DE2219856B2 - Process for the production of sintered forged workpieces forged in one operation - Google Patents

Process for the production of sintered forged workpieces forged in one operation

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DE2219856B2 DE2219856A DE2219856A DE2219856B2 DE 2219856 B2 DE2219856 B2 DE 2219856B2 DE 2219856 A DE2219856 A DE 2219856A DE 2219856 A DE2219856 A DE 2219856A DE 2219856 B2 DE2219856 B2 DE 2219856B2
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Description

hohlraum eingeschoben wird. 40 Dadurch, daß das Material erst beim Schmiedencavity is inserted. 40 Because the material is not used until forging

aus dem mittleren Bereich des Vorpreßkörpers vollständig in den äußeren Bereich des Gesenks verdrängt wird, verursacht durch einen bislang nicht fürcompletely displaced from the central region of the pre-press body into the outer region of the die is caused by one so far not for

denkbar gehaltenen Umformungsgrad, ist es gelun-conceivable degree of deformation, it is

45 gen, fertige Kegelzahnräder mit sehr hoher Dichte und verbesserter Zähigkeit zu erzeugen. Durch den hohen Umformungsgrad des Vorformlings wird die45 gen, finished bevel gears with a very high density and to produce improved toughness. Due to the high degree of deformation of the preform, the

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Ausbildung von Bereichen geringerer Dichte vermielung von in einem Arbeitsgang geschmiedeten Sinter- den. Dies gilt insbesondere für die inneren Bereiche Schmiedewerkstücken, bei welchem ein gesinterter 50 des Schmiedestückes in der Nähe der Axialbohrung. Vorpreßkörper mit zylindrischem Vollquerschnitt in Gleichzeitig wird nach dem erfindungsgemäßen Vereinem Schmiedegesenk, dessen Hohlform quer zur fahren durch den starken Materialfluß eine gleichmä-Schmiederichtung größer ist als der Querschnitt des ßige Druckverteilung im Gesenk erzielt, so daß Stoß-Vorpreßkörpers, derart stark unter Stauchen ver- bzw. Schlagspitzen abgebaut werden. Die Standzeit formt wird, daß es dabei zu einem Fließen des gesin- 55 des Gesenks ist demzufolge hoch,
teilen Vorpreßkörpers kommt. Zur Überraschung der Fachwelt haben die Unter-The invention relates to a method for the production of areas of lower density by coating of sintered areas forged in one operation. This applies in particular to the inner areas of forging workpieces, in which a sintered 50 of the forging is in the vicinity of the axial bore. Pre-press body with a cylindrical full cross-section in At the same time, according to the inventive forging die, the hollow shape of which is a uniform forging direction greater than the cross-section of the pressure distribution in the die at right angles to the drive due to the strong material flow, so that impact pre-press body is so strongly compressed under compression. or impact peaks are reduced. The tool life is shaped so that it results in a flow of the die is consequently high,
share pre-press body comes. To the surprise of the professional world, the

Demnach ist es bekannt (DT-OS 1 433 073), einen suchungen der Eigenschaften der fertig geschmiedegesinterten Rohling im Schmiedegesenk warm zu ver- ten Kegelzahnräder gezeigt, daß diese hinsichtlich ihformen mit dem Ziel der Herstellung von Fertiger- rer Zähigkeit reinen Schmiedestücken aus schmelzzeugnissen hoher Festigkeit und Verdichtung, wobei 60 metallurgisch hergestellten Materialien gleichkombei der Warmverformung ein dreidimensionaler Mate- men und hinsichtlich ihrer Festigkeit die reinen Sinrialfluß auftritt. terwerkstücke beträchtlich übertreffen.Accordingly, it is known (DT-OS 1 433 073) to search for the properties of the finished forged sintered Blank in the forging die to be turned warm bevel gears shown that these with regard to ihformen with the aim of producing paver toughness pure forgings from melted products high strength and compression, with 60 metallurgically produced materials being the same the hot deformation a three-dimensional material and with regard to its strength the pure sinrial flux occurs. significantly outperform workpieces.

