DE2160155A1

DE2160155A1 - Zusammengesetzte, hohen Beanspruchungen standhaltende Bauteile und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2160155A1
Application number: DE19712160155
Authority: DE
Inventors: William M. Farmington; Sarnes Myron C Northville; Mich. Dunn (V.St.A.)
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-12-03
Publication date: 1972-06-29
Also published as: ES397689A1; DE2160155C3; ES178384U; US3665585A; IT951659B; DE2160155B2; BE776250A; SE377715B; ES178384Y

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, "3» "ßZ, 1971

UNSER ZEICHEN: 13 554

. FEDERAI-MOGUL CORPORATION Southfield, Michigan, U.S.A.

Zusammengesetzte, hohen Beanspruchungen standhaltende Bauteile und Verfahren zu ihrer Herstellung

Bauteile, von Maschinen und dergleichen, die im Betrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, werden bis jetzt aus teuren nickelhaltigen Legierungen hergestellt, so daß auch die Bauteile selbst sehr teuer werden. In der Praxis wird jedoch gewöhnlich nur ein bestimmter Abschnitt eines solchen Bauteils konzentrierten hohen Beanspruchungen oder Drehmomenten oder dergleichen ausgesetzt, welche die Verwendung von hochwertigen Legierungen erforderlich machen, doch hat es sich bis jetzt als unumgänglich erwiesen, die Bauteile als Ganzes aus solchen Legierungen herzustellen, so daß sich übermäßig hohe Kosten nicht nur aus der Verwendung der hochwertigen Legierungen ergeben, sondern auch aus der Notwendigkeit, kostspielige Schmiedearbeiten durchzuführen.

OremäÜ der Erfindung sind diese l.echteile der bisherigen Praxis dadurch vermieden, daß hohen Beanspruchungen standhaltende Lauteile, z. B. Kegelzahnräder sowie Innenlaufringe für Kegelrollenlager geschaffen sind, bei denen die arbeitenden, hohen oder konzentrierten Beanspruchungen ausgesetzten Abschnitte, die Drehmomente oder andere Beanspruchungen auf-

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nehmen müssen, aus gesinterten pulverförmigen hochwertigen Legierungen bestehen, während die übrigen tragenden Abschnitte der Bauteile aus gesondert zu Preßlingen verarbeiteten, gesinterten, pulverförmigen Metallen von geringerem Wert hergestellt sind. Die beiden Abschnitte eines solchen Bauteils werden getrennt hergestellt und dann durch einen Preßvorgang untrennbar miteinander verbunden. Infolgedessen enthält ein solches Bauteil im Vergleich zu einem auf bekannte Weise geschmiedeten Bauteil, das vollständig aus hochwertigen Legierungen besteht, eine erheblich kleinere Menge der teuren hochwertigen Legierung, so daß sich die Herstellungskosten " des fertigen Bauteils erheblich verringern, und daß sich P Nickel und andere teuere Metalle einsparen lassen, die als Bestandteile der betreffenden -Legierungen verwendet werden. Hierbei bleibt Jedoch die Belastbarkeit des zusammengesetzten Bauteils erhalten, und es ist nicht erforderlich, die bis jetzt gebräuchlichen kostspieligen Schmiedevorgänge durchzuführen, um einstückige, hoch beanspruchbare Bauteile herzustellen, bei denen sämtliche Abschnitte aus hochwertigen Legierungen bestehen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

P Fig. 1 in einem senkrechten axialen Schnitt die Hohlform einer Brikettierpresse, wobei die verschiedenen Teile der Preßform am Beginn des Brikettier- oder treßvorgangs dargestellt sind, der dazu dient, den äußeren, hoch belastbaren arbeitenden Abschnitt eines in Fig. 6 dargestellter. Kegelritzels herzustellen;

Fig. 2 in einer Fig. 1 ähnelnaen Darstellung die stellung der verschiedenen Teile ns.ch Fig. 1 am Ende des Brikettiervorgangs;

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Pig. 5 in einem senkrechten axialen Schnitt die Hohlform einer Brikettierpresse, wobei die Teile in ihrer Stellung am Beginn des Brikettiervorgangs dargestellt sind, der dazu dient, den inneren oder tragenden Nabenabschnitt des Kegelritzels nach Fig. 6 herzustellen;

Fig. 4- in einer Fig. 5 ähnelnden Zeichnung die Stellung der Teile nach Fig. J am Ende des Brikettiervorgangsy

