DE60206844T2

DE60206844T2 - Verfahren zur Umformung unter Druck und dadurch erzeugtes Element

Info

Publication number: DE60206844T2
Application number: DE60206844T
Authority: DE
Inventors: Mikio Aichi-gun Kondo; Akira Sekiguchi; Naoki Miyagawa; Shigehide Takemoto; Hiroshi Toyota-shi Okajima
Original assignee: Tokyo Sintered Metals Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Tokyo Sintered Metals Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: CA2390481A1; CA2390481C; US20030003009A1; US7459032B2; EP1270708B1; EP1270708A1; DE60206844D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umformen eines metallischen Werkstücks durch Beaufschlagen mit Druck, ein Verfahren, das günstige Druckformungs- und Umformungscharakteristika erreichen kann. Ferner bezieht sie sich auf ein unter Druck gesetztes und geformtes Element, das durch das Verfahren zur Umformung unter Druck hergestellt wird.
Beschreibung des Stands der Technik
Plastische Umformung wurde durchgeführt, um metallische Werkstücke in gewünschte Formen zu bringen oder damit die resultierenden metallischen Artikel gute Charakteristika im Hinblick auf die Festigkeit usw. aufweisen, indem sie unter Druck gesetzt und umgeformt wurden. Beispielsweise ist es möglich, die folgenden Verfahren zu nennen: Schmieden, das durchgeführt wird, wobei eine metallische Masse auf ein Gesenk platziert wird; Rekomprimieren, das durchgeführt wird, um gesinterte Element in hohem Maß zu verdichten, um ihnen eine hohe Genauigkeit zu verleihen oder Ähnliches; Prägen; und Maßprägen; und ferner Walzen, wobei Walzen verwendet werden, sowie Extrudieren, wobei Gesenke verwendet werden, Ziehen oder Umformen durch Walzen, usw.
Dabei wird, wenn ein solcher Umformvorgang unter Druck ausgeführt wird, ein hoher Druck auf die Kontaktoberfläche (oder die unter Druck gesetzte und berührte Schnittstelle) zwischen einem Formwerkzeug, wie z.B. Gesenken, Walzen, Gesenken und Ähnlichem, und einem metallischen Werkstück ausgeübt. Um günstige Charakteristika für das Beaufschlagen mit Druck und das Umformen zu erzielen, indem eine Reibverschweißung usw. zwischen dem Formwerkzeug und dem metallischen Werkstück verhindert wird, ist es entsprechend erforderlich, der unter Druck gesetzten und berührten Schnittstelle eine schmierende Eigenschaft zu verleihen, welche dem hohen Druck usw. Stand halten kann.
Bezüglich eines solchen Schmierverfahrens wurden die folgenden Verfahren herkömmlicherweise durchgeführt. Beispielsweise wird bei einem Ölschmierverfahren ein Öl auf eine Oberfläche eines metallischen Werkstücks oder eine Formoberfläche eines Gesenks usw. durch Sprühen oder Ähnliches aufgebracht. Bei einer chemischen Umwandlungsbehandlung (z.B. der Bonde-Behandlung (Handelsname)) wird ein Phosphatfilm auf einer Oberfläche eines metallischen Werkstücks oder einer Oberfläche eines Gesenks und Ähnlichem geformt. Wenn ferner ein metallisches Werkstück verhältnismäßig klein ist, wurde oftmals ein Verfahren derart ausgeführt, dass ein getrocknetes Schmiermittelpulver auf eine Oberfläche des metallischen Werkstücks aufgebracht wird. Das Schmiermittelpulver wird aus Zinkstearat oder Ähnlichem gebildet (anschließend abgekürzt als „ZnSt. "). Das Aufbringen wird auf die folgende Weise durchgeführt. Das metallische Werkstück und das Schmiermittelpulver werden in ein taumelndes Fass beschickt und das Schmiermittelpulver wird auf das metallische Werkstück durch die Taumelbewegung aufgebracht.
Wenn jedoch das Ölschmierverfahren oder die chemische Umwandlungsbehandlung durchgeführt werden, war es erforderlich, hohe Ausgaben für das Entsorgen der Abfallfluide auszugeben. Insbesondere sind, da die Umweltregulierungen in letzter Zeit strenger geworden sind, die Behandlungsverfahren insgesamt keine bevorzugten Schmierverfahren, als Behandlungsverfahren, die Abfallfluide abgeben, welche große Umweltbelastungen erzeugen.
Wenn das Ölschmierverfahren ausgeführt wird, verschlechtert sich ferner die Bearbeitungsumgebung aufgrund der Adhäsivität oder Ähnlichem auf den resultierenden geformten Gegenständen, und entsprechend ist es erforderlich, zusätzlich einen Entfettungsschritt auszuführen. Wenn zusätzlich das Maß des Umformens (oder das Ausmaß des die Tiefziehens) groß ist, kann das Ölschmierverfahren keine ausreichende Schmiereigenschaft erreichen, so dass dies zu Beschädigungen an den Gesenken oder Ähnlichem führt und zum Verringern von deren Lebensdauer.
Wenn das chemische Umwandlungsverfahren durchgeführt wird, ist es möglich, eine günstige Schmiereigenschaft zu erreichen. Es ist jedoch erforderlich, ein Vorbehandlungsschritt oder Ähnliches auszuführen, und man muss hohe Filmbearbeitungskosten zum Erzeugen eines Schmierfilms ausgeben. Wenn die chemische Umwandlungsbehandlung ausgeführt wird, wird es ferner nötig, die Abfallfluide strenger, als es beim Ölschmierverfahren erforderlich ist, zu kontrollieren. Entsprechend ist das chemische Umwandlungsverfahren nicht günstig im Hinblick auf die Anforderungen bezüglich Arbeitsstunden und die Bearbeitungskosten.
Zusätzlich ist das Verfahren, bei dem das Schmiermittelpulver auf eine Oberfläche eines metallischen Werkstücks aufgebracht wird, insgesamt nicht praktikabel, da das Verfahren nur beschränkt auf Fälle anwendbar ist, in denen metallische Werkstücke Gegenstände kleiner Größe sind, und da es weiter erforderlich ist, zusätzlich einen Taumelschritt usw. auszuführen.
Die US A 3,313,729 beschreibt Schmiermittelkompositionen, die zum Schmieren von metallischen Oberflächen vor einer Deformation nützlich sind. Die Schmiermittelkomposition an sich enthält eine Seife aus einer Fettsäure. Es wird erwähnt, dass der Schmierfilm, der durch Eintauchen des Werkstücks in die Schmiermittellösung und einen nachfolgenden Trocknungsschritt bei etwa 120 Grad Celsius erzielt wurde, zum Schützen des Metalls während eines Ziehvorgangs geeignet ist.
WO 97/12951 bezieht sich auf einen Metallbearbeitungsvorgang. Während des Formvorgangs wird ein wässriges Fluid auf die Schnittstelle zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug aufgebracht. Die Komposition des wässrigen Fluids enthält zumindest 1,0 Gew.-% einer Fettsäure.
US 5,776,867 beschreibt ein Verfahren und ein Produkt zum Schmieren eines Metalls vor dem Kaltumformen. Die Schmiermittelzusammensetzung enthält Borax, Bariumstearat, Kalziumstearat und Siliziumstearat, die in Wasser gelöst sind und auf das Werkstück aufgebracht werden. Nach dem Trocknen wird das Werkstück einem Kaltumformvorgang unterworfen.
US 2,849,107 bezieht sich auf ein Schmiermittel zum Aufsprühen auf chemisch beschichtete metallische Oberflächen. Das Schmiermittel wird auf die Oberfläche des Werkstücks gesprüht und nachfolgend getrocknet. Das Trocknen wird bei Raumtemperatur oder unter Verwendung von erwärmter Luft durchgeführt oder es wird in einem Ofen getrocknet, der bei einer Tempe ratur von etwa 170°F bis 225°F gehalten wird. Die Zusammensetzung des Schmiermittels enthält gesättigte höhere Fettsäure, Kolofoniumsäure, Alkalimetallhydroxid und Wasser.
