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Verfahren zum Schmieren eines ,e~Zsstackes
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mit zurückspringeAen Ober'lächen-schnitten Zusammenfassung: Es wird
ein neues und verbessertes Verfahren zum Schmieden zurückspringender Oberflächenabschnitte
eines Werkstückes angegeben, bei dem zumindest eine verlorene Schmiedeform oder
ein Vorformling mit Schmiermittel versehen werden. Die Menge des Schmiermittels
ist so groß, daß ein Zusammenschweißen zwischen der Schmiedeform und dem Werkstück
beim Schmieden verhindert wird. Die verlorene Schmiedeform wird mit dem Vorformling
verbunden, und hiernach werden die miteinander verbundenen Teile gemeinsam geschmiedet.
Dabei wird der Vorformling so bleibend verformt, daß ein Teil seiner Oberfläche
zu einem Teil der Außenfläche der verlorenen Schmiedeform komplementäre Gestalt
erhält. Auf diese Weise hat das geschmiedete Werkstück dann einen zurückspringenden
Oberflächenabschnitt, welcher im wesentlichen komplementär zu mindestens einem Abschnitt
der Außenform der verlorenen Schmiedeform ist. Nach dem Schmieden werden die verlorene
Schmiedeform und das Werkstück abgeschreckt. Danach wird die abgeschreckte verlorene
Schmiedeform vom eigentlichen Werkstück entfernt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmieden von Nerkstücken
aus Metall, welche eine vorgegebene Gestalt erhalten sollen. Genauer gesagt betrifft
die vorliegende Erfindung ein
neues und verbessertes Verfahren
zum Schmieden vorgegebener zurückspringender Oberflächenformen in einem Werkstück,
bei dem eine verlorene Schmiedeform <Hilfsvorformling) und ein das Nerkstück
darstellender Vorformling zusamme{geschmiedet werden. Nach dem Schmieden wird die
verlorene Schmiedeform abgeschreckt, was ihr Entfernen erleichtert.
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Mit bekannten Schmiedeverfahren kann man innen liegende oder außenliegende,
im wesentlichen in axialer Richtung verlaufende Ausnehmungen an Werkstücken nicht
zufriedenstellend herstellen.
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Derartige Ausnehmungen findet man z.B, bei den inneren Laufringen
von Kegellagern oder den inneren und äußeren Laufringen anderer herkömmlicher Lager.
Es wurde festgestellt, daß die Schwierigkeit bei der Herstellung derartiger Rücksprünge
auf die herkömmlichen Schmiedeverfahren zurückzuführen sind. Genauer gesagt lassen
sich die außenliegenden oder innenliegenden Ausnehmungen nicht von der Wand der
Schmiedeform oder der Wand der Kernstange lösen. In der Industriegibt s,-jedoch
verschiedene Verfahren zur Herstellung derartiger Ausnehmungen und Rücksprünge.
Ein übliches derartiges Verfahren bei der Herstellung von Laufringen für Kegellager
und Laufringen für andere Wälzlager ist das Herstellen entsprechender Rohlinge aus
Metall und die nachfolgende spanende Bearbeitung zur Herstellung einer durchgehend
glatten zurückspringenden Oberfläche. Dieses Verfahren wird zwar häufig verwendet,
es hat jedoch eine Mehrzahl erheblicher Nachteile. Ein Nachteil, welcher der spanenden
Bearbeitung eigen ist, ist der,daß unvermeidlich zusätzliche Kosten entstehen. Zu
diesen zusätzlichen Kosten kommt es nicht nur deshalb, weil große Materialmengen
zerspant werden müssen, sondern
auch durch die zusätzliche Wärmebehandlung,
die nach der spanenden Bearbeitung notwendig ist, um die notwendiqe Oberflächenhärte
und die notwendige Einsatztiefe zu erhalten.
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Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß auf dem Gebiet von älzlagern
und Lagerbauteilen ein sehr starker Wettbewerb herrscht.
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Auf dem Gebiet der Herstellung von Lagerbauteilen lassen sich daher
nur sehr geringe Gewinne erzielen. Es ist klar, daß auf diesem Feld somit schon
geringe Kosteneinsparungen erhebliche Wettbewerbsvorteile auf dem Markt für Lagerbauteile
erbringen.
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.us den obenstehenden Überlegungen geht klar hervor, daß das Herstellen
von außenliegenden oder innenliegenden zurückspringenden Oberflächenabschnitten
auf Lagerbauteilen, insbesondere Lagerbauteilen aus Metallpulver, bei der herkömmlichen
spanenden Verarbeitung komplettiert ist und verhältnismäßig teuer ist.
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Darüberhinaus erfordert es einen Mehraufwand an Zeit und Arbeit.
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Aus den oben aufgezählten Gründen ist es schwierig und mit großem
Zeitaufwand verbunden, einem jeden Lagerbauteil präzise die gewünschte Form zu geben.
Im Stand der Technik fehlt ein zuverlässiges und genaues Verfahren zum Herstellen
herkömmlicher Lagerbauteile ohne die oben angegebenen Nachteile.
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Im Stand der Technik fehlen aber nicht nur Verfahren, nach denen sich
große Stückzahlen von inneren oder äußeren Laufringen für Lager kostengünstig herstellen
lassen, welche durchgehend glatte zurückspringende Oberflächenabschnitte aufweisen,
es fehlen auch
Verfahren, mit denen man die Oberflächen von oberflächengehärteten
Lagerteilen aus Metallpulver derart herstellen kann, daß man den durch die Oberflächenhärtung
erhaltenen Schutz ungeschmälert erhält.
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Durch die vorliegende Erfindung sollen die oben angegebenen Nachteile
des Standes der Technik ausgeräumt werden. Es soll ermöglicht werden, in einem Werkstück
innenliegende oder außenliegende zurückspringende Oberflächenabschnitte zu schmieden,
und zwar insbesondere in Werkstücken, welche als Lagerbauteile verwendet werden.
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Diese Aufaabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß
Anspruch 1.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird neben dem das Werkstück ergebenden
Vorformling zusätzlich ein Hilfsvorformling, der eine verlorene Schmiedeform darstellt,
verwendet. Die verlorene Schmiedeform und der Vorformling werden zusammengesetzt
und miteinander verbunden. Um zu verhindern, daß Vorformling und verlorene Schmiedeform
beim Schmieden miteinander verschweißen, wird an der Trennfläche zwischen Schmiedeform
und Vorformlinq ein Trennmittel in Form eines Schmiermittels vorgesehen.
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Dieses Schmiermittel wird entweder auf die Schmiedeform oder auf den
Vorformling oder auf diese beiden Teile aufgetragen, und zwar in einer solchen Menge,
daß das Zusammenschweißen beider Teile beim bei hoher Temneratur erfolgenden Schmieden
sicher verhindert wird. Beim Schmieden selbst erhält der Vorformling eine Gestalt,
die komplementär zu einem Oberflächenabschnitt der verlorenen Schmiedeform ist.
Das geschmiedete Werkstück hat
einen zurückspringenden Oberflächenabschnitt,
welcher im wesentlichen komplementär zu mindestens einem Oberflächenabschnitt der
verlorenen Schmiedeform ist. Nach dem Schmieden werden die verlorene Schmiedeform
und das Werkstück zusammen abgeschreckt.
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Danach wird die verlorene Schmiedeform aus dem Ausnehmung des Werkstückes
entfernt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Vorformling
und die verlorene Schmiedeform aus Metallpulver.
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Die verlorene Schmiedeform wird aus einem Material hergestellt, in
dem sich beim Abschrecken Risse oder Sprünge bilden. Schreckt man dann nach dem
Schmieden die Einheit aus verlorener Schmiedeform und Werkstück ab, so bilden sich
in der verlorenen Schmiedeform Risse und Sprünge, welche das Abnehmen der verlorenen
Schmiedeform von der Ausnehmung des Werkstückes erleichtern.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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In dieser zeigen: Fig. 1A einen Schnitt durch einen Teil einer im
wesentlichen ringförmigen verlorenen Schmiedeform; Fig. lB einen Schnitt durch einen
Teil eines im wesentlichen ringförmigen Vorformlinges; Fig. 1C einen Schnitt durch
eine Einheit, welche durch Zusammenbauen einer verlorenen Schmiedeform nach Fig.
1A
und eines Vorformlinges nach Fig. 13 erhalten wird und vor dem
Schmieden dargestellt ist; Fig. 1D einen Schnitt durch die Einheit nach Fig. 1C
nach dem Schmieden, bei dem der Vorformling so verformt worden ist, daß er die verlorene
Schmiedeform umgibt, wobei eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete außenliegende
Ausnehmung erhalten wird; Fig. 1E einen Schnitt durch die in Fig. 1D gezeigte Einheit
aus Schmiedeform und Werkstück nach dem Abschrecken; Fig. 1F einen Schnitt durch
das fertig geschmiedete Werkstück nach Entfernen der verlorenen Schmiedeform; Fig.
1G eine perspektivische Ansicht des fertigen erkstückes, welches einen inneren Lagerring
für ein Wälzlager darstellt; Fig. 2A einen Schnitt durch einen Teil einer im wesentlichen
ringförmigen verlorenen Schmiedeform; Fig. 2B einen Schnitt durch einen im wesentlichen
ringförmigen Vorformling, aus dem ein äußerer Laufring hergestellt werden soll;
Fig. 2C einen Schnitt durch einen Teil einer Einheit, welche man durch Zusammensetzen
der verlorenen Schmiedeform nach Fig. 2A und des Vorformlinges nach Fig. 2B erhält,
vor dem Schmieden; Fig. 2D einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 2C, wobei jedoch die
Einheit nach dem Schmieden gezeigt ist, bei dem der Vorformling so verformt worden
ist, daß er die verlorene Schmiedeform umgibt und so eine im wesentlichen vertikale
innenliegende Ausnehmung erhält;
Fig. 2E einen Schnitt durch die
in Fig. 2D gezeigte Einheit nach dem Abschrecken; Fig. 2F einen Schnitt durch das
geschmiedete fertige Werkstück nach dem Entfernen der verlorenen Schmiedeform; Fig.
2G eine perspektivische Ansicht des geschmiedeten Werkstückes, welches einen äußeren
Laufring darstellt; Fig. 3, 4 und 5 geschmiedete Zahnräder, die zurückspringende
Oberflächenbereiche aufweisen, die unter Verwendung einer verlorenen Schmiedeform
hergestellt worden sind, deren Gestalt und Abmessung so gewählt ist, daß sie die
gewünschten zurückspringenden Oberflächenabschnitte herstel)en kann; Fig. 6A einen
Schnitt durch eine im wesentl:chen ringförmige verlorene Schmiedeform, welche auf
einen Vorformling aufgesetzt ist, gezeigt vor dem Schmieden; und Fig. 6B die Formanpassung
zwischen verlorener Schmiedeform und Werkstück nach dem Schmieden, bei dem der Vorformling
so verformt worden ist, wiedies der Gestalt der verlorenen Schmiedeform entspricht.
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Die nachstehende detaillierte Beschreibung der Erfindung betrifft
in erster Linie das Schmieden herkömmlicher innerer und äußerer Laufringe für Lager
und das Schmieden von kegelförmigen Lagerteilen. Es versteht sich, daß man analog
auch andere Werkstücke gut schmieden kann, insbesondere dann, wenn die geschmiedeten
fertigen Werkstücke einen innen liegenden oder außenliegenden Rücksprung aufweisen
sollen. Wie weiter unten noch genauer dargelegt werden wird, werden die geschmiedeten
Lagerteile mit vorgegebenen im wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden
Ausnehmungen
aus üblichen pulvermetallurgischen Materialien hergestellt. Die Herstellung der
axialen Rücksprünge erfolgt dadurch, daß man einen Vorformling 10 geeigneter Größe
und Geometrie zusammen mit einer verlorenen Schmiedeform 12 ebenfalls geeigneter
Größe und Geometrie schmiedet.:ozu die verlorene Schmiedeform 12 im einzelnen dient,
wird untenstehend noch genauer beschrieben.
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Nachstehend wird nun unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 1A bis
1G die Herstellung eines inneren Laufringes für ein Wälzlager beschrieben.
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Die Fig. 1A bis 1F zeigen aufeinanderfolgende Arbeitsschritte des
Herstellungsverfahrens, welches letztlich zu dem in Fig. 1E gezeigten inneren Laufring
14 führt. Dieser Laufring 14 hat eine Ausnehmung 16, welche die Lauffläche für die
Wälzkörper bildet.
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Fig. 1A zeigt eine Hälfte der verlorenen Schmiedeform 12, und da unter
ihrer Verwendung der zylindrische innere Laufring 14 von Fig. IG hergestellt werden
soll, versteht sich, daß auch die verlorene Schmiedeform 12 die Gestalt eines im
wesentlichen zylindrischen Ringes aufweist. Die ringformige verlorene Schmiedeform
12 erleichtert eine Ausbildung der Ausnehmung 16 mit einer durchgehend glatten,
in Umfangsrichtung verlaufenden Lauffläche für die Wälzkörper in einem einzigen
Schmiedeschritt.
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Obwohl dies bei der hier betrachteten verlorenen Schmiedeform 12 in
der Zeichnung nicht wiedergegeben ist, kann diese mit einer Mehrzahl innenliegender
oder außenliegender Nuten versehen sein,
wie dies in Fig. 2A gezeigt
ist. Die Nuten können auf der radial innen liegenden oder der radial außenliegenden
Oberfläche der verlorenen Schmiedeform vorgesehen sein, und zwar auf derjenigen
Oberfläche, die der Oberfläche gegenüberliegt, welche komplementär zur Oberfläche
des fertigen Werkstückes ist. Die Nuten erleichtern die Sprung- oder Rißbildung
in der verlorenen Schmiedeform 12 beim Abschrecken, welche ihrerseits das spätere
Entfernen der Schmiedeform vom geschmiedeten Werkstück erleichtert.
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Die verlorene Schmiedeform 12 ist ein Bauteil aus brikettiertem Metallpulver.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch verschiedene andere Materialien
als Metallpulver zur Herstellung derartiger verlorener Schmiedeformen verwendet
werden, vorzugsweise wird jedoch Metallpulver als Material verwendet. Hiervon wird
wieder bevorzugt ein Eisenpulver verwendet, dem eine verhältnismäßig hohe Menge
an Kohlenstoff zugesetzt ist. Man kann stattdessen aber auch ohne jegliche Zugabe
von Kohlenstoff arbeiten. Wenn jedoch Kohlenstoff zugegeben wird, so in der Regel
in der Form von Graphit. Die verwendeten Kohlenstoffmengen können im Bereich von
etwa 0,0 Gew.-% bis hin zu der verhältnismäßig großen enge von größenordnungsmäßig
1,0 Gew.-% liegen.
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Gibt man verhältnismäßig große Kohlenstoffmengen zu, z.B. mehr als
0,0 Gew.-%, so erleichtert dies die Sprung- und Rißbildung in der verlorenen Schmiedeform
12 beim Abkühlen.
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Das Eisenpulver und der in Graphitform zugegebene Kohlenstoff werden
gemischt und dann zu einer geringe Dichte aufweisenden halbfertigen verlorenen Schmiedeform
12 georeßt oder brikettiert. Hat z.B. das Eisenpulver einen Kohlenstoffgehalt von
0,0
%, so sollte die brikettierte verlorene Schmiedeform 12 nach dem Brikettieren in
einer kohlenstoffentziehenden Atmosphäre gesintert werden. Gibt man dagegen 1 Gew.-%
Kohlenstoff zu dem Eisenpulver hinzu, so sollte die brikettierte verlorene Schmiedeform
12 in einer karbonisierenden Atmosphäre gesintert werden. Die aufeinanderfolgenden
Schritte des Brikettierens und Sinterns, die oben angesprochen sind, sind an sich
bekannte Arbeitsschritte und können unter Verwendung beliebiger geeigneter Vorrichtungen
zur Herstellung von Teilen aus Metallpulvern hergestellt werden. Da derartige Arbeitsschritte
für sich allein genommen nicht zur vorliegenden Erfindung gehören, brauchen sie
auch nicht detailliert beschrieben zu werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
daß eine brikettierte verlorene Schmiedeform mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,0
% deshalb in einer dekarbonisierenden Atmosphäre gesintert wird und eine verlorene
Schmiedeform mit einem Kohlenstoffgehalt von 1,0 Gew.-% in einer karbonisierenden
Atmosphäre gesintert wird, weil die dekarbonisierende Atmosphäre für eine bessere
maschinelle Bearbeitbarkeit sorgt, während die karbonisierende Atmosphäre die Riß-
oder Sprungbildung beim Abschrecken begünstigt.
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Ganz allgemein gilt, daß immer dann, wenn in der brikettierten verlorenen
Schmiedeform 12 mehr als 0,0 Gew. -% Kohlenstoff enthalten sind, das Sintern in
einer Schutzatmosphäre erfolgt. Es versteht sich, daß umso mehr Risse und Sprünge
in der verlorenen Schmiedeform beim Abschrecken erzeugt werden, je höher der Kohlenstoffgehalt
ist. Eine vermehrte Rißbildung oder Sprungbildung in der abgeschreckten verlorenen
Schmiedeform bedeutet eine leichtere Abnehmbarkeit der Schmiedeform vom fertigen
Werkstück.
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Zusätzlich zu den schon oben angegebenen Eigenschaften muß die verlorene
Schmiedeform 12 eine solche Geometrie haben, daß sie beim Abschrecken leicht zerspringt.
Darüberhinaus ist es wichtig, daß die Geometrie der verlorenen Schmiedeform so gewählt
ist,daß man diejenige mechanische Festigkeit erhält, welche die Schmiedeform haben
muß, damit keine unerwünschten Brüche unter den Arbeitsbedingungen beim herkömmlichen
Schmieden auftreten, welches einen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
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Es versteht sich, daß man zur Verbesserung der Riß- und Sprungbildung
in verlorenen Schmiedeformen beim Abschrecken natürlich das Metallpulvermaterial
und den Kohlenstoffgehalt nach an sich bekannten Regeln in geeigneter Weise aussucht.
Auch diese Regeln stellen, für sich allein genommen, keinen Teil der vorliegenden
Erfindung dar. Bilden sich in der verlorenen Schmiedeform 12 beim Abschrecken Risse
oder Sprünge, so kann sie leichter von dem Vorformling lo entfernt werden.
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Der Vorformling 10 bildet später den inneren Laufring 14. Wie schon
ausgeführt, zeigen die Fig. 1A und 1F deutlich die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nacheinander durchgeführten Arbeitsschritte bei der Herstellung eines innen liegenden
Laufringes 14 mit einer außenliegenden Ausnehmung 16, welche die Lauffläche für
Wälzkörper bildet. Der Vorformling 10 ist ebenfalls aus geeignetem Metall, vorzugsweise
Metallpulver, hergestellt. Der Vorformling 10 ist oberflächengehärtet, wie scäter
noch genauer beschrieben wird. Auf diese Weise erhält man eine lange Standzeit,
und es wird verhindert, daß sich im Vorformling 10 Risse oder Sprünge bilden, wenn
dieser zusammen
mit der verlorenen Schmiedeform 12 abgeschreckt
wird. Die außenliegende Oberfläche des Vorformlings 10 muß aber nicht unbedingt
oberflächengehärtet sein. Ist dies der Fall, so wird der Vorformling aus einem Metall
hergestellt, das keine Riß- oder Sprungbildung zeigt, wenn die verlorene Schmiedeform
in der noch genauer zu beschreibenden Art und Weise abgeschreckt wird. Das Werkstück
kann dann später karbonisiert werden. Wird jedoch Metallpulver an Material für den
Vorformling verwendet, so ist eine Oberflächenhärtung von Vorteil. Der aus Metallpulver
hergestellte Vorformling 10 sollte bei Abschreckung nicht zur Riß-oder Sprungbildung
neigen, jedoch eine so große mechanische Festigkeit aufweisen, daß beim Schmieden
selbst keine Sprünge auftreten oder Materialteile abbröckeln. Außerdem soll das
verwendete Material natürlich die gewünschte bleibende Verformung des Vorformlings
10 zum inneren Laufring 14 ermoglichen. Ein entsprechendes geeignetes Metallpulver
ist zum Beispiel Eisenpulver oder das Pulver eines niederlegierten Stahles, welches
das Äquivalent von Schmiedestählen der Serien AISI 1000 bis 4600 darstellen. Derartige
Pulver aus niederlegiertem Stahl und Eisenpulver können zusätzlich mit geeigneten
Kohlenstoffmengen versehen werden.
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Bei der Herstellung des Vorformlings 10 kann man eine Mischung aus
Metallpulver und Kohlenstoff verwenden. Diese wird dann in einer Presse brikettiert,
und man erhält so einen halbfertiggestellten Vorformling mit niederer Dichte. Das
Brikettieren des Vorformlings erfolgt in üblicher Weise und stellt alleingenommen
ebenfalls keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.
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Der so hergestellte halb fertige Vorformling 10 aus brikettiertem
Metallpulver wird dann in bekannter Weise gesintert und aufgekohlt. Das Sintern
und Aufkohlen erfolgt derart, daß man unter anderem eine oberflächengehärtete Oberfläche
22 erhält. Es versteht sich, daß die Arbeitsbedingungen bei dem an sich bekannten
Sintern und Aufkohlen so eingestellt werden, daß man bei den bekannten Verfahren
die gewünschten Eigenschaften erhält. Eine genauere Beschreibung der Arbeitsbedingungen
beim Sintern und Karbonisieren wird weiter unten gegeben.
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Die oben beschriebenen Arbeitsschritte erfolgen in einem üblichen
Sinterofen,der mit einer bekannten Karbonisiereinrichtung und Tempereinrichtung
versehen ist. Ein derartiges Sinter-Karbonisier-Verfahren, wie es zur Herstellung
des Vorformlinges 10 verwendet werden kann, ist in Einzelheiten in der US-PS 39
92 763 beschrieben. Mit den oben angegebenen Schritten kann man auf bekannte Weise
sicherstellen, daß der Vorformling solche chemischen und physikalischen Eigenschaften
aufweist, wie sie für den fertigen Laufring 14 gewünscht werden.
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Zum Beispiel kann die oberflächengehärtete Oberfläche 22 des Laufringes
14 einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,85 Gew.-% bis etwa 0,95 Gew.-% aufweisen,
während der Kern 24 des Laufringes 14 einen Kohlenstoffgehalt zwischen etwa 0,22
und 0,28 Gew.-% aufweisen kann. Das Sintern und Karbonisieren wird solange fortgesetzt,
bis die Einsatzschicht des Vorformlinges den qewunschten Kohlenstoffgehalt aufweist,
mit dem eine Rockwell C-Härte zwischen etwa 60 und 64 erreicht wird, wenn der Vorformling
abgeschreckt wird. Das Sintern und Karbonisieren wird solange fortgesetzt,
bis
man die gewünschte Eindringtiefe erhalten hat, wie sie für den vorgesehenen Einsatzzweck
des jeweiligen Lagerteiles erforderlich ist.
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Wie am besten aus den Fig. 13 und 1C ersichtlich ist, wird der im
wesentlichen ringförmige Vorformling 10 beim Brikettieren mit einem nach außen verlaufenden
Flansch 26 versehen. Der Flansch 26 dient nicht nur zum Abstützen der verlorenen
Schmiedeform 12 vor dem Schmieden und während des Schmiedens, er stellt zugleich
eine der Seitenwände der Ausnehmung 16 dar. Ein Endabschnitt 28 des Vorformlinges
hat solche Abmessungen, daß er aus der verlorenen Schmiedeform 12 soweit übersteht,
daß er beim Schmieden so verformt werden kann, da9 ein zweiter Flansch an der Unterseite
der verlorenen Schmiedeform 12 erhalten wird, der die zweite Seitenwand der Ausnehmung
16 darstellt. Das Ergebnis dieses Schmiedens des Vorformlinges ist in Fig. 1D gezeigt.
Der Endabschnitt 28 des Vorformlings 10 bildet nun einen dem Flansch 26 entsprechenden,
die zweite Seitenwand der Ausnehmung 16 darstellenden Flansch.
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Wie aus Fig. 1C gut ersichtlich ist, liegt die verlorene Schmiedeform
12 vor dem Schmieden eng an dem Flansch 26 an. In der Praxis ist die verlorene Schmiedeform
12 im leichten Preßsitz auf den Vorformling 10 aufgesetzt.
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Entweder der Vorformling 10 oder die verlorene Schmiedeform 12 oder
beide Teile werden mit einem geeigneten Schmiermittel beschichtet. Damit wird verhindert,
daß die aneinander anliegenden Oberflächen von verlorener Schmiedeform und Vorformling
aneinander hängenbleiben. Das Schmiermittel verhindert, daß der Vorformling
10
und die verlorene Schmiedeform 12 beim Schmieden zusammenschweißen oder miteinander
fest verbunden werden. Erfolgt ein derartiges Zusammenschweißen von Schmiedeform
und Vorformling beim Schmieden, so wird die oberflachengehrrtete Oberfläche des
Vorformlings beschädigt. Außerdem ist dann das Abnehmen der verlorenen Schmiedeform
12 von dem Vorformling 10 komplizierter. Es ist daher wichtig, daß ein solches Schmiermittel
verwendet wird, das das oben beschriebene Zusammenschweißen von Schmiedeform und
Vorformling verhindert. Es versteht sich, daß dann eine Beschädigung der oberflächengehärteten
Oberfläche 22 des Vorformlings 10 nicht auftritt. Darüber hinaus läßt sich die verlorene
Schmiedeform 12 leichter vom fertigen Werkstück abnehmen.
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Um dies zu erreichen, wird das Schmiermittel so ausgewählt, daß das
Zusammenschweißen von verlorener Schmiedeform und Vorformling beim Schmieden verhindert
wird. Die Auswahl der Schmiermittel erfolgt wieder nach bekannten Ingenieurregeln
im Hinblick auf die Verhinderung eines Zusammenschweißens.
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Es wurde herausgefunden, daß ein Schmiermittel auf Wasserbasis mit
suspendierten feinen Graphitpartikeln gut arbeitet.