Fig. 5 in einem senkrechten axialen Schnitt das innere und das äußere Bauteil für das Kegelritzel nach Fig. 6 am Beginn des Arbeitsschritts zum Vereinigen der beiden Bauteile;

Fig. 6 in einem senkrechten axialen Schnitt das zusammengesetzte, hoch belastbare Kegelritzel, das in der in Fig. 1 bis 5 veranschaulichten Weise hergestellt worden ist, wobei die gestrichelten Linien den Fußkreis der Zähne des Ritzels andeuten;

Fig. 7 in einem senkrechten axialen Schnitt die Hohlform einer Brikettierpresse, wobei die Herstellung des inneren Bestandteils eines in Fig. 10 gezeigten, hoch belastbaren Innenlaufrings veranschaulicht ist, der bei einem in Fig. 16 dargestellten Hochleistungs-Kegelrollenlägers verwendet wird;

, Fig. 8 in einem senkrechten axialen Schnitt den Hohlraum einer Brikettierpresse zum Herstellen des äußeren, hoch belastbaren Bestandteils des zusammengesetzten Innenlaufrings für das Kegelrollenlager nach Fig.16;

Fig. 9 in einem senkrechten axialen Schnitt den zusammengesetzten Hochleistungs-Innenlaufring nach Fig. 10, der sich aus dem inneren Bestandteil nach Fig. 7 und dem äußeren Bestandteil nach Fig. 8 zusammensetzt, vor der maschinellen Bearbeitung der ring- bzw. kanalförmigen Lauffläche für die konischen Lagerrollen;

Fig. 10 in einer Fig. 9 ähnelnden Darstellung den Innenlaufring vor der maschinellen Bearbeitung mit gesfcrichel-

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ten Linien und nach der Bearbeitung in Vollinien;

Fig. 11 einen senkrechten axialen Schnitt ein zusammengesetztes, aus gesinterten Metallpulvern hergestelltes Roh-' . teil, bei dem der innere Abschnitt aus einer hochwertigen Legierung be.steht, wahrend der äußere Abschnitt aus einem billigeren Metallpulver erzeugt ist, bevor das zusammengesetzte Bauteil so verformt worden ist, daß es den äußeren Laufring eines Hochleistungs-Kegelrollenlagers bildet;

Fig. 12 in einem senkrechten axialen Schnitt die Hohlform einer Presse, wobei das Rohteil nach Fig. 11 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist, während mit "Vollinien das gleiche Rohteil für den Fall dargestellt ist, daß es verformt worden ist, um einen zusammengesetzten äußeren Laufring für das Kegelrollenlager nach Fig. 16 zu bilden;

Fig. IJ in einem senkrechten axialen Schnitt eine andere Ausführungsform eines zusammengesetzten, aus gesinterten Metallpulvern hergestellten Rohteils, bei dem der obere Abschnitt aus einer pulverförmigen hochwertigen Legierung und der untere Abschnitt aus einem billigen Metallpulver besteht, und zwar bevor das Rohteil so verformt worden ist, daß es den äußeren Laufring des Hochleistungs-Kegelrollenlagers nach Fig. 16 bildet;

Fig. 14 in einem senkrechten axialen Schnitt die Hohlform einer Presse ähnlich derjenigen nach Fig. 12, wobei jedoch mit strichpunktierten Linien das Rohteil nach Fig. 13 angedeutet ist, während dieses Rohteil mit Vollinien für den Fall dargestellt ist, daß es verformt worden ist, um den zusammengesetzten äußeren Laufring für das Hochleistungs-Kegelrollenlager nach Fig. 16 zu bilden;

.Fig. 15 in einem senkrechten axialen Schnitt den zusammengesetzten äußeren Laufring nach Fig. 11 und 12 bzw. nach Fig. 1$ und 14; und

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Fig. 16 in einem senkrechten axialen Schnitt ein Kegelrollenlager, bei dem der innere und der äußere Laufring nach einem der in Fig. 7 bis 15 veranschaulichten Verfahren hergestellt worden sind.