US 6,194,357 B1 , die den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, bezieht sich auf ein Schmiermittel auf Wasserbasis für die kalte plastische Bearbeitung von Metallen. Das Schmiermittel enthält beispielsweise Borax, Kalziumstearat und Palmöl. Es wird durch ein Eintauchen bei 50°C aufgebracht. Nach dem Eintauchen des Werkstücks in das Schmiermittel wird das Werkstück bei 100°C bis 120°C erwärmt und getrocknet. Ein Zugtest wurde an dem Werkstück durchgeführt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände entwickelt. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Umformung unter Druck vorzusehen, das ein Schmierverfahren einsetzt, das in der Lage ist, die Umweltbelastungen zu reduzieren und das günstige Eigenschaften für das Beaufschlagen mit Druck und Umformen erzielen kann. Ferner ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unter Druck gesetztes und umgeformtes Element vorzusehen, das gut im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften ist, die Genauigkeit seiner Dimensionen und Ähnliches.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Umformung unter Druck, das die Merkmale von Anspruch 1 enthält, und durch ein unter Druck gesetztes und umgeformtes Element, das die Merkmale von Anspruch 15 enthält, gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Wenn eine Warmumformung unter Druck in einem solchen Zustand durchgeführt wird, dass das Schmiermittel auf Basis einer höheren Fettsäure zwischen das metallische Werkstück und das Umformwerkzeug gelangt, wird ein neuer Schmiermittelfilm, der eine metallische Seife enthält, auf der mit Druck beaufschlagten und in Berührung gebrachten Schnittstelle zwischen dem metallischen Werkstück und dem Formwerkzeug gebildet. Entsprechend ist es möglich, günstige Schmiercharakteristika zu erhalten. Insbesondere tritt, wenn das erlaubte Maß der Umformung (oder eine Größenordnung der Deformation des metallischen Werkstücks) groß ist, nämlich insbesondere wenn ein Umformen unter hohem Druck ausgeführt wird, keine Verbindung, Einfressen oder Ähnliches zwischen den beiden Elementen auf. Folglich ist es möglich, einen Druck beim Herausnehmen (oder einen Auswurfdruck) zu verringern. Somit ist es aufgrund der guten Eigenschaften für das Beaufschlagen mit Druck und das Umformen möglich, im großen Maß die Lebensdauer des Umformwerkzeugs, wie z.B. von Gesenken, zu verlängern.
Da das Schmiermittel auf Basis einer höheren Fettsäure verwendet wird, treten ferner keine Probleme auf, die mit dem Entsorgen der Abfallfluide bei der chemischen Umwandlungsbehandlung oder Ähnlichem einhergehen. Zusätzlich ist es nicht erforderlich, spezielle Vorbehandlungen und Ähnliches auszuführen. Entsprechend ist es möglich, die für das Umformen durch Druckformung entstehenden Kosten zu verringern.
Es ist anzumerken, dass das „metallische Werkstück", wie es in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, sich sowohl auf Rohmaterialien wie Stahl beziehen kann als auch auf Rohmaterialien, die aus gesinterten Metallen gebildet sind. Ferner muss die Form des metallischen Werkstücks nicht unbedingt spezifiziert sein und entsprechend können Gussblöcke, plattenförmige Materialien, drahtförmige Materialien oder rohrförmige Materialien verwendet werden. Rohmaterialien etc., wie z.B. metallische Pulver an sich, die keine Makroform aufweisen, sind jedoch in dem „metallischen Werkstück", wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht enthalten. In Verbindung mit dem „metallischen Werkstück" beinhaltet das „Umformen", wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, das Anordnen von Werkstücken, die eine im Makrobereich erfassbare Form aufweisen, in eine gewünschte Gestalt, insbesondere das Verarbeiten von ihnen zu einer gewünschten Form. Daher ist das Umformen, bei dem Rohmaterialpulver, wie z.B. metallische Pulver oder Ähnliches, durch unter Druck setzen geformt werden, dass aus ihnen einfach ein kompakter Rohling gebildet wird, nicht das „Umformen", wie es bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Ferner ist das „Formwerkzeug" nicht auf Gesenke begrenzt, die beim Schmieden etc. verwendet werden, und kann entsprechend Walzen, Gesenke und Ähnliches sein. Der „Umformvor gang unter Druck (oder ein Umformschritt)", wie er bei der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, beinhaltet Prägen und Maßprägen.
Zusätzlich müssen der Schritt des Aufbringens und der Erwärmungsschritt nicht unbedingt in der oben dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden. Der Erwärmungsschritt und der Schritt des Umformens können gleichzeitig oder insgesamt als Einheit ausgeführt werden. Insbesondere kann der Schritt des Erwärmens ausgeführt werden, während der Umformschritt ausgeführt wird. Dies liegt daran, dass es geeignet ist, solange der Umformschritt in einem warmen Zustand ausgeführt wird.
Außerdem setzten die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Studium des Verfahrens zur Umformung unter Druck ernsthaft fort, selbst nachdem sie die oben beschriebene Erfindung abgeschlossen hatten. Als Folge fanden sie neu heraus, dass es möglich ist, gute Eigenschaften für das Beaufschlagen mit Druck und Umformen zu erzielen, selbst wenn der vorher erwähnte Erwärmungsschritt nicht ausgeführt wird. Somit gelangten sie zum Abschluss der folgenden Erfindung.
Wenn der Umformschritt ausgeführt wird, ist es somit möglich, den Schritt des Erwärmens des Umformwerkzeugs und/oder des metallischen Werkstücks zu umgehen, den Schritt, der vor oder gleichzeitig zu dem Umfangsschritt ausgeführt wurde. Folglich ist es möglich, ferner eine Vereinfachung der Ausrüstung, eine Verringerung der Produktionskosten, die Verringerung der laufenden Kosten, usw. zu erzielen.
Die Gründe für den Vorteil sind noch Gegenstand des Untersuchungsvorgangs. Es wird jedoch gegenwärtig wie folgt angenommen.
Zunächst wird anschließend beschrieben, wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung dazu gelangten, die vorliegende Erfindung abzuschließen. Wenn die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen Maßprägevorgang (oder einen Umformschritt) auf einem gesinterten Element (oder einem gesinterten Werkstück auf Eisenbasis) ausführten, der ein Eisenpulver einschließt, ohne dass der Erwärmungsschritt ausgeführt wurde, wurde deutlich, dass kein Einfressen oder Ähnliches in einem zylinderförmigen Gesenk (d.h. in einem Umformwerkzeug) auftrat und dass auch der Auswurfdruck niedrig war. Wenn die Oberfläche des resultierenden unter Druck gesetzten und umgeformten Elements untersucht wurde, wurde ebenfalls deutlich, dass die Oberfläche mit einem metallischen Seifenfilm bedeckt war. Es ist anzumerken, dass der Maßprägevorgang derart ist, dass die äußerliche Gestalt des metallischen Werkstücks in eine gewünschte Dimension tiefgezogen und komprimiert ist.
Aus diesen Phänomenen konnte man glauben, dass, selbst wenn der Erwärmungsschritt umgangen wurde, Phänomene aufgetreten sein könnten, die ähnlich denjenigen des Umformvorgangs unter Druck in einem warmen Zustand waren. Dies liegt darin, da offensichtlich wurde, dass entsprechend einer Vielzahl von Experimenten, welche die Erfinder der vorliegenden Erfindung wiederholt ausführten, der metallische Seifenfilm durch mechanochemische Reaktionen unter hohem Druck in einem warmen Zustand ausgebildet wurde.
Somit berücksichtigten die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Phänomen, das bei dem oben beschriebenen Maßprägevorgang aufgetreten ist, wie folgt. Zunächst gibt es keine Frage, dass die äußere Oberfläche des gesinterten Elements in einen Zustand unter hohem Druck gebracht ist. Dann tritt die Frage auf, wie der warme Zustand erzeugt wird. Man glaubt, dass dieser aus dem Beitrag der Reibungswärme folgt. Insbesondere wird das gesinterte Element extrudiert, während es auf der inneren Wand des Gesenks gleitet. Insbesondere werden in einem in Durchmesserrichtung verringerten Bereich (oder einem Maßprägebereich), an dem das gesinterte Element dem Tiefziehen durch das Gesenk unterworfen wird, die äußere Oberfläche des gesinterten Elements und die Umformoberfläche (oder die innere Wandoberfläche) des Gesenks gegeneinander unter Druck gesetzt und miteinander in starkem Maß in Berührung gebracht, und entsprechend bewegen sich beide relativ in einem merklich unter Druck gesetzten Zustand. Als Folge glaubt man, dass Wärme in einer beträchtlichen Menge in den Bereichen der unter Druck gesetzten und berühren Schnittstelle erzeugt wird, wenngleich sie ziemlich lokal erzeugt werden könnte. Dann glaubt man, dass an den Bereichen der unter Druck gesetzten und berührten Schnittstelle das Schmiermittel auf Basis einer höheren Fettsäure ebenfalls in einen warmen Zustand sowie in einen im hohen Maß unter Druck gesetzten Zustand gebracht wird und dadurch der metallische Seifefilm neu auf dem Werkstück durch chemische Absorption geformt wird.
Selbst wenn der metallische Seifenfilm lokal ausgebildet wurde, wies er ferner in der Tat ausreichende Wirkungen bezüglich des Verhinderns, dass das Gesenk sich einfrisst, ebenso wie bezüglich des Verringerns der Antriebskraft zum Niederdrücken des Gesenks und des Drucks beim Herausnehmen (oder des Auswurfdrucks) dafür auf. Daher wurde bestätigt, wie oben beschrieben, dass, selbst wenn der Erwärmungsschritt nicht in beabsichtigter Weise durchgeführt wird, der metallische Seifenfilm auf die vorher erwähnte Weise geformt wird, so dass Fälle auftreten, in denen der Erwärmungsschritt vor dem Umformschritt umgangen werden kann oder im Verlauf des Umformschritts umgangen werden kann.
Es ist anzumerken, dass bislang der Fall beschrieben worden ist, in dem das metallische Werkstück in einem warmen Zustand durch Beaufschlagen mit Druck bei Raumtemperatur ohne aktives Erwärmen des Umformwerkzeugs beschrieben wurde. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, zusätzlich graduell das Umformwerkzeug zu erwärmen. Wenngleich eine große Menge von Wärme und eine Ausrüstung mit großer Größe benötigt werden, um das Umformwerkzeug auf 100°C oder mehr zu erwärmen, ist es möglich, eine Verringerung des Energieverbrauchs zu erzielen, eine Vereinfachung der Erwärmungsausrüstung und die Verringerung der Kosten insgesamt, wenn das Umformwerkzeug auf weniger als 100°C erwärmt wird. Wenn die Umformausrüstung für das Umformen unter Druck betätigt wird, nimmt in der Tat die Gesamttemperatur (oder die Temperatur insgesamt) des Umformwerkzeugs von sich so zu, dass sie unter tatsächlichen Umständen weniger als 100°C wird, insbesondere zwischen etwa 50 bis 60°C, ohne dass das Umformwerkzeug absichtlich erwärmt wird. Somit bestätigten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass der metallische Seifefilm stabil geformt wird, so dass die Umformbarkeit weiter verbessert ist, wenn die Temperatur des Umformwerkzeugs somit ansteigt. Es ist nicht erforderlich zu erwähnen, dass ein solches natürliches Temperaturinkrement des Umformwerkzeugs auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.
Wenn ein solcher Maßprägeschritt ausgeführt wird, wird es bevorzugt, das Schmiermittel auf Basis einer höheren Fettsäure nicht auf das Umformwerkzeug sondern auf das gesinterte Ele ment in dem Schritt des Aufbringens aufzubringen. Dies wird vorgesehen, damit der metallische Seifenfilm sich stabil und kontinuierlich formt, selbst wenn sich das gesinterte Element in dem Umformwerkzeug bewegt. Um weiter stabil den metallischen Seifenfilm zu formen, ist es angebracht, den Aufbringschritt durch ein Sprühverfahren oder Ähnliches auszuführen, bei welchem das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel, das in Wasser dispergiert ist, auf das gesinterte Element gesprüht wird, das erwärmt ist. Der Grund dafür liegt darin, dass es möglich ist, unmittelbar und gleichmäßig den Schmiermittelfilm auf der Basis einer höheren Fettsäure durch das Sprühverfahren auszubilden. So weit der Schmiermittelfilm auf der Basis einer höheren Fettsäure gleichmäßig gebildet werden kann, ist es selbstverständlich möglich, den Aufbringschritt durch ein Tauchverfahren auszuführen.
Wenn die Erfinder der vorliegenden Erfindung ernsthaft weiter Untersuchungen anstellten, wurde deutlich, dass das Maß der Verformung das Ausbilden des metallischen Seifenfilms beim Umformen durch Unterdrucksetzen beeinflussen könnte. Nimmt den Fall an, in dem der oben beschriebene Maßprägevorgang als Beispiel ausgeführt wird, wird, wenn das Ausmaß des Tiefziehens (oder ein Ausmaß des Umformens, ein Verformungsausmaß usw.) innerhalb einen bestimmten Bereich fällt, der metallische Seifenfilm derart geformt, dass der Maßprägevorgang günstig ausgeführt werden kann. Wenn jedoch das Ausmaß des Tiefziehens übermäßig über einen gewöhnlichen Maßprägebereich ohne Erwärmung des Gesenks oder Ähnlichem vergrößert wird, wurde offensichtlich, dass eine Stanzenbetriebslast oder ein Auswurfdruck sich in beträchtlichem Maß vergrößern, so dass die Umformbarkeit schlechter sein könnte.
Im Hinblick auf derartige Umstände ist es angebracht, dass das Ausmaß des Tiefziehens vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,01 bis 0,1 mm oder geringer kontrolliert wird, weiter bevorzugt von etwa 0,03 bis etwa 0,07 mm in dem Schritt des Ziehens. Wenn das Ausmaß des Tiefziehens weniger als etwa 0,01 mm ist, ist die Kraft zum Beaufschlagen mit Druck nicht ausreichend, so dass der metallische Seifenfilm nicht stabil geformt werden kann. Da ein solches Ausmaß des Tiefziehens jedoch in einen Bereich fällt, der kaum Probleme hervorruft, die mit dem Einfressen, dem Auswurfdruck und Ähnlichem einhergehen, ist die Umformbarkeit insgesamt nicht schlecht. Andererseits glaubt man, dass kein günstiger metallischer Seifenfilm stabil geformt wird, wenn das Ausmaß des Tiefziehens 0,1 mm übersteigt. Dies liegt darin, dass der Druck, der auf die oben beschriebene unter Druck gesetzte und in Berührung gebrachte Schnittstelle aufgebracht wird, vergrößert wird, und möglicherweise die Reibungswärme sich derart vergrößert, dass die Reibungswärme, die lokal erzeugt wird, scharf ansteigt, wenn das Ausmaß des Tiefziehens zunimmt. Folglich gelangt, wenngleich sich die Wärme lokal erzeugen könnte, die Temperatur in einen Hochtemperaturbereich, der über den warmen Temperaturbereich, in dem ein günstiger metallischer Seifenfilm gebildet wird, in der unter Druck gesetzten und berührten Schnittstelle hinausgeht. In einem solchen Hochtemperaturgebiet glaubt man, dass der metallische Seifenfilm thermisch beeinträchtigt oder zerstört werden könnte. Man nimmt an, dass, selbst wenn die Temperatur nicht in einem solchen Hochtemperaturbereich ankommt, da der resultierende metallische Seifenfilm nicht in einem inhärent wünschenswerten warmen Zustand ausgebildet wird, dass ein solcher metallischer Seifenfilm verhältnismäßig dünn ist, so dass er dem hohen Druck, der auf die unter Druck gesetzte und in Berührung gebrachte Schnittstelle ausgeübt wird, nicht standhält und letztendlich zerstört wird. Was auch immer die Gründe sind, ist es empfohlen, wenn der Maßprägeschritt ausgeführt wird ohne den Erwärmungsschritt auszuführen, ein geeignetes Maß des Tiefziehens festzulegen, um einen günstigen metallischen Seifenfilm zu formen und schließlich günstige Formbarkeit zu erzeugen.
Unter Druck gesetztes und umgeformtes Element
Es ist möglich, die vorliegende Erfindung nicht nur als das Verfahren zur Umformung unter Druck sondern auch als unter Druck gesetztes und geformtes Element zu begreifen.
Selbstverständlich ist es möglich, den Erwärmungsschritt vor dem Umformschritt oder während des Umformschritts auszuführen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung ein unter Druck gesetztes und umgeformtes Element erzeugen, das durch die Schritte erzeugt wird: Aufbringen eines auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels auf eine Oberfläche eines metallischen Werkstücks und/oder eine Umformoberfläche eines Umformwerkzeugs; Erwärmen des metallischen Werkstücks und/oder des Umformwerkzeugs; und Umformen des metallischen Werkstücks durch Beaufschlagen mit Druck mit dem Umformwerkzeug in einen warmen Zustand.
Die somit erzeugten vorliegenden unter Druck gesetzten und umgeformten Elemente sind gut im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften, wie z.B. die Oberflächenrauigkeit, das äußere Erscheinungsbild usw., da sie erzeugt werden, während der metallische Seifenfilm mit guten Gleiteigenschaften zwischen dem metallischen Werkstück und dem Umformwerkzeug liegt. Ferner wird anders als bei herkömmlich unter Druck gesetzten und umgeformten Elementen, die durch Verwendung von Schmierölen erzeugt werden, bei den vorliegenden unter Druck gesetzten und umgeformten Elementen kein Schmieröl aufgebracht oder Ähnliches, und entsprechend ist es nicht erforderlich, ein Entfetten oder Ähnliches auszuführen. Als Folge sind die vorliegenden unter Druck gesetzten und umgeformten Elemente gut im Hinblick auf die Handhabbarkeit, so dass es möglich ist, die nachfolgenden Produktionsschritte zu vereinfachen.
Anders als diejenigen unter Druck gesetzten und umgeformten Elemente, die unter Verwendung der herkömmlichen Bonde-Behandlung gebildet werden, sind die vorliegenden unter Druck gesetzten und ungeformten Elemente frei von Phosphor (P) usw., der auf der Oberfläche verbleibt. Selbst wenn die vorliegenden unter Druck gesetzten und umgeformten Elemente einer beispielsweise Oberflächenhärtung nach dem vorliegenden Unterdrucksetzungs- und Umformungsvorgang unterworfen werden, können sie folglich eine günstige Oberfläche zur Wärmebehandlung bieten.
Ähnlich zu den oben beschriebenen Verfahren zur Umformung unter Druck kann ein gesintertes Werkstück auf Eisenbasis ein Beispiel des metallischen Werkstücks sein, und ein Maßprägeschritt kann ein Beispiel für den Umformschritt sein. Ferner ist es möglich als Beispiel des unter Druck gesetzten umgeformten Elements, das einem Maßprägeschritt unterworfen wird, zahnförmige Elemente zu nennen. Ein spezielles Beispiel der zahnförmigen Elemente können Taktgebungsriemenscheiben usw. sein, welche in Eingriff mit Taktungsriemen (oder Zahnriemen) jeweils sind.
Gemäß den vorliegenden Verfahren zur Umformung unter Druck ist es somit möglich, effizient unter Druck gesetzte und umgeformte Elemente zu erzeugen, während die Lasten auf die Umwelt verringert werden. Ferner sind die resultierenden unter Druck gesetzten und umgeformten Elemente gut im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften usw. und entsprechend müssen sie nicht den nachfolgenden Schritten unterworfen werden, wie z.B. dem Entfettungsschritt und Ähnlichem.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und vieler ihrer Vorteile wird unmittelbar erhalten, wenn diese besser durch Verweis auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden wird, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu berücksichtigen ist, und die detaillierte Beschreibung, die alle einen Teil der Offenbarung bilden:
1 ist ein Diagramm zum Darstellen von Eindruckdrücken, die durch Bespiel Nr. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden;
2 ist ein Diagramm zum Darstellen von Auswurfdrücken, die durch Beispiel Nr. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden;
3 ist ein Diagramm zum Darstellen von Auswurfdrücken, die durch Beispiel Nr. 2 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden;
4 ist ein Diagramm zum Darstellen von Auswurfdrücken, die durch Beispiel Nr. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden; und
5 ist ein Diagramm zum Darstellen von Auswurfdrücken, die durch Beispiel Nr. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wurden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachdem im Allgemeinen die vorliegende Erfindung beschrieben worden ist, kann ein weiteres Verständnis unter Verweis auf die speziellen bevorzugten Ausführungsformen erhalten werden, die hier nur für den Zweck der Veranschaulichung vorgesehen werden und nicht dazu gedacht sind, den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu beschränken.
Anschließend wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen unter Verweis auf spezielle Ausführungsformen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die folgenden Beschreibungen passend nicht nur auf die vorliegenden Verfahren zur Umformung unter Druck anwendbar sind sondern auch auf die vorliegenden unter Druck gesetzten und geformten Elemente.
Aufbringschritt
Der Schritt des Aufbringens ist derart, dass das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel auf eine Oberfläche des metallischen Werkstücks und/oder eine Formoberfläche des Formwerkzeugs aufgebracht wird.
Das Schmiermittel auf Basis einer höheren Fettsäure ist ein metallisches Salz der höheren Fettsäuren. Im Hinblick auf die metallischen Salze von Fettsäuren ist es möglich, Lithiumsalze, Kalziumsalze, Zinksalze oder Ähnliches von Fettsäuren zu nennen. Insbesondere sind Lithiumstearat, Kalziumstearat und Zinkstearat bevorzugte Optionen. Ferner ist es zusätzlich zu diesen möglich, Bariumstearat, Lithiumpalmitat, Lithiumoleat, Kalziumpalmitat, Kalziumoleat usw. zu verwenden.
Das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel kann vorzugsweise Lithiumstearat oder Ähnliches sein, das in Wasser dispergiert ist. Wenn das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel in Wasser dispergiert ist, ist es möglich, das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel gleichmäßiger auf eine Oberfläche des metallischen Werkstücks und/oder eine Oberfläche des Formwerkzeugs durch Sprühen oder Ähnliches aufzubringen.
Insbesondere verdampft, wenn das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel auf das erwärmte metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug gesprüht wird, der Wasseranteil so rasch, dass es möglich ist, das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel gleichmäßig auf das metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug aufzubringen.
Zusätzlich zu dem Aufsprühen des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels, das in Wasser dispergiert ist, auf das metallischer Werkstück und/oder das Formwerkzeug, können das metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug vorzugsweise direkt in eine wässrige Lösung des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels eingetaucht werden. In einem solchen Fall verdampft ebenfalls der Wasseranteil so rasch, wenn das metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug erwärmt werden, dass es möglich ist, unmittelbar das Aufbringen des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels gleichmäßig auf das metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug abzuschließen.
Zusammenfassend kann der Schritt des Aufbringens vorzugsweise derart sein, dass er durch ein Tauchverfahren oder ein Sprühverfahren ausgeführt wird. Bei dem Tauchverfahren wird das erwärmte metallische Werkstück und/oder das erwärmte Formwerkzeug in eine wässrige Lösung des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels getaucht. Bei dem Sprühverfahren wird das in Wasser dispergierte Schmiermittel, das auf einer höheren Fettsäure basiert, auf das erwärmte metallische Werkstück und/oder das erwärmte Formwerkzeug gesprüht.
Insbesondere wenn das metallische Werkstück ein gesintertes Element ist, ist es möglich, effizient den Schritt des Aufbringens durch Verwenden der Restwärme des gesinterten Elements nach dem Sinterschritt auszuführen. Insbesondere wird es bevorzugt, dass das metallische Werkstück ein gesintertes Element ist, das einem Sinterschritt unterworfen wurde, bei dem ein Rohling, der aus einem Pulver gebildet ist, durch Erwärmen gesintert wird, und dass der Schritt des Aufbringens ein derartiger Kühlschritt sein kann, der dem Sinterschritt folgt, bei dem das gesinterte Element dem Tauchverfahren oder dem Sprühverfahren ausgesetzt wird.
Es ist anzumerken, dass es abhängig von der Form, Handhabbarkeit usw. des Umformwerkzeugs möglich ist, direkt das Umformwerkzeug in eine wässrige Lösung des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels zu tauchen, wodurch das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel auf die Formoberfläche aufgebracht wird.
Erwärmungsschritt
Der Erwärmungsschritt ist derart, dass das metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug erwärmt werden. Insbesondere dient der Erwärmungsschritt zum Aufwärmen des metallischen Werkstücks und/oder des Formwerkzeugs vor dem Ausführen des Warmumformens unter Druck in dem Umformschritt, der den nachfolgenden Schritt darstellt. Selbstverständlich ist es weiter bevorzugt, sowohl das metallische Werkstück als auch das Formwerkzeug auf eine im Wesentlichen gleiche Temperatur zu erwärmen. Insbesondere ist es erforderlich, wenn eine vorgegebene Dimensionsgenauigkeit gefordert ist, streng die Temperatur des metallischen Werkstücks und/oder des Formwerkzeugs zu kontrollieren, wobei die thermischen Expansionskoeffizienten dieser Teile berücksichtigt werden. Zweitens ist es möglich, den Erwärmungsschritt zum Erwärmen in dem oben beschriebenen Schritt des Aufbringens zu verwenden. Insbesondere ist es möglich daran zu denken, den Erwärmungsschritt in einen Erwärmungsschritt zum Aufbringen (oder einen ersten Erwärmungsschritt) und einen Erwärmungsschritt zum Formen (oder einen zweiten Erwärmungsschritt) zu teilen. Insbesondere ist es möglich, beide Schritte aus dem ersten und dem zweiten Schritt als Einheit anzusehen, so dass sie insgesamt als ein einziger Schritt angesehen werden können.
Dabei kann die Erwärmungstemperatur in einem derartigen Erwärmungsschritt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 100°C oder mehr bis zu etwa weniger einem Schmelzpunkt des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels kontrolliert werden.
Im Hinblick auf den Erwärmungsschritt für das Aufbringen ist es, wenn die Erwärmungstemperatur auf etwa 100°C oder mehr kontrolliert wird, möglich, rasch den Wasseranteil des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels zu verdampfen, das in Wasser dispergiert ist. Wenn andererseits die Erwärmungstemperatur auf etwas weniger als einen Schmelzpunkt des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels kontrolliert wird, ist es möglich, das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel, das auf das metallische Werkstück und/oder das Formwerkzeug aufgebracht ist, daran zu hindern, auszulaufen oder auszufließen.
Im Hinblick auf den Erwärmungsschritt zum Umformen wird eine neue Schmierschicht mit guten Schmiercharakteristika während des nachfolgenden Umformens unter Druck erzeugt, indem die Erwärmungstemperatur innerhalb des vorher erwähnten Bereichs gesteuert wird. Die resultierende Schmierschicht ist ein neuer Schmierfilm, der eine metallische Seife enthält, der sich von dem aufgebrachten Schmiermittel (wie z.B. Lithiumstearat) unterscheidet. Es ist anzumerken, dass die metallische Seife aus dem auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittel gebildet ist, das chemisch auf eine Oberfläche des metallischen Werkstücks und/oder eine Formoberfläche des Umformwerkzeugs adsorbiert ist. Um es anders auszudrücken, gelangt das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel, wie z.B. Lithiumstearat (anschließend abgekürzt als „LiSt.") etc., nicht einfach auf die unter Druck gesetzte und in Berührung gebrachte Schnittstelle zwischen dem metallischen Werkstück und dem Umformwerkzeug. Der detaillierte Mechanismus ist gegenwärtig noch nicht vollständig aufgeklärt, wird jedoch wie folgt angenommen. Schmiermittel mit metallischer Seife, wie z.B. LiSt. usw. bewirken chemische Reaktionen zwischen einer Oberfläche des metallischen Werkstücks und einer Oberfläche des Umformwerkzeugs, wodurch sie neu einen starken Schmierfilm mit metallischer Seife mit guten Schmiereigenschaften auf den Oberflächen erzeugen. Es ist anzumerken, dass zusätzlich zu der Temperatur der Druck, der auf die unter Druck gesetzte und in Berührung gebrachte Schnittstelle zwischen dem metallischen Werkstück und dem Umformwerkzeug wirkt, das Erzeugen eines solchen Schmierfilms einer metallischen Seife ebenfalls beeinflusst. Der Einfluss des Drucks wird jedoch später beschrieben.
Die Erwärmungstemperatur kann vorzugsweise in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 200°C gesteuert werden. Wenn LiSt. als das Schmiermittel auf Basis einer höheren Fettsäure verwendet wird, kann die Erwärmungstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 220°C kontrolliert werden. Berücksichtigt man die Produktivität, das Verhindern, dass das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel vergällt usw., kann die Erwärmungstemperatur ferner vorzugsweise in einem Bereich von etwa 120 bis etwa 180°C kontrolliert werden.
Wenn das metallische Werkstück erwärmt wird, ist es möglich, ein solches Erwärmen mit einem Heizofen und Ähnlichem auszuführen. Ferner ist es möglich, das Formwerkzeug mit einem elektrothermischen Heizer, wie z.B. einem Bandheizer etc. zu erwärmen. Es ist anzumerken, dass es weiter bevorzugt wird, wenn eine vorgegebene Dimensionsgenauigkeit benötigt wird, das Heizmittel mit einer Temperatursteuerung zu versehen.
Umformschritt
Der Umformschritt ist derart, dass das metallische Werkstück mit dem Umformwerkzeug in einem warmen Zustand unter Druck gesetzt und umgeformt wird.
Wie oben beschrieben, finden die so genannten mechanochemischen Reaktionen zwischen dem metallischen Werkstück und/oder dem Umformwerkzeug und dem auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittel statt. Aufgrund der Reaktionen wird ein neuer Schmierfilm chemisch geformt, der metallische Seife enthält, die an einer Oberfläche des metallischen Werkstücks und/oder einer Formoberfläche des Formwerkzeugs adsorbiert ist. Der Schmierfilm mit metallischer Seife bewirkt bessere Schmierleistung als es das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel an sich tut. Insbesondere wird, wenn das metallische Werkstück ein auf Eisen basierendes Werkstück ist, ein Schmierfilm mit einer metallischen Seife mit guten Schmiercharakteristika ausgebildet. Als Folge wird die Reibungskraft stark zwischen einer inneren Oberfläche des Umformwerkzeugs und einer äußeren Oberfläche des metallischen Werkzeugs reduziert. Entsprechend ist es möglich, das vorliegende Verfahren zur Umformung unter Druck für eine Vielzahl von Vorgängen zur Umformung unter Druck zu verwenden. Selbst wenn das Ausmaß der Bearbeitung (oder die Größe der plastischen Deformation) groß ist, insbesondere wenn das Werkstück durch hohen Druck umgeformt wird, ist es möglich, eine günstige Formbarkeit zu erzielen. Zusätzlich kann das resultierende unter Druck gesetzte und umgeformte Element mit geringem Auswurfdruck usw. ausgeworfen werden, und kann daran gehindert werden, sich einzufressen und Ähnliches. Folglich sind die Oberflächeneigenschaften des unter Druck gesetzten und umgeformten Elements merklich günstig.
In dem Umformschritt beinhaltet der Ausdruck „warm", dass der Umformschritt unter geeignet erwärmten Bedingungen ausgeführt wird, wobei das metallische Werkstück, das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel, der Umformdruck usw. berücksichtigt werden. Tatsächlich wird die Umformtemperatur in dem Umformschritt im gleichen Maß wie die oben beschriebene Erwärmungstemperatur gesteuert.
In dem Umformschritt ist es auch möglich, ein geeignetes Ausmaß des „unter Drucksetzens" gemäß den Arten des Umformens unter Druck zu bestimmen, den Arten des metallischen Werkstücks oder des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels, und den Festigkeiten, Materialeigenschaften usw. des Formwerkzeugs.
Im Fall des vorliegenden Verfahrens zur Umformung unter Druck ist es jedoch möglich, das metallische Werkstück mit Formdrücken zu formen, welche die herkömmlichen Umformdrücke übersteigen. Wenn beispielsweise ein Maßprägen eines gesinterten Elements durchgeführt wird, fällt ein Maß des gewöhnlichen Tiefziehens in einen Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,1 mm. Andererseits ist es gemäß dem vorliegenden Verfahren zur Umformung unter Druck möglich, das Maß des Ziehens auf 0,2 mm oder mehr festzulegen. Wenn ferner ein Maßprägen eines gesinterten Elements ausgeführt wird, ist es möglich, einen Maßprägedruck auf 1.600 MPa oder mehr festzulegen. Bei einem Rekomprimieren, Maßprägen oder Ähnlichem eines gesinterten Elements werden durch das resultierende unter Druck gesetzte und umgeformte Element Eigenschaften dargestellt, dass die Dichte umso höher, die Festigkeit umso besser ist, usw., je größer der Umformdruck ist. Tatsächlich ist es gemäß dem vorliegenden Verfahren zur Umformung unter Druck möglich, stark den Auswurfdruck, den Einpressdruck usw. zu verringern. Entsprechend ist es möglich, die zum Betreiben des Umformwerkzeugs benötigte Kraft zu verringern.
Es ist anzumerken, wenn das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel verwendet wird, das in Wasser dispergiert ist, und wenn dieses auf das metallische Werkstück aufgebracht wird, das auf 100°C oder mehr erwärmt ist, dass sich das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel auf das metallische Werkzeug gleichmäßiger und fester verteilt als in einem Fall, in dem ein pulverförmiges Schmiermittel auf das metallische Werkstück durch Rütteln aufgebracht wird. Aus diesem Phänomen heraus nimmt man an, dass ein neuer Film, der metallische Seife enthält, bei dieser Gelegenheit teilweise erzeugt wird und chemisch auf einer Oberfläche des metallischen Werkstücks absorbiert ist.
Wenn ein Maßprägen eines gesinterten Elements mit einem verhältnismäßig kleinen Maß zum Tiefziehen ausgeführt wird, ist es möglich, das metallische Werkstück nur beim Schritt des Aufbringens des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels zu erwärmen, und ferner ist es möglich, das Erwärmen des metallischen Werkstücks und/oder des Umformwerkzeugs in dem Umformschritt zu umgehen. Es ist anzumerken, dass die Möglichkeit des Weglassens des Erwärmungsschritts genauer früher beschrieben wurde.
Auf einer höheren Fettsäure basierendes Schmiermittel
Wie oben beschrieben wird es bevorzugt, das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel in Wasser zu dispergieren, damit das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel gleichmäßig auf eine Oberfläche des metallischen Werkstücks und/oder eine Formoberfläche des Formwerkzeugs beim Schritt des Aufbringens beschichtet wird.
Nimmt man dazu an, dass eine wässrige Lösung, die durch Verdünnen einer Stammlösung des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels um das Vierfache erzeugt wird, verwendet wird, kann die Stammlösung vorzugsweise in einem Anteil von etwa 0,1 bis etwa 10 Masse-% enthalten sein, weiter vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 5 Masse-%, im Bezug auf die Gesamtmasse der wässrigen Lösung, die als 100 Masse-% angesehen wird. Eine solche Anordnung ist bevorzugt, da es möglich ist, einen gleichmäßigen Schmiermittelfilm zu bilden.
Ferner kann bei dem Erzeugen der wässrigen Lösung mit dem auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittel, das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel weiter gleichmäßig in Wasser dispergiert werden, wenn ein Tensid dem Wasser im Voraus zugefügt wird. Im Hinblick auf das Tensid ist es möglich, auf Alkylphenyl basierende Tenside, Polyoxyethylennonylphenylether (EO) sechsten Grades, Polyoxyethylennonylphenoether (EO) zehnten Grades, anionische Tenside, kationische Tenside, ampholytische Tenside, nichtionische Tenside, Borsäuretenside, auf Borsäureesther basierendes Emulbon „T-80" (Handelsname) usw. zu verwenden. Ferner können zwei oder mehr der Tenside zur Verwendung kombiniert werden.
Wenn beispielsweise Lithiumstearat als das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel verwendet wird, wird es bevorzugt, zur gleichen Zeit drei Arten von Tensiden zu verwen den, Polyoxyethylennonylphenylether (EO) sechsten Grades, Polyoxyethylennonylphenylether (EO) zehnten Grades und Borsäureestheremulbon „T-80" (Handelsname). Wenn die Tenside der wässrigen Lösung mit dem auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittel zugesetzt werden, wird die Dispergierbarkeit von Lithiumstearat zu Wasser weiter aktiviert im Vergleich zu dem Fall, in dem nur ein einziges Tensid der wässrigen Lösung zugesetzt wird.
Um die wässrige Lösung mit einem Schmiermittel basierend auf einer höheren Fettsäure zu erzeugen, die eine Viskosität aufweist, die für das Sprühverfahren geeignet ist, kann das Tensid vorzugsweise in einem Anteil von etwa 1,5 bis etwa 15 Volumen-% enthalten sein, weiter vorzugsweise von etwa 1,5 bis etwa 5 Volumen-% im Bezug auf die Gesamtmasse der Stammlösung, die als 100 Volumen-% angenommen wird. Es ist anzumerken, dass der Anteil auf der Annahme basiert, dass die Stammlösung zur Verwendung vierfach verdünnt ist.
Zusätzlich zu dem Tensid wird es bevorzugt, weiter ein das Schäumen verhindernde Mittel in kleiner Menge zuzugeben. Es dient dazu, dass es, wenn das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel, das stark Blasen wirft, auf die innere Oberfläche gesprüht wird, weniger wahrscheinlich ist, gleichmäßig einen Film des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels auf einer inneren Oberfläche des Formwerkzeugs zu bilden. Somit ist es wünschenswert, ein das Schäumen verhindernde Mittel der wässrigen Lösung mit dem auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittel zuzugeben. Das das Schäumen verhindernde Mittel können beispielsweise das Schäumen verhindernde Mittel auf Silikonbasis sein. Der Anteil des Zusatzes des das Schäumen verhindernden Mittels kann vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1 Volumen-% fallen, wenn das Gesamtvolumen der Stammlösung als 100 Volumen-% angesehen wird.
Es wird bevorzugt, dass Partikel des Schmiermittels, das auf einer höheren Fettsäure basiert, das in Wasser dispergiert ist, vorzugsweise einen maximalen Durchmesser von weniger als 30 μm haben. Wenn der maximale Partikeldurchmesser 30 μm oder mehr ist, ist es wahrscheinlich, dass die Partikel des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels ausfällen, so dass es schwierig ist, gleichmäßig das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel auf eine innere Oberfläche des Formwerkzeugs aufzubringen.
Es ist möglich, das Beschichten der wässrigen Lösung, in der das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel dispergiert ist, durch das oben beschriebene Tauchverfahren oder Sprühverfahren auszuführen. Es ist möglich, das Sprühverfahren unter Verwendung von Sprühpistolen für Beschichtungszwecke, elektrostatischen Pistolen usw. durchzuführen.
Es ist anzumerken, dass die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Verhältnis zwischen den Mengen zum Aufbringen des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels und den Drücken, die zum Auswerfen der unter Druck gesetzten und geformten Produkte verwendet werden, untersuchten. Gemäß den Ergebnissen wurde verstanden, dass es bevorzugt ist, einen Schmiermittelfilm in einer derartigen Dicke von etwa 0,5 bis etwa 1,5 μm auf eine Oberfläche des metallischen Werkstücks und/oder eine Formoberfläche des Formwerkzeugs aufzubringen.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anschließend genauer unter Verweis auf spezifische Beispiele beschrieben.
(Beispiel Nr. 1)
In Beispiel Nr. 1 wurden drei gesinterte Elemente (oder gesinterte Werkstücke auf Eisenbasis), Probe Nr. 1 bis 3, als das metallische Werkstück hergerichtet. Ein Maßprägevorgang, der eine Art des Verfahrens zur Umformung unter Druck ist, wurde an ihnen ausgeführt. Ferner war das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel Lithiumstearat (oder LiSt.). Anschließend werden die jeweiligen Schritte gemäß dem vorliegenden Umformvorgang unter Druck im Einzelnen beschrieben.
(Herstellung der gesinterten Elemente)
Die gesinterten Elemente der Proben Nr. 1 bis 3 wurden auf folgende Weise hergestellt. Als Rohmaterialpulver wurde ein segregationsgehemmtes Pulver „STARMIX" (Handelsname) hergerichtet. Das segregationsgehemmte Pulver hatte einen Partikeldurchmesser von 250 μm oder weniger, enthielt Fe, Cu, C und ein Schmiermittel und wurde durch Heganese Co., Ltd. erzeugt. Seine Zusammensetzung war 2 Masse-% Kupfer, 0,9 Masse-% C, 0,8 Masse-% des Schmiermittels und der Rest Fe. Das Rohmaterialpulver wurde in ein Gesenk zum Verdichten eingefüllt (d.h. ein Füllschritt). Das Gesenk war aus zementiertem Karbid gebildet. Dann wurde das Rohmaterialpulver durch Beaufschlagen mit Druck verdichtet (d.h. ein Schritt zum Ausbilden eines Kompaktrohlings), wodurch ein zylindrischer Kompaktrohling hergestellt wurde, der eine Größe von Ø 17 mm Durchmesser und 15 mm Länge aufwies. Es ist jedoch anzumerken, dass drei Arten von Kompaktrohlingen, deren Dichten (a) 6,6 g/cm³, (b) 6,8 g/cm³ und (c) 7,0 g/cm³ jeweils waren, durch Justieren des Verdichtungsdrucks in dem Verdichtungsschritt erzeugt wurden.
Nachfolgend wurden diese drei Kompaktrohlinge bei 1.150°C 30 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre erwärmt und wurden dadurch gesintert (d.h. ein Sinterschritt). Danach wurden in der identischen Umgebung die Kompaktrohlinge gekühlt, indem die Kühlrate auf 100°C/Min. gesteuert wurde. Somit wurden die gesinterten Elemente der Proben Nr. 1 bis 3 erzeugt, die den vorher erwähnten Kompaktrohling jeweils enthielten. Die Abmessungen im Durchmesser waren jeweils (a) 17,038 mm für Probe Nr. 1, (b) 17,049 mm für Probe Nr. 2 und (c) 17,053 mm für Probe Nr. 3.
(Erzeugen eines auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels)
25 g eines LiSt.-Pulvers wurde in 100 cc Wasser dispergiert, bei dem ein Tensid in einem Anteil von 1,5 Volumen-% zugesetzt war. Im Bezug auf das Dispergieren wurde eine Pulverisierungsbehandlung 100 Stunden unter Verwendung einer Kugelmühle durchgeführt, wodurch eine Mikroverfeinerungsbehandlung ausgeführt wurde. Die Kugelmühle war mit Stahlkugeln versehen, die mit „Teflon" (Handelsname) beschichtet waren. Danach wurde die Dispersion vierfach verdünnt, wodurch eine wässrige Lösung gebildet wurde, deren abschließende LiSt.-Konzentration 5 Masse-% war. Es ist anzumerken, dass LiSt., das in Wasser dispergiert war, einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 3 μm hatte. Ferner war das verwendete Tensid ein Mischungstensid, das Polyoxyethylennonylphenylether (EO) sechsten Grades in einer Menge von 0,5 Volumen-%, Polyoxyethylennonylphenylether (EO) zehnten Grades in einer Menge von 0,5 Volumen-% und den Rest an Borsäureestheremulbon „T-80" (Handelsname) enthielt.
(Maßprägegesenk)
Im Hinblick auf ein Umformwerkzeug wurde ein Maßprägegesenk (d.h. ein Formwerkzeug) hergerichtet, das aus zementiertem Karbid gebildet war. Seine Formoberfläche wies eine Oberflächenrauigkeit von 0,4 z (gemäß japanischem Industriestandard) auf. Die gesinterten Elemente hatten einen Durchmesser von Ø 17,55 mm am vorderen Ende. Das Maßprägegesenk hatte einen Durchmesser von Ø 16,85 mm am Maßprägebereich (d.h. dem in Durchmesserrichtung verkleinerten Bereich). Das vordere Ende an dem Maßprägebereich hatte einen Krümmungsradius von jeweils 10 mm. Wenn die Differenzen zwischen der Abmessung in Durchmesserrichtung der oben beschriebenen gesinterten Elemente und dem Maßprägebereich des Maßprägegesenks berechnet wurden, fielen die Differenzen in einen Bereich von 0,203 bis 0,188 mm und waren 0,2 mm näherungsweise im Durchschnitt. Die Durchmesserdifferenz (d.h. der Durchmesser eines Werkstücks minus den Durchmesser eines Maßprägebereichs) wird als das Ausmaß des Ziehens, das bei der vorliegenden Erfindung dargelegt wird, angesehen.
