EP2580010B1 - Compacting device - Google Patents
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- EP2580010B1 EP2580010B1 EP11740804.7A EP11740804A EP2580010B1 EP 2580010 B1 EP2580010 B1 EP 2580010B1 EP 11740804 A EP11740804 A EP 11740804A EP 2580010 B1 EP2580010 B1 EP 2580010B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
Definitions
- the invention relates to a tool for compacting the surface of a powder metallurgy produced component, with a die and a punch, wherein in the die a recess is arranged, which extends from a first die opening to a second die opening, and a wall surface for conditioning of Component, and the punch has a punch length and a punch surface, wherein an inner diameter of the recess of the die from the first die opening to the second die opening becomes smaller or an outer diameter of the punch is larger over the punch length, and wherein on the wall surface of the die or on a stamping surface is arranged a compression element, a method for compacting the surface of a powder metallurgy produced component, with a tool having a die and a punch, wherein the component through the die or the punch through a recess of the component is moved while it is compacted surface, and a powder metallurgical, manufactured component with a component body having at least one compacted side surface or at least one recess with at least one compacted
- Sintered parts ie workpieces made of pressed and sintered metal powder, have long been an alternative to cast or from the fully machined workpieces.
- porosity of the sintered parts has a negative effect on the flexural strength and the wear resistance, which limits, for example, the use of powder-metallurgically produced gears in high-load gearboxes.
- a method using a die tool for this purpose is known from US 6,168,754 B1 known.
- a sintered blank that is a pressed powder metal and then sintered part is compacted on its outer surface by this is pressed by a multi-stage die tool.
- the die tool comprises a plurality of die plates spaced apart from each other and axially spaced with die openings substantially correspond to the shape of the sintered blank, but the inner diameter decreases gradually and is smaller than the outer diameter of the sintered blank.
- the outer periphery of the sintered part is plastically and elastically deformed, whereby the surface is compacted and the sintered part receives its final dimension.
- the distances between the die plates allow the sintered part to expand by expanding a portion of the elastic deformations after each die plate.
- the sintered part undergoes intermediate relief after each die plate, as a result of which a compressive residual stress remaining after deformation in the sintered part is built up in stages.
- a method of surface compacting a sintered body in which a sintered part is moved in a die tool along an axis in a pressing direction through a plurality of die sections from a first die section at a first die opening into a last die section, wherein a wall surface of each die section forms at least one pressing surface the one contact surface formed by an outer surface of the sintered part is pressed, and one, lying in a cross section with respect to the axis, defined by the pressing surface inner contour corresponds at least approximately to an outer contour defined by the contact surface.
- the present invention is based on the object to provide an improved way to compact the surface of a powder metallurgy produced component.
- the advantage here is that relatively small compression stages are achieved by the thread-like formation of the compression element, whereby a material-friendly deformation is achieved, which is further supported by the impact of the component on the oblique Umformkante the compression element.
- the tool itself is still relatively simple.
- the die can consist of a single part, as well as the stamp.
- the components compacted by the process or tool also exhibit a reduction in noise in the application of the components, presumably due to the particular surface topography created during and through compaction.
- Another advantage is based on the fact that in the free spaces between the compression areas, ie in the relaxation zones, used forming oil can deposit, whereby the cracking of the lubricating film during the deformation can be better prevented. It can thus reduce the stress on the tool and the oil consumption. As a result, the movement also has a longer service life.
- a plurality of spiral-shaped compression elements are arranged distributed over the respective surfaces. It is thus not only a better or higher compression of the component achieved, but can thus be achieved in particular that a multi-point support is provided for the component in the tool so that tilting of the component during compression can be better avoided.
- the plurality of compression elements are each offset by an equal angle value to each other, whereby these effects are enhanced.
- the one or more thread-like compression element (s) has or have a thread pitch that varies over the length of the or the compression element (s). It is thus achieved that areas are created over the length of the compression section of the tool, which have a different compression effect on the component surface, ie areas with greater compression effect and areas that have a greater relaxation effect on the component can be formed.
