EP0682999B1 - Pressteil aus Metallpulver, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Pressteil aus Metallpulver, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung Download PDF

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EP0682999B1
EP0682999B1 EP95105492A EP95105492A EP0682999B1 EP 0682999 B1 EP0682999 B1 EP 0682999B1 EP 95105492 A EP95105492 A EP 95105492A EP 95105492 A EP95105492 A EP 95105492A EP 0682999 B1 EP0682999 B1 EP 0682999B1
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EP
European Patent Office
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blank
undercut
pressing
sintered
sizing
Prior art date
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EP95105492A
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English (en)
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EP0682999A3 (de
EP0682999A2 (de
Inventor
Rainer Dipl.-Ing. Schmitt
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GKN Sinter Metals GmbH
Original Assignee
GKN Sinter Metals GmbH
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Publication date
Application filed by GKN Sinter Metals GmbH filed Critical GKN Sinter Metals GmbH
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Publication of EP0682999A3 publication Critical patent/EP0682999A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/164—Partial deformation or calibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
    • B30B15/022—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form

Definitions

  • the invention relates to a metallic sintered part, with at least one across to the undercut lying in the pressing direction, together with the method and device for its production with the Features of the preambles of the independent claims 14, 1 and 8, which are based on US-A-4 164 063.
  • a sintered metal body is known from DE-OS 37 34 002, the undercuts lying transverse to the pressing direction having.
  • the sintered metal body is made up of several parts. The single ones molded parts are put together to form a component and then by applying a layer of magnetite bonded together on their surfaces. This procedure requires due to the multiple parts of the sintered metal body a certain and procedural effort.
  • the undercuts can also through machining into the sintered metal body be introduced.
  • the individual parts of a multi-part Unite sintered metal body by welding or soldering.
  • the powder-metallurgical method according to the invention Pressed or sintered part is characterized by integrally formed undercuts, i.e., the Undercuts are preferred in a pressing process when calibrating, to a pre-pressed one-piece Blank molded.
  • the blank lies in the case of a sintered part already in the sintered state.
  • the above procedure leaves a combination of previously separate pressed individual parts and / or elaborate post-processing omitted. Due to the one-piece of the blank tolerance problems that e.g. by adding an existing oversize or undersize parts to be joined, avoided.
  • the invention Process faster, easier and cheaper carry out.
  • the undercuts on the blank when calibrating molded by material shift.
  • the blank is compacted.
  • a stamp or slide across the blank press and press in the undercut is also a stamp or slide across the blank press and press in the undercut.
  • the bottom of the However undercuts due to the basic shape of the existing one Blanks formed and calibrated for everyone Undercut just a protruding shoulder molded. This is preferably done by an im Blank material stock is moved, creating a protruding shoulder for the undercut is molded.
  • the material is preferably moved by a movable stamp, which in the appropriate place existing material in the blank transverse to the pressing direction in a lateral recess on a die displaced, thereby forming the aforementioned shoulder.
  • the material stock is at least equal in volume large as the recess and both, the material supply and the recess are arranged adjacent.
  • the material stock is somewhat larger in volume than the recess.
  • the Material stock in the blank is used for pressing or Calibrate by penetrating one located on the press ram Intent shifted into the blank.
  • the volume the resolution is at least as big as that later the shoulder-forming recess.
  • the process according to the invention can be carried out in a conventional manner Carry out pressing device.
  • the die adapted to the molding task can be used.
  • This has two or more movable jaws or segments, at least one / one on the pressing surface Recess has the shape and volume of the later the undercut projecting shoulder corresponds.
  • the die can be opened, which also enables the die Undercut is released.
  • a pre-product body is made by powder metallurgy manufactured in which there is an area which is adjacent to the later undercut and which is transverse to the pressing direction during calibration Material reservoir is located, the volume of which is at least corresponds to the volume in the finished sintered body the undercut protruding and limiting shoulder occupies.
  • the pre-product body is turned into an matrix consisting of at least two movable segments, which are caused by moving the segments apart in the open Condition, inserted.
  • This matrix has on its inner wall at least one recess that the intended form of at least one, in the finished Sintered metal part protruding and undercut limiting shoulder is equivalent.
  • the intermediate product body is inserted into the die in such a way that the material reservoir area at the point is located on the corresponding one in the inner wall of the die Recess for the formation of the undercut towering shoulder. Then the Matrix with the pre-product body in at least one a die press having a punch in the pressing position brought, the matrix by means of e.g.
  • the pressed part or the blank can be made of any suitable metal powder exist. It has proven to be beneficial proven if the blank material has an elongation at break of more than 2%, preferably more than 10%. Suitable materials are e.g. SINT D35 (containing phosphorus Steels), SINT D40 (stainless steel) etc.
  • FIG. 1 and 2 show a finished pressed part 7 made of metal powder, preferably in the form of a sintered part. It is preferably made of an alloy steel, but can any other suitable metallic Have composition.
  • the finished pressed or sintered part consists of one Metal that has an elongation at break of more than 2%, preferably has more than 10%.
  • Suitable materials are e.g. SINT D35 (phosphorus-containing steels) or SINT D40 (stainless steels).
  • the finished press part 7 has at least one transverse to Pressing direction undercut 3.
  • Embodiment is two 180 ° opposite undercuts 3 in shape of transverse grooves or troughs.
  • Figure 2 illustrates the training in longitudinal section.
  • the Undercut 3 has a bottom 4 and a projecting one Shoulder 5.
  • the counter shoulder is through here a widened head plate 6 is formed.
  • the pressing part 7 can be designed in any other way his. It can also be an undercut 3 or only three or more undercuts 3 or an annular groove have, which also distributed arbitrarily on the pressing part 7 can be / can be.
  • the finished part 7 receives the undercuts 3 at Calibration of a pre-pressed, in the case of a sintered part one pre-pressed and sintered, from only one Part of existing blank 2 by molding.
  • the Figures 3 to 6 illustrate the shoulders 5 formed by material shift.
  • the calibration process takes place in a press device 1, the below with reference to Figures 7 to 11 in more detail is described and shown.
  • the blank 2 has a simple, by pressing optionally powders provided with a binder and preferably subsequent sintering easy to manufacture Shape.
  • it already has the Head plate 6 and a smooth shaft or pin 22, the the approximately barrel-shaped cross section shown in Figure 1 having.
  • the blank 2 has no finished Undercut 3 transverse to its pressing direction.
  • side walls of the shaft or pin 22 form already the later floors 4 of those shown in Fig. 4 Undercuts 3.
  • the material stocks 8 consist of in the pressing direction 19 protruding protrusions 9.
  • the protrusions 9 are in the pressing device 1 by a stamp 12th flattened, the material stock transverse to the pressing direction 19 deflected and in lateral recesses 16 a die 14 are displaced.
  • the shape of the recesses 16 correspond to the shoulders to be formed 5.
  • the Stamp 12 forms the surfaces of the shoulders 5.
  • Figure 4 shows the shape of the finished pressed part with the undercuts 3 and the molded shoulders 5.
  • the blank 2 no head start 9.
  • the material stocks are here in the Basic shape of the blank integrated and therefore not separate shown.
  • the stamp 12 has on the top two bump-like profiles 13, which during calibration leave a depression 20 in the finished pressed part 7. Due to the oblique flanks of the profiles 13 the material of the blank is calibrated in the relevant edge areas of the pin to the side in the Recesses 16 displaced. This results in the Figure 6 shown final form enclosed by the pressing tool of the press part 7.
  • the lower stamp 12 can also in the embodiment of Figure 3 in Press direction 19 have the above profile. Otherwise, the stamp 12 can have any surface design own other shaping options to take into account when calibrating.
  • the volumes of the recesses 16 essentially correspond the volumes of the material stocks 8 or the projections 9.
  • the volumes of material stocks are preferred 8 a little larger than the volume of them respectively assigned recesses 16, around which, 16, to ensure safe filling.
  • Figures 7 to 11 show the pressing device 1 in individual. It consists of the aforementioned lower stamp 12, a die 14 with a lateral receptacle or Guide 21, an upper punch 10 and a clamping ring 11.
  • the die 14 is in two or more Jaws 15 divided, which are essentially transverse to the pressing direction 19 are movable (Fig. 8, 8a). Like the figures 8 and 8a illustrate is between adjacent jaws 15 each clamped a spring 18, which the jaws 15 pushed apart. The die 14 can thereby open automatically.
  • the invention also extends to other opening mechanisms.
  • a clamping ring 11 is provided on the Holding plate 23 of the upper punch 10 elastic, e.g. about Springs, is attached and encloses this, 10, on all sides.
  • the jaws 15 are in turn in a side Recording 21 kept movable.
  • the clamping ring 11 has an internal conical clamping surface 17, which extended to the die 14.
  • the die 14 or its Jaws 15 in turn have a counter cone Coat 24.
  • the lower stamp 12 protrudes through the lower one, in the lateral one Recording 21 guided and movable in this Recording 26 and is guided centrally in the die 14.
  • the Recess 16 continues downward and serves with their lateral Limits as a guide surface for the lower stamp 12.
  • the Recess 16 the shape of a straight or curved groove or another suitable form such as a Have ring groove.
  • the press axis 19 can be arranged distributed around.
  • the Recesses 16 are located on the inside of the Die jaws 15.
  • the blank 2 is placed on the desired one Gauge blocks of the pressed part 7 brought and also in compressed substantially uniformly.
  • Figure 7 shows the starting position of the open Pressing device 1.
  • the blank 2 is opened Die 14 inserted.
  • the embodiment shown corresponds Figure 3.
  • a transverse slide should be installed, which on the Blank presses and presses the undercut.
  • the punches 10, 12 and the die 14 opposite the embodiment shown a different shape to have.
  • the Upper stamp 10 in a similar manner to the lower stamp 12 be formed, the die 14 also in the upper Area has lateral recesses 16.
  • the locking mechanisms for the die segments 15 be different.
  • eccentric or toggle lever systems can be used or hydraulic cylinders perform the locking function.

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Description

Die Erfindung betrifft ein metallisches Sinterteil, mit mindestens einer quer zur Preßrichtung liegenden Hinterschneidung, nebst Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der nebengeordneten Ansprüche 14, 1 und 8, welche auf der US-A-4 164 063 basieren.
Aus der DE-OS 37 34 002 ist ein Sintermetallkörper bebekannt, der quer zur Preßrichtung liegende Hinterschneidungen aufweist. Um die Hinterschneidungen zu bilden, ist der Sintermetallkörper mehrteilig aufgebaut. Die einzelnen geformten Teile werden zu einem Bauteil zusammengesteckt und dann durch Aufbringen einer Magnetitschicht auf ihre Oberflächen stoffschlüssig miteinander verbunden. Diese Vorgehensweise erfordert durch die Mehrteiligkeit des Sintermetallkörpers einen gewissen Bau- und Verfahrensaufwand. Die Hinterschneidungen können auch durch spanende Bearbeitung nachträglich in den Sintermetallkörper eingebracht werden. Ferner wird die Möglichkeit angesprochen, die Einzelteile eines mehrteiligen Sintermetallkörpers durch Schweißen oder Löten zu vereinigen. Diese Techniken bedeuten ebenfalls einen erhöhten Bau- und Verfahrensaufwand, der sich in den Kosten und in der Wirtschaftlichkeit des herzustellenden Preßteiles nachteilig niederschlägt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Preßteil, insbesondere ein pulvermetallurgisch hergestelltes Sinterteil aufzuzeigen, das die vorbeschriebenen Nachteile nicht hat sowie ein Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit Hilfe derer Hinterschneidungen aufweisende Preß- und Sinterteile aus Metallpulver einfacher und wirtschaftlicher als bisher produziert werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den Sach-, Verfahrens- und Vorrichtungsansprüchen, die hiermit in die Beschreibung eingefügt werden.
Das auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte erfindungsgemäße Preß- oder Sinterteil zeichnet sich durch einstückig angeformte Hinterschneidungen aus, d.h., die Hinterschneidungen werden bei einem Preßvorgang, vorzugsweise beim Kalibrieren, an einen vorgepreßten einteiligen Rohling angeformt. Bei einem Sinterteil liegt der Rohling bereits in gesintertem Zustand vor. Die vorgenannte Verfahrensweise läßt ein Zusammensetzen aus vorher separat gepreßten Einzelteilen oder/und aufwendige Nachbearbeitungen entfallen. Durch die Einstückigkeit des Rohlings werden Toleranzprobleme, die z.B. durch Addition von an zu fügenden Teilen vorhandenen Über- oder Untermaßen entstehen, vermieden. Außerdem läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren schneller, einfacher und kostengünstiger durchführen.
Für die Anformung der Hinterschneidungen die beim letzten Preß- oder Kalibriervorgang erfolgt, gibt es verschiedene Möglichkeiten. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Hinterschneidungen an den Rohling beim Kalibrieren durch Materialverschiebung angeformt. Dabei kann zugleich eine Verdichtung des Rohlings stattfinden. Es kann z.B. auch ein Stempel oder Schieber quer auf den Rohling drücken und die Hinterschneidung einpressen.
In der bevorzugten Ausführungsform wird der Boden der Hinterschneidungen jedoch durch die Grundform des vorhandenen Rohlings gebildet und beim Kalibrieren für jede Hinterschneidung lediglich eine vorstehende Schulter angeformt. Vorzugsweise geschieht dies, indem ein im Rohling vorhandener Materialvorrat verschoben wird, wodurch eine vorstehende Schulter für die Hinterscheidung angeformt wird.
Die Materialverschiebung erfolgt vorzugsweise durch einen beweglichen Stempel, der das an entsprechender Stelle im Rohling vorhandene Material quer zur Preßrichtung in eine an einer Matrize befindliche seitliche Ausnehmung verdrängt und dadurch die vorerwähnte Schulter anformt. Der Materialvorrat ist volumenmäßig mindestens gleich groß wie die Ausnehmung und beide, der Materialvorrat und die Ausnehmung sind benachbart angeordnet. Vorzugsweise ist der Materialvorrat volumenmäßig etwas größer als die Ausnehmung.
Nach einer bevorzugten Variante befindet sich der Materialvorrat in Form einer Erhebung an der Oberfläche des Rohlings in Nachbarschaft der später die Schulter bildenden, in der Matrize befindlichen Ausnehmung. Nach einer anderen bevorzugten Variante befindet sich der Materialvorrat im Rohling und wird beim Pressen oder Kalibrieren durch Eindringen eines am Preßstempel befindlichen Vorsatzes in den Rohling verschoben. Das Volumen des Vorsatzes ist mindestens so groß wie das der später die Schulter formenden Ausnehmung.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einer konventionellen Preßvorrichtung durchführen. Es muß jedoch eine der Formungsaufgabe angepaßte Matrize verwendet werden. Diese hat zwei oder mehr bewegliche Backen oder Segmente, von denen mindestens einer/eins an der Preßfläche eine Ausnehmung aufweist, die in Form und Volumen der später die Hinterschneidung überkragenden Schulter entspricht. Zum Entformen des fertigen und kalibrierten Preßteiles kann die Matrize geöffnet werden, wodurch auch die Hinterschneidung freigegeben wird.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren in seinem gesamten Ablauf anhand der Variante, bei der sich das Materialreservoir in Form einer Erhebung an der Oberfläche des Rohlings befindet, beschrieben. Zunächst wird auf pulvermetallurgischem Wege ein Vorproduktkörper hergestellt, bei dem sich auf einer Fläche, die der späteren Hinterschneidung benachbart ist und die quer zur Preßrichtung beim Kalibrieren liegt, ein Materialreservoir befindet, dessen Volumen mindestens dem Volumen entspricht, das im fertigen Sinterkörper die die Hinterschneidung überragende und begrenzende Schulter einnimmt. Danach wird der Vorproduktkörper in eine aus mindestens zwei bewegbaren Segmenten bestehende Matrize, die sich durch Auseinanderfahren der Segmente in geöffnetem Zustand befindet, eingelegt. Diese Matrize hat an ihrer Innenwand mindestens eine Ausnehmung, die der vorgesehenen Form der mindestens einen, im fertigen Sintermetallteil die Hinterschneidung überragenden und begrenzenden Schulter äquivalent ist. Der Vorproduktkörper wird so in die Matrize eingelegt, daß sich sein das Materialreservoir tragender Bereich an der Stelle befindet, an der in der Matrizeninnenwand die entsprechende Ausnehmung für die Formung der die Hinterschneidung überragenden Schulter ist. Sodann wird die Matrize mit dem Vorproduktkörper in einer mindestens einen Preßstempel aufweisenden Gesenkpresse in Preßposition gebracht, die Matrize mittels einer z.B. hydraulisch oder mechanisch wirkenden Schließvorrichtung durch Aneinanderpressen der Segmente auf Kalibriermaß geschlossen und der Vorproduktkörper mit einem Preßstempel unter Anwendung eines solchen Drucks kalibriert, daß das an ihm oder in ihm befindliche Materialreservoir durch Fließvorgänge in die in der Matrizenwand befindliche Ausnehmung umgelagert wird und damit die die Hinterschneidung überragende und begrenzende Ausbuchtung entsteht. Nach diesem Preßvorgang wird der Preßstempel aus der Matrize entfernt, die die Matrizensegmente zusammenspannende Schließeinrichtung entlastet bzw. entfernt, es werden die Matrizensegmente in Öffnungsstellung nach außen bewegt und es wird das fertige Preßteil entnommen.
In den Unteransprüchen, die auch als Teil der Beschreibung angesehen werden, sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Preßvorrichtung beschrieben. Dies betrifft zum einen eine Matrize, die zwei oder mehr quer zur Preßrichtung bewegliche Backen oder Segmente aufweist und zum anderen einen konischen Spannring, der für einen automatischen und festen Verschluß der beweglichen Backen der Matrize beim Kalibrieren sorgt. Ferner sind unterschiedlich gestaltete Preßstempel vorgesehen, um gezielte Formgebungsvarianten am fertigen Preßteil vornehmen zu können.
Das Preßteil bzw. der Rohling kann aus einem beliebigen geeigneten Metallpulver bestehen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rohlingsmaterial eine Bruchdehnung von mehr als 2% aufweist, vorzugsweise mehr als 10%. Geeignete Materialien sind z.B. SINT D35 (phosphorhaltige Stähle), SINT D40 (Rostfreistahl) etc..
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Figur 1 und 2 :
das fertige Preß- oder Sinterteil mit Hinterschneidungen in Draufsicht und im Längsschnitt,
Figur 3 und 4 :
den Verformungsgang eines Rohlings beim Ankalibrieren der Hinterschneidung im Halbschnitt längs,
Figur 5 und 6 :
eine Variante zu Figur 3 und 4 und
Figur 7 bis 11:
die Preßvorrichtung in verschiedenen Arbeitsstellungen und Ansichten.
Figur 1 und 2 zeigen ein fertiges Preßteil 7 aus Metallpulver, vorzugsweise in Form eines Sinterteiles. Es besteht vorzugsweise aus einem legierten Stahl, kann aber auch eine beliebige andere geeignete metallische Zusammensetzung haben.
Das fertige Preß- oder Sinterteil besteht aus einem Metall, das eine Bruchdehnung von mehr als 2%, vorzugsweise mehr als 10% aufweist. Geeignete Materialien sind z.B. SINT D35 (phosphorhaltige Stähle) oder SINT D40 (rostfreie Stähle).
Das fertige Preßteil 7 besitzt mindestens eine quer zur Preßrichtung liegende Hinterschneidung 3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei um 180° einander gegenüberliegende Hinterschneidungen 3 in Form von querlaufenden Nuten oder auch Mulden. Figur 2 verdeutlicht die Ausbildung im Längsschnitt. Die Hinterschneidung 3 besitzt einen Boden 4 und eine vorspringende Schulter 5. Die Gegenschulter wird hier durch eine verbreiterte Kopfplatte 6 gebildet.
Das Preßteil 7 kann in beliebig anderer Weise ausgebildet sein. Es kann auch nur eine Hinterschneidung 3 oder auch drei und mehr Hinterschneidungen 3 oder auch eine Ringnut aufweisen, die zudem beliebig am Preßteil 7 verteilt sein können/kann.
Das Fertigteil 7 erhält die Hinterschneidungen 3 beim Kalibrieren eines vorgepreßten, im Falle eines Sinterteils eines vorgepreßten und gesinterten, aus nur einem Teil bestehenden Rohlings 2 durch Anformen. Wie die Figuren 3 bis 6 verdeutlichen, werden dabei die Schultern 5 durch Materialverschiebung angeformt. Der Kalibriervorgang findet in einer Preßvorrichtung 1 statt, die nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 7 bis 11 näher beschrieben und dargestellt ist.
Der Rohling 2 besitzt eine einfache, durch Pressen von gegebenenfalls mit einem Binder versehenen Pulvern und vorzugsweise nachfolgendes Sintern leicht herzustellende Form. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat er bereits die Kopfplatte 6 und einen glatten Schaft oder Zapfen 22, der den in Figur 1 gezeigten, in etwa tonnenförmigen Querschnitt aufweist. Der Rohling 2 hat noch keine fertige Hinterschneidung 3 quer zu seiner Preßrichtung. Die Seitenwände des Schaftes oder Zapfens 22 bilden allerdings bereits die späteren Böden 4 der in Fig. 4 wiedergegebenen Hinterschneidungen 3.
Wie die Figuren 3 bis 6 verdeutlichen, hat der Rohling 2 Materialvorräte 8, die beim Kalibrieren verschoben werden und die dadurch die neuen Schultern 5 bilden.
In Figur 3 bestehen die Materialvorräte 8 aus in Preßrichtung 19 abstehenden Vorsprüngen 9. Die Vorsprünge 9 werden in der Preßvorrichtung 1 durch einen Stempel 12 flachgedrückt, wobei die Materialvorräte quer zur Preßrichtung 19 umgelenkt und in seitliche Ausnehmungen 16 an einer Matrize 14 verdrängt werden. Die Form der Ausnehmungen 16 entsprechen den zu bildenden Schultern 5. Der Stempel 12 formt die Oberflächen der Schultern 5. Figur 4 zeigt die Gestalt des fertigen Preßteiles mit den Hinterschneidungen 3 und den angeformten Schultern 5.
Im Ausführungsbeispiel von Figur 5 hat der Rohling 2 keinen Vorsprung 9. Die Materialvorräte sind hier in die Grundform des Rohlings integriert und deshalb nicht gesondert dargestellt. Der Stempel 12 besitzt an der Oberseite zwei höckerartige Profilierungen 13, die beim Kalibrieren im fertigen Preßteil 7 eine Mulde 20 hinterlassen. Durch die schrägen Flanken der Profilierungen 13 wird das Material des Rohlings beim Kalibrieren in den betreffenden Randbereichen des Zapfens zur Seite in die Ausnehmungen 16 verdrängt. Dadurch ergibt sich die in Figur 6 gezeigte vom Preßwerkzeug eingeschlossene Endform des Preßteils 7.
Zwischen den gezeigten Ausführungsbeispielen sind Mischformen und Abwandlungen möglich. Der untere Stempel 12 kann auch in der Ausführungsform von Figur 3 eine in Preßrichtung 19 vorstehende Profilierung aufweisen. Ansonsten kann der Stempel 12 eine beliebige Oberflächengestaltung besitzen, um anderen Formgebungsmöglichkeiten beim Kalibrieren Rechnung zu tragen.
Die Volumina der Ausnehmungen 16 entsprechen im wesentlichen den Volumina der Materialvorräte 8 bzw. der Vorsprünge 9. Vorzugsweise sind die Volumina der Materialvorräte 8 ein bischen größer als die Volumina der ihnen jeweils zugeordneten Ausnehmungen 16, um deren, 16, sichere Füllung zu gewährleisten.
Die Figuren 7 bis 11 zeigen die Preßvorrichtung 1 im einzelnen. Sie besteht aus dem vorerwähnten Unterstempel 12, einer Matrize 14 mit einer seitlichen Aufnahme oder Führung 21, einem Oberstempel 10 und einem Spannring 11.
Um das fertige Preßteil 7 nach dem Kalibrieren entformen zu können (Fig. 11), ist die Matrize 14 in zwei oder mehr Backen 15 geteilt, die im wesentlichen quer zur Preßrichtung 19 beweglich sind (Fig. 8, 8a). Wie die Figuren 8 und 8a verdeutlichen, ist zwischen benachbarte Backen 15 jeweils eine Feder 18 eingespannt, die die Backen 15 auseinanderdrängt. Die Matrize 14 kann sich dadurch automatisch öffnen. Die Erfindung erstreckt sich auch auf andere Öffnungsmechanismen.
Zum Schließen der Matrize 14 und zum Anpressen ihrer Backen 15 ist ein Spannring 11 vorgesehen, der an der Halteplatte 23 des Oberstempels 10 elastisch, z.B. über Federn, befestigt ist und diesen, 10, allseits umumschließt. Die Backen 15 sind ihrerseits in einer seitlichen Aufnahme 21 beweglich gehalten. Der Spannring 11 hat eine innenliegende konische Spannfläche 17, die sich zur Matrize 14 hin erweitert. Die Matrize 14 bzw. deren Backen 15 haben ihrerseits einen als Gegenkonus ausgegebildeten Mantel 24. Wenn der Oberstempel 10 mit dem Spannring 11 gemäß Figuren 7 bis 10 abgesenkt wird, übergreift der Spannring 11 die Backen 15 und preßt diese radial zusammen.
Der Unterstempel 12 ragt durch die untere, in der seitlichen Aufnahme 21 geführte und in dieser bewegliche Aufnahme 26 und ist zentrisch in der Matrize 14 geführt. Wie die Figuren 3 bis 6 verdeutlichen, setzt sich die Ausnehmung 16 nach unten fort und dient mit ihren seitlichen Begrenzungen als Führungsfläche für den Unterstempel 12. Je nach der gewünschten Schulterform kann die Ausnehmung 16 die Form einer geraden oder gebogenen Nut oder eine sonstige geeignete Form wie beispielsweise eine Ringnut haben. Es können auch mehrere Ausnehmungen 16 um die Preßachse 19 herum verteilt angeordnet sein. Die Ausnehmungen 16 befinden sich an der Innenseite der Matrizenbacken 15.
Beim Kalibrieren wird der Rohling 2 auf die gewünschten Endmaße des Preßteiles 7 gebracht und dabei auch im wesentlichen gleichmäßig verdichtet.
Figur 7 zeigt die Ausgangsstellung der geöffneten Preßvorrichtung 1. Der Rohling 2 wird in die geöffnete Matrize 14 eingelegt. Die gezeigte Ausführungsform entspricht Figur 3.
Anschließend (Fig. 9) wird der Oberstempel 10 mit dem Spannring 11 soweit abgesenkt, daß die Matrize 14 in der vorbeschriebenen Weise geschlossen wird. Sodann wird der Oberstempel 10 mittels seiner Halteplatte 23 unter teilweisem Zusammendrücken der zwischen der Halteplatte 23 und dem Spannring 11 befindlichen Federn 25 auf die Kopfplatte 6 des Rohlings 2 gefahren, wobei der auf die Segmente 15 der Matrize 14 wirkende Schließdruck weiter erhöht wird. Beim nun folgenden Kalibrierungsprozeß (Fig. 10) wird unter weiterer Erhöhung der Kalibrierkraft die gesamte aus Halteplatte 23 für den Oberstempel, Oberstempel 10, Spannring 11, Matrize 14 und unterer Aufnahme 26 bestehende Anordnung gegen den stehenden Unterstempel 12 abgesenkt. Die seitliche Aufnahme oder Führung 21 für die Matrize 14 und den Spannring 11 bleibt dabei ortsfest. Bei diesem Vorgang werden die Materialvorräte 8 in die Ausnehmungen 16 (Fig. 9) verdrängt, die Schultern 5 der Hinterschneidungen 3 angeformt und der Rohling auf die Endmaße des Fertigteils 7 kalibriert.
Im letzten Schritt gemäß Figur 11 wird zum Entformen der Stempel 10 mit dem Spannring 11 wieder angehoben. Hierdurch öffnen sich durch den Druck der Federn 18 (Fig. 8, 8a) automatisch die Backen 15 der Matrize 14 und geben den Preßling 7 frei. Durch Anheben des Unterstempels 12 kann der Preßling ausgestoßen werden. Er kann auch auf andere Weise aus der Matrize 14 entfernt werden.
Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. In die Matrize kann z.B. ein querlaufender Schieber eingebaut sein, der auf den Rohling drückt und die Hinterschneidung einpreßt. Ferner können die Stempel 10, 12 und die Matrize 14 gegenüber dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine abweichende Form haben. Zum Beispiel können beim Kalibrieren sowohl die Schulter als auch die Gegenschulter einer Hinterschneidung angeformt werden. Zu diesem Zweck kann der Oberstempel 10 in ähnlicher Weise wie der Unterstempel 12 ausgebildet sein, wobei die Matrize 14 auch im oberen Bereich seitliche Ausnehmungen 16 aufweist.
Desweiteren können die Schließmechanismen für die Matrizensegmente 15 unterschiedlich sein. Beispielsweise können Exzenter- oder Kniehebelsysteme zum Einsatz kommen oder Hydraulikzylinder die Schließfunktion erfüllen.
