnet sind und daß der Pressentisch (22) als sich zwischen einem Magazin (21), der Präge- bzw. Kalibrierstation und einer Auswerfstation (31) erstreckende Führungsbahn mit einem Greifer oder einer Vorschubstange ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen