EP2060346A2 - Densification tool, press comprising such tool and process for the densification of a sintered part or powder - Google Patents
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- EP2060346A2 EP2060346A2 EP08005614A EP08005614A EP2060346A2 EP 2060346 A2 EP2060346 A2 EP 2060346A2 EP 08005614 A EP08005614 A EP 08005614A EP 08005614 A EP08005614 A EP 08005614A EP 2060346 A2 EP2060346 A2 EP 2060346A2
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Definitions
- the invention relates to a tool for compacting a sintered component or a powder for the sintered component, a compacting device for compacting a sintered component or a powder for the sintered component, comprising at least one press element for applying the compacting pressure and a tool for compacting the sintered component into which the sintered component is insertable and which is arranged between an upper punch and a lower punch, a method for compacting a powder into a sintered component in a tool, after which the powder is filled into the tool and pressed into it, and a method for compacting a sintered component with a tool a pressing device, after which the sintered component is inserted into the tool and pressed in this.
- sintered components in particular sintered gears - in the context of the invention is understood by a gear both a gear per se and a toothed belt or a sprocket - is now usually such that from a powder, such as a metal powder or a powder of an alloy .
- a powder such as a metal powder or a powder of an alloy
- this is optionally pre-sintered, further increased to increase the density in near-surface layers of the green compact and optionally to increase the dimensional accuracy of the sintered component of this calibration is supplied, which is also carried out under pressure , the green body is then sintered and optionally after sintering of a further calibration is supplied.
- the object of the present invention is to be able to produce sintered components, in particular sintered gears or sintered components with teeth, more cost-effectively.
- the aforementioned tool which has a clamping element and a radially variable with respect to its dimensions compression element with a contact surface for the sintered component or the powder, which is formed with a surface complementary to the sintered component to be produced in the system area surface wherein the tensioning element has an inclined first surface and the compression element has a complementary oblique second surface and the first and second inclined surfaces cooperate to spread or widen or narrow the compression element and wherein the tensioning element is displaceable in the axial direction, and which optionally has a support element, independently thereof by the above-mentioned pressing device, in which the tool is designed according to the invention, and by the method for compacting a powder to a sintered component or by the method for compacting a sintered component, wherein a tool is used formed according to the invention and the Kontor of the sintered component before or after the filling of the powder by spreading or widening or reduction of the compression element on the at least one first and at least one second inclined surface by moving at least a portion of the
- At or in the clamping element can be arranged at least one guide element which has an external thread which engages in an internal thread of the clamping element. It is thus possible in a simple and very accurate way to adjust the bias of the compression element.
- the clamping element may comprise at least one first clamping element part and at least one second clamping element part, which are arranged one above the other in the axial direction, wherein the second clamping element part has a further oblique surface inclined in opposite directions to the first inclined surface and the compression element, the second inclined surface and another inclined thereto in opposite directions having inclined surface, wherein the first inclined surface of the clamping element with the second inclined surface of the compression element and the further inclined surface of the clamping element cooperate with the further inclined surface of the compression element.
- the compression element it is thus possible to form the compression element as a double cone element.
- At least one spring element can be arranged between the first clamping element part and the second clamping element part, that is, for example, a spring or in particular, according to an embodiment variant of the invention, a bellows, in particular made of an elastomer. It can thus be ensured, in addition to the guide element, that the two clamping element parts are at least approximately the same distance from each other over their entire circumference, even when pressurizing in the press, whereby tilting or tilting of the compression element can be better avoided and the density or the density profile in the sintered component can be made uniform.
- the first clamping element part may be formed by a cone element with an outer cone and the second clamping element part by at least one wedge disk with an inner cone, wherein the compression element has an inner cone for engagement with the outer cone of the cone element and an outer cone for engagement with the wedge or disc (s) , whereby with a simple, not maintenance-intensive tool also interior deposits, eg Internal gears, can be produced.
- the compression element can be arranged in this at least one keyway.
- slit-shaped free-ends extending in the radial direction are arranged which optionally have a bore or recess in the axial direction on at least one of their ends having a larger diameter than a width of the slot-shaped exemptions.
- the compacting element can have teeth on its contact surface for the sintered component or the powder with tooth heads and tooth bases arranged therebetween, which is complementary to a toothing of the sintered component.
- the slot-shaped exemptions of one of the teeth of the compression element in the radial direction opposite boundary surface of the compression element are arranged extending into a region of the tooth tip circle and / ormont Vietnamesees the teeth of the compression element or is it possible according to another embodiment, that the slot-shaped exemptions in the region of the tooth tip circle of the compression element in the radial direction, starting from the boundary surface of the compression element opposite the toothing of the compression element in the radial direction, extend at most only into the region of the root circle.
- the accuracy of the adjustment of the inner diameter or the inner dimensions of the compression element, which are of importance for the sintered component to be produced can accordingly be made correspondingly fine or the variability of the adjustment possibilities can be increased.
- a depth of the slot-shaped exemptions in the axial direction, extending radially into the Extending portion of the Zahnfußschies, may be selected from a range up to an upper limit of 10% of an overall height of the compression element in the axial direction. It is achieved, inter alia, a better adjustability of the tip diameter of the gear to be produced or a better adjustability of the tooth geometry.
- These slot-shaped exemptions need not extend into the lateral lateral surface of the compression element.
- At least some of the slot-shaped exemptions may have on their surface, at least in some areas, a non-stick coating, which may preferably be provided by a gumming or by a lubricant, such as e.g. a calibration oil, polytetrafluoroethylene, etc. is formed. It can be at least largely prevented that sintering powder can penetrate into the open, slot-shaped exemptions due to the pressing pressure or should this occur that the removal of this powder from the exemptions, for example with compressed air or by rinsing, e.g. with a flushing medium, can be facilitated.
- a non-stick coating which may preferably be provided by a gumming or by a lubricant, such as e.g. a calibration oil, polytetrafluoroethylene, etc. is formed. It can be at least largely prevented that sintering powder can penetrate into the open, slot-shaped exemptions due to the pressing pressure or should this occur that the removal of this powder from the exemptions, for example with
- an insert element e.g. a sleeve which optionally forms the toothing.
- this insert element can be provided with a non-stick coating.
- At least one recess for arranging a tool insert for the production of undercuts on the sintered component can be arranged in the insert element and / or the compression element. This increases the variability with regard to different geometries of sintered components which can be produced.
- the tooth tips of the toothing of the compression element may be formed with a recess or depression in order to have a buffer volume available for the outflow of the material during pressing and thus to avoid tooth growth.
- a recess or depression in order to have a buffer volume available for the outflow of the material during pressing and thus to avoid tooth growth.
- the compression element is formed from individual lamellae or segments arranged side by side, which on the one hand makes it possible to construct this compression element in the manner of a kit or, on the other hand, if only a single one of these lamellae or segments is running the operation of the tool according to the invention are damaged or worn, that not the entire compression element must be replaced per se, but just just individual slats or segments.
- groove-shaped recesses e.g. in the form of a dovetail, and complementary elevations to be arranged, wherein these are arranged so that in the assembled state of the compression element, the elevation of a blade or a segment engages in the recess of another, adjacent blade arranged or adjacent segment, or ,
- the lamellae or the segments may have recesses into which guide elements can be inserted. It is thus also simplifies the assembly of the compression element, although embodiments are possible within the scope of the invention, in which the lamellae or segments are held together by a clamp that surrounds this outside. In this case, in the slats or segments or in the clamping element, a corresponding recess for receiving this clip may be provided to allow an at least approximately full-surface concerns of the compression element on the clamping element.
- the inclined faces of the tool may have an inclination against a normal in the axial direction, which is selected from a range with a lower limit of 10 ° and an upper limit of 30 °, whereby the force required for the compression of the sintering powder or of the sintered component can be varied. It can thus be used with a shallower slope due to the shorter path, a greater force or at a greater inclination, a correspondingly lower force can be applied. It is possible in this way to vary the pressing pressure.
- the pressing device according to the invention a plurality of tools according to the invention are arranged successively or one above the other, so as to carry out the compression stepwise and thus to further increase the density in the sintered component to be produced, it is generally possible with the tool itself almost Full density in the sintered component itself, so not only, as is known in the prior art, in the outer regions of such sintered components to produce.
- the approach to the full density of the sintered component can be further increased. It is thus also possible to produce or press several sintered components simultaneously via a plurality of superimposed tools.
- sintered components starting from its outer surface on which optionally the toothing is arranged or in internal teeth on the inner surface, in the direction of the each opposite surface may have a density gradient, for example, to produce sintered components having a corresponding hardness on the tooth surface and on another surface a higher elasticity.
- the lower punch has a wedge web, which engages in the keyway of the tool in order to automate the expansion of the compression element.
- guide elements are arranged above and / or below the tool, in particular die plates. It is thus possible a better horizontal guidance with changes in diameter of the compression element, which may optionally be dispensed with the guide elements in the clamping element.
- the invention relates to the use of the tool for producing a sintered component with an external toothing and / or with an internal toothing.
- a press device 1 comprising a press element 2 for applying the compression pressure and a tool 3 for compressing at least the toothing of a sintered component or a sintered powder.
- the press element 2 comprises a lower punch receptacle 4 with a lower punch, an upper punch receptacle 5 with an upper punch, and a tool receptacle 6.
- the lower punch receptacle 4 and / or the upper punch receptacle 5 and / or the tool receptacle 6 are supported by columns 7, 8 and can be vertical along these be formed movable. Since such a pressing device 1 with the exception of the tool 3 is already known from the prior art, there is no need for further discussion at this point and the skilled person is referred to the relevant literature on this point.
- Fig. 2 shows a first embodiment of the tool 3 cut in cross section.
- This tool 3 comprises a support element 9, a clamping element 10, as well as a compression element 11.
- the support element 9 is supported immovably by the tool holder 6.
- the clamping element 10 has a first inclined surface 12 which cooperates with a second inclined surfaces 13 of the compression element 11, said second inclined surface 13 having a complementary to the first inclined surface 12 inclination, so that therefore the two elements, ie the compression element 11 and the clamping element 12 along these two inclined surfaces 12, 13 are adjustable relative to each other.
- a separate support member 9 is shown, this is not necessarily required for the tool, since the support can be done for example only on the tool holder 6 or, if necessary, a separate support is not required, i. the support is provided by the tool itself.
- the compression element 11 has an inner opening 14, which is provided on its surface 15 with a toothing 16.
- This toothing 16 is complementary to a toothing formed on a sintered component, so so that with the aid of the compression element 11, the toothing of the sintered component is compressed or generally the sintered component is compressed in itself or if a sintered powder is used and pressed, can this tooth 16 the geometry of the sintered component can be determined.
- sintering powder for example sintered steel, powder of iron, copper, or in general It should be noted at this point that the invention is not limited to a particular material.
- a diameter 17 of the opening 14 can be adjusted, and thus the accuracy of the sintered components to be produced can be increased.
- the inclined surfaces 12, 13 it is also possible to compensate for a tilting of the compression element 10 against a normal in the axial direction or deliberately cause this, depending on which sintered components to be produced.
- sintered components are primarily understood to mean such sintered components, which have a toothing, said toothing can be arranged both inside and outside of the sintered component, so an internal toothing or external toothing can be produced.
- Examples include gears, timing pulleys, sprockets, sliding sleeves, coupling bodies, sintered components with collars, i. Components which consist of a material other than the sintered component and which are held in this synchronous hub connections to drive shafts, in which case an increase in strength due to the high density is possible, with the inventive tool or according to the inventive method in the sintered component is reached, etc.
- gears with Vergingungsballtechniken ie a Booth balltechnik, producible.
- the aid of the tool according to the invention 3 sintered components with undercuts, so for example, gears with ribs or so-called one-piece multiple gears, in which this gear has a plurality of mutually different teeth to produce.
- the tool 3 according to the invention is in addition to its use for the direct compression of sintered powder both of metals and metallic alloys optionally with other additives, as are customary in the production of sintered components, especially for the densification and calibration in a single step of already pressed Sintered component semi-finished products usable. If necessary, these semi-finished products can already be pre-sintered.
- Fig. 3 and 4 show that tool 3 cut in side view or in plan view, which in the pressing device 1 according to Fig. 1 is arranged.
- the compression element 11 is formed as a double cone element, wherein this next to the inclined surface 13 has a further inclined surface 18 with an inclination of the first inclined surface 13 opposite inclination against a normal in the axial direction.
- these two inclinations may be the same amount, so have the same angle in terms of its numerical value, but it is also possible embodiments in which these angles differ from each other in terms of their amount, ie numerical value.
- the associated clamping element 10 is formed in this embodiment in two parts with a first lower clamping element part 19 and a second upper clamping element part 20.
- the first lower clamping element part 19 has the first inclined surface 12, which is formed with respect to their inclination complementary to the inclined surface 13 of the compression element 11 and the second clamping element part 20 also has a sloping surface 21, which is complementary to the further inclined surface 18 of the compression element 11th is formed and interacts with this.
- the two clamping element parts 19, 20 are in the axial direction of the tool 3 relative to each other adjustable, whereby the adjustment of the compression element 11 can be made more accurate, in particular, a tilting of the inner surface 15 of the compression element 11, which has the teeth 16, against the normal in axial direction better balanced or corrected. It can thus the concentricity of interlocking equipped with sintered components, in particular gears, further increased or - can be prepared with the inventive tool 3 on so-called non-circular gears - is also the setting of a non-circular contour with higher accuracy possible.
- the diameter 17 of the opening 14 of the compression element 11 may be formed in a receiving area 22 at least approximately conically widening, as is apparent Fig. 3 is apparent. It should be noted, however, that this feature does not necessarily have to be present in the tool 3 according to the invention.
- the support member 10 is formed in two parts with a lower support member part 23 and an upper support member 24, the movement with the lower support member 23, for example via screws 25, is connectable.
- the upper support element part 24 is formed projecting towards the lower support element part 23 in the direction of the clamping element 10 and the lower clamping element part 19 has a corresponding projection in the direction of the support element 9, so that the lower clamping element part 19 is fixed in a fixed manner between the two support element parts 23, 24 can be and thus only the upper clamping element part 20 is vertically adjustable relative to the lower clamping element part 19.
- four guide elements 26 are in the form of screws formed on the clamping element 10 in this embodiment, which have an external thread, which engage in an internal thread of the clamping element 10, in particular the lower clamping element part 19. It can on these guide elements 26, the altitude of the upper Clamping element part 20 are fixed with respect to the lower clamping element part 19 and thus the setting of the compression element 11 can be set.
- At least one spring element 27 is formed or arranged, for example, a conventional spring or preferably a bellows, which is in particular at least partially made of an elastomer.
- a conventional spring or preferably a bellows which is in particular at least partially made of an elastomer.
- spring elements 27 can be arranged here, which correspond (viewed in the circumferential direction) between the guide elements 26 Fig. 4 disposed are. Again, it is again possible to provide more or less of these spring elements 27, for example 3, 4, 5 or the like.
- Fig. 3 dashed lines it is possible to provide a particular circumferential keyway 28 in the lower region of the compression element 11 in order to simplify or facilitate an expansion of this compression element 11.
- a corresponding wedge-shaped peripheral web of the tool holder 6 of the pressing device 1 may be formed engaging in this keyway 28.
- the lower clamping surface of the opening 14 can likewise be changed or influenced via this keyway 28, in addition to the adjustment via the inclined surfaces 12, 13.
- Fig. 5 a section of the tool 3 is shown, wherein in particular the guide element 26 can be seen, which engages via an external thread in an internal thread of the lower clamping element part 19 and the upper clamping element part 20 preferably has a stop 29 to the vertical adjustability of the guide member 26 limit, wherein this stop 29 also serves to deliver the upper clamping member 20 by the horizontal displacement of the guide member 26 to the lower clamping member 19.
- the compression element 11 is shown in an oblique view and in plan view.
- slit-shaped free position 30 can be seen from these two figures, via which the adjustability and thus the adaptability of the diameter 17 of the opening 14 can be carried out more simply or more accurately.
- a plurality of different slot-shaped exemption 30, in particular slot-shaped exemptions 30, which are formed at a distance to a tooth tip circle 31 of the compression element 11 starting in the radial direction on an opposite boundary surface 32 of the compression element 11 extending.
- these exemptions may be 30, like this Fig. 7 it can be seen that in the region of the tooth tip circle 31, at most, only up to a region of a root circle 33 can be designed to extend.
- slot-shaped exemptions 30 starting at the root 33 are formed in the radial direction extending to the boundary surface 32, wherein the exemptions 30 are formed open in the direction of the opening 14 of the compression element 11.
- slot-shaped exemptions 30 may have a bore 35 at their end region in order to achieve better stress relief. These holes 35 may be formed throughout the compression element 11 or over a portion of the height of the compression element 11, starting from one or both end surfaces 34 of the compression element 11 is possible.
- exemptions 30 it is of course also possible to have other geometrical arrangements of these exemptions 30 than those in FIG 6 and 7 is shown to provide.
- only exemptions 30 can be arranged in the region of the tooth heads or the tooth bottoms of the toothing 16.
- the slot-shaped exemptions 30 may have a different geometric shape, for example wedge-shaped or the like.
- the production of these exemptions 30 is preferably carried out by the so-called wire EDM, but can also be done via other mechanical processing methods.
- these exemptions 30 are provided with a non-stick coating, for example with a gumming or a lubricant, such as e.g. a calibration oil or polytetrafluoroethylene or a lubricating varnish.
- a non-stick coating for example with a gumming or a lubricant, such as e.g. a calibration oil or polytetrafluoroethylene or a lubricating varnish.
- an insert element 36 may be arranged.
- This insert element 36 may for example have a wall thickness of 2 mm, which wall thickness can be determined by the strength of the material used for this purpose, said insert element 36 has no supporting function and thus can be made very thin or should this insert element 36 to the Adapt tooth flanks, as well as the flank movements during the adjustment of the tool 3 run with, to allow adaptation to the desired geometry of the sintered component to be produced or semi-finished semifinished product.
- At least one recess or recess may be formed in the tooth heads, in order to be able to absorb material flowing out during the compression and to avoid tooth growth.
- the tool 3 after the Fig. 1 to 7 is suitable for producing an external toothing on the sintered component to be produced. Since in principle but also the production of a so-called internal toothing is possible, it is of course possible in the invention that not the clamping element 10 is disposed between the support member 9 and the compression member 11, but the compression member 11 between the support member 9 and the clamping element 10th is arranged (in the radial direction).
- a length or height of the compression element 11 or of the entire tool 3 in the axial direction is dimensioned so that a plurality of sintered components, i. Semi-finished semifinished products into the tool 3, i. the openings 14 of the compression element 11, can be inserted and simultaneously compressed and calibrated.
- separating agents for example separator sheets, cutting discs or the like, can be arranged between the individual sintered components.
- the absolute values of the angles of the inclined surfaces 12, 13, 18, 21 may be selected from a range having a lower limit of 2 ° and an upper limit of 30 °. It is thus possible to vary the applied force over the length of the adjustment.
- double-cone insert it is possible to produce over the inclined surfaces 12, 13, 18, 21 cylindrical contours with very high accuracy or is it also possible to produce sintered components which are frusto-conical, such as bevel gears.
- the arrangement of the spring elements 27 is particularly advantageous if for the inclined surfaces 12, 13, 18, 21 a relatively shallow angle, i. a flat inclination relative to the normal in the axial direction, for example in the range between 10 ° and 15 °, is selected, since it thus supports the clamping of the compression element 11.
- the adjusting element in the axial direction in the region of the mold surface at least one exemption for the production of sintered components with a projection or at least one projection in the direction of the mold cavity for the production of sintered components with an undercut ,
- This exemption (s) or the projection / projections extend starting from the end face 34 in the direction of the opposite end face of the compression element 11 and may extend over only a part of the height or over the entire height of the compression element 11.
- Fig. 8 is a further embodiment of the tool according to the invention 3 shown in fragmentary form.
- This in turn has the support element 9, for example, a support ring, the clamping element 10 with the two opposite inclined surfaces 12, 13, and thereafter - viewed in the radial direction from outside to inside - the compression element 11 in a double cone design.
- the insert element 36 is arranged in the form of a sleeve in this embodiment variant. Only to illustrate the principle, this sleeve is shown with a flat, straight surface, ie without complex geometry.
- This insert element 36 is dimensioned in its wall thickness, or formed from a suitably flexible material that it performs the diameter change due to the change in the relative position of the clamping element 10 to the compression element 11 with or not hindered.
- a width 38 of the adjustment range is shown.
- an upper and a lower guide plate 39, 40 for example in the form of die plates provided, which are arranged so that they cover the compression element 11, the clamping element 10 and at least a portion of the support element 9 in the radial direction.
- the lower guide plate 40 may be received by the support member 23.
- Fig. 8 also be clarified that the invention is not limited to the production of sintered components with teeth, such as gears and sliding sleeves of gears, synchronizer rings, gears of belt drives or gear drives, these are generally understood, ie, for example, helical teeth, spur gears, front teeth, bevel gears, etc ., Is limited, although it shows the particular advantages of the tool 3, but arbitrarily configured sintered components with high precision and optionally high density can be produced.
- teeth such as gears and sliding sleeves of gears, synchronizer rings, gears of belt drives or gear drives
- these are generally understood, ie, for example, helical teeth, spur gears, front teeth, bevel gears, etc ., Is limited, although it shows the particular advantages of the tool 3, but arbitrarily configured sintered components with high precision and optionally high density can be produced.
- tool inserts may be provided which at least partially the insert member 36, or should this not be present, penetrate the compression element 11.
- Fig. 9 This consists of four segments 41 which are composed of a wedge disk with a conical course of an inner surface 42. At least two of these segments 41 have a recess 43 which, at least approximately - viewed in plan view - the half form a dovetail-shaped recess, so that in the assembled state of the segments 41, these recesses 43 of two adjacent segments 41 yield a dovetail-shaped recess in which a guide element with the recess corresponding cross-section can be arranged. Of course, all segments 41 - although not shown - have these recesses.
- Another embodiment for this purpose may provide that on a segment 41, a projection and a complementary recess are formed so that when assembling the segments 41, a projection engages in the recess of the adjacent segment 41 to be arranged. Again, dovetailed versions are possible.
- the recesses 43 need not necessarily be such that a dovetail-shaped cross-section, viewed in plan view, results, but other cross-sections may also be chosen.
- Fig. 10 shows a variant of the tool 3 for the production of sintered components with an internal toothing.
- This tool has the, for example, annular support member 9, the compression element 11 in the form of a double cone insert and the clamping element 10th with the two inclined surfaces 12, 13, which is in operative connection with the compression element 11. Between the support member 9 and the compression member 11 of the mold cavity 37 is formed, wherein the complementary teeth 16 for producing the internal toothing is arranged on the opposite surface of the double-cone-shaped compression element 11.
- the clamping element 10 is arranged centrally in the tool.