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Die durch Zusammenbau des Vorformlinges 10 und der verlorenen Schmiedeform
12 erhaltene, in Fig. 1C gezeigte Einheit wird in uie Schmiedeform einer Heißschmiedeoresse
eingesetzt, wie dies in der US-PS 39 92 763 und der verwandten US-PS 40 02 471 beschrieben
ist.
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Beim Schmieden werden sowohl der Vorformling 10 als auch die verlorene
Schmiedeform 12 weiter verdichtet, und bei dieser Verformung erhält dann der Vorformling
seine gewünschte Gestalt.
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Es sei darauf hingewiesen, daß beim Schmieden in der Heißschmiedepresse
sowohl der Vorformling 10 als auch die verlorene Schmiedeform 12 im wesentlichen
unterhalt der Form- oder Kernstangenoberfläche liegen. Wie schon oben dargelegt,
waren bisher durchgeführte Versuche zum Schmieden axialer Rücksprünge in Werkstücken
deshalb nicht erfolgreich, weil sich das Werkstück nicht von der Formoberfläche
bzw. der Kernstange trennen ließ.
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Nach dem Schmieden haben sowohl der Vorformling 10 als auch die verlorene
Schmiedeform 12 einen Querschnitt, der in der gewünschten Weise vermindert ist.
Nach dem Schmieden werden beide Teile dann aus der Schmiedeform entnommen. Hiernach
werden Schmiedeform und Werkstück abgeschreckt. In Fig. 1E sind in der verlorenen
Schmiedeform 12 übertrieben groß Risse und Sprünge wiedergegeben, welche beim Abschrecken
entstanden sind.
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Das im Einzelfalle verwendete Abschreckmedium, die Temperatur des
Abschreckmediums und die vorgeschriebene Verweildauer, die zur Riß- und Sprungbildung
in der verlorenen Schmiedeform 12 erforderlich ist, wird wieder im Einklang mit
den üblichen Regeln ausgewählt. Natürlich kann man die Arbeitsparameter beim Abschrecken
innerhalb vorgegebener Grenzen abändern. Als Abschreckmedium kann z.B. ein Ö1 verwendet
werden, wie dies in der US-PS 39 32 763 und der US-PS 40 02 471 angegeben ist.
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Der Vorformling 10 ist aus einem Material hergestellt und wird so
thermisch behandelt, daß sich im Vorformling 10 beim Abschrecken zusammen mit der
verlorenen Schmiedeform 12 keine Risse oder Sprünge bilden. Ein geeignetes Material,
das nach dem Heißschmieden beim Abschrecken nicht zur Riß- oder Sprungbildung reigt,
ist ein Metallpulver, das beim Zusmensintern zum Vorformling in geeigneter Weise
aufgekohlt worden ist.
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Die verlorene Schmiedeform 12, in der beim Abschrecken Risse und Sprünge
entstanden sind, wird anschließend von dem fertiggeschmiedeten Laufring 14 abgenommen.
Dieses Abnehmen kann leicht und einfach auf herkömmliche Weise erfolgen. Enthält
z.B.
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die verlorene Schmiedeform 12 keinen Kohlenstoff, so läßt sie sih
leicht durch spanendes Bearbeiten entfernen; enthält die verlorene Schmiedeform
12 dagegen viel Kohlenstoff, so kann die nach dem Abschrecken Risse und Sprünge
aufweisende Schmiedeform durch geeignetes, herkömmliches mechanisches Zerbrechen
entfernt werden.
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Beim Abschrecken entstehen ausreichend viele Risse und Sprünge, so
daß man auch andere bekannte Verfahren zum vollständigen Entfernen der Risse und
Sprünge aufweisenden verlorenen Schmiedeform 12 aus der Ausnehmung 16 des Laufringes
14 verwenden kann.
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Die erhaltene Ausnehmung 16 des Laufringes 14 ist direkt für die Weiterverwendung
geeignet; wünscht man Oberflächenrauhigkeiten im Bereich von 0 bis 50 Mikro-Inch
(entsoricht O - 1,3 /u), , so ist nur ein letztes Überschleifer. erforderlich. Oberflächen
mit Rauhigkeiten von 125 Mikro-Inch (entspricht 3,2 /u) lassen
sich
mit dem oben beschriebenen Verfahren ohne weiteres direkt erhalten. Gibt man sich
mit dem Aufbringen des Schmiermittels zwischen verlorener Schmiedeform und Vorformling
besondere Mühe, so lassen sich Oberflächen mit Rauhigkeiten bis 60 Mikro-Inch (entspricht
1,5 ,u) erhalten. Zu den anderen Verfahren zum Entfernen der verlorenen Schiedeform
von dem geschmiedeten Werkstück gehoren einerseits das Zerspanten, das dann durchgeführt
wird, wenniRer verlorenen Schmiedeform beim Abschrecken praktisch keine Snrungbildung
stattfindet, und andererseits das mechanische Zerbrechen der verlorenen Schmiedeform
12 unter Verwendung geeigneter Werkzeug, das dann durchgeführt wird, wenn eine verlorene
Schmiedeform vorliegt, die durch Abschrecken in nennenswertem Ausmaße Sprünge oder
Risse erhält. Im letzteren Falle kann die verlorene Schmiedeform beim Abschrecken
so stark springen, daß sie einfach auf den Boden des Abschreckbades fällt.
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Die obenstehende Aufzählung von Möglichkeiten für das Abnehmen der
verlorenen Schmiedeform 12 dient nur zur Erläuterung und soll keinerlei Beschränkung
darstellen. Da ein Schmiermittel verwendet wird, wird die einsatzgehärtete Oberfläche
22 durch die verlorene Schmiedeform 12 nicht beschädigt, und das Entfernen der letzteren
wird erleichtert.
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Aus den obenstehenden Darlegungen geht hervor, daß bei den aufeinanderfolgenden
Herstellungsschritten, bei denen eine verlorene Schmiedeform 12 verwendet wird,
nur ein einmaliges Schmieden notwendig ist, um einen inneren Laufring 14 mit einer
außenliegenden axialen Ausnehmung 16 herzustellen.
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Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2G die Herstellung
eines äußeren Laufringes für ein Wälzlager beschrieben.
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In Fig. 2A ist eine hierzu verwendbare verlorene Schmiedeform 12'
wiedergegeben, während Fig. 2B den später den Laufring bildenden Vorformling 10'
wiedergibt. In Fig. 2G ist der fertige äußere Laufring 30 gezeigt, welcher eine
innenliegende, im wesentlichen in axialer Richtung verlaufende Ausnehmung 32 aufweist.
Der Hauptunterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem weiter oben beschriebenen
Ausführungsbeispiel ist der, daß die verlorene Schmiedeform 12' und der Vorformling
10' dazu verwendet werden, einen äußeren Laufring 30 mit einer innenliegenden Ausnehmung
32 herzustellen. Der Unterschied in den Schritten des Herstellungsverfahrens ist
natürlich der, daß der Vorformling 10' radial außerhalb der verlorenen Schmiedeform
12' liegend im Preßsitz auf diese aufgesetzt wird. Bei der weiter oben beschriebenen
Ausführungsform war dagegen die verlorene Schmiedeform auf der Auenseite des Vorformlinges
angeordnet. Die verlorene Schmiedeform 12' ist von einem außenliegenden ringförmigen
Flansch 26' des Vorformlinges her abgestützt und wird durch diesen beim Schmieden
in der gewünschten Stellung gehalten. Bei der hier betrachteten Ausführungsform
dienen Nuten 34 der verlorenen Schmiedeform 12' dazu, eine noch bessere Sprung-
und Rißbildung in der verlorenen Schmiedeform 12' beim Abschrecken zu erzielen.
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Die Schritte bei der Herstellung der verlorenen Schmiedeform und des
Vorformlinges sind im wesentlichen die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Auch die zum Herstellen von
Schmiedeform und Vorformling dienenden
Materialien können dieselben sein, und das Schmieden, das Abschrecken und das Entfernen
der Schmiedeform erfolgt genauso wie schon oben beschrieben. Aus diesem Grunde ist
an dieser Stelle eine nochmalige detaillierte Beschreibung des Herstellungsverfahrens
nicht mehr erforderlich.
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Nunmehr wird auf die Fig. 3, 4 und 5 Bezug genommen, in denen Zahnräder
40, 50 und 60 aus Pulvermetall dargestellt sind. Die Zahnräder haben jeweils eine
mittige öffnung und einen zurückspringenden Oberflächenabschnitt 42, 52 bzw. 62.
Die zurückspringenden Oberflächenabschnitte 42, 52 und 62 werden durch herkömmliches
Schmieden in geeigneter'leise hergestellt, z.B.
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in einer Heißschmiedepresse, wobei zur Formung dieser zurückspringenden
Oberflächenabschnitte eine entsprechende, komplementäre Außenform aufweisende ,
verlorene Schmiedeform verwendet wird, die in der Zeichnung nicht wiedergegeben
ist.
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Die oben beschriebenen Beispiele fr die Herstellung von Werkstücken
mit zurückspringenden Oberflächenabschnitten unterschiedlicher Geometrie durch Schmieden
zeigten, daß unter Verwendung von verlorenen Schmiedeformen eine enorme Vielfalt
von zurückspringenden Oberflächenabschnitten hergestellt werden können und zwar
auch auf anderen Werkstücken als auf Lagerteilen. Wie bei den anderen schon beschriebenen
Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn die verlorenen Schmiedeformen aus zusammengesintertem
Metallpulver bestehen. Darüberhinaus werden geeignete Schmiermittel als Trennmittel
zwischen Schmiedeform
und Werkstück verwendet, welche entweder
auf die Schmiedeform oder das Werkstück, vorzuasweise auf beide, aufgetragen werden
und ein Zusammenschweißen oder ein Fest-Miteinander-Verbinden von Schmiedeform und
Werkstück beim Schmieden verhindern.
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Auch diese verlorenen Schmiedeformen können mit Nuten oder anderen
zahnförmigen Profilen versehen werden, durch welche die Riß-und Sprungbildung beim
Abschrecken verbessert wird.
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Nunmehr wird auf die Fig. 6A und 6B Bezug genommen, in welchen nur
zwei der Herstellungsschritte bei der Erzeugung eines Laufringes 70 für ein Kegellager
gezeigt sind. Die Herstellungsschritte sind an sich im wesentlichen die gleichen,
wie sie schon weiter oben unter Bezugnahme auf die Laufringe 14 und 30 beschrieben
worden sind. Die Unterschiede bestehen im wesentlichen darin, daß sowohl eine verlorene
Schmiedeform 72 als auch ein Vorformling 74 mit abweichender Geometrie durch Brikettieren
von Metallpulver hergestellt sind. Diese Geometrien sind so gewählt, da9 man durch
Schmieden den Laufring 70 fiir ein Kegellager herstellen kann. Die verlorene Schmiedeform
72 ist in geeignetem Preßsitz auf die außen liegende kegelsturtipfförmige Oberfläche
des Vorformlinges 74 aufgesetzt. Der Vorformling 70 hat einen oberen Endabschnitt
76, dessen Abmessung so gewählt ist, daß er beim Schmieden einen oberen Flansch
78 des Laufringes 70 bilden kann. Die Auswahl der Materialien, das Brikettieren,
das Sintern, das Aufkohlen , das Schmieden, das Abschrecken und das Entfernen der
verlorenen Schmiedeform und auch das Aufbringen von Schmiermittel erfolgen unter
Berücksichtigung der gleichen Gesichtspunkte, wie sie oben beschrieben worden sind,
und man erhält so den inneren Laufring 70 mit einer außenliegenden
Lauffläche.
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Nachstehend werden zur noch genaueren Beschreibung der Erfindung noch
konkrete, praktische Ausführungsformen beschrieben.
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Beispiel 1: Es wird eine verlorene Schmiedeform aus einem geeigneten
Eisenpulver hergestellt, wie es auch zur Herstellung von Pulver -metallteilen verwendet
wird. Dem Eisenpulver wird eine verhältnismäße hohe Menge Kohlenstoff zugesetzt,
nämlich 1,0 Gew.-%. Der Kohlenstoff wird in Form von Graphit zugegeben.
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Die Mischung aus Eisenpulver und Kohlenstoff wird unter ausreichend
hohem Druck brikettiert, so daß man eine halbfertige, geringe Dichte aufweisende
verlorene Schmiedeform erhält. Beim Brikettieren erhält man bei dem hier betrachteten
praktischen Ausführungsbispiel ein ringförmiges Teil, mit einem Innendurchmesser
von etwa 8,4 cm und einem Außendurchmesser von etwa 9 cm und einer Hohe von etwa
2,5 cm. Eine verlorene Schmiedeform mit derartigen Abmessungen kann den beim Schmieden
auf sie einwirkenden Kräften ohne Bruch standhalten und so die Ausbildung einer
Ausnehmung beim Schmieden eines Vorformlinges ermöglichen. Es erfolgt auch ohne
Schwierigkeit eine Riß-und Sprungbildung beim Abschrecken, Die oben angegebenen
Abmessungen von Schmiedeform und Vorformling sind so gewählt, daß die verlorene
Schmiedeform im leichten Preßsitz auf die entsprechende, radial außenliegende Oberfläche
des ringförmigen Vorformlinges aufgesetzt werden kann, um diesem beim Schmieden
eine außenliegende Ausnehmung zu geben.