In Fig. 1 bis 6 ist die Anwendung der Erfindung beim Herstellen eines zusammengesetzten Hochleistungs-Kegelritzels dargestellt, das in Fig. 6 insgesamt mit 20 bezeichnet ist und einen inneren Bestandteil 22 aus einem billigen gesinterten Metallpulver, z. B. gesintertem Eisenpulver, und einen mit Zähnen versehenen äußeren Bestandteil 24· aus einer hochwertigen gesinterten pulverförmigen Metallegierung umfaßt, welch letzterer in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise mit dem inneren Bestandteil durch einen Druckschmiedevorgang vereinigt worden ist. Der mit Zähnen versehene äußere Bestandteil 24· wird hergestellt, indem man gemäß Fig. 1 und 2 eine ausreichende Menge 26 eines Pulvers aus einer hochwertigen Metalllegierung in einem allgemein kegelstumpfförmigen Hohlraum 28 einer Brikettiermatrize 30 verdichtet, die eine zylindrische obere Bohrung 32 und eine zylindrische untere Bohrung 3^ umfaßt, welche durch eine kegelstumpfförmige Bohrung 36 verbunden sind.

Bei dieser hochwertigen Legierung kann es sich z. B. um eine modifizierte Legierung nach der Norm S.A.E. 4600 handeln, die normalerweise die folgende Zusammensetzung aufweist:

0 bis 0,25 % Mangan

- 1,75 bis 2,00 % Nickel

0,35 bis 0,60 % Molybdän

Rest Eisen

Die Legierung nach der Norm S.A.E. 4600, von der die vorstehende Legierung eine Abwandlung ist, hat die folgende Zusammensetzung:

0,45 bis 0,65. % Mangan

1,65 bis 2,00 % Nickel

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0,20 bis 0,30 % Molybdän ' "■* ■ 0,20 bis 0,35 % Silicium He st Eisen

Der Siliciumanteil ist bei der abgewandelten Legierung fortgelassen, da das Silicium die Lebensdauer der Matrize oder Preßform beeinträchtigt. Kormalerweise wird das Silicium der genannten genormten Legierung beigefügt, um das Fließvermögen der geschmolzenen (-Legierung beim Gießen komplizierter Formen zu steigern.

Die Matrize 30 wird in eine Brikettierpresse 38 bekannter Art eingebaut, die einen oberen äußeren rohrförmigen Stempel 40, einen unteren rohrförmigen Stempel und einen oberen inneren massiven Stempel 44 umfaßt. Der obere innere Stempel 44- umfaßt einen oberen zylindrischen Abschnitt. 4-6 und einen unteren zylindrischen Abschnitt 48, die durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 50 verbunden sind, und dieser Stempel ist in der oberen Bohrung 52 des rohrförmigen Stempels 40 und der unteren Bohrung 54 des rohrförmigen Stempels 42 gleitend geführt. Der zylindrische Abschnitt 48-vonkleinerem Durchmesser dient als Nasenabschnitt, wenn der innere obere Stempel 44 zusanmen mit dem äußeren Stempel 40 nach oben bewegt worden ist, damit die Hohlform 28 gefüllt werden kann, und damit gleichzeitig verhindert wird, daß ein Teil der pulverförmigen Metallegierung der Füllmenge 28 in die im übrigen offene Bohrung 54 des rohrförmigen unteren Stempels 42 fällt.

Vor dem Füllen der Hohlform 26 (Fig. 1) wird der obere äußere rohrförmige Stempel 40 nach oben zurückgezogen, um das obere Ende der Hohlform 26 zugänglich zai machen. Dann wird die Füllmenge 28 aus der hochwertigen pulverisierten Metalllegierung in die Hohlform eingebracht. Danach werden der äuLere obere Stempel 40 und der innere obere Stempel 44 in den zugehörigen Bohrungen 32 bzw. 52 und 54 aus der in Fig. 1 geaägten Stellung nach unten bewegt und in die aus Fig.

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ersichtliche Stellung gebracht, während gleichzeitig der untere rohrförmige Stempel 4-2 in der zugehörigen Bohrung 34-nach oben bewegt wird, um die Füllung 28 aus der pulverisierten Metallegierung zwischen den einander zugewandten ringförmigen Stirnflächen 56 nach Fig. 1 und 2 zu einem Preßling 60 zu verdichten, der die gleichen Abmessungen hat wie die Hohlform 26, so daß die Füllung 28 am Ende der Hubbewegungen der Stempel 4-0, 4-2, sowie 44 die aus Fig. 2 ersichtliche Form hat. Hierauf wird der Preßling 60 in einen Sinterofen bekannter Art gebracht und in einer Schutzatmosphäre, z. B. Wasserstoff, auf bekannte V/eise während der üblichen Zeit und bei den gebräuchlichen Temperaturen gesintert, wie sie auf dem Gebiet der Pulvermetallurgie angewendet werden. Räch dem Entnehmen des Werkstücks aus dem Sinterofen nach dem Sintern bildet es den äußeren, hoch beanspruchbaren Bestandteil 22 des Kegelritzels 20 nach Fig. 6.