- undercuts for example for the production of coupling bodies, can be accomplished relatively easily by an opening 44 are provided in the support member 9, through which a tool insert 45 can be passed to form the undercut, for example adjustable, segmented ring elements that for the ejection of the sintered component from the tool 3 at least partially, but at least from the mold cavity 37 - correspond to double arrow 46 - can be pulled into the rest position, as in Fig. 10 is shown in dashed lines.
- Fig. 11 shows Fig. 11 another possibility with the tool 3 to produce a sintered component with an internal toothing or another geometric interior figure.
- the compression element 11 is also designed as a double cone element, however, its inclined surfaces extend in comparison to the embodiment according to Fig. 10 contrary to form a pointing in the direction of the clamping element 10 circumferential edge 47.
- the at least two-part clamping element 10 has the complementary to the inclined surfaces of the compression element 11 inclined surfaces 12, 13.
- a wave-shaped shaping element 50 is centrally arranged, which has on its outer surface, the toothing 16 for forming the toothing of the sliding sleeve.
- the mold cavity 37 is formed between the insert element 36, which bears against the compression element 11, which again has a double-cone shape, and this shaping element 50.
- recesses 51, 52 are provided, in which the tool insert 45 according to double arrow 46 radially adjustable to form a circumferential groove on the outer end face of the sliding sleeve, is arranged.
- the shaping element 50 may be guided by the upper and / or lower guide plate 39, 40 or optionally be formed on the upper or lower guide plate 39, 40.
- FIG. 12 A variant for execution Fig. 12 for producing a sintered component with an internal release, for example, a coupling body of a transmission is in the Fig. 13 to 15 shown in FIG.
- the sleeve-like insert member 36 which - although not shown - itself may have a corresponding surface geometry for shaping surface geometries of the sintered component, at least one, the insert member 36 penetrating, horizontally according to double arrow 54 movable punch 55 is disposed on an adjusting element 56.
- the adjusting element 56 is in turn adjustable in the vertical direction on a holder 57, such as a core pin arranged.
- the punch 54 is approximately L-shaped.
- the adjusting element 56 is formed as a cone bar.
- a guide 58 for the punch 55 is arranged on the latter, e.g. a web with dovetailed cross-section, which engages in a corresponding groove on the back of the punch 55, or vice versa.
- This guide 58 is formed inclined at an acute angle to the longitudinal central axis, as well as the corresponding leg of the punch 55, so that an upward or downward movement of the adjusting element 56 is converted into a radial movement of the punch 55 and this moves out of the insert element 36 or, for demolding of the sintered component, in this eintechnisch.
- For the axial movement of the adjusting member 57 may also be arranged a corresponding guide between this and the holder 57.
- a plurality of such punches 55 can also be arranged in an insert element 36 to produce a plurality of internal reliefs, possibly grouped together or all on a single adjustment element 56, in this case the holder 57 e.g. surrounded sleeve-like, can be actuated.
- a variant of the tool 3 for producing a sintered component is shown with a deposit from the inside.
- This tool 3 comprises the compression element 11, which is formed in this embodiment as a conical temple, and a two-part clamping element 10 with a conical element 59 and a wedge disk 60.
- the representation of the tool holder was omitted for reasons of clarity.
- the workpiece holder is not shown, which may be formed for example by a sleeve, which can be arranged above the wedge disk 60 to form the mold cavity 37 (not shown) extending around the compression element 11.
- a workpiece 61 to be produced ie a sintered component, is indicated by dashed lines.
- This tool 3 can serve, for example, for producing internal toothing on a sintered component, but depending on the surface design of the compacting element 11, other sintered components can also be produced at the abutment with the workpiece 61.
- the clamping element 10 can also be understood in this embodiment as a "double cone", although the two cones on the two components cone member 59 and wedge disk 60, which form the two above-mentioned clamping elements (19,20) are divided.
- the cone member 59 has in the region of the engagement in the compression element 11 an outer cone to form the inclined surface 12.
- the compression element 11 has, in the upper, the conical element 59 facing end region on an inner cone to form the inclined surface 13, wherein the inclined surface 13 is complementary to the inclined surface 12 of the outer cone of the cone member 59.
- the compression element 11 is formed with an outer cone, the inclined surface 21 is complementary to the inclined surface 18 of the inner cone of the wedge disk 60, which is in operative communication with the compression element 11 in this area, so that the wedge disk 60 on the outer cone of the compression element 11th can be moved axially.
- the compression element 11 As in Fig. 17 indicated by dashed lines, the compression element 11, in turn, the exemptions 30, so-called. Relaxation sections for the radial relaxation, have. It is thus the radial mobility of the compression element 11 allows.
- the compaction of the workpiece 61 i. the sintered component or the powder for the sintered component, takes place in such a way that the compression element 11 is spread over the cone element 59 by its axial displacement at least in the area of the workpiece 61 and presses against the retained workpiece 61.
- the wedge disk 60 or when multiple wedge disks 60 are used, are during this "raised", so that the radial movement of the compression element 11 is not hindered.
- the cone member 59 is brought out of engagement with the compression element 11 and reduced over an axial movement of the wedge disk (s) 60 of the diameter of the compression element 11 again, whereby this is brought out of engagement with the workpiece 61.
- the compression element 11 may also consist in this variant of the tool 3 of individual slats or segments, which are held together by the wedge disk (s) 60.
- an insert element 36 can also be provided in this embodiment between the sintered component to be produced and the compacting element 11.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Verdichten eines Sinterbauteils oder eines Pulvers für das Sinterbauteil, eine Pressvorrichtung zum Verdichten eines Sinterbauteils oder eines Pulvers für das Sinterbauteil, mit zumindest einem Pressenelement zur Aufbringung des Verdichtungsdruckes und mit einem Werkzeug zum Verdichten des Sinterbauteils, in das das Sinterbauteil einlegbar ist und das zwischen einem Oberstempel und einem Unterstempel angeordnet ist, ein Verfahren zum Verdichten eines Pulvers zu einem Sinterbauteil in einem Werkzeug, nach dem das Pulver in das Werkzeug eingefüllt und in diesem verpresst wird, sowie ein Verfahren zum Verdichten eines Sinterbauteils mit einem Werkzeug einer Pressvorrichtung, nach dem das Sinterbauteil in das Werkzeug eingelegt und in diesem verpresst wird.The invention relates to a tool for compacting a sintered component or a powder for the sintered component, a compacting device for compacting a sintered component or a powder for the sintered component, comprising at least one press element for applying the compacting pressure and a tool for compacting the sintered component into which the sintered component is insertable and which is arranged between an upper punch and a lower punch, a method for compacting a powder into a sintered component in a tool, after which the powder is filled into the tool and pressed into it, and a method for compacting a sintered component with a tool a pressing device, after which the sintered component is inserted into the tool and pressed in this.
Die Herstellung von Sinterbauteilen, insbesondere von Sinterzahnrädern - im Sinne der Erfindung wird unter einem Zahnrad sowohl ein Zahnrad an sich als auch ein Zahnriemenrad oder ein Kettenrad verstanden - erfolgt heute üblicherweise so, dass aus einem Pulver, beispielsweise einem Metallpulver oder einem Pulver aus einer Legierung, durch Pressen ein so genannter Grünling hergestellt wird, dieser in der Folge gegebenenfalls vorgesintert wird, zur Erhöhung der Dichte in oberflächennahen Schichten der Grünling weiters verpresst wird und gegebenenfalls zur Erhöhung der Maßgenauigkeit des Sinterbauteils dieser einer Kalibrierung zugeführt wird, welche ebenfalls unter Druck durchgeführt wird, der Grünling anschließend gesintert wird und gegebenenfalls nach dem Sintern einer weiteren Kalibrierung zugeführt wird.The production of sintered components, in particular sintered gears - in the context of the invention is understood by a gear both a gear per se and a toothed belt or a sprocket - is now usually such that from a powder, such as a metal powder or a powder of an alloy , By pressing a so-called green compact is produced, this is optionally pre-sintered, further increased to increase the density in near-surface layers of the green compact and optionally to increase the dimensional accuracy of the sintered component of this calibration is supplied, which is also carried out under pressure , the green body is then sintered and optionally after sintering of a further calibration is supplied.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Sinterbauteile, insbesondere Sinterzahnräder bzw. Sinterbauteile mit Verzahnungen, kostengünstiger herstellen zu können.The object of the present invention is to be able to produce sintered components, in particular sintered gears or sintered components with teeth, more cost-effectively.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs genannte Werkzeug gelöst, welches ein Spannelement und ein radial im Bezug auf seine Abmessungen veränderliches Verdichtungselement mit einer Anlagefläche für das Sinterbauteil bzw. das Pulver, die mit einer zur Oberfläche des herzustellenden Sinterbauteils im Anlagenbereich komplementären Oberfläche ausgebildet ist, aufweist, wobei das Spannelement eine schräge erste Fläche und das Verdichtungselement eine dazu komplementäre schräge zweite Fläche aufweisen und die erste und die zweite schräge Fläche zur Spreizung bzw. Aufweitung oder Verkleinerung des Verdichtungselementes zusammenwirken und wobei das Spannelement in axialer Richtung verschiebbar ist, und welches gegebenenfalls ein Stützelement aufweist, unabhängig hiervon durch die eingangs genannte Pressvorrichtung, bei der das Werkzeug entsprechend der Erfindung ausgebildet ist, sowie durch das Verfahren zum Verdichten eines Pulvers zu einem Sinterbauteil bzw. durch das Verfahren zum Verdichten eines Sinterbauteils, wobei ein Werkzeug verwendet wird, das erfindungsgemäß ausgebildet ist und die Kontor des Sinterbauteils vor oder nach dem Einfüllen des Pulvers durch Spreizung bzw. Aufweitung oder Verkleinerung des Verdichtungselementes über die zumindest eine erste und zumindest eine zweite schräge Fläche durch Verschieben zumindest eines Teils des Spannelementes in axialer Richtung bzw. die Kontur des Sinterbauteils vor oder nach dem Einlegen des Sinterbauteils durch Spreizung bzw. Aufweitung oder Verkleinerung des Verdichtungselementes über die zumindest eine erste und die zumindest eine zweite schräge Fläche durch Verschieben zumindest eines Teils des Spannelementes in axialer Richtung festgelegt wird.This object is achieved by the aforementioned tool, which has a clamping element and a radially variable with respect to its dimensions compression element with a contact surface for the sintered component or the powder, which is formed with a surface complementary to the sintered component to be produced in the system area surface wherein the tensioning element has an inclined first surface and the compression element has a complementary oblique second surface and the first and second inclined surfaces cooperate to spread or widen or narrow the compression element and wherein the tensioning element is displaceable in the axial direction, and which optionally has a support element, independently thereof by the above-mentioned pressing device, in which the tool is designed according to the invention, and by the method for compacting a powder to a sintered component or by the method for compacting a sintered component, wherein a tool is used formed according to the invention and the Kontor of the sintered component before or after the filling of the powder by spreading or widening or reduction of the compression element on the at least one first and at least one second inclined surface by moving at least a portion of the clamping element in the axial direction or Contour of the sintered component before or after the insertion of the sintered component by spreading or widening or narrowing of the compression element on the at least one first and the at least one second inclined surface by moving at least a portion of the clamping element in ax ialer direction is determined.
Von Vorteil ist dabei, dass mit diesem Werkzeug bzw. nach diesem Verfahren Sinterbauteile mit sehr hoher Genauigkeit der Kontur hergestellt werden können, wobei in einem Arbeitsgang sowohl die Verdichtung als auch die Kalibrierung des Sinterpulvers bzw. Sinterbauteiles erfolgt, wodurch im Vergleich zum Stand der Technik zumindest ein Arbeitsgang, nämlich das Kalibrieren des verdichteten Sinterbauteils, beispielsweise durch Walzen, entfällt und damit eine entsprechende Kostenreduzierung durch Verkürzung des Arbeitsablaufes und durch Einsparungen im Hinblick auf die Werkzeugkosten durch Reduzierung der notwendigen Werkzeuge erreicht werden kann. Bei so genannten Mehrfachrädern, welche auf einem Rad mehrere unterschiedliche Verzahnungen aufweisen, ist es mit dem Werkzeug nach der Erfindung möglich, sogar mehrere Arbeitsgänge, da normalerweise jede Verzahnung von sich gesondert kalibriert werden muss, einzusparen. Es sind also mit dem Verfahren insbesondere Zahnräder herstellbar, die ein sehr hohes Maß an Rundlaufgenauigkeit aufweisen. Andererseits ist es selbstverständlich durch entsprechende Geometrie des Werkzeuges möglich, auch so genannte unrunde Zahnräder bzw. Kettenräder bzw. Sinterbauteile mit komplexeren Geometrien herzustellen, wie dies für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise in Getrieben und Motoren, erforderlich ist. Ebenso sind mit diesem Werkzeug durch entsprechende Anpassung des Verdichtungselements auch Sinterbauteile bzw. Zahnräder herstellbar, welche eine Hinterschneidung aufweisen, ebenso wie Mehrfachräder, bei welchen die einzelnen Verzahnungen durch so genannte Borde voneinander getrennt sind. Die Herstellung der Sinterbauteile kann dabei ohne Reduzierung der Hubzahl des Presswerkzeuges erfolgen, sodass bei bereits bestehenden Anlagen lediglich das Werkzeug ausgewechselt werden muss und keine sonstigen Einschränkungen im Herstellverfahren vorhanden sind. Darüber hinaus ist das Werkzeug kostengünstig herstellbar und können damit im Falle eines notwendigen Austausches eines Werkzeuges rasch und kostengünstig Ersatzwerkzeuge angeschafft werden. Aufgrund des Aufbaus des Werkzeuges ist dieses sehr variabel im Hinblick auf verschiedenste Geometrien von Sinterbauteilen, in dem lediglich das Verdichtungselement ausgetauscht werden muss. Das Werkzeug ist also voll integrationsfähig in einen bereits bestehenden Kalibrierprozess. Mit der Kalibrierung des Sinterbauteils kann gleichzeitig auch eine Oberflächenverdichtung erfolgen. Durch die Einfachheit des Werkzeuges ist es damit auch geringer Rüstaufwand verbunden, sodass Stillstandzeiten reduziert werden können. Mit Hilfe des Werkzeuges ist aber auch eine Prozessverbesserung im Hinblick auf die Reproduzierbarkeit durch Erhöhung der Werkzeugstandzeit möglich. Darüber hinaus kann damit zumindest annähernd ein isostatisches Verpressen durchgeführt werden, wodurch die Komprimierung des Pulvers bzw. des Sinterbauteils homogener erfolgen kann und damit das Eigenschaftsportfolie des Sinterbauteils ebenfalls homogener ist.The advantage here is that with this tool or by this method sintered components can be produced with very high accuracy of the contour, wherein both the compaction and the calibration of the sintered powder or sintered component takes place in one operation, thereby compared to the prior art at least one operation, namely the calibration of the compacted sintered component, for example by rolling, eliminated and thus a corresponding cost reduction by shortening the workflow and savings in terms of tooling costs by reducing the necessary tools can be achieved. In so-called multiple wheels, which have a plurality of different gears on a wheel, it is possible with the tool according to the invention, even several operations, since normally each gearing must be calibrated separately to save. Thus, in particular, gears can be produced with the method which have a very high degree of concentricity. On the other hand, it is of course possible by appropriate geometry of the tool to produce so-called non-circular gears or sprockets or sintered components with more complex geometries, as is required for a variety of applications, such as in transmissions and motors. Likewise, with this tool by appropriate adaptation of the compression element and sintered components or gears produced, which have an undercut, as well as multiple wheels, in which the individual gears are separated by so-called rims. The production of the sintered components can be done without reducing the number of strokes of the pressing tool, so at already existing equipment only the tool must be replaced and no other restrictions exist in the manufacturing process. In addition, the tool is inexpensive to produce and can be purchased quickly and inexpensively replacement tools in case of a necessary replacement of a tool. Due to the structure of the tool, this is very variable with respect to various geometries of sintered components, in which only the compression element must be replaced. The tool is thus fully integrated into an existing calibration process. With the calibration of the sintered component can also be carried out a surface compression. Due to the simplicity of the tool, it is also associated with low set-up effort, so that downtime can be reduced. With the help of the tool but also a process improvement in terms of reproducibility by increasing the tool life is possible. In addition, at least approximately an isostatic pressing can thus be carried out, as a result of which the compression of the powder or of the sintered component can be made more homogeneous, and thus the characteristic port foil of the sintered component is likewise more homogeneous.
An bzw. in dem Spannelement kann zumindest ein Führungselement angeordnet sein, welches ein Außengewinde aufweist, das in ein Innengewinde des Spannelementes eingreift. Es ist damit auf einfache und sehr genaue Weise möglich, die Vorspannung des Verdichtungselements einzustellen.At or in the clamping element can be arranged at least one guide element which has an external thread which engages in an internal thread of the clamping element. It is thus possible in a simple and very accurate way to adjust the bias of the compression element.
Das Spannelement kann zumindest ein erstes Spannelementteil und zumindest ein zweites Spannelementteil aufweisen, die in axialer Richtung übereinander angeordnet sind, wobei das zweite Spannelementteil eine zur ersten schrägen Fläche gegenläufig geneigte weitere schräge Fläche aufweist und das Verdichtungselement die zweite schräge Fläche und eine weitere dazu gegenläufig geneigte schräge Fläche aufweist, wobei die erste schräge Fläche des Spannelementes mit der zweiten schrägen Fläche des Verdichtungselementes und die weitere schräge Fläche des Spannelementes mit der weiteren schrägen Fläche des Verdichtungselementes zusammenwirken. Insbesondere ist es damit möglich, das Verdichtungselement als Doppelkonuselement auszubilden. Es ist auf diese Weise möglich, einerseits die Genauigkeit des Sinterbauteils insofern weiter zu verbessern, als ein Kippen gegenüber einer Vertikalen der inneren Oberfläche, d.h. der Formoberfläche, des Verdichtungselementes vermieden bzw. ausgeglichen werden kann. Darüber hinaus ist es aber gerade umgekehrt möglich, durch unterschiedliche Zustellung der einzelnen schrägen Flächen gerade ein derartiges Kippen der einer Oberfläche des Verdichtungselementes, welche an dem zu verdichtenden Sinterbauteil bzw. Sinterpulver anliegt, herbeizuführen, um beispielsweise Zahnräder bzw. Sinterbauteile herzustellen, welche - in axialer Richtung gesehen - eine kegelstumpfförmige Außenoberfläche im Bereich einer Verzahnung aufweisen. Es wird also damit die Variabilität des Werkzeuges hinsichtlich der zu fertigenden Sinterbauteile weiter erhöht. Die schrägen Flächen können dabei denselben Zahlenwert des Neigungswinkels aufweisen, ebenso sind Ausführungen möglich, bei den sich die absoluten Werte der Neigungswinkel voneinander unterscheiden.The clamping element may comprise at least one first clamping element part and at least one second clamping element part, which are arranged one above the other in the axial direction, wherein the second clamping element part has a further oblique surface inclined in opposite directions to the first inclined surface and the compression element, the second inclined surface and another inclined thereto in opposite directions having inclined surface, wherein the first inclined surface of the clamping element with the second inclined surface of the compression element and the further inclined surface of the clamping element cooperate with the further inclined surface of the compression element. In particular, it is thus possible to form the compression element as a double cone element. It is possible in this way, on the one hand to further improve the accuracy of the sintered component insofar as tilting relative to a vertical of the inner surface, ie the mold surface, of the compression element can be avoided or compensated. Moreover, it is just the other way around, possible through different Delivery of the individual inclined surfaces just such a tilting of a surface of the compression element, which bears against the sintered component or sintering powder to be compacted, bring about, for example, to produce gears or sintered components, which - viewed in the axial direction - a frustoconical outer surface in the region of a toothing exhibit. Thus, the variability of the tool with respect to the sintered components to be manufactured is thus further increased. The oblique surfaces can have the same numerical value of the angle of inclination, and embodiments are possible in which the absolute values of the angles of inclination differ from one another.
Zwischen dem ersten Spannelementteil und dem zweiten Spannelementteil kann zumindest ein Federelement angeordnet sein, also beispielsweise eine Feder oder insbesondere, gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung, ein Federbalg, insbesondere aus einem Elastomer. Es kann damit sichergestellt werden, zusätzlich zum Führungselement, dass die beiden Spannelementteile über ihren gesamten Umfang zumindest annähernd gleich voneinander beabstandet sind, auch bei der Druckbeaufschlagung in der Presse, wodurch ein Verkanten bzw. Verkippen des Verdichtungselementes besser vermieden werden kann und die Dichte bzw. der Dichteverlauf im Sinterbauteil vergleichmässigt werden kann.At least one spring element can be arranged between the first clamping element part and the second clamping element part, that is, for example, a spring or in particular, according to an embodiment variant of the invention, a bellows, in particular made of an elastomer. It can thus be ensured, in addition to the guide element, that the two clamping element parts are at least approximately the same distance from each other over their entire circumference, even when pressurizing in the press, whereby tilting or tilting of the compression element can be better avoided and the density or the density profile in the sintered component can be made uniform.
Das erste Spannelementteil kann durch ein Konuselement mit einem Außenkonus und das zweite Spannelementteil durch zumindest eine Keilscheibe mit einem Innenkonus gebildet sein, wobei das Verdichtungselement einen Innenkonus zum Eingriff mit dem Außenkonus des Konuselementes und einen Außenkonus zum Eingriff mit der oder den Keilscheibe(n) aufweist, wodurch mit einem einfachen, nicht wartungsintensiven Werkzeug auch Innenhinterlegungen, z.B. Innenverzahnungen, hergestellt werden können.The first clamping element part may be formed by a cone element with an outer cone and the second clamping element part by at least one wedge disk with an inner cone, wherein the compression element has an inner cone for engagement with the outer cone of the cone element and an outer cone for engagement with the wedge or disc (s) , whereby with a simple, not maintenance-intensive tool also interior deposits, eg Internal gears, can be produced.
Zur Unterstützung der Aufdehnung des Verdichtungselementes kann in diesem zumindest eine Keilnut angeordnet sein.To support the expansion of the compression element can be arranged in this at least one keyway.
Um die richtige Einstellung des Verdichtungselementes im Hinblick auf das herzustellende Sinterbauteil zu unterstützen bzw. zu erleichtern, ist es möglich, dass in diesem sich in radialer Richtung erstreckende schlitzförmige Freistellungen angeordnet sind die gegebenenfalls an zumindest einem ihrer Enden eine Bohrung bzw. Ausnehmung in axialer Richtung mit einem größeren Durchmesser als eine Breite der schlitzförmigen Freistellungen aufweisen.In order to assist or facilitate the correct setting of the compacting element with regard to the sintered component to be produced, it is possible that slit-shaped free-ends extending in the radial direction are arranged which optionally have a bore or recess in the axial direction on at least one of their ends having a larger diameter than a width of the slot-shaped exemptions.
Für die Ausführungsvariante der Erfindung, nach der ein Sinterzahnrad hergestellt wird, kann das Verdichtungselement an seiner Anlagefläche für das Sinterbauteil bzw. das Pulver eine Verzahnung mit Zahnköpfen und dazwischen angeordneten Zahnböden aufweisen, die komplementär zu einer Verzahnung des Sinterbauteils ist.For the embodiment variant of the invention according to which a sintered gear wheel is produced, the compacting element can have teeth on its contact surface for the sintered component or the powder with tooth heads and tooth bases arranged therebetween, which is complementary to a toothing of the sintered component.
Dabei ist es möglich, dass sich die schlitzförmigen Freistellungen von einer der Verzahnung des Verdichtungselementes in radialer Richtung gegenüberliegenden Begrenzungsfläche des Verdichtungselementes bis in einen Bereich des Zahnkopfkreises und/oder Fußkreises der Verzahnung des Verdichtungselementes erstreckend angeordnet sind bzw. ist es gemäß einer weiteren Ausführungsvariante möglich, dass die schlitzförmigen Freistellungen im Bereich des Zahnkopfkreises des Verdichtungselementes in radialer Richtung ausgehend von der der Verzahnung des Verdichtungselementes in radialer Richtung gegenüberliegenden Begrenzungsfläche des Verdichtungselementes sich maximal nur bis in den Bereich des Fußkreises erstrecken. Wiederum kann damit die Genauigkeit der Einstellung des inneren Durchmessers bzw. der inneren Abmessungen des Verdichtungselementes, welche für das herzustellende Sinterbauteil von Bedeutung sind, entsprechend fein vorgenommen werden bzw. kann die Variabilität der Einstellmöglichkeiten erhöht werden.It is possible that the slot-shaped exemptions of one of the teeth of the compression element in the radial direction opposite boundary surface of the compression element are arranged extending into a region of the tooth tip circle and / or Fußkreises the teeth of the compression element or is it possible according to another embodiment, that the slot-shaped exemptions in the region of the tooth tip circle of the compression element in the radial direction, starting from the boundary surface of the compression element opposite the toothing of the compression element in the radial direction, extend at most only into the region of the root circle. In turn, the accuracy of the adjustment of the inner diameter or the inner dimensions of the compression element, which are of importance for the sintered component to be produced, can accordingly be made correspondingly fine or the variability of the adjustment possibilities can be increased.
Für den Abbau von Spannungen im Verdichtungselement aufgrund der Zustellung über das Spannelement ist es von Vorteil, wenn Enden der schlitzförmigen Freistellungen, welche dem Fußkreis der Verzahnung des Verdichtungselementes am nächsten liegen, mit der Bohrung bzw. Ausnehmung in axialer Richtung versehen sind.For the reduction of stresses in the compression element due to the delivery via the clamping element, it is advantageous if the ends of the slot-shaped exemptions, which are closest to the root circle of the teeth of the compression element, are provided with the bore or recess in the axial direction.
Weiters ist es möglich, dass die schlitzförmigen Freistellungen im Bereich des Fußkreises vor der der Verzahnung des Verdichtungselementes in radialer Richtung gegenüber liegenden Begrenzungsfläche des Verdichtungselementes enden, wodurch das Zusammenwirken der einzelnen schlitzförmigen Freistellungen miteinander verbessert werden kann.Furthermore, it is possible that the slot-shaped exemptions in the region of the root circle in front of the boundary of the compression element in the radial direction opposite boundary surface of the compression element, whereby the interaction of the individual slot-shaped exemptions can be improved with each other.
Insbesondere sei erwähnt, dass durch diese schlitzförmigen Freistellungen auch eine Flankenverdichtung einstellbar ist.In particular, it should be mentioned that a flank compression is adjustable by these slot-shaped exemptions.
Eine Tiefe der schlitzförmigen Freistellungen in axialer Richtung, die sich radial bis in den Bereich des Zahnfußkreises erstrecken, kann ausgewählt sein aus einem Bereich bis zu einer oberen Grenze von 10 % einer Gesamthöhe des Verdichtungselementes in axialer Richtung. Es wird damit unter anderem eine bessere Einstellbarkeit des Kopfkreisdurchmessers des herzustellenden Zahnrades bzw. eine bessere Einstellbarkeit der Zahngeometrie erreicht. Diese schlitzförmigen Freistellungen müssen sich dabei nicht bis in die seitliche Mantelfläche des Verdichtungselementes erstrecken.A depth of the slot-shaped exemptions in the axial direction, extending radially into the Extending portion of the Zahnfußkreises, may be selected from a range up to an upper limit of 10% of an overall height of the compression element in the axial direction. It is achieved, inter alia, a better adjustability of the tip diameter of the gear to be produced or a better adjustability of the tooth geometry. These slot-shaped exemptions need not extend into the lateral lateral surface of the compression element.
Zumindest einzelne der schlitzförmigen Freistellungen können an ihrer Oberfläche zumindest bereichsweise eine Antihaftbeschichtung aufweisen, die bevorzugt durch eine Gummierung oder durch ein Gleitmittel, wie z.B. ein Kalibrieröl, Polytetrafluorethylen, etc. gebildet ist. Es kann damit zumindest großteils verhindert werden, dass Sinterpulver in die offenen, schlitzförmigen Freistellungen aufgrund des Pressdruckes eindringen kann bzw. sollte dies doch auftreten, dass die Entfernung dieses Pulvers aus den Freistellungen, beispielsweise mit Druckluft oder durch Ausspülen, z.B. mit einem Spülmedium, erleichtert werden kann.At least some of the slot-shaped exemptions may have on their surface, at least in some areas, a non-stick coating, which may preferably be provided by a gumming or by a lubricant, such as e.g. a calibration oil, polytetrafluoroethylene, etc. is formed. It can be at least largely prevented that sintering powder can penetrate into the open, slot-shaped exemptions due to the pressing pressure or should this occur that the removal of this powder from the exemptions, for example with compressed air or by rinsing, e.g. with a flushing medium, can be facilitated.
Ebenso zur Abdeckung dieser schlitzförmigen Freistellung, um damit das Eindringen von Sinterpulver zu vermeiden, ist es möglich, dass über der Anlagefläche des Verdichtungselementes ein Einsatzelement, z.B. eine Hülse, das gegebenenfalls die Verzahnung nachformt, angeordnet ist. Auch dieses Einsatzelement kann selbstverständlich mit einer Antihaftbeschichtung versehen sein.Similarly, to cover this slot-shaped release, so as to avoid the penetration of sintered powder, it is possible that over the contact surface of the compression element, an insert element, e.g. a sleeve which optionally forms the toothing, is arranged. Of course, this insert element can be provided with a non-stick coating.
In dem Einsatzelement und/oder dem Verdichtungselement kann zumindest eine Ausnehmung zur Anordnung eines Werkzeugeinsatzes für die Herstellung von Hinterschneidungen am Sinterbauteil angeordnet sein. Es wird damit die Variabilität in Hinblick auf unterschiedliche Geometrien an herstellbaren Sinterbauteilen erhöht.At least one recess for arranging a tool insert for the production of undercuts on the sintered component can be arranged in the insert element and / or the compression element. This increases the variability with regard to different geometries of sintered components which can be produced.
Die Zahnköpfe der Verzahnung des Verdichtungselementes können mit einer Ausnehmung bzw. Vertiefung ausgebildet sein, um damit ein Puffervolumen zur Verfügung zu haben für das Ausfließen des Materials während des Pressens und damit das Zahnwachsen zu vermeiden. Selbstverständlich können derartige Ausnehmungen oder Vertiefungen aus demselben Grund auch für die Herstellung anderer Sinterbauteile, z.B. Sinterbauteile ohne eine Verzahnung, angeordnet sein.The tooth tips of the toothing of the compression element may be formed with a recess or depression in order to have a buffer volume available for the outflow of the material during pressing and thus to avoid tooth growth. Of course, such recesses or recesses for the same reason for the production of other sintered components, eg sintered components without a toothing, be arranged.
Es ist möglich, dass das Verdichtungselement aus einzelnen, nebeneinander angeordneten Lamellen bzw. Segmenten gebildet ist, wodurch es einerseits möglich ist, dieses Verdichtungselement unterschiedlichst aufzubauen in Art eines Bausatzes bzw. es andererseits möglich ist, wenn nur einzelne dieser Lamellen bzw. Segmente im Lauf des Betriebes des erfindungsgemäßen Werkzeuges beschädigt oder abgenutzt werden, dass nicht das gesamte Verdichtungselement an sich ausgetauscht werden muss, sondern eben nur einzelne Lamellen bzw. Segmente.It is possible that the compression element is formed from individual lamellae or segments arranged side by side, which on the one hand makes it possible to construct this compression element in the manner of a kit or, on the other hand, if only a single one of these lamellae or segments is running the operation of the tool according to the invention are damaged or worn, that not the entire compression element must be replaced per se, but just just individual slats or segments.
Zur besseren Positionierung und Halterung der Lamellen bzw. Segmente können an den Lamellen oder Segmenten nutförmige Ausnehmungen, z.B. in Form eines Schwalbenschwanzes, und dazu komplementäre Erhebungen angeordnet sein, wobei diese so angeordnet sind, dass im zusammengebauten Zustand des Verdichtungselementes die Erhebung einer Lamelle bzw. eines Segmentes in die Ausnehmung einer anderen, daneben angeordneten Lamelle bzw. einem daneben angeordneten Segment eingreift, bzw, können nach einer anderen Ausführungsvariante die Lamellen oder die Segmente Ausnehmungen aufweisen, in die Führungselemente einsetzbar sind. Es wird damit auch der Zusammenbau des Verdichtungselementes vereinfacht, wenngleich im Rahmen der Erfindung auch Ausführungsvarianten möglich sind, bei denen die Lamellen oder Segmente von einer diese außen umgreifenden Klammer zusammengehalten werden. In diesem Fall kann in den Lamellen oder Segmenten oder im Spannelement eine entsprechende Vertiefung zur Aufnahme dieser Klammer vorgesehen sein, um ein zumindest annähernd vollflächiges Anliegen des Verdichtungselementes an dem Spannelement zu ermöglichen.For better positioning and holding of the lamellae or segments, groove-shaped recesses, e.g. in the form of a dovetail, and complementary elevations to be arranged, wherein these are arranged so that in the assembled state of the compression element, the elevation of a blade or a segment engages in the recess of another, adjacent blade arranged or adjacent segment, or , According to another embodiment variant, the lamellae or the segments may have recesses into which guide elements can be inserted. It is thus also simplifies the assembly of the compression element, although embodiments are possible within the scope of the invention, in which the lamellae or segments are held together by a clamp that surrounds this outside. In this case, in the slats or segments or in the clamping element, a corresponding recess for receiving this clip may be provided to allow an at least approximately full-surface concerns of the compression element on the clamping element.
Je nachdem, ob mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug eine Innenverzahnung oder eine Außenverzahnung an einem Sinterbauteil hergestellt wird, ist es möglich, dass das Spannelement zwischen dem Stützelement und dem Verdichtungselement oder das Verdichtungselement zwischen dem Stützelement und dem Spannelement - in radialer Richtung betrachtet - angeordnet ist, wodurch sich die Vielfältigkeit des Einsatzes des erfindungsgemäßen Werkzeuges weiter erhöhen lässt.Depending on whether an internal toothing or an external toothing is produced on a sintered component with the tool according to the invention, it is possible that the clamping element between the support element and the compression element or the compression element between the support element and the clamping element - viewed in the radial direction - is arranged, whereby the versatility of the use of the tool according to the invention can be further increased.
Die schrägen Flächen des Werkzeuges können eine Neigung gegen eine Normale in axialer Richtung aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 10° und einer oberen Grenze von 30 °, wodurch die benötigte Kraft für das Verpressen des Sinterpulvers bzw. des Sinterbauteils variiert werden kann. Es kann damit mit einer flacheren Neigung aufgrund des kürzeren Weges eine größere Kraft verwendet werden bzw. bei einer größeren Neigung eine entsprechend niedrigere Kraft aufgebracht werden. Es ist auf diese Weise möglich, den Pressdruck zu variieren.The inclined faces of the tool may have an inclination against a normal in the axial direction, which is selected from a range with a lower limit of 10 ° and an upper limit of 30 °, whereby the force required for the compression of the sintering powder or of the sintered component can be varied. It can thus be used with a shallower slope due to the shorter path, a greater force or at a greater inclination, a correspondingly lower force can be applied. It is possible in this way to vary the pressing pressure.
Aufgrund der genauen Einstellbarkeit des Verdichtungselementes in dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist es möglich, mehrere Teile gleichzeitig in diesem Werkzeug mit entsprechend hoher Genauigkeit herzustellen, wozu das Verdichtungselement eine entsprechende Höhe in axialer Richtung aufweisen kann.Due to the exact adjustability of the compression element in the tool according to the invention, it is possible to produce several parts at the same time in this tool with a correspondingly high accuracy, for which the compression element may have a corresponding height in the axial direction.
Andererseits ist es möglich, dass in der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung mehrere erfindungsgemäße Werkzeuge nacheinander bzw. übereinander angeordnet sind, um damit die Verdichtung schrittweise durchzuführen und somit die Dichte in dem herzustellenden Sinterbauteil weiter zu erhöhen, wobei es generell möglich ist mit dem Werkzeug an sich schon beinahe Volldichte im Sinterbauteil selbst, also nicht nur, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, in den äußeren Bereichen derartiger Sinterbauteile, herzustellen. Durch die Anordnung mehrer Werkzeuge in einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung oder in verschiedenen Stationen kann die Annäherung an die Volldichte des Sinterbauteils weiter erhöht werden. Es ist damit auch möglich über mehrere übereinander angeordnete Werkzeuge mehrere Sinterbauteile gleichzeitig herzustellen bzw. zu verpressen.On the other hand, it is possible that in the pressing device according to the invention a plurality of tools according to the invention are arranged successively or one above the other, so as to carry out the compression stepwise and thus to further increase the density in the sintered component to be produced, it is generally possible with the tool itself almost Full density in the sintered component itself, so not only, as is known in the prior art, in the outer regions of such sintered components to produce. By arranging a plurality of tools in a pressing device according to the invention or in different stations, the approach to the full density of the sintered component can be further increased. It is thus also possible to produce or press several sintered components simultaneously via a plurality of superimposed tools.
Angemerkt sei an dieser Stelle, dass es im Rahmen der Erfindung selbstverständlich möglich ist, die Verdichtung so durchzuführen, dass Sinterbauteile, ausgehend von ihrer äußeren Oberfläche, an der gegebenenfalls die Verzahnung angeordnet ist bzw. bei Innenverzahnungen an der inneren Oberfläche, in Richtung auf die jeweils gegenüberliegende Oberfläche einen Dichtegradienten aufweisen können, um beispielsweise Sinterbauteile herzustellen, die an der Verzahnungsoberfläche eine entsprechende Härte aufweisen und an einer anderen Oberfläche eine höhere Elastizität.It should be noted at this point that it is of course possible in the context of the invention to carry out the compaction so that sintered components, starting from its outer surface on which optionally the toothing is arranged or in internal teeth on the inner surface, in the direction of the each opposite surface may have a density gradient, for example, to produce sintered components having a corresponding hardness on the tooth surface and on another surface a higher elasticity.
Weiters ist es möglich, dass bei der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung der Unterstempel einen Keilsteg aufweist, der in die Keilnut des Werkzeuges eingreift, um damit die Aufdehnung des Verdichtungselementes zu automatisieren.Furthermore, it is possible that in the pressing device according to the invention, the lower punch has a wedge web, which engages in the keyway of the tool in order to automate the expansion of the compression element.
Schließlich ist es möglich, dass oberhalb und/oder unterhalb des Werkzeuges Führungselemente angeordnet sind, insbesondere Matrizenplatten. Es ist damit eine bessere horizontale Führung bei Durchmesserveränderungen des Verdichtungselementes möglich, wobei damit gegebenenfalls auf die Führungselemente im Spannelement verzichtet werden kann.Finally, it is possible that guide elements are arranged above and / or below the tool, in particular die plates. It is thus possible a better horizontal guidance with changes in diameter of the compression element, which may optionally be dispensed with the guide elements in the clamping element.
Weiters betrifft die Erfindung die Verwendung des Werkzeuges zur Herstellung eines Sinterbauteils mit einer Außenverzahnung und/oder mit einer Innenverzahnung.Furthermore, the invention relates to the use of the tool for producing a sintered component with an external toothing and / or with an internal toothing.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
- Fig. 1
- eine Pressvorrichtung in offener Stellung mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug;
- Fig. 2
- eine erste Ausführungsvariante des Werkzeuges in Seitenansicht geschnitten;
- Fig. 3
- eine weitere Ausführungsvariante des Werkzeuges in Seitenansicht geschnitten;
- Fig. 4
- eine Draufsicht des Werkzeuges nach
Fig. 3 ; - Fig. 5
- ein Detail des Werkzeuges nach
Fig. 3 in Seitenansicht geschnitten; - Fig. 6
- die Ausbildung eines Verdichtungselementes in Doppelkonusform in Schrägansicht;
- Fig. 7
- eine Draufsicht auf das Verdichtungselement nach
Fig. 6 ; - Fig. 8
- eine Detail einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Werkzeuges in Seitenansicht geschnitten;
- Fig. 9
- ein segmentiertes Werkzeug in Draufsicht;
- Fig. 10
- eine Ausführungsvariante des Werkzeuges zur Herstellung einer Innenverzahnung;
- Fig. 11
- eine Ausführungsvariante des Werkzeuges nach
Fig. 10 zur Herstellung einer Innenverzahnung in Seitenansicht geschnitten; - Fig. 12
- eine Ausführungsvariante der Erfindung zu Herstellung einer Schiebemuffe;
- Fig. 13
- einen Stempel zur Herstellung eines Sinterbauteils mit einer Innenfreistellung in Schrägansicht;
- Fig. 14
- den Stempel nach
Fig. 13 in Seitenansicht geschnitten; - Fig. 15
- den Stempel nach
Fig. 13 in Draufsicht geschnitten; - Fig. 16
- eine Ausführungsvariante des Werkzeuges zur Herstellung eines Sinterbauteils mit einer Hinterlegung von Innen in Schrägansicht;
- Fig. 17
- das Werkzeug nach
Fig. 16 in Seitenansicht; - Fig. 18
- das Werkzeug nach
Fig. 16 in Draufsicht; - Fig. 19
- einen Schnitt durch das Werkzeug nach
Fig. 16 .
- Fig. 1
- a pressing device in the open position with the tool according to the invention;
- Fig. 2
- a first embodiment of the tool cut in side view;
- Fig. 3
- a further embodiment of the tool cut in side view;
- Fig. 4
- a plan view of the tool after
Fig. 3 ; - Fig. 5
- a detail of the tool behind
Fig. 3 cut in side view; - Fig. 6
- the formation of a compression element in double cone shape in an oblique view;
- Fig. 7
- a plan view of the compression element according to
Fig. 6 ; - Fig. 8
- a detail of a variant of a tool according to the invention cut in side view;
- Fig. 9
- a segmented tool in plan view;
- Fig. 10
- an embodiment of the tool for producing an internal toothing;
- Fig. 11
- a variant of the tool according to
Fig. 10 cut in side view for producing an internal toothing; - Fig. 12
- an embodiment of the invention for producing a sliding sleeve;
- Fig. 13
- a stamp for producing a sintered component with an internal release in an oblique view;
- Fig. 14
- the stamp after
Fig. 13 cut in side view; - Fig. 15
- the stamp after
Fig. 13 cut in plan view; - Fig. 16
- an embodiment of the tool for producing a sintered component with a deposit from the inside in an oblique view;
- Fig. 17
- the tool after
Fig. 16 in side view; - Fig. 18
- the tool after
Fig. 16 in plan view; - Fig. 19
- a cut through the tool after
Fig. 16 ,
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.By way of introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names. Also, the position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogous to the new situation. Furthermore, individual features or combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described can also represent independent, inventive or inventive solutions.
In
Obwohl bei dieser Ausführungsvariante ein gesondertes Stützelement 9 dargestellt ist, ist dieses für das Werkzeug nicht zwingend erforderlich, da die Abstützung beispielsweise auch ausschließlich über die Werkzeugaufnahme 6 erfolgen kann bzw. ist gegebenenfalls eine gesonderte Abstützung nicht erforderlich, d.h. die Abstützung erfolgt durch das Werkzeug selbst.Although in this embodiment, a
Das Verdichtungselement 11 weist eine innere Öffnung 14 auf, welche an ihrer Oberfläche 15 mit einer Verzahnung 16 ausgestattet ist. Diese Verzahnung 16 ist komplementär zu einer Verzahnung an einem Sinterbauteil ausgebildet, sodass also mit Hilfe des Verdichtungselementes 11 die Verzahnung des Sinterbauteils verdichtet wird bzw. generell der Sinterbauteil an sich verdichtet wird bzw. wenn ein Sinterpulver verwendet und verpresst wird, kann über diese Verzahnung 16 die Geometrie des Sinterbauteils festgelegt werden.The
Als Sinterpulver können beispielsweise Sinterstähle, Pulver aus Eisen, Kupfer, bzw. generell Metallen oder metallischen Legierungen verwendet werden, wobei an dieser Stelle darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf einem bestimmten Werkstoff beschränkt ist.As sintering powder, for example sintered steel, powder of iron, copper, or in general It should be noted at this point that the invention is not limited to a particular material.
Über die beiden schrägen Flächen 12, 13 sowie die damit erreichbare axiale relative Verschiebbarkeit des Verdichtungselementes 11 zum Spannelement 10 kann ein Durchmesser 17 der Öffnung 14 eingestellt werden und somit die Genauigkeit der herzustellenden Sinterbauteile erhöht werden. Mit Hilfe der schrägen Flächen 12, 13 ist es weiterhin möglich, ein Verkippen des Verdichtungselementes 10 gegen eine Normale in axialer Richtung auszugleichen bzw. dieses bewusst herbeizuführen, je nachdem welche Sinterbauteile hergestellt werden sollen.About the two
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass als Sinterbauteile vorwiegend solche Sinterbauteile verstanden werden sollen, welche eine Verzahnung aufweisen, wobei diese Verzahnung sowohl innen als auch außen am Sinterbauteil angeordnet werden kann, also eine Innenverzahnung oder eine Außenverzahnung hergestellt werden kann. Beispiele hierfür sind Zahnräder, Zahnriemenräder, Kettenräder, Schiebemuffen, Kupplungskörper Sinterbauteile mit Einlegungen, d.h. Bauteilen, welche aus einem anderen Werkstoff als das Sinterbauteil bestehen und welche in diesem gehaltert werden, Synchronnaben Verbindungen zu Antriebswellen, wobei in diesem Fall auch eine Festigkeitssteigerung aufgrund der hohen Dichte möglich ist, die mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Sinterbauteil erreicht wird, etc. Es sind auch Zahnräder mit Verzahnungsballigkeiten, d.h. einer Breitenballigkeit, herstellbar. Ebenso ist es möglich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Werkzeuges 3 auch Sinterbauteile mit Hinterschneidungen, also beispielsweise Zahnräder mit Borden oder so genannte einteilige Mehrfachzahnräder, bei dem dieses Zahnrad mehrere zueinander unterschiedliche Verzahnung aufweist, herzustellen.It should be mentioned at this point that as sintered components are primarily understood to mean such sintered components, which have a toothing, said toothing can be arranged both inside and outside of the sintered component, so an internal toothing or external toothing can be produced. Examples include gears, timing pulleys, sprockets, sliding sleeves, coupling bodies, sintered components with collars, i. Components which consist of a material other than the sintered component and which are held in this synchronous hub connections to drive shafts, in which case an increase in strength due to the high density is possible, with the inventive tool or according to the inventive method in the sintered component is reached, etc. There are also gears with Verzahnungsballigkeiten, ie a Breite balligkeit, producible. It is also possible with the aid of the tool according to the
Das erfindungsgemäße Werkzeug 3 ist neben seiner Verwendung zur unmittelbaren Verpressung von Sinterpulver sowohl aus Metallen als auch aus metallischen Legierungen gegebenenfalls mit weiteren Zusätzen, wie diese bei der Herstellung von Sinterbauteilen üblich sind, insbesondere auch für die Nachverdichtung und Kalibrierung in einem einzigen Schritt von bereits gepressten Sinterbauteil-Halbfertigfabrikaten verwendbar. Gegebenenfalls können diese Halbfertigfabrikate bereits vorgesintert sein.The
Die
Das zugehörige Spannelement 10 ist bei dieser Ausführungsvariante zweiteilig mit einem ersten unteren Spannelementteil 19 und einem zweiten oberen Spannelementteil 20 ausgebildet. Das erste untere Spannelementteil 19 weist die erste schräge Fläche 12 auf, welche hinsichtlich ihrer Neigung komplementär zur schrägen Fläche 13 des Verdichtungselementes 11 ausgebildet ist und weist das zweite Spannelementteil 20 ebenfalls eine schrägte Fläche 21 auf, welche komplementär zur weiteren schrägen Fläche 18 des Verdichtungselementes 11 ausgebildet ist und mit dieser zusammenwirkt.The associated clamping
Die beiden Spannelementteile 19, 20 sind in axialer Richtung des Werkzeugs 3 relativ zueinander verstellbar, wodurch die Einstellung des Verdichtungselementes 11 genauer erfolgen kann, insbesondere kann auch ein Verkippen der inneren Oberfläche 15 des Verdichtungselementes 11, welche die Verzahnung 16 aufweist, gegen die Normale in axialer Richtung besser ausgeglichen bzw. korrigiert werden. Es kann damit die Rundlaufgenauigkeit von mit Verzahnungen ausgestatteten Sinterbauteilen, insbesondere Zahnrädern, weiter erhöht werden bzw. - nachdem mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 3 auf so genannte unrunde Zahnräder hergestellt werden können - ist auch die Einstellung einer unrunden Kontur mit höherer Genauigkeit möglich.The two clamping
Zur besseren Einführbarkeit von bereits vorgepressten Sinterbauteil-Halbfertigfabrikaten in das Verdichtungselement 11 kann der Durchmesser 17 der Öffnung 14 des Verdichtungselementes 11 in einem Aufnahmebereich 22 zumindest annähernd konusartig sich erweiternd ausgebildet sein, wie dies aus
Bei der Ausführung des Werkzeuges 3 nach
Wie aus den
Es sei erwähnt, dass, obwohl bei der Ausführungsvariante nach den
Um die relative Lage des oberen Spannelementteils 20 in Bezug auf das untere Spannelementteil 19 besser fixieren zu können, ist es von Vorteil, wenn, wie dies in
Es können auch hier wiederum insbesondere vier Federelemente 27 angeordnet sein, die zwischen den Führungselementen 26 (in Umfangsrichtung gesehen) entsprechend
Wie aus
In
In den
Jene Freistellungen 30, welche sich in Richtung auf die Zahnköpfe der Verzahnung 16 erstreckend ausgebildet sind, verlaufen über die gesamte Höhe des Verdichtungselementes 11, wie dies aus
Wie weiters aus
Zumindest einzelne dieser schlitzförmigen Freistellungen 30 können an ihrem Endbereich eine Bohrung 35 aufweisen, um damit einen besseren Spannungsabbau zu erreichen. Diese Bohrungen 35 kann durchgängig durch das Verdichtungselement 11 ausgebildet sein bzw. sich über einen Teil der Höhe des Verdichtungselementes 11, beginnend von einer oder von beiden Stirnflächen 34 des Verdichtungselementes 11 möglich.At least some of these slot-shaped
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Freistellungen 30 auch an den äußeren Enden - in radialer Richtung betrachtet - Bohrungen zum Spannungsabbau aufweisen können.It should be noted at this point that the
Es ist selbstverständlich auch möglich, andere geometrische Anordnungen dieser Freistellungen 30 als dies in
Das Verdichtungselement 11 kann auch aus Einzellamellen bzw. Einzelsegmenten hergestellt sein, wobei beispielsweise eine Lamelle bzw. ein Segment in etwa der Breite eines Zahnes der Verzahnung 16 entsprechen kann und in radialen Richtung keilförmig - in Draufsicht gesehen
- ausgebildet sein kann, (nicht dargestellt). In diesem Fall ist es möglich, sofern die
Freistellungen 30 angeordnet werden, dass diese in Form von Hinterschneidungen in diesen z.B. im Kantenbereich ausgebildet sind. Eine Lamelle bzw. ein Segment kann aber auch mehr als einen Zahn, z.B. zwei, drei oder vier umfassen.
- may be formed (not shown). In this case it is possible, provided the
exemptions 30 are arranged so that they are formed in the form of undercuts in these, for example, in the edge region. However, a lamella or a segment may also comprise more than one tooth, for example two, three or four.
Wenn mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 3 ein Sinterpulver verpresst wird, besteht die Gefahr, dass Pulverteilchen in diese Freistellungen 30, sofern diese angeordnet sind, eindringen, wodurch die Verstellung bzw. Einstellung des Verdichtungselementes 11 über diese Freistellungen 30 nicht mehr möglich ist bzw. erschwert wird. Für diesen Fall ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass diese Freistellungen 30 mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind, beispielsweise mit einer Gummierung oder einem Gleitmittel, wie z.B. einem Kalibrieröl oder Polytetrafluorethylen oder einem Gleitlack. Es wird auf diese Weise möglich, dass eingedrungenes Pulver leichter aus diesen Freistellungen 30 beispielsweise mit Luft durch Ausblasen des Verdichtungselementes 11 wieder entfernt werden können, wobei dieses Ausblasen gegebenenfalls automatisiert werden kann, sodass nach jedem Verdichtungsschritt oder nach mehreren Verdichtungsschritten automatisch in der Pressvorrichtung 1 das Verdichtungselement 11 ausgeblasen wird, wozu an der Pressvorrichtung 1 entsprechende Vorkehrungen vorgesehen sein können, beispielsweise ein Druckluftanschluss mit entsprechenden Düsen, welche auf das Verdichtungselement 11 gerichtet bzw. richtbar sind. Auch das Spülen mit einem anderen Fluid, z.B. mit einer Spülflüssigkeit, ist möglich.If a sintering powder is pressed with the
Ebenfalls zur Vermeidung des Eindringens von Sinterpulver in diese schlitzförmigen Freistellungen 30 und/oder zum Schutz der Verzahnung 16 des Verdichtungselementes 11 kann, wie dies aus
Mit Hilfe der Keilnut 28 ist auch ein größeres Aufmass der Öffnung 14 möglich, sodass auch größere Sinterbauteile eingelegt werden können.With the help of the
Obwohl nicht dargestellt, kann in den Zahnköpfen zumindest eine Vertiefung bzw. Ausnehmung ausgebildet sein, um während des Verpressens ausfließendes Material aufnehmen und das Zahnwachsen vermeiden zu können.Although not shown, at least one recess or recess may be formed in the tooth heads, in order to be able to absorb material flowing out during the compression and to avoid tooth growth.
Das Werkzeug 3 nach den
Es ist weiters möglich, dass eine Länge bzw. Höhe des Verdichtungselementes 11 bzw. des gesamten Werkzeuges 3 in axialer Richtung so bemessen ist, dass mehrere Sinterbauteile, d.h. Sinterhalbfertigfabrikate, in das Werkzeug 3, d.h. deren Öffnungen 14 des Verdichtungselementes 11, eingelegt werden können und gleichzeitig verdichtet und kalibriert werden können. Gegebenenfalls können zwischen den einzelnen Sinterbauteilen auch Trennmittel, beispielsweise Trennblätter, Trennscheiben oder dgl., angeordnet werden.It is also possible that a length or height of the
Die Absolutwerte der Winkel der schrägen Flächen 12, 13, 18, 21 können beispielsweise ausgewählt sein aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 ° und einer oberen Grenze von 30°. Es ist damit möglich, über die Länge des Verstellweges die aufzubringende Kraft zu variieren.For example, the absolute values of the angles of the
Insbesondere bei der Ausführungsvariante Doppelkonuseinsatz ist es möglich, über die schrägen Flächen 12, 13, 18, 21 zylinderförmige Konturen mit sehr hoher Genauigkeit herzustellen bzw. ist es damit auch möglich, Sinterbauteile herzustellen, welche kegelstumpfförmig ausgebildet sind, beispielsweise Kegelräder.In particular, in the embodiment double-cone insert, it is possible to produce over the
Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird nicht nur eine Verdichtung der Randzonen erreicht, wie dies beispielsweise beim Oberflächenverdichten durch Walzen, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist, erzielt wird, sondern ist es damit möglich, im Sinterbauteil zumindest annähernd die Volldichte zu erreichen, d.h. dass der Anteil der Poren im Sinterbauteil nahezu null wird.With the tool according to the invention, not only is compression of the edge zones achieved, as is achieved, for example, in surface compacting by rolling, which is known from the prior art, but it is thus possible to achieve at least approximately full density in the sintered component, ie the proportion of pores in the sintered component becomes almost zero.