- the one or more compression element (s) may have a chamfer or a rounding, in order to at least largely avoid a higher wear on the tool, or on the other hand to allow a "smoother" transition of the component from the compression areas in the relaxation areas and vice versa, without that by a sheep edged step unintentional material removal takes place on the component or that the edges erupt at the transitions of the tool.
- the inner diameter of the recess in the die can decrease linearly or the outside diameter of the punch increases linearly in the pressing direction. It is thus simplifies the production of the tool. In addition, possibly fluctuating raw diameter of sintered components due to production can be better compensated.
- sintered components depending on the composition, also allow different degrees of deformation in one compacting step, or it is better for the successive compacting steps in the tool to be different Forming degrees is performed - to allow the inner diameter of the recess in the die progressively or degressively decrease or increase the outer diameter of the punch in the pressing direction progressive or degressive.
- the end portion of the recess in the die or the punch may be cylindrical, which end portion may also be free of compression elements in order to achieve the straightening of the component.
- the Fig. 1 and 2 show a longitudinal section through and a plan view of a die 1 for a tool for surface compaction of a component 2 by moving it along an axis 3 through the die 1.
- This comprises a MatrizengrundMech 4, which has a recess 5 extending from a first die opening. 6 extends on a first die surface 7 to a, the first die opening along the axis 3 opposite the second die opening 8 at a second die surface 9 continuously through the die body 4 and whose cross section is adapted to the cross section of the component to be compressed 2.
- the recess 5 has a wall surface 10 for abutment of a component surface 11 of the component 2.
- the recess has an inner diameter 12 which, beginning at the first die opening 6, becomes smaller in the direction of the second die opening 8, as a result of which the recess 5 tapers along at least part of a pressing length 13 of the die 1 along the axis 3.
- the component 2 consists of pressed and then sintered metal powder, so it is made by powder metallurgy, the methods and materials for producing such a sintered blank from the prior art are well known and therefore not explained in detail.
- the component 2 is designed disc-shaped in the illustrated embodiment and has on the component surface 11 has a diameter 14, which corresponds to the surface densification of a raw diameter 15 and after the surface compression to a smaller end diameter 16.
- the compression element 17 On the wall surface 10 and projecting over this at least one compression element 17 is arranged.
- the compression element 17 has a thread-like shape, thus extending from the region of the first die opening 6 to the region of the second die opening 8 in the form of a helical or spiral, therefore, can also be referred to as Umformspirale. It is thus generated with the compression element 17, an oblique Umformkante to compaction. Due to the slope of the compression element 17, so the forming spiral results in a "wandering Umformddling" or "a wandering Umformkante" along the component circumference.
- the compression element 17 need not necessarily be arranged beginning at the first die opening 6, but that an inlet region in the die 1 at the may be formed first die opening in which no compression element 17 is arranged to facilitate the insertion of the component 2 into the die.
- an end portion 18 of the recess 5 of the die 1 may also be free of the compression element 17 or compression elements 17.
- this end portion may have an inner cross section that corresponds to the outer contour of the finished compacted component 2, that is, for example, have a cylindrical cross-section, so as to allow the same in a final step of the compression of the surface of the component 2.
- the compression element 17 extends on the wall surface 10 starting from the first die surface 7 to the second die surface 9.
- the compression element 17 preferably extends continuously without interruption in the recess 5, but it is possible that this compression element 17 is divided into individual, slightly spaced compression member sections.
- Fig. 2 can be seen in dotted and dash-dotted lines, there is the possibility that several compression element 12 are arranged on the wall surface 10, so for example two, preferably three (as shown), or four, five, six, etc.
- the compression elements 17 are preferably in the form of a multi-start thread, so for example three-thread, arranged, the resulting "Verdichtungs sautes" are each offset by a respective same angular value to each other, resulting from the division of 360 ° by the number of thread-like compression elements 17 , ie for example by 120 ° in the arrangement of three compression elements 17th
- the or the compression element (s) 17 are worked out of the wall surface 10 of the recess 5, that is integrally formed with the die 1.