Der mit den Problemen der Warmverformung ver- Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfah-The method according to the invention is described below with the problems of hot deformation.

traute Fachmann weiß, daß die Materialqualität der ren an Hand des in der Zeichnung dargestellten AusFertigerzeugnisse jeweils stark von den Verfahrensbe- 65 führungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
dingungen im Hinblick auf das jeweils herzustellende F i g. 1 einen Schnitt durch ein Gesenk mit geöff-A person skilled in the art knows that the material quality of the ren on the basis of the finished products shown in the drawing is explained in greater detail in each case by the process example. It shows
conditions with regard to the respective F i g to be produced. 1 a section through a die with open

Werkstück abhängt. Die bekannte allgemeine Lehre neten Gesenkhälften und eingelegtem gesinterten kann daher dem Fachmann, der bestrebt ist, eine Vorpreßkörper,Workpiece depends. The well-known general teaching called die halves and inlaid sintered can therefore be the expert who endeavors to produce a pre-pressed body,

3 43 4

Fig.2 das Gesenk gemäß Fig. 1 nach dem verschiebbar aufgenommen. Das Obergesenk2 weistFig.2 the die according to FIG. 1 after the slidably added. The upper die2 has

Schmiedevorgang, mit geschlossenen Gesenkhälffen, einen nach unten in den Gesenkhohlraum hmemra-Forging process, with closed die halves, one hmemra-

F i g. 3 eine Ansicht des fertigen Sinterschmie- gender., sich nach unten leicht konisch verjungenden,F i g. 3 is a view of the finished sintered nestling device, tapering slightly conically towards the bottom,

dewerkstücks. kegelstumpfförmigen Mitieldom 6 auf.the workpiece. frustoconical central dome 6.

Der Vorpreßkörper kann entweder aus einem ho- 5 Die gesenkseitige Stirnfläche des Preßstempels 5 mogenen Pulver durch Pressen auf eine Dichte von ist kleiner als die gesenkseitige Stirnfläche des Mittelüber SO °/o der theoretisch möglichen Dichte gesintert domes 6. Dadurch entsteht beim Schließen der Gewerden. Dadurch wird erreicht, daß der Vorpreßkör- senkhälften an der Stirnfläche des Preßstempels 5 per bei Massivumformung nicht in einzelne Bestand- eine größere Pressung als an der Stirnfläche des Mitteile zerfällt, was zu Gefügestörungen führen würde. io teldorn.es 6, so daß beim fortschreitenden SchließenThe pre-press body can either consist of a hoop mogeneous powder by pressing to a density of is smaller than the die-side face of the center above Sintered domes 6. It is thereby achieved that the pre-press body halves on the end face of the press ram 5 in the case of massive forming, not into individual components - a greater pressure than on the face of the central part disintegrates, which would lead to structural disturbances. io teldorn.es 6, so that with progressive closing