Es ist andererseits auch möglich, einen Dichtegradienten, beginnend von Volldichte im Bereich der Verzahnung 16 zu einer geringeren Dichte im Sinterbauteilinneren einzustellen, wobei dieser Dichtegradient insbesondere einen flachen Verlauf aufweisen kann.On the other hand, it is also possible to set a density gradient, starting from full density in the area of the
Die Anordnung der Federelemente 27 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn für die schrägen Flächen 12, 13, 18, 21 ein relativ flacher Winkel, d.h. eine flache Neigung gegenüber der Normalen in axialer Richtung, beispielsweise im Bereich zwischen 10 ° und 15 °, gewählt wird, da damit das Aufspannen des Verdichtungselementes 11 unterstützt wird.The arrangement of the
Es ist weiters im Rahmen der Erfindung möglich, um die erzielte Dichte des Sinterbauteils weiter an die Volldichte anzunähern, mehrere dieser erfindungsgemäßen Werkzeuge 3 in der Pressvorrichtung 1 bzw. in mehreren hintereinander angeordneten Pressvorrichtungen 1 vorzusehen, sodass ein schrittweises Verdichten erfolgt.It is further possible within the scope of the invention, in order to further approximate the achieved density of the sintered component to the full density, to provide a plurality of these
Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Werkzeuge 3 ist beispielsweise eine Verstellung der Flanken der Zähne der Verzahnung 16 bzw. des inneren, offenen Durchmessers des Werkzeuges von bis zu 20 % möglich.With the aid of these
Während der Zustellung bzw. Einstellung des Verdichtungselementes 11 ist es möglich, dass sich einzelne der schlitzförmigen Freistellungen 30 zumindest im Bereich der Öffnung 14 des Verdichtungselementes 11 sich verjüngen. Bei anderen ist wiederum möglich, dass die Spaltbreite durch das Einspannen unverändert bleibt.During the delivery or adjustment of the
Es besteht weiters im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass das Verstellelement in axialer Richtung im Bereich der Formfläche(n) zumindest eine Freistellung zur Herstellung von Sinterbauteilen mit einem Vorsprung oder zumindest einen Vorsprung in Richtung auf den Formhohlraum zur Herstellung von Sinterbauteilen mit einer Hinterschneidung aufweist. Diese Freistellung(en) bzw. der Vorsprung/die Vorsprünge erstrecken sich dabei beginnend von der Stirnfläche 34 in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnfläche des Verdichtungselementes 11 und können sich nur über einen Teil der Höhe oder über die gesamte Höhe des Verdichtungselementes 11 erstrecken.It is further within the scope of the invention, the possibility that the adjusting element in the axial direction in the region of the mold surface (s) at least one exemption for the production of sintered components with a projection or at least one projection in the direction of the mold cavity for the production of sintered components with an undercut , This exemption (s) or the projection / projections extend starting from the
In
Anders als bei obigen Ausführungsvarianten sind zur Führung des Werkzeuges 3, insbesondere während der Durchmesserverstellung bzw. dem Pressen, bei der Variante nach
Es soll mit dieser
Zur Herstellung von komplexeren Oberflächengeometrien, z.B. von Hinterschneidungen am Sinterbauteil, können Werkzeugeinsätze vorgesehen sein, die zumindest teilweise das Einsatzelement 36, oder sollte dies nicht vorhanden sein, das Verdichtungselement 11 durchdringen.For the production of more complex surface geometries, eg undercuts on the Sintered component, tool inserts may be provided which at least partially the
Eine andere Ausgestaltung hierzu kann vorsehen, dass an einem Segment 41 ein Vorsprung und eine dazu komplementäre Vertiefung ausgebildet sind, sodass beim Zusammenbau der Segmente 41 ein Vorsprung in die Vertiefung des benachbart anzuordnenden Segmentes 41 eingreift. Es sind auch hier wiederum schwalbenschwanzförmige Ausführungen möglich.Another embodiment for this purpose may provide that on a
Diese Ausführungen können auch auf die oben erwähnten Lamellen bzw. Segmente angewandt werden.These embodiments can also be applied to the above-mentioned slats or segments.
Durch die segmentartige bzw. lamellenförmige Ausbildung des Verdichtungselementes 11 kann der Verstellbereich vergrößert werden, im Vergleich zu einem einstückigen Verdichtungselement 11.Due to the segment-like or lamellar design of the
Die Ausnehmungen 43 müssen nicht zwangsweise dergestalt sein, dass sich ein schwalbenschwanzförmiger Querschnitt - in Draufsicht betrachtet - ergibt, sondern können auch andere Querschnitte gewählt werden.The
In Hinblick auf die weiteren Ausgestaltungen dieser Variante, z.B. die Anordnung von Matrizenplatten, etc. sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf obige Ausführungen verwiesen.With regard to the further embodiments of this variant, e.g. the arrangement of die plates, etc., reference is made to the above statements to avoid repetition.
Von Vorteil bei dieser Variante ist, dass Hinterschneidungen, z.B. zur Herstellung von Kupplungskörpern, relativ einfach bewerkstelligt werden können, indem im Stützelement 9 ein Durchbruch 44 vorgesehen werden, durch welchen ein Werkzeugeinsatz 45 zur Ausbildung der Hinterschneidung hindurchgeführt werden können, beispielsweise verstellbare, segmentartige Ringelemente, die für das Ausstoßen des Sinterbauteils aus dem Werkzeug 3 zumindest teilweise, zumindest jedoch aus dem Formhohlraum 37 - entsprechen Doppelpfeil 46 - in die Ruhestellung herausgezogen werden können, wie dies in
In einer Variante zur
In
Die weitere Ausbildung des Werkzeuges 3 kann entsprechend voranstehenden Ausführungen vorgenommen werden. Es ist im Rahmen der Erfindung weiters möglich, dass anstelle einer einzelnen oberen bzw. unteren Führungsplatte 39, 40 mehrere obere und/oder untere Führungsplatten 39, 40 vorgesehen werden.The further design of the
Eine Variante zur Ausführung nach
Der Stempel 54 ist annähernd L-förmig ausgebildet. Das Verstellelement 56 ist als Konusleiste ausgebildet. Im Bereich des Zusammenwirkens vom Stempel 55 mit dem Verstellelement 56 ist an letzterem eine Führung 58 für den Stempel 55 angeordnet, z.B. ein Steg mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt, der in eine entsprechende Nut auf der Rückseite des Stempels 55 eingreift, oder umgekehrt. Diese Führung 58 ist gegen die Längsmittelachse in spitzem Winkel zu dieser geneigt ausgebildet, ebenso wie der entsprechende Schenkel des Stempels 55, sodass eine Auf- bzw. Abwärtsbewegung des Verstellelementes 56 in eine radiale Bewegung des Stempels 55 umgesetzt wird und dieser aus dem Einsatzelement 36 herausfährt bzw., zum Entformen des Sinterbauteils, in dieses einfährt. Für die axiale Bewegung des Verstellelementes 57 kann zwischen diesem und der Halterung 57 ebenfalls eine entsprechende Führung angeordnet sein.The
Selbstverständlich können auch mehrere derartige Stempel 55 in einem Einsatzelement 36 angeordnet werden, um mehrere Innenfreistellung gleichzeitig herzustellen, wobei diese gegebenenfalls in Gruppen zusammengefasst oder sämtliche auf einem einzigen Verstellelement 56, das in diesem Fall die Halterung 57 z.B. hülsenartig umgeben kann, betätigbar sein können.Of course, a plurality of
In den
In
Diese Werkzeug 3 kann z.B. zur Herstellung einer Innenverzahnung an einem Sinterbauteil dienen, es können aber in Abhängigkeit von der Oberflächengestaltung des Verdichtungselementes 11 an der Anlage zum Werkstück 61 auch andere Sinterbauteile hergestellt werden.This
Im Wesentlichen kann das Spannelement 10 auch bei dieser Ausführungsvariante als "Doppelkonuselement" aufgefasst werden, wenngleich die beiden Konusse auf die beiden Bauteile Konuselement 59 und Keilscheibe 60, die die beiden voranstehend erwähnten Spannelementeile (19,20) bilden, aufgeteilt sind. Das Konuselement 59 weist im Bereich des Eingriffes in das Verdichtungselement 11 einen Außenkonus unter Ausbildung der schrägen Fläche 12 auf. Das Verdichtungselement 11 weist im oberen, dem Konuselement 59 zugewandten Endbereich einen Innenkonus unter Ausbildung der schrägen Fläche 13 auf, wobei die schräge Fläche 13 komplementär zur schrägen Fläche 12 des Außenkonus des Konuselementes 59 ist. Unterhalb dieses Bereiches ist das Verdichtungselement 11 mit einem Außenkonus ausgebildet, dessen schräge Fläche 21 komplementär zur schrägen Fläche 18 des Innenkonus der Keilscheibe 60 ist, die in diesem Bereich mit dem Verdichtungselement 11 in Wirkverbindung steht, sodass die Keilscheibe 60 auf dem Außenkonus des Verdichtungselementes 11 axial verschoben werden kann.Essentially, the clamping
Wie in
Die Verdichtung des Werkstückes 61, d.h. des Sinterbauteils bzw. des Pulver für das Sinterbauteil, erfolgt derart, dass über das Konuselement 59 durch dessen Axialverschiebung das Verdichtungselement 11 zumindest im Bereich des Werkstückes 61 aufgespreizt wird und dieses gegen das gehalterte Werkstück 61 drückt. Die Keilscheibe 60, bzw. wenn mehrere Keilscheiben 60 verwendet werden, sind während dessen "angehoben", sodass die Radialbewegung des Verdichtungselementes 11 nicht behindert wird. Für die Entformung des Werkstückes 61 wird das Konuselement 59 aus seinem Eingriff mit dem Verdichtungselement 11 gebracht und dafür über eine Axialbewegung der Keilscheibe(n) 60 der Durchmesser des Verdichtungselementes 11 wieder reduziert, wodurch dieses aus dem Eingriff mit dem Werkstück 61 gebracht wird.The compaction of the
Das Verdichtungselement 11 kann auch bei dieser Variante des Werkzeuges 3 aus einzelnen Lamellen bzw. Segmenten bestehen, die durch die Keilscheibe(n) 60 zusammengehalten werden.The
Gegebenenfalls kann auch bei dieser Ausführungsvariante zwischen dem herzustellenden Sinterbauteil und dem Verdichtungselement 11 ein Einsatzelement 36, gegebenenfalls mit einem Stempel 55, vorgesehen werden.If appropriate, an
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.All statements on ranges of values in the description of the present invention should be understood to include any and all sub-ranges thereof, e.g. is the
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Werkzeuges 3, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.The embodiments show possible embodiments of the
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Werkzeuges 3 dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that for a better understanding of the construction of the
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.The problem underlying the independent inventive solutions can be taken from the description.
Vor allem können die einzelnen in den
- 11
- Pressvorrichtungpressing device
- 22
- Pressenelementpress element
- 33
- WerkzeugTool
- 44
- UnterstempelaufnahmeLower punch recording
- 55
- OberstempelaufnahmePunch recording
- 66
- Werkzeugaufnahmetool holder
- 77
- Säulepillar
- 88th
- Säulepillar
- 99
- Stützelementsupport element
- 1010
- Spannelementclamping element
- 1111
- Verdichtungselementcompression element
- 1212
- Flächearea
- 1313
- Flächearea
- 1414
- Öffnungopening
- 1515
- Oberflächesurface
- 1616
- Verzahnunggearing
- 1717
- Durchmesserdiameter
- 1818
- Flächearea
- 1919
- SpannelementteilClamping element part
- 2020
- SpannelementteilClamping element part
- 2121
- Flächearea
- 2222
- Aufnahmebereichreception area
- 2323
- StützelementteilSupporting element part
- 2424
- StützelementteilSupporting element part
- 2525
- Schraubescrew
- 2626
- Führungselementguide element
- 2727
- Federelementspring element
- 2828
- Keilnutkeyway
- 2929
- Führungselementguide element
- 3030
- Federelementspring element
- 3131
- ZahnkopfkreisAddendum circle
- 3232
- Begrenzungsflächeboundary surface
- 3333
- Fußkreisroot circle
- 3434
- Stirnflächeface
- 3535
- Bohrungdrilling
- 3636
- Einsatzelementinsert element
- 3737
- Formhohlraummold cavity
- 3838
- Breitewidth
- 3939
- Führungsplatteguide plate
- 4040
- Führungsplatteguide plate
- 4141
- Segmentsegment
- 4242
- Oberflächesurface
- 4343
- Ausnehmungrecess
- 4444
- Durchbruchbreakthrough
- 4545
- Werkzeugeinsatztool insert
- 4646
- Doppelpfeildouble arrow
- 4747
- Kanteedge
- 4848
- Doppelpfeildouble arrow
- 4949
- Doppelpfeildouble arrow
- 5050
- Formgebungselementshaping element
- 5151
- Ausnehmungrecess
- 5252
- Ausnehmungrecess
- 5353
- 5454
- Doppelpfeildouble arrow
- 5555
- Stempelstamp
- 5656
- Verstellelementadjustment
- 5757
- Hülsenhalterungferrule holder
- 5858
- Führungguide
- 5959
- Konuselementcone element
- 6060
- Keilscheibewedge disk
- 6161
- Werkstückworkpiece
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