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Der Vorformling besteht aus dem Pulver eines niederlegierten Stahls,
welcher in Pulverform das äquivalent zu einem Schmiedestahl der Serie AISI 4600
darstellt. Der Vorformling hat einen Kohlenstoffgehalt in Bereich von 0,22 Gew.-%.
Die vorstehend angegebenen Materialien werden in einer Presse brikettiert, und man
erhält als Halbfertigprodukt einen Vorformling mit einer Dichte von etwa 80 % des
voll verdichteten fertigen Teiles. Der brikettierte Vorformling hat ebenfalls im
wesentlichen ringförmige Gestalt und weist einen Innendurchmesser von 6,4 cm und
einen Außendurchmesser von 8,4 cm sowie eine Höhe von etwa 4 cm auf. Darüber hinaus
ist der Vorformling beim Brikettieren mit einem ringförmigen Flansch versehen, der
bei einem seiner Enden liegt, wie dies in Fig. 1B gezeigt ist. Damit läßt sich die
verlorene Schmiedeform im Preßsitz auf ihn aufsetzen.
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Nach dem Brikettieren wird der Vorformling in einem kombinierten Arbeitsschritt
gesintert und aufgekohlt, wie er in der US-PS 39 92 763 beschrieben ist. Bei diesem
Verfahren wird der Vorformling in einem Sinterofen, der zugleich mit den Einrichtungen
und Steuerungen zum Erzeugen einer Aufkohlungsatmosphäre versehen ist, gesintert
und aufgekotilt. Das Sintern und Aufkohlen erfolgt bei einer Temneratur von etwa
205o ° F (entspricht 13940 K), und die Menge des endothermen Aufkohlungsgases liegt
bei 2700 Ft3/h (entspricht 11,6 m3/h). Das Sintern und Karbonisieren erfolgt über
eine Zeitspanne von 45 Min. hinweg, wobei das Sintern etwa 25 Min. lang bei einer
Temperatur von 2050 ° F (entsoricht 13940 K) erfolgt, während das
Aufkohlen
danach bei 17000 F (entspricht 12000 K) über den Rest der Behandlungsdauer hinweg
erfolgt. Nach der mit den vorstehenden Parametern durchgeführten Behandlung ist
die Oberfläche aufgekohlt und weist einen Kohlenstoffgehalt von 0,75 - 0,90 Gew.-%
auf. Die gesamte Tiefe der aufgekohlten Schicht beträgt etwa 0,08 inch (entspricht
2 mm). Der veLbleibende Kern des Vorformlinges hat einen Kohlenstoffgehalt von etwa
0,22 Gew.-%.
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Nach dem Sintern und Aufkohlen werden sowohl der Vorformling als auch
die verlorene Schmiedeform mit Schmiermittel überzogen.
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Auf diese eise wird verhindert, daß Schmiedeform und Vorformling während
des Schmiedens zusammenbacken und verschweißen.
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Das Schmiermittel ist ein solches auf Wasserbasis und enthält als
Suspension fein zermahlenen Graphit.
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Danach werden Vorformling und Schmiedeform in eine übliche Heißschmiedepresse
eingelegt. Beim Heißschmieden, bei dem die Arbeitstemperatur 1750 ° F (entspricht
1228 ° K) beträgt, wird auf die aus Vorformling und verlorener Schmiedeform gebildete
zusammengesetzte Einheit ein Druck von etwa 75 Tsi ausgeübt. Durch das Schmieden
wird der Querschnitt sowohl der verlorenen Schmiedeform als auch der Querschnitt
des Vorformlinges weiter verkleinert, wobei das Material verdichtet wird, und dies
erfolgt derart , daß das geschmiedete Werkstück die gewünschten Abmessungen und
die gewünschte Dichte nat.
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Nach dem Schmieden werden sowohl der geschmiedete Vorformling als
auch die verlorene Schmiedeform in einem Ölbad mit einer Temperatur von etwa 16000
F (entspricht 11450 K) über 90 Sek.
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hinweg abgeschreckt. Bei diesen Bedingungen erfolgt in der verlorenen
Schmiedeform eine Bildung von Rissen und Sprüngen durch Abschrecken.
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Nach Beendigunq des Abschreckens läßt sich die Risse und Sprünge aufweisende
verlorene Schmiedeform leicht durch mechanisches Wegbrechen von dem geschmiedeten
inneren Laufring entfernen, z.B. durch einen harten Schlag mit einem Hammer oder
durch ein Vibrator-Schlagwerkzeug, wobei diese Werkzeuge in den Risse und Sprünge
aufweisenden Gebieten angesetzt werden.
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Beispiel 2: Bei diesem Beispiel wird die verlorene Schmiedeform durch
Brikettieren aus einem Eisenpuder hergestellt, der keinen Kohlenstoff enthält. Die
beim Brikettieren erhaltene halbfertige Schmiedeform wird dann in einer geringen
Kohlenstoffgehalt aufweisenden Atmosphäre gesintert, also nicht in einer Aufkohlungsatmosphäre.
Man erhält so ein maschinell bearbeitbares Material. Der Außendurchmesser der verlorenen
Schmiedeform beträgt etwa 9,5 cm, ihr Innendurchmesser etwa 8,9 cm und ihre Höhe
etwa 2,5 cm. Die Abmessungen der verlorenen Schmiedeform sind so gewählt, daß sie
im Preßsitz in die innere Mantelfläche des ringförmigen Vorformlinges eingesetzt
werden kann und daß sie das Manipulieren und das Schmieden ohne Beschädigung übersteht.
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Der Vorformling wird mit der in Fig. 2B wiedergegebenen Geometrie
aus demselben niederlegierten Stahlpulver hergestellt wie beim Beispiel 1. Er hat
jedoch einen Kohlenstoffgehalt von 0,22 bis 0,28 Gew.-%. Der brikettierte Vorformling
hat einen Außendurchmesser von etwa 10,8 cm und einen Innendurchmesser von etwa
9,5 cm sowie eine Höhe von eta 4 cm. Dann wird das Material gesintert und aufgekohlt.
Bei diesem Arbeitsschritt wird die außenliegende Schicht des Vorfcrmlinges mit Kohlenstoff
angereichert. Beim Sintern und Aufkohlen werden dieselben Temperaturen eingehalten
wie beim Beispiel 1, nämlich 20500 F (entspricht 13940 K), wobei die Menge des ver¢endeten
endothermen Aufkohlqases in etwa 2700 ft3/h (entspricht 11,6 m3/h) beträgt. Die
Behandlungsdauer betrugt 45 Minuten. Arbeitet man mit diesen Verfahrenssarameternw
so erhalt man eine aufgekohlte Oberflächenschicht, welche 0,75 - 0,95 Gew.-% Kohlenstoff
enthält, sowie einen Kern mit 0,25 Gew.-% Nohlensto£f).