- the surface compression of the component 2 is carried out by being introduced through the first die opening 6 in the recess 5 and subsequently moved to and through the second die opening 8, wherein the component surface 11 of the component 2 against the or the compression element (s) 17 of Die 1 is pressed.
- the direction of movement of the component 2 can also be reversed so that therefore the component 2 is not removed from the die 1 via the second die opening 8 but the first die opening 6.
- the inner diameter 12 which is defined by the clear width between opposite or cooperating portions of the wall surface 10 of the recess 5, wherein the or the compression element (s) 17 is seen as part of the wall surface 10 and
- the term inner diameter 12 is not to be understood as limited to circular cross sections, but also as a clear width between interacting press surface parts, which need not necessarily go through the axis 3 of the die 1.
- the diameter 14 on the component 2 is not limited to radial directions.
- the recess 5 preferably has an inner diameter 14 which is at least not smaller than the raw diameter 15 of the component in order to simplify the insertion of the component 2.
- the movement of the sintered part 2 in the die tool 1 preferably takes place in a straight line along the axis 3 in a pressing direction 19 from the first die opening 6 to the second die opening 8, followed by the removal of the component 2 from the die 1, via the second die opening 8 or after Direction of movement reversal against the pressing direction 19 through the first die opening 6, for which purpose an ejector element can be arranged in the second die opening.
- the rectilinear movement in the direction of the axis 3 can also be superimposed by a rotational movement, whereby the component 2 in the die 1 performs a screwing movement.
- the component surface 11 also includes screw surfaces.
- the movement of the component 2 takes place in this case about a screw axis which coincides with the axis 3 or parallel to this, for example, when the screw surface to be compacted on the component surface 11 is not disposed on the entire circumference of the component 2 and this has no rotationally symmetrical body ,
- the pitch of the screwing movement which must be different from the pitch of the thread-like compression element 17 in order to achieve a surface compression, ie to prevent the component 2 from sliding in the compression passage of the compacting element 17 ,
- the direction of movement of the component 2 in the die 1 can, as well as the speed of movement to optimize the surface compression have any course and, for example, include a reversal of movement, motion arrest, very slow but also very fast movements. It is possible that the compression is carried out with at least two relative reversals of movement of the component 2 to the die 1, so the component 2 is moved, for example, down through the die 1, in the die 1, the component again a short distance against the original direction of movement is moved back and then moved within the die 1 after a new reversal of motion back in the original direction through the die 1. Of course, this process can be repeated several times or the die 1 can be moved instead of and / or in addition to the component 2.
- the component 2 after partial compression also allows partial relaxation, wherein the material of the component 2 springs back. It is thus a component and tool gentle compression possible, since smaller forming forces are required by the occurring repeated compression and relaxation.
- the thread-like compression element 17 of the step "compacting" is limited to a small surface area or a point deformation, which also the required forming forces can also be reduced.
- the required relative to the process implementation relative movement between the component 2 and the die 1 can be done by movement of the component 2 and / or by movement of the die 1, wherein the component 2 and the die 1 are each connected to a suitable drive or a fixed frame can or the component 2 with the help a punch or an upper punch and a lower punch is moved through the die 1, as is known per se.
- the compression element 17 is not designed to extend over the entire inner circumference of the recess 5, but that a predeterminable portion of the wall surface 10 of the recess 5 in the direction of the axis 3 is free of compression elements 17. It is thus possible to produce components 2, after the movement of the component 2 during compression preferably takes place in the direction of the axis, which are surface-compacted only in a partial region.
- components 2 which have a different degree of surface compaction in different areas by the compression element 17 is formed over a portion of the press length 13 of the die 1 extending continuously over the circumference of the recess 5 or only in a partial region of the circumference of the recess 5 over the press length 13 at least one further thread-like compression element 17 is arranged.
- 17 have a different overall length at several compression elements.