Der innere Bestandteil 22 des Kegelritzels 20 wird gemäß Fig. 3 und 4- auf ähnliche Weise hergestellt, d. h., eine Füllmenge 62 aus einem pulverisierten billigen Grundmetall, z, B. Eisenpulver, wird in die allgemein kegelstumpfförmige Hohlform 64- einer Brikettiermatrize 66 eingebracht, die allgemein der Brikettiermatrize 30 nach Fig. 1 und 2 ähnelt, d. h., die eine zylindrische obere Bohrung 68 und eine zylindrische untere Bohrung 70 aufweist, welche durch eine kegelstumpf förmige Bohrung 72 verbunden sind. In den beiden zylindrischen Bohrungen 68 und 70 sind ein oberer rohrförmiger Stempel 74- bzw. ein unterer rohrförmiger Stempel 76 gleitend geführt. In den Bohrungen 78 und 80 der rohrförmigen Stempel 74- und 76 ist ein zylindrischer stangenförmiger Kern 82 angeordnet, dessen zylindrische Außenfläche 84- zusammen mit den beiden zylindrischen Bohrungen 68 und 70 sowie der kegelstumpfförmigen Bohrung 72 die Hohlform 64- abgrenzt.

Zum Herstellen des inneren Bestandteils 22 wird der obere Stempel 74- nach oben zurückgezogen, um die Hohlform

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64 zugänglich zu machen. Dann wird die Hohlform mit einer Füllmenge 62 aus einem billigen Metallpulver, ζ. Β. Eisenpulver, gefüllt, woraufhin der obere Stempel 7^ nach unten und der untere Stempel 76 nach oben bewegt wird, um die Metallpulverfüllung 62 zwischen den einander zugewandten ringförmigen Stirnflächen 86 und 88 zu einem Preßling 90 zu verdichten, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Dann werden der rohrförmige obere Stempel 74- und der untere rohrförmige Stempel . 76 nach oben bewegt, um den Preßling 90 aus der Hohlform 64 auszuwerfen. Nunmehr wird der Preßling 90 in der bezüglich des äußeren Bestandteils 24 beschriebenen Weise gesintert, t um den inneren Bestandteil 22 bilden zu können. Der innere Bestandteil aus dem beschriebenen Grundmetall wird gemäß Fig. 5 im Verlauf eines Schmiedevorgangs in den äußeren Bestandteil 24 aus der gesinterten hochwertigen Legierung eingepreßt, so daß man ein zusammengesetztes Rohteil 92 erhält. Dieses Rohteil wird dann mit Hilfe eines Schneidwerkzeugs oder durch Schleifen mit Kegelritzelzähnen 9¹+ versehen, woraufhin das Rohteil 92 das fertige Kegelritzel 20 bildet, das eine axiale Bohrung 96 aufweist, die eine- nicht dargestellte Welle als Unterstützung für das Kegelritzel aufnehmen kann.

In Fig. 7 his 16 ist die Anwendung der Erfindung beim Herstellen eines Hochleistungs-Kegelrollenlagers dargestellt, das in Fig. 16 gezeigt und insgesamt mit 120 bezeichnet ist.; dieses Kegelrollenlager umfaßt einen zusammengesetzten, aus gesinterten Metallpulvern bestehenden inneren Laufring oder Konus 122 (Fig. 10) und einen zusammengesetzten, aus gesinterten Metallpulvern hergestellten äußeren Laufring bzw. ein Becherteil 124 (Fig. 15). Der innere Laufring oder Konus nach Fig. 10 umfaßt einen inneren Bestandteil 126 aus einem gesinterten billigen pulverisierten Grundmetall für geringe Beanspruchungen, z. B. aus Eisenpulver, der durch einen Druckschmiedevorgang mit einem gesinterten äußeren Bestandteil