Das Maßprägegesenk wurde durch einen Bandheizer erwärmt, der um dessen äußere Umfangsoberfläche gewunden war. Der Bandheizer wurde durch eine Temperaturregelung kontrolliert, so dass die Temperatur des Maßprägegesenks 150 ± 5°C war (d.h. ein Erwärmungsschritt zum Formen).
Es ist anzumerken, dass der Bandheizer beliebig die Erwärmungstemperatur des Maßprägegesenks in einem Bereich von RT (d.h. Raumtemperatur) bis etwa 200°C festlegen könnte. Ferner könnte der Bandheizer die Erwärmungstemperatur innerhalb von ±5°C der festgelegten Temperaturen kontrollieren, um zu verhindern, dass die Genauigkeit der Produktdimensionen sich verschlechtert, hervorgerufen durch die Variation der Temperatur in dem Maßprägegesenk.
(Aufbringen des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels auf die gesinterten Elemente)
In die oben beschriebene wässrige Lösung des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels wurden die gesinterten Elemente, die auf 150°C erwärmt waren (d.h. mit einem Erwärmungsschritt zum Aufbringen) untergetaucht (d.h. ein Tauchverfahren), wodurch ein Film, der das LiSt.-Schmiermittel enthielt, auf die Oberfläche beschichtet wurde (d.h. ein Aufbringschritt). Es ist anzumerken, dass in Beispiel Nr. 1 das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel nur auf die gesinterten Elemente aufgebracht wurde. Die wässrige Lösung des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels kann jedoch auch durch Sprühen oder Ähnliches auf das Maßprägegesenk aufgebracht werden. Ferner kann anstatt des oben beschriebenen Tauchverfahrens ein Sprühverfahren verwendet werden.
(Maßprägen)
Die gesinterten Elemente mit dem beschichteten LiSt. wurden wieder auf 150°C erwärmt (d.h. ein Erwärmungsschritt zum Formen). Danach wurden die gesinterten Elemente dem Maßprägen unter Verwendung des vorher erwähnten Maßprägegesenks unterworfen (d.h. ein Formungsschritt).
(Vergleichsbeispiel Nr. 1)
Im Hinblick auf Vergleichsbeispiel Nr. 1 wurden gesinterte Elemente, die identisch zu denjenigen der vorher erwähnten Proben Nr. 1 bis 3 waren, der Bonde-Behandlung unterworfen und wurden weiter dem Maßprägen auf die gleiche Weise wie bei Beispiel Nr. 1 ausgesetzt. Es ist jedoch anzumerken, dass die Verfahrenstemperatur auf Raumtemperatur festgelegt war, was zum gegenwärtigen Zeitpunkt eine gewöhnliche Verarbeitungsbedingung war.
(Evaluierung)
Im Bezug auf Beispiel Nr. 1 und Vergleichsbeispiel Nr. 1 wurden die jeweiligen Proben für den Eindrückdruck beim Maßprägen untersucht, und die resultierenden Eindrückdrücke sind in 1 für die jeweiligen Proben dargestellt. Es ist anzumerken, dass die Eindrückdrücke Werte waren, die durch Teilen der maximalen Lasten, die ausgeübt worden, wenn die gesinterten Elemente in das Maßprägegesenk gedrückt wurden, durch die Querschnittsfläche des Maßprägegesenks am Maßprägebereich, dessen Durchmesser Ø 16,85 mm war, erhalten wurden.
Durch das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß Beispiel Nr. 1 waren die Eindrückdrücke um einen Faktor von etwa 1/3 bis etwa 1/2 im Bezug auf diejenigen der Proben merklich reduziert, die durch das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß Vergleichsbeispiel Nr. 1 erhalten wurden. Es ist anzumerken, dass der Eindrückdruck, den sie erforderten, umso höher war, je höher die Dichte der gesinterten Elemente war. Man nimmt an, dass dieses Phänomen von der Tatsache herrührt, dass das Ausmaß des Ziehens sich leicht von 0,188 mm auf 0,203 mm vergrößert hat und dass sich auch die Härte von Hv 140 auf Hv 180 erhöht hat.
Nachfolgend wurden im Hinblick auf Beispiel Nr. 1 und Vergleichsbeispiel Nr. 1 die jeweiligen Proben für den Auswurfdruck, der ausgeübt wurde, wenn die jeweiligen gesinterten Elemente aus dem Maßprägegesenk nach dem Maßprägen ausgeworfen wurden, untersucht, und die resultierenden Auswurfdrücke sind in 2 dargestellt. Es ist anzumerken, dass die Auswurfdrücke Werte waren, die durch Teilen der maximalen Auswurflasten durch die Seitenflächen der gesinterten Elemente, die in Berührung mit dem Maßprägegesenk waren, erhalten wurden.
Es ist zu verstehen, dass die Auswurfdrücke merklich ebenso um einen Faktor von etwa 1/3 durch das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß Beispiel Nr. 1 im Bezug auf diejenigen der Proben, die durch das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß Vergleichsbeispiel Nr. 1 erzeugt wurden, verringert waren.
Ferner hatten die jeweiligen gesinterten Elemente, die durch das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß Beispiel Nr. 1 erzeugt wurden, äußerst günstige Oberflächenzustände. Ins besondere wiesen sie eine Oberflächenrauigkeit von etwa 0,5 z bis etwa 1 z auf. Andererseits waren die Oberflächen der gesinterten Elemente gemäß Vergleichsbeispiel Nr. 1 angeschwärzt, wenngleich sie nicht eine schlechte Oberflächenrauigkeit aufwiesen.
Weiterhin wurden folgende Beispiele Nr. 2 bis 4 zusätzlich erzeugt.
(Beispiel Nr. 2)
In Beispiel Nr. 2 wurde anstatt der oben beschriebenen Proben Nr. 1 bis 3, bei denen das Ausmaß des Ziehens etwa 0,2 mm war, ein gesintertes Element (d.h. Probe Nr. 4) hergerichtet, bei welcher das Ausmaß des Ziehens etwa 0,05 mm war. Das Produktionsverfahren und die Bedingungen des gesinterten Elements waren die gleichen wie diejenigen der Proben Nr. 1 bis 3. Probe Nr. 4 hatte eine Größe von Ø 16,9 mm Durchmesser und 15 mm Länge, und hatte eine Dichte von 6,8 g/cm3.
Im Bezug auf Probe Nr. 4 wurde LiSt. auf die Oberfläche auf die gleiche Weise wie bei Beispiel Nr. 1 aufgebracht, ein warmes Maßprägen wurde bei 150°C ausgeführt (d.h. Beispiel Nr. 2). Ferner wurde Probe Nr. 4 der Bonde-Behandlung und einem Maßprägen bei Raumtemperatur (d.h. Vergleichsbeispiel Nr. 2) unterworfen. Im Bezug auf den ersteren und letzteren Fall wurden die oben beschriebenen Auswurfdrücke jeweils untersucht. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt.
Aus 3 ist zu verstehen, dass im Fall des Beispiels Nr. 2 gemäß der vorliegenden Erfindung der Auswurfdruck wenig beeinflusst durch die Größe des Ausmaßes des Ziehens war, so dass er auf einem niedrigen Niveau stabil gehalten wird. Andererseits war im Fall von Vergleichsbeispiel Nr. 2 der Auswurfdruck in großem Maß durch das Ausmaß des Ziehens beeinflusst, so dass er das Vierfache von dem von Beispiel Nr. 4 betrug, wenn das Ausmaß des Ziehens etwa 0,2 mm war.
(Beispiel Nr. 3)
Im Beispiel Nr. 3 und Vergleichsbeispiel Nr. 3 wurde ein Maßprägen gemäß Beispiel Nr. 2 bei der identischen Temperatur ausgeführt. Im Hinblick auf Beispiel Nr. 3 und Vergleichsbeispiel Nr. 3 wurden jeweils die Auswurfdrücke untersucht. Die Ergebnisse sind in 4 dargestellt. Im Fall von Beispiel Nr. 3 ebenso wie im Fall von Vergleichsbeispiel Nr. 3 ist zu verstehen, dass sich die Auswurfdrücke verringerten, wenn die Temperatur des Maßprägegesenks erhöht wurde, und gleichzeitig im Wesentlichen ähnliche Tendenzen zeigten.
Die Tatsache beinhaltet, dass das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß der vorliegenden Erfindung eine Formbarkeit äquivalent zu oder besser als die Formbarkeit hervorruft, die durch das Verfahren zur Umformung unter Druck erzeugt wird, bei dem die herkömmliche Bonde-Behandlung verwendet wird. Wie oben beschrieben, leidet das Verfahren zur Umformung unter Druck, bei dem die Bonde-Behandlung verwendet wird, an einem komplizierten Herstellungsvorgang und der Entsorgung der Abfallfluide. Im Hinblick auf diese Probleme ist es möglich zu sagen, dass das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß der vorliegenden Erfindung ein vollständiger Ersatz dafür sein kann.