Der Vorpreßkörper kann aber auch aus Pulvermi- des Gesenks das Material des Vorpreßkörpers zuerst schungen verschiedener Legierungsbestandteil ge- im Bereich des Preßstempeis 5 zum Fließen gebracht, sintert werden, derart, daß die Diffusion der Legie- wird. Dadurch wird das Material des Vorpreßkörrungsbestandteile des Sinterwerkstoffes bereits über- pers3 entsprechend dem Pfeil A von innen nach wiegend bei diesem Sintervorgang eintritt. Bei der 15 außen in den Zahnteil 4 des Untergesenks 1 verWeiterverarbeitung des Vorformlings durch Warm- drängt. Beim fortschreitenden Schließen der Gesenkschmieden ist darauf zu achten, daß das Legieren hälften wird die an dem fließenden Vorpreßkörper spätestens beim Vorwärmen auf Saimiedetemperatur anliegende Fläche am Untergesenk immer größer, bis abgeschlossen ist. die Flächenpressung an der Stirnfläche des Mittei-The pre-pressed body can, however, also be made from powder mix of the die, the material of the pre-pressed body, first made of various alloy constituents in the area of the press die 5, made to flow, sintered in such a way that the diffusion of the alloy takes place. As a result, the material of the pre-pressed body components of the sintered material is already over-pers3 according to the arrow A from the inside predominantly during this sintering process. In the case of 15 further processing of the preform by hot pressing into the tooth part 4 of the lower die 1 on the outside. As the die forging continues to close, it must be ensured that the alloying halves the area on the lower die that lies against the flowing pre-pressed body at the latest when it is preheated to Saimiedetemperature, until it is completed. the surface pressure on the face of the center

Beim Sintern des Vorpreßkörpers kommen Tem- 20 domes 6 des Obergesenks so groß wird, daß der Vor-When the pre-pressed body is sintered, the temples 6 of the upper die become so large that the pre-press

peraturen etwa zwischen 1100 und 1200 ° C zur An- formling auch im oberen Bereich zu fließen beginnt,Temperatures between around 1100 and 1200 ° C to the molding begins to flow also in the upper area,

wendung. Danach wird der gesinterte Vorpreßkörper wobei das Material in den Hohlraum 7 des Unterge-turn. Thereafter, the sintered pre-pressed body, whereby the material in the cavity 7 of the lower part

unter Schutzgas auf Schmiedetemperatur von etwa senks2 verdrängt wird. Das entsprechend Pfeileis displaced under an inert gas to forging temperature of approximately senks2. According to the arrows

1100 bis 12000C, je nach Werkstoffzusammenset- verdrängte Material wird in der Folge entsprechend1100 to 1200 0 C, depending on the material composition- displaced material is in the sequence accordingly

zung, gebracht, wobei spätestens dann eine ausrei- 25 Pfeil ß am kegeligen Umfang des Untergesenks 1tongue, brought, at the latest then a sufficient 25 arrow ß on the conical circumference of the lower die 1

chende Diffusion der Legierungskomponenten ei- umgelenkt und etwa parallel zur ZahnrichtungCorresponding diffusion of the alloy components is deflected and roughly parallel to the direction of the tooth

reicht wird. Durch das anschließende Schmieden bei schräg nach außen und ober, zum Fließen gebracht,is enough. Through the subsequent forging at an angle to the outside and above, made to flow,

einem Schmiededruck von über 10 t/cm2 entstehen Während des Schließvorganges des Gesenks wirda forging pressure of over 10 t / cm 2 will arise during the closing process of the die

die gewünschten hochgenauen Kegelzahnrädcr. der Preßstempel 5 in den Gesenkhohlraum hineinthe desired high-precision bevel gears. the ram 5 into the die cavity

Fig. 1 ist entnehmbar, daß der vorgesinterte in 30 verschoben und tritt dadurch, ebenso wie der Mittel-Fig. 1 can be seen that the presintered shifted in 30 and thereby occurs, as well as the central

das Untergesenk 1 eingelegte Vorpreßkörper 3 be- dorn 6, fortschreitend in den mittleren Bereich desthe lower die 1 inserted pre-press body 3 mandrel 6, progressing into the middle area of the

trächtlich von der Innenform der Gesenkhälften ab- Vorpreßkörpers 3 ein, so daß das gesamte Materialfrom the inner shape of the die halves from pre-pressing body 3, so that all of the material

weicht. Der Vorpreßkörper3 hat eine zylindrische des Vorpreßkörpers 3 bis auf einen aus den Fig. 2gives way. The pre-press body 3 has a cylindrical shape like the pre-press body 3 except for one from FIG. 2

Gestalt mit Fließkegel 11 auf seiner im Untergesenk und 3 ersichtlichen, verbleibenden Steg 8 von innenShape with flow cone 11 on its in the lower die and 3 visible, remaining web 8 from the inside

befindlichen Seite. 35 nach außen und oben verdrängt wird.located page. 35 is displaced outwards and upwards.