Bezugszeichenliste
1
Preßvorrichtung
2
Rohling
3
Hinterschneidung
4
Boden
5
Schulter
6
Gegenschulter, Kopfplatte
7
Preßteil, Sinterteil, Fertigteil
8
Materialvorrat
9
Vorsprung
10
Stempel, Oberstempel
11
Spannring
12
Stempel, Unterstempel
13
Profilierung
14
Matrize
15
Backe, Segment
16
Ausnehmung
17
Spannfläche
18
Feder
19
Preßrichtung
20
Mulde
21
seitliche Aufnahme, Führung für 11
22
Schaft oder Zapfen
23
Halteplatte für Oberstempel
24
Außenmantel der Matrize (Gegenkonus)
25
Federn zwischen 23 und 11
26
untere Aufnahme in der Preßvorrichtung 1

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils, für das in einem Preßvorgang aus Metallpulver ein einstückiger Rohling geformt und anschließend gesintert wird, wobei das fertige Sinterteil mindestens eine quer zur Preßrichtung liegende Hinterschneidung (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung durch eine vorstehende Schulter (5) gebildet wird, und die Schulter (5) durch Umformen mittels Materialverschiebung an dem gesinterten Rohling zum fertigem Sinterteil durch Kalibrieren während eines zusätzlichen Preßvorganges angeformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehende Schulter (5) durch Kalibrieren angeformt wird, wobei der Boden (4) der Hinterschneidung (3) durch die Grundform des gesinterten Rohlings (2) gebildet wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kalibrieren ein Stempel (12) das dazu bestimmte Material des gesinterten Rohlings (2) zur Bildung der vorstehenden Schulter (5) quer zur Preßrichtung (19) in einer Ausnehmung (16) verdrängt, die sich an einer Innenwand einer Matrize (14) befindet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohling (2) mit einem Materialvorrat (8) hergestellt wird, wobei das Volumen des Materialvorrats (8) im wesentlichen der Ausnehmung (16) entspricht und daß an dem Materialvorrat (8) der Kalibriervorgang ausgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialvorrat (8) von einem in Preßrichtung (19) abstehenden Vorsprung (9) am Rohling (2) gebildet wird, und dieser Vorsprung (9) beim Kalibrieren des gesinterten Rohlings (2) in diesen hinein und infolge von Verlagerungsvorgängen seitlich in die Ausnehmung (16) gepreßt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialvorrat (8) in der Grundform des Rohlings (2) vorhanden ist und beim Kalibrieren durch eine vorstehende Profilierung (13) am Stempel (12) unter Bildung einer Mulde (20) auf der dem Stempel (12) zugekehrten Seite des Rohlings (2) seitlich in die Ausnehmung (16) hineinverdrängt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Hinterschneidung (3) durch einen quer zur Preßrichtung (19) wirkenden Schieber eingepreßt wird.
  8. Vorrichtung zur Herstellung von Sinterteilen mit wenigstens einer vorstehenden Schulter (5), die eine quer zur Preßrichtung liegende Hinterschneidung (3) bildet, nach dem Verfahren entsprechend den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Preßvorrichtung (1), mit mindestens einem beweglichen Stempel und einer Matrize, wobei die Matrize (14) wenigstens zwei im wesentlichen quer zur Preßrichtung (19) bewegliche Backen (15) aufweist, von denen mindestens eine an einer Preßfläche wenigstens eine Ausnehmung (16) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hinterschneidung (3) bildende Stempel (12) eine in Preßrichtung (19) vorstehende Profilierung (13) aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (13) mindestens das gleiche Volumen wie die zugehörige Ausnehmung (16) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung (1) einen Spannring (11) aufweist, der beim Kalibrieren über die Matrize (14) greift, sie fest umschließt und die Backen (15) der Matrize (14) gegen den in der Matrize (14) herrschenden Innendruck aneinanderpreßt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (11) eine konische Spannfläche (17) und die Matrize (14) einen Gegenkonus (24) am Mantel aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (11) an einem beweglichen Oberstempel (10) angeordnet ist.
  14. Metallisches Sinterteil mit mindestens einer quer zur Preßrichtung liegenden Hinterschneidung (3) hergestellt nach dem Verfahren entsprechend den Verfahrensansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (3) durch Umformen eines einstückigen gepreßten Rohlings zum Fertigteil durch einen zusätzlichen kalibrierenden Preßvorgang angeformt ist.
  15. Metallisches Sinterteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung (3), einen Boden (4) und eine vorstehende Schulter (5) aufweist, wobei eine Gegenschulter durch eine Kopfplatte (6) gebildet wird.
  16. Metallisches Sinterteil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem das Sinterteil besteht, eine Bruchdehnung größer als 2%, vorzugsweise größer als 10%, aufweist.
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