Eine Schmieröleintauchbehandlung ersetzte die Bonde-Behandlung, die als Vergleichsbeispiel Nr. 3 in dem Abschnitt von Beispiel Nr. 3 bezeichnet ist. In ähnlicher Weise wurden die Auswurfdrücke untersucht. Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt. Es ist anzumerken, dass das dabei verwendete Schmieröl „Unistar H-381R" (Handelsname) war, das zum Maßprägen verwendet wurde und durch Nihon Yushi Co., Ltd. hergestellt wurde. Auch in diesem Fall wurde ein Maßprägen ausgeführt, wobei die Temperatur des Maßpräggesenks und die Temperatur der Proben identisch zueinander festgelegt wurden, und danach wurden die Auswurfdrücke gemessen.
Auf dem Niveau von Raumtemperatur (etwa 25°C) bestand kein großer Unterschied zwischen den Auswurfdrücken, die durch Beispiel Nr. 3 und Vergleichsbeispiel Nr. 4 zur Schau gestellt wurden. Im Fall von Beispiel Nr. 3 war jedoch der Auswurfdruck verringert, als die Temperatur zunahm. Im Gegensatz dazu war umgekehrt im Fall von Vergleichsbeispiel Nr. 4 der Auswurfdruck erhöht, wenn die Temperatur zunahm.
Wenn der Maßprägeschritt kontinuierlich wirklich ausgeführt wurde, erreicht die Temperatur des Maßprägegesenks 60°C oder mehr. Entsprechend ist zu verstehen, dass der Herstellungsvorgang, der die Ölschmierung einsetzt, keine bevorzugte Option ist, da der Auswurfdruck zunimmt. Wenn das Verfahren zur Umformung unter Druck durchgeführt wird, wobei die Ölschmierung eingesetzt wird, wird außerdem ein Schmieröl in einer derart großen Menge verwendet, dass sich die Arbeitsumgebung merklich verschlechtert. Ferner ist es keine wünschenswerte Option zum weiteren Verbessern der Produktivität, da ein Entfettungsschritt zusätzlich nach dem Formschritt erforderlich ist. Wenn andererseits ein solcher Schritt zum Umformen unter Druck wie bei den vorliegenden Beispielen verwendet wird, nimmt, je mehr die Temperatur des Maßprägegesenks durch kontinuierlichen Betrieb erhöht wird, der Auswurfdruck umso mehr ab. Zusätzlich erfordert das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß der vorliegenden Erfindung keinen Entfettungsschritt usw. nach dem Formschritt, so dass es möglich ist, die Produktivität weiter zu verbessern. Entsprechend ist das vorliegende Verfahren zur Umformung unter Druck eine außerordentlich gute Option.
Schließlich wird in 4 und 5 der Auswurfdruck beobachtet, wenn die Temperatur des Maßprägegesenks 25°C beträgt (d.h. Raumtemperatur). Als Ergebnis ist zu verstehen, dass der Auswurfdruck erzeugt wurde, der äquivalent zu dem oder mehr als der Auswurfdruck, der beim Verfahren zur Umformung unter Druck, das die herkömmlich eingesetzte Bonde-Behandlung oder Ölschmierungsbehandlung begleitet, ist, selbst wenn das Verfahren zur Umformung unter Druck gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wurde. Die Tatsache gibt an, dass, selbst wenn das Maßprägen in einem kalten Zustand bei etwa Raumtemperatur ausgeführt wird, das vorliegende Verfahren zur Umformung unter Druck passend herkömmliche Verfahren zur Umformung unter Druck ersetzen kann. Wie oben beschrieben glaubt man, dass die Vorteile aus der Tatsache resultieren, dass der metallische Seifenfilm lokal an der unter Druck gesetzten und in Berührung gebrachten Schnittstelle des Maßprägebereichs des Maßprägegesenks aus dem Erwärmen durch die Reibungswärme usw. resultiert.
Nachdem nun die vorliegende Erfindung vollständig beschrieben ist, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass viele Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden kön nen, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Es wird explizit festgehalten, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale dazu gedacht sind, getrennt und unabhängig voneinander offenbart zu sein zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Begrenzens der beanspruchten Erfindung, unabhängig von den Zusammensetzungen der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Wertebereiche und Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder jede Zwischeneinheit zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Begrenzens der beanspruchten Erfindung offenbaren.

Claims

Verfahren zur Umformung unter Druck, enthaltend die Schritte: Aufbringen eines auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels, das in Wasser dispergiert ist, auf eine Oberfläche eines metallischen Werkstücks und/oder eine Formoberfläche eines Formwerkzeugs; Erwärmen des metallischen Werkstücks und/oder des Formwerkzeugs; und Formen des metallischen Werkstücks durch Druckbeaufschlagung mit dem Formwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Umformung unter Druck ein Warmumformverfahren unter Druck ist; das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel gleichmäßig auf die Oberfläche des Formwerkzeugs beschichtet wird; das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Lithiumstearat, Kalziumstearat, Zinkstearat, Bariumstearat, Lithiumpalmitat, Lithiumoleat, Kalziumpalmitat und Kalziumoleat; und das metallische Werkstück in einem warmen Zustand umgeformt wird, so dass ein neuer Schmierfilm, der eine metallische Seife enthält, auf der Oberfläche des metallischen Werkstücks erzeugt wird, wobei die Oberfläche die Oberfläche ist, die gegen die Formoberfläche des Formwerkzeugs in dem Umformschritt gedrückt wird und in Berührung mit dieser gebracht wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umformtemperatur auf einen Bereich von 100°C oder mehr bis zu weniger als einem Schmelzpunkt des Schmiermittels, das auf einer höheren Fettsäure basiert, gesteuert wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aufbringens durch ein Tauchverfahren, bei welchem das erwärmte metallische Werkstück in eine wässrige Lösung aus dem Schmiermittel, das auf einer höheren Fettsäure basiert, getaucht wird, oder durch ein Sprühverfahren durchgeführt wird, bei welchem das Schmiermittel, das auf einer höheren Fettsäure basiert, das in Wasser dispergiert ist, auf das erwärmte Werkstück und/oder das erwärmte Formwerkzeug aufgesprüht wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, wobei eine Erwärmungstemperatur auf einen Bereich von etwa 100°C oder mehr bis zu etwa einem Schmelzpunkt des auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittels gesteuert wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 3, wobei das metallische Werkstück ein gesintertes Element ist, das durch Sintern eines Rohlings, der aus einem Pulver gefertigt ist, durch Erwärmen gebildet wird; und der Aufbringschritt derart ist, dass das gesinterte Element, das dem Tauchverfahren oder dem Sprühverfahren ausgesetzt ist, einem Kühlschritt, der dem Sinterschritt folgt, ausgesetzt wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, wobei das metallische Werkstück ein Werkstück auf Eisenbasis ist.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, wobei der Umformschritt zumindest einen Umformvorgang enthält, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus: Schmieden, Walzen, Extrudieren, Ziehen, Formen durch Walzen, Prägen, Maßprägen und erneutes Komprimieren.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, wobei die metallische Seife lokal zumindest in dem Umformschritt geformt wird, wenn die unter Druck gesetzte und berührte Schnittstelle in einen warmen Zustand gebracht wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 1, wobei eine Temperatur des Formwerkzeugs insgesamt in einen Bereich von Raumtemperatur oder mehr bis zu weniger als 100°C in dem Umformschritt fällt.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach einem der Ansprüche 1, 8 und 9, wobei das metallische Werkstück ein gesintertes Werkstück ist; und der Umformschritt ein Maßprägeschritt ist, bei dem eine äußere Gestalt des gesinterten Werkstücks auf eine gewünschte Dimension durch Glätten komprimiert wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 10, wobei das Umformwerkzeug ein zylinderförmiges Druckgesenk ist; der Aufbringschritt derart ist, dass das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel auf eine Oberfläche des gesinterten Elements aufgebracht wird; und der Maßprägeschritt derart ist, dass das gesinterte Element mit dem darauf aufgebrachten, auf einer höheren Fettsäure basierenden Schmiermittel durch das Druckgesenk gepresst wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Glätttoleranz auf einen Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,1 mm oder weniger kontrolliert wird.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 11, wobei der Aufbringschritt derart ist, dass das gesinterte Element erwärmt wird und ein Sprühverfahren ausgeführt wird, bei welchem das in Wasser dispergierte Schmiermittel basierend auf einer höheren Fettsäure auf das erwärmte gesinterte Element gesprüht wird, oder ein Tauchverfahren ausgeführt wird, bei welchem das erwärmte gesinterte Element in eine wässrige Lösung getaucht wird, in welcher das auf einer höheren Fettsäure basierende Schmiermittel dispergiert ist.
Verfahren zur Umformung unter Druck nach Anspruch 10 oder 11, wobei das gesinterte Element ein auf Eisen basierendes gesintertes Werkstück ist, das durch Sintern eines Rohlings hergestellt ist, der ein Pulver auf Eisenbasis enthält, bei dem Eisen eine Hauptkomponente ist.
Ein unter Druck gesetztes und geformtes Element, das durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.