Der die Zähne ausbildende Teil des Gesenks ist im Insgesamt kommt es also zu einer beträchtlichen Untergesenk 1 ausgebildet, wohingegen der übrige Massivumformung, was die Herstellung eines Kegel-Umfangsteil des Kegelzahnrades und die dazugehö- Zahnrades 9 gemäß F i g. 3 von hochgenauer Form rige Stirnfläche vom Obergesenk 2 ausgebildet wird. ermöglicht, welches im Bereich der Zähne 10 nicht Im Untergesenk 1 ist ein zylindrischer Preßstempel 5 40 mehr nachgearbeitet zu werden braucht.The part of the die that forms the teeth is therefore a considerable overall Lower die 1 is formed, whereas the rest of the massive deformation, which involves the production of a conical peripheral part of the bevel gear and the associated gear 9 according to FIG. 3 of highly precise form rige face of the upper die 2 is formed. allows which in the area of the teeth 10 is not In the lower die 1 is a cylindrical ram 5 40 more needs to be reworked.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

221S856 u 1 2 hohe Materialqualität an einem in bestimmter Weise Patentansprüche: geformten Werkstück zu erhalten, keine Hilfe sein. Dies gilt insbesondere bei extremer Formgebung221S856 u 1 2 high material quality in a certain way Patent claims: maintaining a shaped workpiece is no help. This is especially true for extreme shapes 1. Verfahren zur Herstellung von in einem Ar- des Werkstücks, beispielsweise wie im vorliegenden beltsgang geschmiedeten Sinterschmiedewerk- 5 Fall bei der Herstellung von Zahnrädern, insbesonstücken, bei welchem ein gesinterter Vorpreßkör- dere Kegelzahnrädern.1. A method for producing one type of workpiece, for example as in the present case beltsgang forged sintering forge 5 case in the manufacture of gears, in particular pieces, in which a sintered pre-pressed body is bevel gears. per mit zylindrischem Vollquerschnit in einem Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geSchmiedegesenk, dessen Hohlform quer zur löst, daß zur Herstellung von Zahnrädern, insbeson Schmiedeeinrichtung größer ist als der Quer- dere Kegelzahnrädern, der Sinterkörper beim schnitt des Vorpreßkörpers, derart stark unter io Schmieden infolge einer entsprechenden Hohlforni Stauchen verformt wird, daß es dabei zu einem des Gesenks mii Mitteldornen im wesentlichen vo'l-Flicßen des gesinterten Vorpreßkörpers kommt, ständig aus dem mittleren Bereich in den die Verzahdadurch gekennzeichnet, daß zur Her- nung aufweisenden Umfangsbereich der Hohlforni stellung von Zahnrädern, insbesondere von Ke- verpreßt wird.per with a cylindrical full cross-section in one. whose hollow shape transversely solves that for the production of gears, in particular Forging device is larger than the transverse bevel gears, the sintered body in cut of the pre-pressed body, so severely under io forging due to a corresponding hollow shape Upsetting is deformed so that it essentially flows to one of the die with central spines of the sintered pre-pressed body comes constantly from the central area into the toothing thereby characterized in that for the production of the circumferential area of the hollow shape position of gear wheels, in particular of Ke is pressed. gelzahnrädern, der Sinterkörper beim Schmieden 15 Hierzu ist es zweckmäßig, daß in einem Untergeinfolge einer entsprechenden Hohlform des Ge- senk, dessen Hohiiorm den Zahnteil des Zahnrades senks mit Mitteldornen im wesentlichen vollstän- bildet, ein an seinem dem Untergesenk zugeordneten dig aus dem mittleren Bereich in den die Verzah- Ende mit einem Fließkegel versehener Vorpreßkörnung aufweisenden Umfangsbereich der Hohl- per geschmiedet wird, so daß der gesinterte Körper form verpreßt wird. 20 hauptsächlich nach außen und oben fließt.gel gears, the sintered body in forging 15 For this purpose, it is useful that in a sub-sequence a corresponding hollow shape of the die, the Hohiiorm the tooth part of the gear The lower die is essentially completely formed with the central spine, one on its associated with the lower die dig from the middle area into the pre-compression graining provided with a flow cone at the end of the toothing having the circumferential area of the hollow is forged, so that the sintered body form is pressed. 