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Nach dem Sintern und Aufkohlen wird der Vorformling mit Grashitschmiermittel
überzogen und dann mit der verlorenen Schmiedeform zusammengebaut, welche radial
innen in dem Vorformling liegt, wie dies in Fig. 2C gezeigt ist. Nach diesem Zusammenbau
werden Vorformling und verlorene Schmiedeform gemeinsam geschmiedet. Das Schmieden
der durch Zusammenbau erhaltenen Einheit aus Schmiedeform und Vorformling führt
zu der in Fig. 2D gezeigten Anordnung. Das Schmieden erfolgt in einer herkömmlichen
Vorrichtung zum Schmieden von Sintermaterialien (sinta-forge system).
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Bei diesem Schmieden des Sintermaterials beträgt die Arbeitstemperatur
etwa 1750 ° F(entsnricht 12280 K), und der Arbeitsdruck beträgt etwa 75 Tsi.
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Nach den oben beschriebenen Arbeitsschritten werden sowohl der Vorformling
als auch die verlorene Schmiedeform in einem Ölbad abgeschreckt, das sich auf einer
Temperatur von 16000 F(entspricht 11450 K) befindet. Die Abschreckdauer beträgt
90 Sek.
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Bei Einhaltung dieser Parameter läßt sich die verlorene Schmiedeform
maschinell abtragen, und die Oberflächenschichten des geschmiedeten Werkstückes
sind aufgekohlt.
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Nach Beendigung des Abschreckens läßt sich die Sprünge aufweisende
verlorene Schmiedeform leicht von dem geschmiedeten inneren Laufring durch übliche
maschinelle Bearbeitung entfernen.
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Beispiel 3: Bei diesem Beispiel wird die verlorene Schmiedeform durch
Brikettieren aus einem Pulvermaterial mit 0,65 Gew.-% Kohlenstoff hergestellt. Nach
dem Brikettieren wird die Schmiedeform in einer Aufkohlatmosphäre gesintert. Ihr
Außendurchmesser beträgt etwa 11,4 cm, ihr Innendurchmesser etwa lo,8 cm und ihre
Höhe etwa 2,5 cm. Die verlorene Schmiedeform wird im leichten Preßsitz auf die Innenseite
eines ringförmigen Vorformlinges aufgesetzt.
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Der Vorformling wird mit der in Fig. 25 wiedergegebenen Geo -metrie
aus einem niederlegierten Stahlpulver hergestellt, welches das Pulveräquivalent
eines Schmiedestahles der Serie AISI
4600 darstellt und einen Kohlenstoffgehalt
von 0,25 Gew.-% aufweist. Der brikettierte Vorformling hat einen Außendurchmesser
von etwa 12,1 cm, einen Innendurchmesser von etwa 3,8 cm und eine Dicke von etwa
2,5 cm. Bei dem schon oben angegebenen Sintern und Aufkohlen erhält man eine aufgekohlte
Oberflächenschicht des Vorformlinges. Das Sintern und Aufkohlen erfolgt wie beim
Beispiel 1, die Sintertemperatur beträgt etwa 2050 ° F(entspricht 1394 ° R), das
endotherme Aufkohlgas wird in einer Menge von etwa 2700 ft3/h (entssricht 11,6 m3/h)
verwendet, und die Behandlungsdauer beträgt etwa 45 Min. Arbeitet man mit diesen
Verfahrenssarametern,so erhalt man aufgekohlte Oberflächenschichten einem Kohlenstoffgehalt
von etwa 0,85 Gew.-% und einen Kern mit etwa 0,28 Gew.-% Kohlenstoff.
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Nach den soeben beschriebenen Verfahrensschritten wird ein Grashitschmiermittel
sowohl auf die verlorene Schmiedeform als auch auf den Vorformling aufgetragen.
Die so beschichteten Teile werden dann so zusammengesetzt, wie dies in Fig. 2C gezeigt
ist.
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Die durch das Zusammensetzen erhaltene Einheit wird in einer Heißschmiedenresse
geschmiedet, wobei eine Temperatur von etwa 17500 F(entspricht 12280 K) eingehalten
wird und mit einem Druck von etwa 75 Tsi gearbeitet wird.
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Nach Beendigung der oben beschriebenen Schritte werden das geschmiedete
Werkstück zugleich mit der mitgeschmiedeten Schmiedeform in einem ölbad aJgeschreckt,
das eine Temperatur von etwa 16000 F (entsoricht 11450 K) hat. Die Abschreckzeit
beträgt 90 Sekunden. Bei Einhaltung dieser Bedingungen erhält man
beim
Abschrecken in der verlorenen Schmiedeform Risse und Sprünge. Danach wird die verlorene
Schmiedeform, welche beim Abschrecken Risse und Sprünge erhalten hat, dadurch von
dem äußeren Laufring entfernt, daß man die Risse und Sprünge aufweisenden Bereiche
mit harten Hammerschlägen oder mit einem Vibrator-Schlagwerkzeug bearbeitet.
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Bei Abwandlungen der Erfindung kann man auch Endprodukte erzeugen,
die im ganzen Volumen durchgehärtet sind und nicht eine Schichtstruktur bestehend
aus einer einsatzgeharteten harten Oberflächenschicht und einem weichen Kern aufweisen.
Dies läßt sich dadurch erhalten, daß man in dem zur Herstellung des Vorformlinges
verwendeten Metallpulver einen höheren Rohlenstoffgehalt wählt und den Vorformling
gemäß der US-PS 40 02 471 sintert. Dies läßt sich ferner auch dadurch erhalten,
daß man ein Stahlpulver eines niederlegierten Stahles vom Typ AISI 4600 verwendet,
der einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,60 bis 0,70 Gew.-% aufweist, das man das
so erhaltene Produkt in einer Atmosphäre mit vorgegebener Zusammensetzung sintert
und so sicherstellt, daß man in dem ganzen Volumen des gesinterten Vorformlinges
einen Gesamtkohlenstoffqehalt von 0,60 bis 0,70 Gew. -% einhält. Danach wird der
Vorformling in der oben beschriebenen krt und Weise mit der verlorenen Schmiedeform
zusammengesetzt, und die so erhaltene Einheit wird genauso geschmiedet und abgeschreckt,
wie dies schon oben beschrieben worden ist. Man erhält dann ein geschmiedetes Werkstück,
das im ganzen Volumen gleichförmig durchgehïrtet ist.
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