- a compacting member 17 may have a pitch selected from a range of 0.5 mm to 150 mm, more preferably selected from a range of 5 mm to 100 mm, or selected from a range of 20 mm to 50 mm.
- a compression element 17 may be formed over its entire length with at least two different pitch angles, so for example, the pitch angle be greater in the region of the first die opening 6, as in the region of the second die opening 8, so so in other words the "threads" or compression passes over the length of the compression element 17 closer together.
- Such a design of a compression element 17 can also be used in the arrangement of a plurality of compression elements 17.
- the compression element (s) 17 may be in the form of a "left-hand thread” or a "right-hand thread”.
- Fig. 3 shows a punch 20 for compressing the surface of a recess in a component 2 (not shown), for example a gear.
- an outer diameter 22 over a punch length 23, ie a length of the dipping into the recess of the component during the implementation of the compaction dome, larger, as Fig. 3 can be seen.
- An end portion 24 of this mandrel can be carried out again without compression elements 17 in order to achieve the straightening of the surface-compressed component 2.
- this end section preferably has a cross-section which corresponds to the cross-section of the finished compacted component 2, that is to say has a cylindrical shape, for example.
- the die 1 according to the invention is also possible for the die 1 according to the invention to be used in combination with the stamp 20 according to the invention for the surface densification of a component 2 in order to achieve compacting of both the inner component surface and the outer component surface 11 in one work step.
- the compression element (s) 17 may or may not be as shown in FIG Fig. 4 illustrated by examples, different profile cross sections 25 to 33 have, for example, a pointed profile, such as a sharp profile cross-section 25, a rounded profile cross-section 26, a conical over-turned profile cross-section 27, a saw profile, such as a pole side flat profile section 28 or equator mineral flat profile cross-section 29, a flat profile, such as a conically flattened profile section 30 or a rounded profile section 31, one, in particular from these profile cross sections 25 to 31, combined Profile cross section 32 or a round profile cross section 33.
- the or the compression element (s) 17 may or may also be provided with the chamfer.
- an edge facing the component 2 when it is moved against the compression element 17 can enclose a different angle with the wall surface 10 than an edge 35 facing away from the component in the direction of movement.
- the facing flank 34 can be made steeper than the opposite edge Flank 35, in order to simplify the "driving over" of the compression element 17 with the component 2 and thus to allow a more gentle tool compression.
- the profile cross-section of the compression element 17 changes over its entire length, e.g. in the area of the first die opening 6 steeper, i. With a small angle of inclination of the flanks 33, 34 inclined to the wall surface 10, profile cross-sections are formed, ie in areas with even small surface densification of the component 2, and in the region of the second die opening 8 flatter profile cross sections, i. with a larger inclination angle of the flanks 33, 34 inclined to the wall surface 10.
- a transition region 36 between the wall surface 10 of the recess 5 of the die 1 or the stamp surface 21 of the punch 20 and the or the compression element (s) 17 may be rounded, as shown in FIGS FIGS. 5 and 6 it can be seen, the sections of embodiments of the die 1 in cross section.
- the cross-section of the recess 5 tapers conically from the first die opening 6 in the direction of the second die opening 8.
- the wall surface 10 of the recess 5 of the die 1 are formed between the protrusions formed by a compression element 17 with a convex or concave curvature, with mixed forms with convex curved portions and concave curved portions in a recess 5 are possible.
- the inner diameter 12 (FIG. Fig. 2 ) of the recess decreases progressively or degressively or with a combination thereof.
- the remarks in this paragraph also apply to the punch 20, ie the punch surface 21.
- Fig. 7 1 shows an example of a course of the roughness depth on a finished compacted component 2 (FIG. Fig. 1 ).
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Description
Die Erfindung betriff ein Werkzeug zum Verdichten der Oberfläche eines pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils, mit einer Matrize und einem Stempel, wobei in der Matrize eine Ausnehmung angeordnet ist, die sich von einer ersten Matrizenöffnung bis zu einer zweiten Matrizenöffnung erstreckt, und die eine Wandfläche zur Anlage des Bauteils aufweist, und der Stempel eine Stempellänge und eine Stempeloberfläche aufweist, wobei ein Innendurchmesser der Ausnehmung der Matrize von der ersten Matrizenöffnung bis zur zweiten Matrizenöffnung kleiner wird oder ein Außendurchmesser des Stempels über die Stempellänge größer wird, und wobei an der Wandfläche der Matrize oder an der Stempeloberfläche ein Verdichtungselement angeordnet ist, ein Verfahren zum Verdichten der Oberfläche eines pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils, mit einem Werkzeug, das eine Matrize und einen Stempel aufweist, wobei das Bauteil durch die Matrize oder der Stempel durch eine Ausnehmung des Bauteils bewegt wird und dabei oberflächlich verdichtet wird, sowie einen pulvermetallurgisch, hergestellten Bauteil mit einem Bauteilkörper, der zumindest eine verdichtete Seitenfläche oder zumindest eine Ausnehmung mit zumindest einer verdichteten Wandfläche aufweist.The invention relates to a tool for compacting the surface of a powder metallurgy produced component, with a die and a punch, wherein in the die a recess is arranged, which extends from a first die opening to a second die opening, and a wall surface for conditioning of Component, and the punch has a punch length and a punch surface, wherein an inner diameter of the recess of the die from the first die opening to the second die opening becomes smaller or an outer diameter of the punch is larger over the punch length, and wherein on the wall surface of the die or on a stamping surface is arranged a compression element, a method for compacting the surface of a powder metallurgy produced component, with a tool having a die and a punch, wherein the component through the die or the punch through a recess of the component is moved while it is compacted surface, and a powder metallurgical, manufactured component with a component body having at least one compacted side surface or at least one recess with at least one compacted wall surface.
Sinterteile, also Werkstücke aus gepresstem und gesintertem Metallpulver, sind schon seit Längerem eine Alternative zu gegossenen oder aus den vollen bearbeiteten Werkstücken. Die durch das Herstellverfahren bedingte, jeweils mehr oder weniger stark ausgeprägte Porosität der Sinterteile wirkt sich jedoch negativ auf die Biegefestigkeit und die Verschleißfestigkeit aus, was beispielsweise den Einsatz von pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern in hoch belasteten Getrieben einschränkt.Sintered parts, ie workpieces made of pressed and sintered metal powder, have long been an alternative to cast or from the fully machined workpieces. However, due to the manufacturing process, in each case more or less pronounced porosity of the sintered parts has a negative effect on the flexural strength and the wear resistance, which limits, for example, the use of powder-metallurgically produced gears in high-load gearboxes.
Um die nachteiligen Auswirkungen der Porosität von Sinterteilen zu reduzieren, ist es bekannt, an Sinterteilrohlingen durch Nachpressen eine Oberflächenverdichtung zu bewirken. Ein Verfahren, das dazu ein Matrizenwerkzeug verwendet, ist aus der
Diese Druck-Eigenspannungen erhöhen die Biegefestigkeit in auf Zug beanspruchten Zonen und verbessern gleichzeitig die Verschleißfestigkeit der derart verdichteten Oberfläche. Nachteilig bei dem in der US-B1 beschriebenen Verfahren bzw. Matrizenwerkzeug ist jedoch, dass das Matrizenwerkzeug aufgrund der zwischen den einzelnen Matrizenplatten ausgeführten Zwischenräume eine geringere Stabilität und Verschleißfestigkeit aufweist, wodurch die vom Matrizenwerkzeug ertragbaren Umformkräfte deutlich begrenzt sind und die erzielbare Oberflächenverdichtung für gewisse Anwendungen noch unzureichend ist.These compressive residual stresses increase the flexural strength in zones subjected to tensile stress and at the same time improve the wear resistance of the thus compacted surface. A disadvantage of the method or die tool described in US-B1, however, is that the die tool has a lower stability and wear resistance due to the interspaces between the individual die plates, whereby the forming forces that can be borne by the die tool are clearly limited and the achievable surface compacting for certain applications is still insufficient.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist aus der von der Anmelderin stammenden
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Möglichkeit zum Verdichten der Oberfläche eines pulvermetallurgisch hergestellten Bauteils zu schaffen.The present invention is based on the object to provide an improved way to compact the surface of a powder metallurgy produced component.
Diese Aufgabe wird jeweils unabhängig durch das eingangs genannte Werkzeug, das eingangs genannte Verfahren zum Verdichten der Oberfläche eines pulvermetallurgisch hergestellen Bauteils sowie durch den Bauteil selbst gelöst, wobei das Verdichtungselement des Werkzeuges mit einem gewindeähnlichen Verlauf ausgebildet ist, bei dem Verfahren die Verdichtung der Oberfläche in einem erfindungsgemäßen Werkzeug durchgeführt wird, wobei das Bauteil mit einer linearen Bewegung entlang einer Achse durch die Matrize oder der Stempel mit einer linearen Bewegung durch die Ausnehmung im Bauteil an den gewindeähnlich angeordneten Verdichtungselement(en) des Werkzeuges vorbeibewegt wird, und der Bauteil selbst dadurch eine Seitenfläche oder eine Wandfläche mit einer Oberflächentopograpie in Wellenform aufweist.This object is achieved independently by the aforementioned tool, the aforementioned method for compacting the surface of a powder metallurgy hergestellen component and by the component itself, wherein the compression element of the tool is formed with a thread-like course, in the method, the compression of the surface in a tool according to the invention is carried out, wherein the component is moved with a linear movement along an axis through the die or the punch with a linear movement through the recess in the component to the thread-like arranged compression element (s) of the tool, and the component itself characterized Side surface or a wall surface having a surface topography in waveform.
Von Vorteil ist dabei, dass durch die gewindeähnliche Ausformung des Verdichtungselementes relativ kleine Verdichtungsstufen erreicht werden, wodurch eine materialschonende Umformung erreicht wird, die durch das Auftreffen des Bauteils auf die schräge Umformkante des Verdichtungselementes weiter unterstütz wird. Trotzdem ist das Werkzeug selbst noch relativ einfach aufgebaut. Insbesondere kann die Matrize aus einem einzigen Teil bestehen, ebenso wie der Stempel. Durch das gewindeähnliche Verdichtungselement wird aber auch eine Entspannung der verdichteten Bauteilbereiche ausserhalb der Verdichtungszonen ermöglicht, wodurch eine Gratbildung am Bauteil infolge der Verdichtung deutlich reduziert werden kann. Die Gratbildung kann dabei aber auch durch die in Umfangsrichtung des Bauteils wirkende Kraftkomponente verringert werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die nach dem Verfahren bzw. mit dem Werkzeug verdichteten Bauteile auch ein Verringerung der Geräuschentwicklung in der Anwendung der Bauteile zeigen, die vermutlich auf die spezielle Oberflächentopographie, die während und durch die Verdichtung entsteht, zurückzuführen ist. Ein weiterer Vorteil ist darin begründet, dass sich in den Freiräumen zwischen den Verdichtungsbereichen, also in den Entspannungszonen, verwendetes Umformöl ablagern kann, wodurch das Reißen des Schmierfilms während der Umformung besser verhindert werden kann. Es können damit die Beanspruchung des Werkzeuges und der Ölverbrauch reduziert werden. In der Folge weist das Werkezug auch eine längere Standzeit auf.The advantage here is that relatively small compression stages are achieved by the thread-like formation of the compression element, whereby a material-friendly deformation is achieved, which is further supported by the impact of the component on the oblique Umformkante the compression element. Nevertheless, the tool itself is still relatively simple. In particular, the die can consist of a single part, as well as the stamp. By the thread-like compression element but also a relaxation of the compacted component areas outside the compression zones is possible, whereby a burr formation on the component due to the compression can be significantly reduced. However, the burr formation can also be reduced by the force component acting in the circumferential direction of the component. Surprisingly, it has been found that the components compacted by the process or tool also exhibit a reduction in noise in the application of the components, presumably due to the particular surface topography created during and through compaction. Another advantage is based on the fact that in the free spaces between the compression areas, ie in the relaxation zones, used forming oil can deposit, whereby the cracking of the lubricating film during the deformation can be better prevented. It can thus reduce the stress on the tool and the oil consumption. As a result, the movement also has a longer service life.
Vorzugsweise sind über die jeweiligen Oberflächen verteilt mehrere spiralförmige Verdichtungselemente angeordnet sind. Es wird damit nicht nur eine bessere bzw. höhere Verdichtung des Bauteils erreicht, sondern kann damit vor allem erreicht werden, dass für das Bauteil in dem Werkzeug eine Mehrpunktauflage zur Verfügung gestellt wird, sodass ein Kippen des Bauteils während der Verdichtung besser vermieden werden kann. Insbesondere von Vorteil ist dabei, wenn die mehreren Verdichtungselemente jeweils um einen gleichen Winkelwert zueinander versetzt sind, wodurch diese Effekte verstärkt werden.Preferably, a plurality of spiral-shaped compression elements are arranged distributed over the respective surfaces. It is thus not only a better or higher compression of the component achieved, but can thus be achieved in particular that a multi-point support is provided for the component in the tool so that tilting of the component during compression can be better avoided. In particular, it is advantageous if the plurality of compression elements are each offset by an equal angle value to each other, whereby these effects are enhanced.
Zur weiteren Verbesserung der Verdichtung kann vorgesehen sein, dass das oder die gewindeähnliche(n) Verdichtungselement(e) eine Gewindesteigung aufweist oder aufweisen, die sich über die Länge des oder der Verdichtungselement(e) verändert. Es wird damit erreicht, dass über die Länge der Verdichtungsstrecke des Werkszeuges Bereiche geschaffen werden, die eine unterschiedliche Verdichtungswirkung auf die Bauteiloberfläche aufweisen, also Bereiche mit größerer Verdichtungswirkung und Bereiche die eine größere Entspannungswirkung auf das Bauteil haben ausgebildet werden können.To further improve the compression, it can be provided that the one or more thread-like compression element (s) has or have a thread pitch that varies over the length of the or the compression element (s). It is thus achieved that areas are created over the length of the compression section of the tool, which have a different compression effect on the component surface, ie areas with greater compression effect and areas that have a greater relaxation effect on the component can be formed.
Das oder die Verdichtungselement(e) können eine Fase oder eine Rundung aufweisen, um damit einerseits einen höheren Verschleiß am Werkzeug zumindest weitestgehend zu vermeiden, bzw. andererseits einen "sanfteren" Übergang des Bauteils von den Verdichtungsbereichen in die Entspannungsbereiche und umgekehrt zu ermöglichen, ohne dass durch eine schafkantige Stufe ein unbeabsichtigter Materialabtrag am Bauteil erfolgt oder dass die Kanten an den Übergängen des Werkzeugs ausbrechen.The one or more compression element (s) may have a chamfer or a rounding, in order to at least largely avoid a higher wear on the tool, or on the other hand to allow a "smoother" transition of the component from the compression areas in the relaxation areas and vice versa, without that by a sheep edged step unintentional material removal takes place on the component or that the edges erupt at the transitions of the tool.
Der Innendurchmesser der Ausnehmung in der Matrize kann linear abnehmen oder der Außendurchmesser des Stempels in Pressrichtung linear zunehmen. Es wird damit die Herstellung des Werkzeuges vereinfacht. Zudem können damit auch eventuell herstellungsbedingt schwankende Rohdurchmesser von Sinterbauteilen besser ausgeglichen werden.The inner diameter of the recess in the die can decrease linearly or the outside diameter of the punch increases linearly in the pressing direction. It is thus simplifies the production of the tool. In addition, possibly fluctuating raw diameter of sintered components due to production can be better compensated.