20 flows mainly outwards and upwards. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Zur Erzielung eines solchen Materialflusses des kennzeichnet, daß in einem Untergesenk, dessen Sintermetalls, der eine gleichmäßige hohe Dichte von Hohlform den Zahnteil des Zahnrades bildet, ein praktisch der theoretischen Höchstdichte in der Veian seinem dem Untergesenk zugeordneten Ende zahnung sicherstellt, ist es vorteilhaft, daß in einem mit einem Fließkegel versehener Vorpreßkörper as Gesenkhohlraum geschmiedet wird, in welchem an geschmiedet wird, so daß der gesinterte Körper Ober- and Untergesenk je ein Mitteldorn vorhanden hauptsächlich nach außen und oben fließt. ist, wobei der Mitteldorn des Untergesenks einen2. The method according to claim 1, characterized in that to achieve such a material flow indicates that in a lower die, the sintered metal of which has a uniform high density of Hollow form forms the tooth part of the gear, one of practically the theoretical maximum density in the Veian its end associated with the lower die ensures toothing, it is advantageous that in one is forged with a flow cone as the die cavity in which an is forged so that the sintered body upper and lower die has a central mandrel mainly flows outwards and upwards. is, the central mandrel of the lower die a 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, kleineren Querschnitt als der Mitteldorn des Obergedadurch gekennzeichnet, daß in einem Gesenk- senks hat. Der Mitteldorn im Untergesenk kann dahohlraum geschmiedet wird, in welchem am 30 bei als zum Obergesenk hin verschiebbarer Preß-Ober- und Untergesenk je ein Mitteldorn vorhan- stempel beim Schmieden fortschreitend in den Geden ist, wobei der Mitteldorn des Untergesenks senkhohlraum eingeschoben werden.3. The method according to claims 1 and 2, smaller cross-section than the central spine of the upper part marked that in a die has. The central mandrel in the lower die can be hollow is forged, in which on the 30th as a sliding upper die towards the upper die and lower die, a central mandrel in front of the forging progressively in the memorials is, whereby the central mandrel of the lower die can be inserted into the cavity. einen kleineren Querschnitt als der Mitteldorn Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrensa smaller cross-section than the central spine The result of the method according to the invention des Obergesenks hat. sind durch Massivumformung in einem Arbeitsgangof the upper die. are in one step thanks to massive forming 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- 35 fertig geschmiedete Kegelzahnräder, bei denen sich durch gekennzeichnet, daß in einem Untergesenk also eine Nachbearbeitung der Zähne erübrigt. Dageschmiedet wird, in welchem der Mitteldorn als durch bleibt das vorteilhafte, durch den hohen Matezum Obergesenk hin verschiebbarer Preßstempel rialfluß erzeugte Gefüge mit ungestörtem Faserverbeim Schmieden fortschreitend in den Gesenk- lauf erhalten.4. The method according to claims 1 to 3, there- 35 ready-forged bevel gears, in which characterized in that reworking of the teeth is unnecessary in a lower die. Forged becomes, in which the central spine remains as through the beneficial, through the high matezum Upper die, which can be moved towards the rial flow, creates a structure with undisturbed fiber bonding Forging progressively received in the die barrel.
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