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aus einer pulverisierten hochwertigen Legierung vereinigt worden ist. Der äußere Laufring bzw. das Becherteil 124 nach Fig. 15 umfaßt einen äußeren Bestandteil IJO aus einem gesinterten billigen Grundmetallpulver für geringe Beanspruchungen, z. B. aus pulverisiertem Eisen, sowie einen inneren Bestandteil 132 aus einer gesinterten pulverformigen Legierung für hohe Beanspruchungen. Der innere Bestandteil 126 des zusammengesetzten inneren Laufrings 122 hat eine axiale Bohrung 154 zum Aufnehmen einer nicht dargestellten "Welle, die mit Hilfe des Kegelrollenlagers 120 nach E¹Ig. 16 gelagert werden soll, während der äußere Bestandteil 130 des äußeren Laufrings 124 eine allgemein zylindrische Außenfläche 136 besitzt, so daß er in eine zylindrische Bohrung oder Bohrungserwexterung in dem Gehäuse oder einer anderen nicht dargestellten Konstruktion eingebaut werden kann, die das Lager 120 aufnehmen soll. Gemäß I'ig. 10 sind konische Lagerrollen 138 in dem Ringspalt zwischen dem äußeren Laufring 124 und dem inneren Laufring 122 angeordnet.

Um den inneren Bestandteil 126 des inneren Laufrings 122 herzustellen, wird eine Millmenge (Fig. 1) aus einem billigen pulverisierten Grundmetall für geringe Beanspruchungen, z.B. aus Eisenpulver, aus der beim Verdichten ein Preßling 140 entsteht, in eine allgemein kegelstumpfförmige Hohlform 142 einer Brikettiermatrize 144 eingebracht, die eine zylindrische obere Bohrung 146, eine zylindrische untere Bohrung 148 und eine diese Bohrungen verbindende kegelstumpfförmige Bohrung 150 aufweist. Die hatrize 144 wird in eine Brikettierpresse 152 bekannter Art eingebaut, die einen oberen rohrförmigen Stempel 154 und einen unteren rohrförmigen Stempel 156 umfaßt, welche in den Bohrungen 146 und 148 der Matrize gleitend geführt und mit den nicht dargestellten oberen und unteren Platten der Presse 152 verbunden sind. In den Bohrungen 158 und 160 des oberen Stempels 154 und des unteren Stempels 156 ist ein ortsiester stangenförmiger Kern 162 angeordnet, dessen zylindrische Außenfläche 164 zusammen mit den Bohrungen 146, 150 und 148, dem unteren Ende 166 des oberen Stempels 154 und

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dem oberen Ende 168 des unteren «Stempels 156 die Bohlform abgrenzt. Die Füllmenge aus dem pulverförmigen Grundnefcall wird dann dadurch zu einem Preßling 140 verdichtet, daß der obere stempel 154 nach unten und der untere stempel 156 nach oben bewegt werden, bis sie die Enden ihrer Hubstrecken nach Fig. 7 erreichen, so daß die Füllmenge aus dem pulverförmigen Grundmetall zu dem Preßling 140 verdichtet wird, dessen Außenform der Innenform der Hohlform 142 entspricht, wenn die beiden Stempel ihre Hübe ausgeführt haben. Der so hergestellte Preßling 140 wird dann in einen Sinterofen bekannter Art gebracht, in dem er in einer Schützatmosphäre, z. B. Wasserstoff, auf bekannte Weise während einer bestimmten Zeit und ™ unter Anwendung der üblichen Sintertemperaturen gesintert wird. Nach dem Entnehmen des Werkstücks aus dem Sinterofen nach dem Sintern bildet das Werkstück den inneren Bestandteil 126 des in Fig. 9 gezeigten inneren Lauf rings·

Der äußere Bestandteil 128 des inneren Laufrings 122 (Fig. 10) wird auf ähnliche Weise hergestellt; zu diesem Zweck wird eine ausreichende Füllmenge einer pulverisierten Metallegierung für hohe Beanspruchungen zum Herstellen eines Preßlings 170 in eine allgemein kegelstumpfförmige Hohlform 172 einer Brikettiermatrize 174 eingebracht, die allgemein der Brikettiermatrize 152 nach Fig. 7 ähneltj diese Matrize besitzt eine zylindrische obere Bohrung 176 und eine zylindrische untere Bohrung 178, die durch eine kegelstumpfförmige Bohrung 180 verbunden sind; außerdem ist eine Ringschulter 182 vorhanden, welche die kegelstumpfförmige Bohrung 180 mit der zylindrischen Bohrung 176 verbindet. In der oberen Bohrung 176 und der unteren Bohrung 178 sind ein äußerer oberer rohrförmiger Stempel 184 bzw. ein unterer rohrförmiger Stempel 186 gleitend geführt. Ferner ist in der oberen Bohrung 188 des äußeren oberen Stempels 184 und der unteren Bohrung 190 des unteren Stempels 186 ein inne-' rer oberer Stempel 192 (Fig. 8) gleitend geführt, der einen

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oberen zylindrischen Abschnitt 194- und einen unteren zylindrischen Abschnitt 196 umfaßt, die durch einen ke^elstumpfförmigen Abschnitt 198 verbunden sind. Der einen kleineren Durchmesser aufweisende zylindrische Abschnitt 196 dient als Nasenabschnitt, wenn oer innere obere Stempel 192 zusammen mit dem äußeren fotempel 184 bewegt worden ist, damit die Hohlform 172 gefüllt werden kann, ohne daß Metallpulver in die im übrigen offene Bohrung 190 des unteren rohrförmigen Stempels 186 fällt.

Zum Herstellen des äußeren Bestandteils 206 wird der obere rohrförmige Stempel 184 nach oben zurückgezogen, um die Hohlform 172 zugänglich zu machen. Dann wird die Hohlform 172 mit dem Pulver aus der hochwertigen Legierung gefüllt, woraufhin der obere Stempel 184 nach unten und der untere rohrförmige Stempel 186 nach oben bewegt wird, um die Füllung aus der pulverisierten Legierung zwischen den einander zugewandten ringförmigen Stirnflächen 200 und 202 zu verdichten, so daß ein Preßlinng 170 entsteh.t Dann wird der rohrförmige äußere obere Stempel 184 nach oben zurückgezogen, wobei gleichzeitig der innere obere Stempel 192 nach oben bewegt wird; außerdem wird auch der untere rohrförmige Stempel 186 nach oben bewegt, um den Preßling 170 aus der Hohlform 172 auszuwerfen. Der Preßling 17O wird dann in der vorstehend bezüglich des inneren Bestandteils 126 beschriebenen Weise gesintert, so daß man den äußeren Bestandteil 128 erhält. Der gesinterte innere Bestandteil 126 aus dem Grundmetall wird dann mit Hilfe eines Schmiedevorgangs in den gesinterten Bestandteil 128 aus der hochwertigen Legierung eingepreßt. Das so hergestellte zusammengesetzte, insgesamt mit 204 bezeichnete Rohteil wird dann auf seiner Außenseite in der in Fig. 10 mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise abgeschliffen, bis das mit Vollinien dargestellte Profil erreicht ist, so daß eine ringförmige Lauffläche 206 für die Kegelrollen entsteht; auf diese Weise erhält man aus dem Rohteil 204 den

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fertigen inneren Laufring oder konus 122_o

In Fig. 11 bis 14 ist die Herstellung des zusammengesetzten äußeren Laufrings 124 für das Hochleistungs-kegelrollenlager 120 nach Pig. 16 dargestellt. Das Verfahren zum Herstellen des äußeren Laufrings oder Becherteils 124 ist in der U.ö.A.-Patentanmeldung

beschrieben. Dieses Verfahren wird

im folgenden der Vollständigkeit halter erneut kurz beschrieben, da für das kegelrollenlager natürlich auch ein äußerer Laufring benötigt wird.

Der äußere Laufring 124 kann nach jedem von zwei Verfahren hergestellt werden, von denen das erste in S¹Ig. 11 und und das zweite in Fig. 13 und 14 gezeigt ist. Gemäß Fig. 11 und 12 wird ein zusammengesetztes Eohteil 210 aus gesintertem Metallpulver hergestellt, indem man ein nicht dargestelltes rohrföradges Trennstück in. die ringförmige Hohlform einer Brikettierpresse bekannter Art zwischen ihrem stangenförmigen Kern und der Außenwand dort anordnet, wo die Verbindungsstelle 212 zwis.chen dem aus hochwertigem gesintertem Metall bzw. einer Legierung bestehenden inneren Bestandteil 214 und dem aus einem billigen gesinterten Metallpulver hergestellten äußeren Bestandteil 216 entstehen soll. Die Bedienungsperson füllt dann die innere Zone der Hohlform mit einem Pulver aus der hochwertigen Metallegierung der beschriebenen Art und hierauf die äußere Zone mit dem billigeren Metallpulver, z. B. pulverisiertem Eisen, woraufhin das rohrförraige Trennteil aus der Hohlform herausgezogen wiru. Dann wird die Presse betätigt, um die beiden Pulver zu verdichten, so daß ein Preßling entsteht. Dieser Preßling wird dann in einen Sinterofen eingebracht und gesintert, so daß man das Rohteil 210 erhält, das den inneren Bestandteil 214 aus der hochwertigen gesinterten Metallegierung und den äußeren Bestandteil 216 aus dem billigeren gesinterten Metallpulver umfaßt, welche fest und untrennbar miteinander verbunden sina.

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Has auf aiese Weise aus gesinterten Hetallpulvern hergestellte zusammengesetzte Rohteil 210 wird dann vorzugsweise auf eine mäßige Temperatur zwischen etwa 425 und 7^5° G oder auf eine höhere Temperatur zwischen etwa 745 und 1260 C erhitzt und durch Schmieden in einer Schmiedepresse 220 mit einer ringförmigen Hohlform 222 in seine endgültige Form gebracht, die in Fig. 16 bei 124 dargestellt ist. Die Hohlform 222 wird durch eine Erweiterung einer Bohrimg 224 gebildet, in die ein einen kleineren Durchmesser aufweisender Nasenabschnitt 226 eines Schmiedestempels 228 hineinragt. Der Schmiedestempel 228 umfaßt einen oberen Abschnitt 250 von größerem Durchmesser und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 232, der den Abschnitt 230 mit dem dünneren Abschnitt 226 verbindet. Der dickere Abschnitt 2J0 kann in den zylindrischen Bohrungsabschnitt 234 der Hohlform 222 eingeführt bzw. aus ihm herausgezogen werden; die Hohlform umfaßt eine Hingschulter 2J6, die sich von der engeren Bohrung 224 zu der weiteren Bohrung 234 erstreckt, an welche sich eine Bohrungserweiterung 238 von etwas größerem Durchmesser anschließt.

Nachdem der Schmiedestempel 228 nach oben zurückgezogen worden ist, läßt man das in der beschriebenen Weise vorgewärmte zusammengesetzte Rohteil 210 aus gesinterten.Metallpulvern in die Hohlfonn 222 der Schmiedepresse 220 fallen. Hierauf wird der Schmiedestempel 228 gegenüber dem vorgewärmten Rohteil 210 nach unten bewegt, z. B. durch Abwärtsbewegen der nicht dargestellten Platte, an dem der Schmiedestempel befestigt ist, um das Rohteil, das in Fig. 12 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist, so zu verformen, daß es die endgültige annähernd dreieckige Querschnittsform annimmt, die in Fig. 12 und 16 mit Vollinien dargestellt ist, so daß man den zusammengesetzten äußeren Laufring 124 erhält, der schließlich aus der Hohlform 222 ausgeworfen wird.

Fig. 13 und 14 zeigen das zweite Verfahren zum Herstellen des zusammengesetzten äußeren Laufrings 124 aus gesinter-

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ten hetallpulvern aus einem in Fig. 13 gezeigten ringförmigen Rohteil 240. Das ringförmige Rohteil 240 wird ebenfalls in der Hohlform einer nicht dargestellten Briettierpresse bekannter Art erzeugt; es umfaßt einen ringförmigen unteren Bestandteil 242 aus einem billigen gesinterten Metallpulver, z. B. pulverisiertem Eisen, über dem eiii ringförmiger oberer Bestandteil 244 angeordnet ist, der aus einer gesinterten pulverisierten hochwertigen Metallegierung der beschriebenen Art besteht und mit dem Bestandteil 242 untrennbar verbunden ist. Das Verfahren zum Herstellen des Rohteils 240 ähnelt allgemein dem bezüglich des Rohteils 210 nach Fig. 11 und 12 beschriebenen Verfahren, abgesehen davon, daß es nicht erforderlich ) ist, beim Füllen der Hohlform ein rohrförmiges Trennteil zu benutzen. Vielmehr bringt die Bedienungsperson in die ringförmige Hohlform eine bestimmte Füllmenge eines pulverisierten billigen Metalls, z. B. pulverisiertes Eisen, ein, und danach wird hierauf eine Schicht aus einer pulversierten hochwertigen Metallegierung angeordnet; dann wird die Brikettierpresse benutzt, um die aufeinanderliegenden Pulvermengen zu einem Preßling zu verdichten, der auf bekannte Weise in einer Sinterpresse gesintert wird, und zwar vorzugsweise in einer Schutzatmosphäre, z, B. Wasserstoff, so daß man das zusammengesetzte Rohteil 240 erhält.

