EP0862508A1 - Method for producing a sintered part - Google Patents

Method for producing a sintered part

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Publication number
EP0862508A1
EP0862508A1 EP97944843A EP97944843A EP0862508A1 EP 0862508 A1 EP0862508 A1 EP 0862508A1 EP 97944843 A EP97944843 A EP 97944843A EP 97944843 A EP97944843 A EP 97944843A EP 0862508 A1 EP0862508 A1 EP 0862508A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
basic
molding process
sintered
green
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97944843A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volker Arnhold
Eberhard Ernst
Wieland Kynast
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKN Sinter Metals GmbH
Original Assignee
GKN Sinter Metals GmbH and Co KG
Sintermetallwerk Krebsoege GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKN Sinter Metals GmbH and Co KG, Sintermetallwerk Krebsoege GmbH filed Critical GKN Sinter Metals GmbH and Co KG
Publication of EP0862508A1 publication Critical patent/EP0862508A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2027Metallic material
    • B01D39/2031Metallic material the material being particulate
    • B01D39/2034Metallic material the material being particulate sintered or bonded by inorganic agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F16C9/045Connecting-rod bearings; Attachments thereof the bearing cap of the connecting rod being split by fracturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/245Making recesses, grooves etc on the surface by removing material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • Components manufactured using powder metallurgy are produced by pressing a green compact from a sinterable powder composition and then sintering.
  • the finished sintered component can then be calibrated, forged and / or subjected to a mechanical aftertreatment in order to obtain the desired component shape and property.
  • a special pressing process is hot pressing, in which the powdery base material is compacted at elevated temperature to form a green body that has the final shape desired for sintering.
  • a sinterable metal powder with a lubricant.
  • This lubricant reduces the wear on the walls of the mold during the hot pressing of green compacts when compacting or also when the green compact is ejected.
  • the use of this lubricant requires a reduced force to push the green body out of the mold.
  • an improved density and increased strength properties of the green body are achieved.
  • the pressed green body receives the required strength in the subsequent sintering process under protective gas, depending on the time and temperature, without a major change in shape taking place.
  • protective gas depending on the time and temperature
  • the green compact is pressed as close to the final contour as possible.
  • Prototype or to be produced in small series To create a pattern of a sintered component that after sintering has the same properties as a later series part, a press tool must be produced that produces a green compact in the desired final shape. If the sintered component is subject to increased strength requirements, a corresponding forging tool must also be built. The samples produced can then be functionally checked under operating conditions. Any redesign of the component that results after testing the same component under operating conditions requires that a new press tool and, if necessary, forging tool, adapted to the redesign, have to be built before the samples produced with it can be checked again. A redesign and a matching press tool and possibly forging tool may also be necessary due to changed customer specifications. The need to examine samples with the properties that would also have components of a series production results in a very time-consuming, cost-intensive and material-intensive manufacturing process.
  • Another way of producing samples of sintered components is to produce a sintered component with simple geometry and standardized pressing tools.
  • a press tool can be built that comes very close to the desired later shape of the sintered component.
  • Both options include the fact that the sintered component has to be subsequently mechanically processed in order to obtain the desired final shape of the pattern.
  • Both of these process options are also time, cost and material intensive.
  • it has proven particularly disadvantageous in these two process variants that the components do not have the same properties as the tool-falling components due to the necessary mechanical processing, ie components whose external geometry is no longer significantly changed after sintering.
  • the subsequent mechanical processing induces high residual stresses in the sintered component and influences the surface, so that it is only possible to a limited extent to test the component properties determined on test benches on transferring serial components, making it difficult to decide whether such patterns can be used in system solutions.
  • the known methods also prove disadvantageous for the series production of sintered components, since sintered components, which may also have been forged and / or aftertreated, have increased strength properties and consequently subsequent mechanical processing is made more difficult. This leads to longer machining times and higher tool wear.
  • the mechanical processing of the individual component parts still to be machined after the sintering process such as flange surfaces, connecting rod screw bores, connecting rod eyes and the like, has proven to be complex due to the difficult machinability of the sintered connecting rod.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages set out above and to simplify the process for producing sintered components, this relating both to samples and small series and to series parts.
  • a method for producing a sintered component in particular a connecting rod or a filter, by means of which, in an at least one-stage basic molding process from sinterable powder containing binder, a green body is formed under pressure and / or heat, which is a basic component shape and which is given the shape desired for sintering treatment in at least one further shaping process and which is then sintered.
  • the method according to the invention has the advantage that the basic component shape of the green compact can have a simple geometry which can be produced by simple pressing tools which are inexpensive to produce.
  • a basic component shape of the green compact can be described, for example, by a cuboid, a spatially curved shape or any combination thereof.
  • the green body, which has a simple geometry is brought to the desired shape in a further shaping process following the basic shaping process and then subjected to the sintering treatment.
  • the method according to the invention is suitable for all binder-containing sinter powder compositions, but in particular for corresponding metal sinter powder.
  • ANCORDENSE TM materials from HOEGANAES can be used, which enable green compacts to be manufactured with a high green density and green strength.
  • the use of such green compacts is particularly interesting in the production of small series, samples or Prototypes.
  • the green compact can be given its intended final shape even in the green state and a shaping which is complex in terms of production technology and thus expensive can be avoided or reduced in the sintered state.
  • the essential further shaping operations can already be carried out in the green state by the method according to the invention.
  • the shaping processes can be carried out by mechanical cutting or non-cutting processing or other influences. Processing after sintering can practically be omitted, so that the patterns therefore do not have any processing-related residual stress.
  • the component properties subsequently determined on test benches can therefore also be transferred to series components that are manufactured as tool-falling parts. This enables an early decision to be made as to whether the sample produced fulfills the specifications made for the series component or whether a new one
  • Pattern must be produced as a variant and must be examined again for its component properties. This makes it possible to shorten the time-consuming and costly production of samples compared to the known production methods and thus to implement rapid prototyping for sintered components as well. In particular, there is the possibility of producing several variants of a sample for tests under operating conditions at short notice. In the method according to the invention, it is possible to produce samples in a few days, in contrast to a production time of a few months using the known methods, and this shortening can also be supported by a CAD-CAM link. When the final shape of the component has been designed after the tests, the final basic mold for the production of the green body can also be manufactured as a tool-falling part in series production.
  • a particular advantage of the invention is that Dimensional behavior of the final component can be determined exactly.
  • the dimensional behavior characterizes the dimensional deviation of a sintered component compared to a green body, this dimensional deviation being caused by the distortion during the sintering process. While this dimensional behavior has so far only been able to be determined relatively inaccurately by means of test specimens which did not have the final shape of the component, the method according to the invention enables the dimensional behavior to be determined precisely for a given component shape. If the dimensional behavior is determined on the basis of the final shape of the green compact, then exact specifications for maintaining the dimensions in the pressing tool can be derived and this can then be produced. In this way, costly and time-consuming reworking of the pressing tool is avoided or reduced to a minimum, and a possibly necessary new production of the pressing tool is eliminated.
  • the basic component shape generated by the basic molding process approximately corresponds to the final shape of the component, i. that is, the basic component shape is close to the final contour.
  • Such a form of the green body is particularly suitable for parts which are already produced in series in this form, since after sintering no or only slight shaping processes are necessary to achieve the desired, final shape of the component.
  • a shape of the green body that cannot be realized or can be realized only with great difficulty by pressing technology can, however, be realized by shaping processes carried out before the sintering.
  • the green compact is given the green compact sufficient green density and green strength for the subsequent further molding process.
  • the basic molding process is an original molding process, in particular a pressing process, an injection molding process, an extrusion process and / or a hot pressing process.
  • the green body is given a relative density of 40% -95% of the theoretical density by the basic shaping process (regardless of the alloy composition).
  • the green body is given the shape desired for the sintering process in the further shaping process using a mechanical processing method. Machining methods that are preferably used are drilling, turning, milling, thread cutting, broaching, shaping and grinding. It is known from EP-A-0 330 830 to provide a preform with a scribe and crack course notch also by mechanical processing. While EP-A-0 330 830 teaches to produce a very small scribe and crack course notch with low feed and low cutting pressure in order not to destroy the green compact, which is sensitive to pressure and vibrations, the method according to the invention also enables the green compact to be machined high cutting speeds, high cutting pressure, large cutting volume and high cutting performance. Overall, it is much more cost-effective to carry out as many shaping steps as possible on the easily machinable green compact than to carry out these on the sintered component, which is much more difficult to machine, after sintering.
  • the component is forged after sintering.
  • the component can be forged directly from the sintering heat, or it is heated again after the sintering and then forged. This considerably reduces the effort for a complex pressing tool. There is only a less expensive forging tool to create. If there are high accuracy requirements for the component, it can still be calibrated after sintering. There is also the possibility of mechanically processing or post-treating the component even after sintering, for example by hardening and / or galvanizing.
  • the individual component shapes in particular the flange surfaces, screw bores, threads, the large and small connecting rod eyes, the retaining grooves for the bearing shells, the scribe notch and / or the oil bores are produced by at least one further shaping process and / or post-processed.
  • connecting rods according to the final shape of the connecting rod. Since, in particular, the oil bores for the connecting rod eyes and the bores and threads for the connecting rod bolts cannot be produced and / or are difficult to produce when pressing the green body for reasons of press technology, it is advantageous if they subsequently become relatively easy in comparison to the sintered connecting rods machining green body to avoid processing the sintered connecting rod. Then only the above-mentioned necessary individual component shapes are introduced and / or reworked into the basic component shape of the connecting rod, so that the connecting rod can then be sintered.
  • the sintered metallic connecting rod can be forged after sintering, for example in order to improve the strength properties of the connecting rod.
  • a sintered filter can be produced by the method according to the invention, the individual component shapes of which, for example the bore or grooves of the filter, are produced and / or reworked by at least one further shaping process.
  • Filters that have been produced by the known method have hitherto been difficult to process after sintering. For example, by inserting and / or reworking the filter bore in the filter, the surface of the component molds was changed by the mechanical processing so that the pores between the metal powder parts clog by drilling, turning, milling, grinding or the like, and thus the function of the Filters was no longer guaranteed.
  • the pores no longer clog when using the method according to the invention and the function of the filter is retained.
  • FIG. 2 is a plan view of a connecting rod in its basic component shape
  • Fig. 5 is a vertical section through a sintered filter.
  • a lever 1 is shown in a top view.
  • Three samples I - III are to be produced from lever 1, which are varied and optimized in their geometry and, after sintering on test benches under operating conditions, are to be examined with regard to their component properties. Due to the fact that the mechanical processing was carried out before sintering, the components produced in this way after sintering have approximately the same geometrically conditioned components Machining affects component properties like tool-falling components and can therefore be compared better with them.
  • the bores 3, 4 and 5 since they are predetermined by the kinematics of the application for the He to be developed, can already be created with the basic mold intended for the production of the basic component shape I.
  • a green compact is first pressed into a basic component shape I by hot pressing a sinterable metal powder provided with a binder. After cooling, this green compact has an editable green density and green strength.
  • the angular basic component shape I of the lever 1 can be realized through the use of simple, inexpensive to produce basic molding tools.
  • the outer geometry of the basic component shape I is maintained in accordance with the line drawn through and, if necessary, after finishing the bores 3, 4 and 5, the pattern I is sintered so that it can then be examined for its component properties.
  • the outer shape is changed in accordance with the dashed line by a further shaping process, for example by milling, in order to be able to examine the changed shape with regard to the structural strength. Subsequently, the green body processed in this way is sintered and examined under operating conditions for its component properties, which have changed in comparison to pattern I.
  • pattern III is then produced from a blank with basic component shape I based on the previous investigations, which pattern is given an external geometry corresponding to the crossed line, for example by milling. After the mechanical processing, the sample III is sintered and finally tested. The measurement results determined by the test then show whether further changes need to be made to the shape or whether series production can be started on the basis of this pattern using the method according to the invention.
  • a change in the thickness of the basic component shape can be carried out entirely or only in partial areas or can also be contoured, for example by incorporating, in particular milling, indentations, in accordance with the requirements also on the green compact. This is indicated in FIG. 1 by a depression 2.
  • FIG. 2 shows, as a further exemplary embodiment, a connecting rod which is to be manufactured in series and which is to be developed using the method according to the invention.
  • a green compact is pressed into a basic component shape 6 from a sinterable metal powder, which is provided with a binder, by hot pressing. After hot pressing, the cooled green compact has a machinable green density and strength.
  • 3 and 4 show the finished connecting rod 7.
  • the collar surfaces 8 are pre-ground and the screw holes 9 for the connecting rod screws 10 are drilled. Threads 11 are cut into the screw holes 9.
  • the large connecting rod eye 12 is then rotated and ground and the retaining grooves 13 for the bearing shells on the large connecting rod eye 12 are milled.
  • the small connecting rod eye 14 is also pre-turned and ground and the oil hole 15 is made in the small connecting rod eye 14.
  • the oil bore 16 is drilled in the large connecting rod eye 12.
  • the connecting rod 7 can be separated along the crack course notch 17 pressed in during hot pressing or later mechanically inserted and then sintered.
  • a crack course notch 17 can be pressed in during hot pressing or can be introduced into the machinable green compact. The green body is then sintered and the connecting rod 7 is separated along the crack course notch 17.
  • a green compact can be produced in a basic component shape, for example cylindrical, using the method according to the invention.
  • the filter bore 21 is introduced into this green compact.
  • the filter bore 21 can already be provided, which is brought to its final dimension after the pressing by a further shaping process, for example drilling, turning, milling or grinding.
  • a processing of sintered filters in the green state has the advantage that the pores between the metal powder particles are not clogged by the mechanical processing and thus the function of the filter, namely a good through-flow availability, remains guaranteed.
  • the basic molding process can vary depending on the circumstances of the
  • Basic component shape and / or the sintered powder composition used are preferably formed by a pressing process, an injection molding process or an extrusion process.
  • the component can be forged directly from the sintering heat, or it is heated again after sintering and then forged. This considerably reduces the effort for a complex press tool. There is only one less expensive forging tool to manufacture.
  • the component If there are high accuracy requirements for the component, it can still be calibrated after sintering. Furthermore, it is also possible to mechanically process or post-treat the component even after sintering, for example by hardening and / or galvanizing.

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Abstract

The invention concerns a method for producing a sintered metal part, specially a connecting rod or a filter. Said method is used to form a green compact from a sinterable powder containing binders in a basic forming process having at least one step and by applying pressure and/or heat. Said green compact represents a basic form of a part. It is then given the desired form for sintering in at least one further forming process and afterwards sintered.

Description

Bezeichnung Verfahren zur Herstellung eines gesinterten BauteilsDescription Process for the production of a sintered component
Beschreibungdescription
Pulvermetallurgisch hergestellte Bauteile werden durch Pressen eines Grünlings aus einer sinterbaren Pulverzusammen- setzung und anschließendem Sintern hergestellt. Das fertig gesinterte Bauteil kann anschließend kalibriert, geschmiedet und/oder einer mechanischen Nachbehandlung unterzogen werden, um die gewünschte Bauteilform und -eigenschaft zu erhalten.Components manufactured using powder metallurgy are produced by pressing a green compact from a sinterable powder composition and then sintering. The finished sintered component can then be calibrated, forged and / or subjected to a mechanical aftertreatment in order to obtain the desired component shape and property.
Ein spezielles Preßverfahren stellt das Warmpressen dar, bei welchem der pulverförmige Grundwerkstoff bei erhöhter Tempe- ratur zu einem Grünling verdichtet wird, der die für das Sintern gewünschte Endform aufweist. Aus der EP-A2-0 555 578 ist es bekannt, ein sinterbares Metallpulver mit einem Gleitmittel zu vermischen. Durch die Verwendung dieses Gleitmittels wird der bei dem Warmpressen von Grünlingen auftretende Verschleiß an den Wänden der Preßform beim Verdichten bzw. auch beim Ausstoßen des Grünlings vermindert. Weiterhin ist durch die Verwendung dieses Gleitmittels eine verringerte Kraft notwendig, um den Grünling aus der Form zu stoßen. Außerdem werden eine verbesserte Dichte und erhöhte Festig- keitseigenschaften des Grünlings erreicht.A special pressing process is hot pressing, in which the powdery base material is compacted at elevated temperature to form a green body that has the final shape desired for sintering. From EP-A2-0 555 578 it is known to mix a sinterable metal powder with a lubricant. The use of this lubricant reduces the wear on the walls of the mold during the hot pressing of green compacts when compacting or also when the green compact is ejected. Furthermore, the use of this lubricant requires a reduced force to push the green body out of the mold. In addition, an improved density and increased strength properties of the green body are achieved.
Der gepreßte Grünling erhält in dem sich anschließenden Sinterprozeß unter Schutzgas abhängig von der Zeit und Temperatur die geforderte Festigkeit, ohne daß eine größere Formän- derung stattfindet. Um eine aufwendige und teure mechanischeThe pressed green body receives the required strength in the subsequent sintering process under protective gas, depending on the time and temperature, without a major change in shape taking place. To be an elaborate and expensive mechanical
Bearbeitung nach dem Sintern so gering wie möglich zu halten, wird der Grünling möglichst endkonturnah gepreßt.To keep processing as low as possible after sintering, the green compact is pressed as close to the final contour as possible.
Als nachteilig erweisen sich die Verfahren dann, wenn schnell und kostengünstig gesinterte Bauteile als Muster,The methods prove to be disadvantageous if sintered components are quickly and inexpensively used as samples,
Prototyp oder in Kleinserie hergestellt werden sollen. Um ein Muster eines gesinterten Bauteils zu erzeugen, das nach dem Sintern die gleichen Eigenschaften wie ein späteres Serien- teil aufweist, muß ein Preßwerkzeug hergestellt werden, das einen Grünling in der gewünschten Endform erzeugt. Werden an das gesinterte Bauteil erhöhte Festigkeitsanforderungen gestellt, muß auch ein entsprechendes Schmiedewerkzeug gebaut werden. Die produzierten Muster können anschließend unter Betriebsbedingungen funktional geprüft werden. Eventuelle Um- konstruktionen des Bauteils, die sich nach der Prüfung desselben Bauteils unter Betriebsbedingungen ergeben, erfordern es, daß jeweils ein neues, an die Umkonstruktion angepaßtes Preßwerkzeug und gegebenenfalls Schmiedewerkzeug gebaut werden muß, bevor die hiermit erzeugten Muster erneut geprüft werden können. Eine Umkonstruktion und ein daraufhin angepaßtes Preßwerkzeug und gegebenfalls Schmiedewerkzeug kann auch aufgrund geänderter Kundenspezifikationen notwendig sein. Aus der Notwendigkeit, Muster mit den Eigenschaften zu untersuchen, wie sie auch Bauteile einer Serienfertigung aufweisen würden, ergibt sich ein sehr zeit-, kosten- und materialintensives Herstellungsverfahren.Prototype or to be produced in small series. To create a pattern of a sintered component that after sintering has the same properties as a later series part, a press tool must be produced that produces a green compact in the desired final shape. If the sintered component is subject to increased strength requirements, a corresponding forging tool must also be built. The samples produced can then be functionally checked under operating conditions. Any redesign of the component that results after testing the same component under operating conditions requires that a new press tool and, if necessary, forging tool, adapted to the redesign, have to be built before the samples produced with it can be checked again. A redesign and a matching press tool and possibly forging tool may also be necessary due to changed customer specifications. The need to examine samples with the properties that would also have components of a series production results in a very time-consuming, cost-intensive and material-intensive manufacturing process.
Eine weitere Möglichkeit, Muster von gesinterten Bauteilen herzustellen, besteht darin, daß ein gesintertes Bauteil mit einfacher Geometrie und standardisierten Preßwerkzeugen hergestellt wird. Alternativ kann ein Preßwerkzeug gebaut werden, das der gewünschten späteren Form des gesinterten Bau- teils sehr nahe kommt. Beide Möglichkeiten beinhalten, daß das gesinterte Bauteil nachträglich mechanisch bearbeitet werden muß, um die gewünschte Endform des Musters zu erhalten. Auch diese beiden Verfahrensmöglichkeiten sind zeit-, kosten- und materialintensiv. Besonders nachteilig erweist sich bei diesen beiden Verfahrensvarianten jedoch, daß durch die notwendige mechanische Bearbeitung die Bauteile nicht die gleichen Eigenschaften aufweisen wie werkzeugfallende Bauteile, d. h. Bauteile, deren äußere Geometrie nach dem Sintern nicht mehr wesentlich verändert wird. Insbesondere werden durch die nachträgliche mechanische Bearbeitung hohe Eigenspannungen in das gesinterte Bauteil induziert und die Oberfläche beeinflußt, so daß es nur bedingt möglich ist, die auf Prüfständen ermittelte Bauteileigenschaften auf werkzeugfal- lende Serienbauteile zu übertragen, und somit eine Entscheidung über die Einsetzbarkeit solcher Muster in Systemlösungen erschwert wird.Another way of producing samples of sintered components is to produce a sintered component with simple geometry and standardized pressing tools. Alternatively, a press tool can be built that comes very close to the desired later shape of the sintered component. Both options include the fact that the sintered component has to be subsequently mechanically processed in order to obtain the desired final shape of the pattern. Both of these process options are also time, cost and material intensive. However, it has proven particularly disadvantageous in these two process variants that the components do not have the same properties as the tool-falling components due to the necessary mechanical processing, ie components whose external geometry is no longer significantly changed after sintering. In particular, the subsequent mechanical processing induces high residual stresses in the sintered component and influences the surface, so that it is only possible to a limited extent to test the component properties determined on test benches on transferring serial components, making it difficult to decide whether such patterns can be used in system solutions.
Nachteilig erweisen sich die bekannten Verfahren auch zur Serienherstellung von gesinterten Bauteilen, da gesinterte Bauteile, die außerdem geschmiedet und/oder nachbehandelt worden sein können, erhöhte Festigkeitseigenschaften aufweisen und somit eine nachträgliche mechanische Bearbeitung erschwert wird. Dies führt zu längeren Bearbeitungszeiten und höherem Werkzeugverschleiß. Insbesondere bei der Bearbeitung von hochfeste gesinterten und gegebenenfalls noch zusätzlich geschmiedeten Pleueln erweist sich die mechanische Bearbeitung der nach dem Sinterprozeß noch zu bearbeitenden Bauteilein- zelformen wie, Bundflächen, Pleuelschraubenbohrungen, Pleuelaugen und dgl. als aufwendig aufgrund der schweren Bearbeit- barkeit des gesinterten Pleuels.The known methods also prove disadvantageous for the series production of sintered components, since sintered components, which may also have been forged and / or aftertreated, have increased strength properties and consequently subsequent mechanical processing is made more difficult. This leads to longer machining times and higher tool wear. In particular when machining high-strength sintered and possibly additionally forged connecting rods, the mechanical processing of the individual component parts still to be machined after the sintering process, such as flange surfaces, connecting rod screw bores, connecting rod eyes and the like, has proven to be complex due to the difficult machinability of the sintered connecting rod.
Als nachteilig hat sich auch bei der Fertigung von gesinter- ten Filtern erwiesen, daß bei der spanenden Bearbeitung der Filter die für die Funktion des Filters benötigten Poren durch die Bearbeitung wenigstens teilweise verschlossen werden, so daß sich eine schlechtere Durchströmbarkeit und somit schlechtere Filterwirkung ergibt.It has also proven to be disadvantageous in the production of sintered filters that during machining of the filters, the pores required for the function of the filter are at least partially closed by the processing, so that there is a poorer flowability and thus a poorer filter effect.
Aus den beiden Veröffentlichungen von Rutz, H.G., Cimino, T.M. Luk, S.H., "A Novel Machining Method for High Performance Ferrous P/M Materials", SAE Publication No. 960379, SÄE International, Warrendale, PA und von Cimino, T.M. , Luk, S.H., "Machinability Evaluation of Selected High GreenFrom the two publications by Rutz, H.G., Cimino, T.M. Luk, S.H., "A Novel Machining Method for High Performance Ferrous P / M Materials", SAE Publication No. 960379, SÄE International, Warrendale, PA and by Cimino, T.M. , Luk, S.H., "Machinability Evaluation of Selected High Green
Strength P/M Materials", Advances in Powder Metallurgy & Par- ticulate Materials - 1995, Vol. 2, Part 8, pp 129-148, Metal Powder Industries Federation, Princeton, NJ. ist es lediglich bekannt, zur versuchsweisen Ermittlung von Verfahrensparame- tern für das Bohren von Grünlingen aus einem pulvermetallurgischen Material einen stabförmigen Probekörper zu fertigen. An diesem Probekörper werden dann die Zerspanungsbedinungen untersucht, wobei die Geometrie des Probekörpers selbst. d. h. seine äußere Form bei allen Untersuchungen nicht geändert oder bearbeitet wurde.Strength P / M Materials ", Advances in Powder Metallurgy & Particulate Materials - 1995, Vol. 2, Part 8, pp 129-148, Metal Powder Industries Federation, Princeton, NJ. It is only known for the experimental determination of process parameters to produce a rod-shaped test specimen for drilling green compacts from a powder metallurgy material, on which the machining conditions are then examined, the geometry of the test specimen itself. ie its external shape was not changed or edited in all investigations.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend dar- gelegten Nachteile zu vermeiden und das Verfahren zur Herstellung von gesinterten Bauteilen zu vereinfachen, wobei sich dies sowohl auf Muster und Kleinserien als auch auf Serienteile bezieht.The object of the invention is to avoid the disadvantages set out above and to simplify the process for producing sintered components, this relating both to samples and small series and to series parts.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Bauteils, insbesondere eines Pleuels oder eines Filters, durch das in einem wenigstens einstufigen Grundformungsprozeß aus Bindemittel enthaltendem sinterbaren Pulver ein Grünling unter Druck und/oder Wärmeeinwirkung geformt wird, der eine Bauteilgrundform darstellt und dem in wenigstens einem weiteren Formungs- prozeß die für Sinterbehandlung gewünschte Form gegeben wird und der danach gesintert wird.This object is achieved according to the invention by a method for producing a sintered component, in particular a connecting rod or a filter, by means of which, in an at least one-stage basic molding process from sinterable powder containing binder, a green body is formed under pressure and / or heat, which is a basic component shape and which is given the shape desired for sintering treatment in at least one further shaping process and which is then sintered.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Bauteilgrundform des Grünlings eine einfache Geometrie aufweisen kann, die sich durch einfache und in ihrer Herstellung kostengünstige Preßwerkzeuge fertigen läßt. Eine Bauteilgrundform des Grünlings kann beispielsweise durch einen Quader, eine räumlich gekrümmte Form oder eine beliebige Kombination derselben beschrieben werden. Der eine einfache Geometrie aufweisende Grünling wird in einem dem Grundformungsprozeß folgenden weiteren Formungsprozeß auf die gewünschte Form gebracht und dann der Sinterbehandlung unterzogen. Das erfin- dungsgemäße Verfahren eignet sich für alle bindemittelhalti- gen Sinterpulverzusammensetzungen, insbesondere aber für entsprechende Metallsinterpulver. Beispielsweise können ANCORDENSE™ Materialien der Firma HOEGANAES eingesetzt werden, die eine Fertigung von Grünlingen mit einer hohen Grün- dichte und Grünfestigkeit ermöglichen.The method according to the invention has the advantage that the basic component shape of the green compact can have a simple geometry which can be produced by simple pressing tools which are inexpensive to produce. A basic component shape of the green compact can be described, for example, by a cuboid, a spatially curved shape or any combination thereof. The green body, which has a simple geometry, is brought to the desired shape in a further shaping process following the basic shaping process and then subjected to the sintering treatment. The method according to the invention is suitable for all binder-containing sinter powder compositions, but in particular for corresponding metal sinter powder. For example, ANCORDENSE ™ materials from HOEGANAES can be used, which enable green compacts to be manufactured with a high green density and green strength.
Interessant ist die Verwendung von solchen Grünlingen insbesondere bei der Herstellung von Kleinserien, Mustern oder Prototypen. Durch den sich an den mittels einem einfachen Grundformwerkzeug bewirkten Grundformungsprozeß anschließenden weiteren Formungsprozeß kann dem Grünling noch im Grünzustand seine beabsichtigte Endform gegeben werden und eine fertigungstechnisch aufwendige und somit teure Formung im gesinterten Zustand vermieden oder verringert werden. Die wesentlichen weiteren Formungsbearbeitungen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren schon im Grünzustand durchgeführt werden. Die Formungsbearbeitungen können je nach den Gegebenheiten durch eine mechanische spanabhebende oder spanlose Bearbeitung oder sonstige Einwirkung erfolgen. Eine Bearbeitung nach dem Sintern kann praktisch entfallen, so daß die Muster daher auch keine bearbeitungsbedingte Eigenspannung aufweisen. Die anschließend auf Prüfständen ermittelten Bauteileigenschaften, wie Oberflächenbeschaffenheit, Dichte, Eigenspannungen, Maße, Härte, Verzug und Festigkeit, sind daher auch auf Serienbauteile übertragbar, die als werkzeugfallende Teile hergestellt werden. Dies ermöglicht frühzeitig die Entscheidung, ob das gefertigte Muster die an das Serien- bauteil gestellten Spezifikationen erfüllt oder ob ein neuesThe use of such green compacts is particularly interesting in the production of small series, samples or Prototypes. As a result of the further shaping process which follows the basic shaping process brought about by means of a simple basic shaping tool, the green compact can be given its intended final shape even in the green state and a shaping which is complex in terms of production technology and thus expensive can be avoided or reduced in the sintered state. The essential further shaping operations can already be carried out in the green state by the method according to the invention. Depending on the circumstances, the shaping processes can be carried out by mechanical cutting or non-cutting processing or other influences. Processing after sintering can practically be omitted, so that the patterns therefore do not have any processing-related residual stress. The component properties subsequently determined on test benches, such as surface quality, density, residual stresses, dimensions, hardness, warpage and strength, can therefore also be transferred to series components that are manufactured as tool-falling parts. This enables an early decision to be made as to whether the sample produced fulfills the specifications made for the series component or whether a new one
Muster als Variante hergestellt werden muß und erneut auf seine Bauteileigenschaften untersucht werden muß. Hierdurch ist es möglich, die zeit- und kostenaufwendige Herstellung von Mustern gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung zu verkürzen und somit ein Rapid-Prototyping auch für Sinterbauteile zu verwirklichen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, kurzfristig mehrere Varianten eines Musters für Tests unter Einsatzbedingungen herzustellen. Möglich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Herstellung von Mustern in einigen Tagen, im Gegensatz zu einer Herstellungszeit von einigen Monaten nach den bekannten Verfahren, wobei diese Verkürzung zusätzlich durch eine CAD-CAM-Verknüpfung unterstützt werden kann. Wenn nach den Tests die endgültige Form des Bauteils konzipiert worden ist, kann auch das endgültige Grundformwerkzeug zur Herstellung des Grünlings als werkzeugfallendes Teil in der Serienfertigung gefertigt werden.Pattern must be produced as a variant and must be examined again for its component properties. This makes it possible to shorten the time-consuming and costly production of samples compared to the known production methods and thus to implement rapid prototyping for sintered components as well. In particular, there is the possibility of producing several variants of a sample for tests under operating conditions at short notice. In the method according to the invention, it is possible to produce samples in a few days, in contrast to a production time of a few months using the known methods, and this shortening can also be supported by a CAD-CAM link. When the final shape of the component has been designed after the tests, the final basic mold for the production of the green body can also be manufactured as a tool-falling part in series production.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Maßverhalten des endgültigen Bauteils exakt bestimmt werden kann. Das Maßverhalten kennzeichnet hierbei die Maßabweichung eines gesinterten Bauteils gegenüber einem Grünling, wobei diese Maßabweichung durch den Verzug beim Sinterprozeß her- vorgerufen wird. Während dieses Maßverhalten sich bisher nur relativ ungenau mittels Probekörpern, die nicht die endgültige Form des Bauteils aufwiesen, bestimmen ließ, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die genaue Bestimmung des Maßverhaltens bei vorgegebener Bauteilform. Wenn aufgrund der endgültigen Form des Grünlings das Maßverhalten bestimmt ist, können daraufhin exakte Vorgaben für das Vorhalten der Maße beim Preßwerkzeug abgeleitet werden und dieses anschließend hergestellt werden. Hierdurch werden kostspielige und zeitaufwendige Nachbesserungen am Preßwerkzeug vermieden bzw. auf ein Mindestmaß reduziert und eine eventuell notwendige Neuanfertigung des Preßwerkzeugs entfällt.A particular advantage of the invention is that Dimensional behavior of the final component can be determined exactly. The dimensional behavior characterizes the dimensional deviation of a sintered component compared to a green body, this dimensional deviation being caused by the distortion during the sintering process. While this dimensional behavior has so far only been able to be determined relatively inaccurately by means of test specimens which did not have the final shape of the component, the method according to the invention enables the dimensional behavior to be determined precisely for a given component shape. If the dimensional behavior is determined on the basis of the final shape of the green compact, then exact specifications for maintaining the dimensions in the pressing tool can be derived and this can then be produced. In this way, costly and time-consuming reworking of the pressing tool is avoided or reduced to a minimum, and a possibly necessary new production of the pressing tool is eliminated.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die durch den Grundformungsprozeß erzeugte Bauteilgrundform annähernd der Endform des Bauteils, d. h., daß die Bauteilgrundform endkonturnah ausgebildet ist. Eine derartige Form des Grünlings bietet sich insbesondere für solche Teile an, die in dieser Form bereits in der Serie her- gestellt werden, da hierdurch nach dem Sintern keine oder nur geringfügige Formungsprozesse notwendig sind, um die gewünschte, endgültige Form des Bauteils zu erzielen. Eine Form des Grünlings, die sich preßtechnisch nicht oder nur sehr schwierig realisieren läßt, kann jedoch durch vor dem Sintern durchgeführte Formungsprozesse realisiert werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the basic component shape generated by the basic molding process approximately corresponds to the final shape of the component, i. that is, the basic component shape is close to the final contour. Such a form of the green body is particularly suitable for parts which are already produced in series in this form, since after sintering no or only slight shaping processes are necessary to achieve the desired, final shape of the component. A shape of the green body that cannot be realized or can be realized only with great difficulty by pressing technology can, however, be realized by shaping processes carried out before the sintering.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine für den anschließenden weiteren Formungsprozeß ausreichende Gründichte und Grünfe- stigkeit gegeben.In an advantageous embodiment of the invention, the green compact is given the green compact sufficient green density and green strength for the subsequent further molding process.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Urformverfahren, insbesondere um ein Preßverfahren, ein Spritzgießverfahren, ein Extrusionsverfahren und/oder ein Warmpreßverfahren.In a further preferred embodiment of the invention, the basic molding process is an original molding process, in particular a pressing process, an injection molding process, an extrusion process and / or a hot pressing process.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine relative Dichte von 40% - 95% der theoretischen Dichte gegeben (unabhängig von der LegierungsZusammensetzung) .In a further advantageous embodiment of the invention, the green body is given a relative density of 40% -95% of the theoretical density by the basic shaping process (regardless of the alloy composition).
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in dem weiteren Formungsprozeß dem Grünling mit einem mechanischen Bearbeitungsverfahren die für den Sinterprozeß gewünschte Form gegeben. Vorzugsweise verwendete spanende Bearbeitungsverfahren sind Bohren, Drehen, Fräsen, Gewindeschneiden, Räumen, Stoßen und Schleifen. Es ist zwar aus der EP-A-0 330 830 bekannt, eine Vorform auch durch mechanische Bearbeitung mit einer Anriß- und Rißverlaufskerbe zu versehen. Während die EP-A-0 330 830 lehrt, eine sehr kleine Anriß- und Rißverlaufskerbe mit geringem Vorschub und geringem Schneiddruck zu erzeugen, um den für Druck und Erschütterun- gen empfindlichen Grünling nicht zu zerstören, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Zerspanen des Grünlings mit großen Schnittgeschwindigkeiten, hohem Schneiddruck, großem Zerspanvolumen und hoher Zerspanleistung. Insgesamt ist es wesentlich kostengünstiger, möglichst viele Formungsschritte an dem leicht zerspanbaren Grünling vorzunehmen, als diese an dem wesentlich schwerer zerspanbaren gesinterten Bauteil nach dem Sintern durchzuführen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the green body is given the shape desired for the sintering process in the further shaping process using a mechanical processing method. Machining methods that are preferably used are drilling, turning, milling, thread cutting, broaching, shaping and grinding. It is known from EP-A-0 330 830 to provide a preform with a scribe and crack course notch also by mechanical processing. While EP-A-0 330 830 teaches to produce a very small scribe and crack course notch with low feed and low cutting pressure in order not to destroy the green compact, which is sensitive to pressure and vibrations, the method according to the invention also enables the green compact to be machined high cutting speeds, high cutting pressure, large cutting volume and high cutting performance. Overall, it is much more cost-effective to carry out as many shaping steps as possible on the easily machinable green compact than to carry out these on the sintered component, which is much more difficult to machine, after sintering.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Bauteil nach dem Sintern geschmiedet. Insbesondere, wenn erhöhte Festigkeitsanforderungen an die gesinterten Bauteile gestellt werden, kann das Bauteil direkt aus der Sinterwärme geschmiedet werden, oder es wird nach dem Sintern erneut erwärmt und dann geschmiedet. Dadurch reduziert sich der Auf- wand für ein komplexes Preßwerkzeug erheblich. Es ist nur noch ein weniger aufwendiges Schmiedewerkzeug zu erstellen. Sollten für das Bauteil hohe Genauigkeitsanforderungen bestehen, so kann es nach dem Sintern noch kalibriert werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, auch nach dem Sintern das Bauteil noch mechanisch zu bearbeiten oder nachzubehandeln durch beispielsweise Härten und/oder Galvanisieren.In a preferred embodiment of the invention, the component is forged after sintering. In particular, if increased strength requirements are placed on the sintered components, the component can be forged directly from the sintering heat, or it is heated again after the sintering and then forged. This considerably reduces the effort for a complex pressing tool. There is only a less expensive forging tool to create. If there are high accuracy requirements for the component, it can still be calibrated after sintering. There is also the possibility of mechanically processing or post-treating the component even after sintering, for example by hardening and / or galvanizing.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei einem gesinterten metallischen Pleuel die Bauteileinzelformen, insbesondere die Bundflächen, Schraubenbohrungen, Gewinde, das große und kleine Pleuelauge, die Haltenuten für die Lagerschalen, die Anrißkerbe und/oder die Ölbohrungen, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/oder nachbearbeitet. Für die Serienherstellung von Pleueln ist es beispielsweise sinnvoll, die Bauteilgrundform des Pleuels endkonturnah zu pressen, so daß keine oder nur wenige Formungsprozesse notwendig sind, um die äußere Kontur desIn a particularly advantageous embodiment of the invention, in the case of a sintered metallic connecting rod, the individual component shapes, in particular the flange surfaces, screw bores, threads, the large and small connecting rod eyes, the retaining grooves for the bearing shells, the scribe notch and / or the oil bores are produced by at least one further shaping process and / or post-processed. For the series production of connecting rods, it makes sense, for example, to press the basic component shape of the connecting rod close to the final contour, so that no or only a few shaping processes are necessary to match the outer contour of the connecting rod
Pleuels entsprechend der Endform des Pleuels zu erzeugen. Da insbesondere die Ölbohrungen zu den Pleuelaugen und die Bohrungen und Gewinde für die Pleuelschrauben aus preßtechnischen Gründen nicht und/oder schwierig beim Pressen des Grün- lings erzeugt werden können, ist es vorteilhaft, wenn diese nachträglich in den im Vergleich zum gesinterten Pleuel relativ leicht zu bearbeitenden Grünling eingebracht werden, um eine Bearbeitung des gesinterten Pleuels zu vermeiden. In die Bauteilgrundform des Pleuels werden anschließend lediglich noch die oben angeführten notwendigen Bauteileinzelformen eingebracht und/oder nachbearbeitet, so daß anschließend das Pleuel gesintert werden kann.To produce connecting rods according to the final shape of the connecting rod. Since, in particular, the oil bores for the connecting rod eyes and the bores and threads for the connecting rod bolts cannot be produced and / or are difficult to produce when pressing the green body for reasons of press technology, it is advantageous if they subsequently become relatively easy in comparison to the sintered connecting rods machining green body to avoid processing the sintered connecting rod. Then only the above-mentioned necessary individual component shapes are introduced and / or reworked into the basic component shape of the connecting rod, so that the connecting rod can then be sintered.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das gesinterte metallische Pleuel nach dem Sintern geschmiedet werden, um beispielsweise die Festigkeitseigenschaften des Pleuels zu verbessern.In a further advantageous embodiment of the invention, the sintered metallic connecting rod can be forged after sintering, for example in order to improve the strength properties of the connecting rod.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein gesinterter Filter nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, dessen Bauteileinzelformen, beispielsweise die Bohrung oder Nuten des Filters, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/oder nachbearbeitet wer- den. Filter, die nach dem bekannten Verfahren hergestellt wurden, ließen sich bisher schlecht nach dem Sintern bearbeiten. Beispielsweise wurde durch das Einbringen und/oder Nachbearbeiten der Filterbohrung in den Filter die Oberfläche der Bauteileinzelformen durch die mechanische Bearbeitung so verändert, daß die Poren zwischen den Metallpulverteilen sich durch das Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen oder dergleichen, zusetzten und somit die Funktion des Filters nicht mehr gewährleistet war. Durch das Erzeugen einer Bauteileinzelform, wie beispielsweise einer Filterbohrung, setzen sich die Poren bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr zu und die Funktion des Filters bleibt erhalten.In a particularly advantageous embodiment of the invention, a sintered filter can be produced by the method according to the invention, the individual component shapes of which, for example the bore or grooves of the filter, are produced and / or reworked by at least one further shaping process. the. Filters that have been produced by the known method have hitherto been difficult to process after sintering. For example, by inserting and / or reworking the filter bore in the filter, the surface of the component molds was changed by the mechanical processing so that the pores between the metal powder parts clog by drilling, turning, milling, grinding or the like, and thus the function of the Filters was no longer guaranteed. By creating an individual component shape, such as a filter bore, the pores no longer clog when using the method according to the invention and the function of the filter is retained.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus- führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to schematic drawings of exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Hebel,1 is a plan view of a lever,
Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Pleuel in seiner Bauteilgrundform,2 is a plan view of a connecting rod in its basic component shape,
Fig. 3 eine Aufsicht auf ein fertig bearbeitetes Pleuel,3 is a plan view of a finished connecting rod,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch ein fertig bearbeitetes Pleuel,4 shows a section along the line IV-IV through a finished connecting rod,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch einen gesinterten Filter.Fig. 5 is a vertical section through a sintered filter.
In Fig. 1 ist in einer Aufsicht ein Hebel 1 dargestellt. Von dem Hebel 1 sollen drei Muster I - III hergestellt werden, die in ihrer Geometrie variiert und optimiert werden und nach dem Sintern auf Prüfständen unter Betriebsbedingungen hin- sichtlich ihrer Bauteileigenschaften untersucht werden sollen. Dadurch, daß die mechanische Bearbeitung vor dem Sintern durchgeführt wurde, weisen die so erzeugten Bauteile nach dem Sintern annähernd gleiche geometrisch bedingte, nicht durch Bearbeitung beeinflußte Bauteileigenschaften auf wie werkzeugfallende Bauteile und lassen sich somit besser mit diesen vergleichen. Die Bohrungen 3, 4 und 5 können, da sie durch die Kinematik des Einsatzfalles für den zu entwickelnden He- bei vorgegeben sind, bereits mit dem für die Herstellung der Bauteilgrundform I vorgesehene Grundformwerkzeug erzeugt werden.In Fig. 1, a lever 1 is shown in a top view. Three samples I - III are to be produced from lever 1, which are varied and optimized in their geometry and, after sintering on test benches under operating conditions, are to be examined with regard to their component properties. Due to the fact that the mechanical processing was carried out before sintering, the components produced in this way after sintering have approximately the same geometrically conditioned components Machining affects component properties like tool-falling components and can therefore be compared better with them. The bores 3, 4 and 5, since they are predetermined by the kinematics of the application for the He to be developed, can already be created with the basic mold intended for the production of the basic component shape I.
Um die unterschiedlichen Muster I - III herzustellen, wird zuerst durch Warmpressen eines mit einem Bindemittel versehenen sinterbaren Metallpulvers ein Grünling in eine Bauteilgrundform I gepreßt. Dieser Grünling weist nach dem Abkühlen eine bearbeitbare Gründichte und Grünfestigkeit auf . Die winklige Bauteilgrundform I des Hebels 1 läßt sich durch den Einsatz von einfachen, kostengünstig herzustellenden Grundformwerkzeugen realisieren.In order to produce the different patterns I - III, a green compact is first pressed into a basic component shape I by hot pressing a sinterable metal powder provided with a binder. After cooling, this green compact has an editable green density and green strength. The angular basic component shape I of the lever 1 can be realized through the use of simple, inexpensive to produce basic molding tools.
Bei dem Muster I wird die Außengeometrie der Bauteilgrundform I entsprechend der durchgezeichneten Linie beibehalten und gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung der Bohrungen 3, 4 und 5 das Muster I gesintert, so daß es danach auf seine Bauteileigenschaften untersucht werden kann.In the case of the pattern I, the outer geometry of the basic component shape I is maintained in accordance with the line drawn through and, if necessary, after finishing the bores 3, 4 and 5, the pattern I is sintered so that it can then be examined for its component properties.
Beim Muster II wird an einem Grünling mit einer Außengeome- trie der Bauteilgrundform I die Außenform entsprechend der gestrichelten Linie durch einen weiteren Formungsprozeß, beispielsweise durch Fräsen verändert, um die geänderte Form in bezug auf die Gestaltfestigkeit untersuchen zu können. Anschließend wird der so bearbeitete Grünling gesintert und un- ter Betriebsdingungen auf seine im Gegensatz zum Muster I veränderten Bauteileigenschaften untersucht.In the case of pattern II, on a green compact with an outer geometry of the basic component shape I, the outer shape is changed in accordance with the dashed line by a further shaping process, for example by milling, in order to be able to examine the changed shape with regard to the structural strength. Subsequently, the green body processed in this way is sintered and examined under operating conditions for its component properties, which have changed in comparison to pattern I.
In beispielsweise einem letzten Optimierungsschritt wird dann aufgrund der vorangegangenen Untersuchungen aus einem Grün- ling mit der Bauteilgrundform I das Muster III hergestellt, das beispielweise durch Fräsen eine Außengeometrie entsprechend der gekreuzten Linie erhält. Nach der mechanischen Bearbeitung wird das Muster III gesintert und an- schließend getestet. Die durch die Prüfung ermittelten Meßergebnisse lassen dann erkennen, ob noch weitere Änderungen an der Form vorgenommen werden müssen oder ob auf der Basis dieses Musters die Serienfertigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommen werden kann.In a last optimization step, for example, pattern III is then produced from a blank with basic component shape I based on the previous investigations, which pattern is given an external geometry corresponding to the crossed line, for example by milling. After the mechanical processing, the sample III is sintered and finally tested. The measurement results determined by the test then show whether further changes need to be made to the shape or whether series production can be started on the basis of this pattern using the method according to the invention.
Vorstehend wurde zur Erläuterung des Verfahrens nur die Bearbeitung der Randkontur des Grünlings als weiteren Formungs- prozeß beschrieben. Eine Veränderung der Dicke der Bauteil- grundform kann ganz oder nur in Teilbereichen oder auch eine Konturierung beispielsweise durch das Einarbeiten, insbesondere Einfräsen von Vertiefungen, entsprechend den Anforderungen ebenfalls am Grünling vorgenommen werden. Dies ist in Fig. 1 durch eine Vertiefung 2 angedeutet.In order to explain the method, only the machining of the edge contour of the green compact as a further shaping process was described above. A change in the thickness of the basic component shape can be carried out entirely or only in partial areas or can also be contoured, for example by incorporating, in particular milling, indentations, in accordance with the requirements also on the green compact. This is indicated in FIG. 1 by a depression 2.
Fig. 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein Pleuel, das in Serie gefertigt werden soll und das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entwickelt werden soll. In einem Grundformungsprozeß wird durch Warmpressen aus einem sinter- baren Metallpulver, welches mit einem Bindemittel versehen ist, ein Grünling in einer Bauteilgrundform 6 gepreßt. Nach dem Warmpressen weist der abgekühlte Grünling eine bearbeitbare Gründichte und -festigkeit auf.2 shows, as a further exemplary embodiment, a connecting rod which is to be manufactured in series and which is to be developed using the method according to the invention. In a basic molding process, a green compact is pressed into a basic component shape 6 from a sinterable metal powder, which is provided with a binder, by hot pressing. After hot pressing, the cooled green compact has a machinable green density and strength.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen das fertig bearbeitete Pleuel 7. Bei dem Grünling werden die Bundflächen 8 vorgeschliffen und die Schraubenbohrungen 9 für die Pleuelschrauben 10 gebohrt. In die Schraubenbohrungen 9 werden Gewinde 11 geschnitten. Anschließend wird das große Pleuelauge 12 vorgedreht und ge- schliffen und die Haltenuten 13 für die Lagerschalen an dem großen Pleuelauge 12 eingefräst. Auch das kleine Pleuelauge 14 wird vorgedreht und geschliffen und die Ölbohrung 15 am kleinen Pleuelauge 14 eingebracht. In das große Pleuelauge 12 wird die Ölbohrung 16 gebohrt.3 and 4 show the finished connecting rod 7. In the green body, the collar surfaces 8 are pre-ground and the screw holes 9 for the connecting rod screws 10 are drilled. Threads 11 are cut into the screw holes 9. The large connecting rod eye 12 is then rotated and ground and the retaining grooves 13 for the bearing shells on the large connecting rod eye 12 are milled. The small connecting rod eye 14 is also pre-turned and ground and the oil hole 15 is made in the small connecting rod eye 14. The oil bore 16 is drilled in the large connecting rod eye 12.
Danach kann das Pleuel 7 entlang der beim Warmpressen eingepreßten oder später mechanisch eingebrachten Rißverlaufskerbe 17 getrennt und anschließend gesintert werden. Als Variante dieses Verfahrens kann eine Rißverlaufskerbe 17 beim Warmpressen eingepreßt werden oder in den bearbeitbaren Grünling eingebracht werden. Anschließend wird der Grünling gesintert und das Pleuel 7 entlang der Rißverlaufskerbe 17 getrennt.Thereafter, the connecting rod 7 can be separated along the crack course notch 17 pressed in during hot pressing or later mechanically inserted and then sintered. As a variant of this method, a crack course notch 17 can be pressed in during hot pressing or can be introduced into the machinable green compact. The green body is then sintered and the connecting rod 7 is separated along the crack course notch 17.
In Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt durch einen gesinterten Filter 20 dargestellt. Zur Herstellung des gesinterten Fil- ters 20 kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Grünling in einer beispielsweise zylindrischen Bauteilgrundform hergestellt werden. In diesen Grünling wird die Filterbohrung 21 eingebracht. Insbesondere für die Serienherstellung von gesinterten Filtern 20 ist es sinnvoll, den Grünling endkon- turnah zu pressen. Beispielsweise kann beim Pressen des Grünlings schon die Filterbohrung 21 vorgesehen sein, die nach dem Pressen durch einen weiteren Formungsprozeß, beispielsweise das Bohren, Drehen, Fräsen oder Schleifen, auf ihr Endmaß gebracht wird. Eine Bearbeitung von gesinterten Filtern im Grünzustand, hat den Vorteil, daß sich durch die mechanische Bearbeitung nicht die Poren zwischen den Metallpulverteilchen zusetzen und somit die Funktion des Filters, nämlich eine gute Durchströ barkeit , gewährleistet bleibt.5 shows a vertical section through a sintered filter 20. To produce the sintered filter 20, a green compact can be produced in a basic component shape, for example cylindrical, using the method according to the invention. The filter bore 21 is introduced into this green compact. In particular for the series production of sintered filters 20, it makes sense to press the green compact close to the final contour. For example, when the green body is pressed, the filter bore 21 can already be provided, which is brought to its final dimension after the pressing by a further shaping process, for example drilling, turning, milling or grinding. A processing of sintered filters in the green state has the advantage that the pores between the metal powder particles are not clogged by the mechanical processing and thus the function of the filter, namely a good through-flow availability, remains guaranteed.
Der Grundformungsprozeß kann je nach den Gegebenheiten derThe basic molding process can vary depending on the circumstances of the
Bauteilgrundform und/oder der verwendeten Sinterpulverzusammensetzung vorzugsweise durch ein Preßverfahren, ein Spritzgießverfahren oder ein Extrusionsverfahren gebildet werden.Basic component shape and / or the sintered powder composition used are preferably formed by a pressing process, an injection molding process or an extrusion process.
Werden erhöhte Festigkeitsanforderungen an die gesintertenAre increased strength requirements for the sintered
Bauteile gestellt, kann das Bauteil direkt aus der Sinterwärme geschmiedet werden, oder es wird nach dem Sintern erneut erwärmt und dann geschmiedet. Dadurch reduziert sich der Aufwand für ein komplexes Preßwerkzeug erheblich. Es ist nur noch ein weniger aufwendiges Schmiedewerkzeug herzustellen.Provided components, the component can be forged directly from the sintering heat, or it is heated again after sintering and then forged. This considerably reduces the effort for a complex press tool. There is only one less expensive forging tool to manufacture.
Sollten für das Bauteil hohe Genauigkeitsanforderungen bestehen, so kann es nach dem Sintern noch kalibriert werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit auch nach dem Sintern das Bauteil noch mechanisch zu bearbeiten oder nachzubehandeln durch beispielsweise Härten und/oder Galvanisieren. If there are high accuracy requirements for the component, it can still be calibrated after sintering. Furthermore, it is also possible to mechanically process or post-treat the component even after sintering, for example by hardening and / or galvanizing.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten metallischen Bauteils, insbesondere eines Pleuels oder eines Filters, durch das in einem wenigstens einstufigen Grundformungsprozeß aus Bindemittel enthaltendem sinterbaren Pulver ein Grünling unter Druck und/oder Wärmeeinwirkung geformt wird, der eine Bauteilgrundform darstellt und dem in wenigstens einem weiteren Formungsprozeß die für die Sinterbehandlung ge- wünschte Form gegeben wird und der danach gesintert wird.1. A method for producing a sintered metallic component, in particular a connecting rod or a filter, by means of which, in an at least one-stage basic molding process from binder-containing sinterable powder, a green body is formed under pressure and / or heat, which is a basic component shape and which is formed in at least one further Forming process is given the shape desired for the sintering treatment and is then sintered.
2. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Grundformungsprozeß erzeugte Bauteilgrundform annähernd der Endform des Bauteils en- spricht, d. h. endkonturnah ausgebildet ist.2. A method for manufacturing according to claim 1, characterized in that the component basic shape generated by the basic molding process corresponds approximately to the final shape of the component, d. H. is designed close to the final contour.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine für den anschließenden weiteren Formungsprozeß ausreichende Gründich- te und Grünfestigkeit gegeben wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the green compact is given a green density and green strength sufficient for the subsequent further molding process by the basic molding process.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Preßverfahren handelt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is a pressing process in the basic molding process.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Spritzgießverfahren handelt.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is an injection molding process in the basic molding process.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Extrusionsverfahren handelt.6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the basic molding process is an extrusion process.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Preßverfahren um Warmpressen handelt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the pressing process is hot pressing.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da- durch gekennzeichnet, daß durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine relative Gründichte von mindestens 40% bis 95% der theoretischen Dichte gegeben wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the basic molding process gives the green compact a relative green density of at least 40% to 95% of the theoretical density.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem weiteren Formungsprozeß dem Grünling mit einem mechanischen Bearbeitungsverfahren die für den Sinterprozeß gewünschte Form gegeben wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the green body is given the shape desired for the sintering process in the further molding process with a mechanical processing method.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil nach dem Sintern geschmiedet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the component is forged after sintering.
11. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten metallischen Pleuels nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteileinzelformen, insbesondere Bundflächen, Schraubenbohrungen, Gewinde, das große und kleine Pleuelauge, Haltenuten für die Lagerschalen, Anrißkerben und/oder Ölbohrungen, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/oder nachbearbeitet werden.11. A method for producing a sintered metallic connecting rod according to one of claims 1 to 10, characterized in that the individual component shapes, in particular collar surfaces, screw holes, threads, the large and small connecting rod eyes, retaining grooves for the bearing shells, scribing notches and / or oil holes, by at least a further shaping process is generated and / or reworked.
12. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteileinzelformen, insbesondere die Filterbohrung, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/ oder nachbearbeitet werden. 12. A method for producing a sintered filter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the individual component molds, in particular the filter bore, are produced and / or reworked by at least one further shaping process.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10111325C1 (en) * 2001-03-08 2002-10-02 Gkn Sinter Metals Gmbh Method for producing a sintered metallic component with at least one bore
DE10224671C1 (en) * 2002-06-03 2003-10-16 Forschungszentrum Juelich Gmbh Making high porosity sintered moldings, mixes metal powder with place holder, presses and processes blank, then removes place holder before sintering
DE10308613A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-16 Siemens Ag Valve with a lever, lever and method for producing a lever
DE102014110903A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Hoerbiger Antriebstechnik Holding Gmbh Method for producing a sliding sleeve ring
AT520865B1 (en) * 2018-02-14 2021-08-15 Miba Sinter Austria Gmbh Method of manufacturing a connecting rod

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH335196A (en) * 1954-11-10 1958-12-31 Husqvarna Vapenfabriks Ab Process for the production of sintered iron parts
JPS63185421A (en) * 1986-09-11 1988-08-01 Micro Filter Kk Porous filter element
EP0330830B1 (en) * 1988-02-27 1992-05-13 Sintermetallwerk Krebsöge GmbH Process for preparing parts by means of forging powder
FR2711562B1 (en) * 1993-10-29 1995-12-15 Sintertech Method for manufacturing conjugated sintered parts.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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