Das zusammengesetzte Rohteil 240 wird auf eine Tempe- w ratur erhitzt, die in den bezüglich des Rohteils 210 genannten Bereichen liegt, und dann mittels einer Schmiedepresse 250 geschmiedet, um ihm die endgültige Form des äußeren Laufrings 124 zu geben· Die Schmiedepresse 250 ähnelt der Schmiedepresse 220 nach Fig. 12, und daher sind ihre Teile Jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet; jedoch erstreckt sich eine geneigte Ringschulter 252 von der oberen Lohrungserweiterung 238 zu dem zylindrischen Abschnitt 234 der unteren Bohrungserweiterung 222. Nachdem der Schmiedestempel 228 nach oben zurückgezogen worden ist, wird das gesinterte Rohteil

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in die Hohlfarm derBchmiedepresse 250 eingelegt, woraufhin der Schmiedestempel 228 nach unten "bewegt; und in die Hohlform 222 eingeführt wird,um das Rohteil 240, das in Fig. 14 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist, && verformen, daß es schließlich den zusammengesetzten äußeren Laufring nach Fig. 16 bildet, der dann aus der Hahlform ausgeworfen wird.

Ansprüche;

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Claims

A Iv S P H U C H E

1. Zusammengesetztes hohen Beanspruchungen standhaltendes Bauteil für eine mechanische Vorrichtung g e k e η η zeichn et durch einen ringförmigen tragenden Abschnitt ("22; 126; IJG) aus nur geringen Beanspruchungen standhaltenden gesinterten pulverförmigen LetalIteilchen sowie durch einen ringförmigen arbeitenden Abschnitt (24$ 128; 132) aus hohen Beanspruchungen standhaltenden gesinterten pulverförmiger] hetallegierungsteilchen, der gleichachsig mit dem tragenden Abschnitt in i'lächenberührung mit ihm angeordnet ist, wobei zwischen diesen beiden Abschnitten an der Berührungsfläche ein Preßsitz vorhanden ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Abschnitte in Flächenberührung miteinander stehen und durch einen bchmie evorgang miteinander verbunden worden sind.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche zwischen den Abschnitten eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Fläche ist.

4. Bauteil nach Anspruch 3» dadurch g e k e η η zeichnet,daß der arbeitende Abschnitt (24) mit einem Kranz von Zahnradzähnen (94) versehen ist.

5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (94) unter einem spitzen Winkel gegen die Achse der Abschnitte (22, 24) geneigt sind.

6. Bauteil nacx: Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der arbeitende Abschnitt (24; 12B) auf der Außenseite des tragenden Abschnitts (22, 126) angeordnet ist.

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7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der arbeitende Abschnitt (128) auf seiner Außenseite mit einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen Rollenlauffläche (2C6) versehen ist.

8. Bauteil nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Hollenlauffläche einen Teil einer äußeren Ringnut mit einer im wesentlichen kegelstumpfförrnigen Bodenfläche (206) bildet.

9. Verfahren zum Herstellen eines zusammengesetzten, hohen Beanspruchungen standhaltenden Bauteils für eine mechanische Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige hasse aus Teilchen eines nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Metalls in eine ringförmige Umschließung eingeschlossen wird, daß eine ringförmige Masse aus pulverförmigen Teilchen einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung in eine ringförmige Umschließung eingeschlossen wird, die eine Seitenwandfläche aufweist, welche so geformt ist, daß diese Masse mit einer Fläche versehen wird, welche zu einer Fläche der zuerst genannten Masse paßt, daß jede der beiden Massen gesondert in der zugehörigen ringförmigen Umschließung verdichtet wird, daß jede verdichtete Masse gesintert wird, und daß die Massen nach dem Sintern durch einen Preßvorgang so miteinander vereinigt werden, daß sich ihre Teilchen im Bereich der Berührungsfläche aneinander verankern.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Masse aus Teilchen einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung während des Preßvorgangs so angeordnet wird, daß sie die tasse aus Teilchen eines nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Metalls auf ihrer Außenseite umschließt.

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11. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch g e k e η η ζ eichnet , daß die Masse aus Teilchen einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung mit Zähnen versehen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die hasse aus Teilchen einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung mit einer ringförmigen Rollenlauffläche versehen wird.

13· Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähne auf eine solche Weise erzeugt werden, daß sie während ihrer Erzeugung eine solche Form erhalten, daß sie gegen die Achse der Masse geneigt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlauffläche als Bestandteil einer Aussparung in der Masse aus Teilchen einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung während der Erzeugung der Rollenlauffläche hergestellt wird.

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