Um eine bessere Anpassung des Werkzeuges an unterschiedliche Sinterlegierungen - es hat sich in der Praxis gezeigt, dass Sinterbauteile in Abhängigkeit von der Zusammensetzung auch unterschiedliche Umformgrade in einem Verdichtungsschritt zulassen bzw. es besser ist, wenn die aufeinander folgenden Verdichtungsschritte in dem Werkzeug mit unterschiedlichen Umformgraden durchgeführt wird - zu ermöglichen, kann der Innendurchmesser der Ausnehmung in der Matrize progressiv oder degressiv abnehmen oder der Außendurchmesser des Stempels in Pressrichtung progressiv oder degressiv zunehmen.In order to better adapt the tool to different sintered alloys, it has been shown in practice that sintered components, depending on the composition, also allow different degrees of deformation in one compacting step, or it is better for the successive compacting steps in the tool to be different Forming degrees is performed - to allow the inner diameter of the recess in the die progressively or degressively decrease or increase the outer diameter of the punch in the pressing direction progressive or degressive.
Der Endabschnitt der Ausnehmung in der Matrize oder des Stempels kann zylindrisch ausgebildet sein, wobei dieser Endabschnitt auch frei von Verdichtungselementen sein kann, um damit das Richten des Bauteils zu erreichen.The end portion of the recess in the die or the punch may be cylindrical, which end portion may also be free of compression elements in order to achieve the straightening of the component.
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 schematisch vereinfachter Darstellung:
- Fig. 1
- eine Matrize in Seitenansicht geschnitten Draufsicht;
- Fig. 2
- die Matrize nach
Fig. 1 in Draufsicht; - Fig. 3
- einen Stempel in Seitenansicht;
- Fig. 4
- verschiedene Profilquerschnitte von Verdichtungselementen;
- Fig. 5
- einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante der Matrize in Seitenansicht geschnitten;
- Fig. 6
- einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsvariante der Matrize in Seitenansicht geschnitten;
- Fig. 7
- ein Diagramm des Rautiefenverlaufs eines mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug verdichteten Sinterbauteils.
- Fig. 1
- a die cut into side view top view;
- Fig. 2
- the matrix after
Fig. 1 in plan view; - Fig. 3
- a stamp in side view;
- Fig. 4
- different profile cross sections of compression elements;
- Fig. 5
- a section of a variant of the die cut in side view;
- Fig. 6
- a section of a further embodiment of the die cut in side view;
- Fig. 7
- a diagram of the surface roughness of a compacted with the inventive tool sintered component.
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 Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, 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 designations, the disclosures contained in the entire description mutatis mutandis to the same Parts with the same reference numerals or the same component names can be transferred. 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 illustrated and described different embodiments may represent separate solutions according to the invention.
Die
Der Bauteil 2 besteht dabei aus gepresstem und anschließend gesinterten Metallpulver, ist also pulvermetallurgisch hergestellt, wobei die Verfahren und Materialien zur Herstellung eines derartigen Sinterrohlings aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt sind und deshalb nicht näher erläutert werden.The
Der Bauteil 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel scheibenförmig ausgeführt und hat an der Bauteiloberfläche 11 einen Durchmesser 14, der vor der Oberflächenverdichtung einem Rohdurchmesser 15 und nach der Oberflächenverdichtung einem dazu kleinerem Enddurchmesser 16 entspricht.The
An der Wandfläche 10 und über diese vorspringend ist zumindest ein Verdichtungselement 17 angeordnet. Das Verdichtungselement 17 weist eine gewindeähnliche Form auf, erstreckt sich also vom Bereich der ersten Matrizenöffnung 6 bis zum Bereich der zweiten Matrizenöffnung 8 in Form einer Schraublinie bzw. spiralförmig, kann daher auch als Umformspirale bezeichnet werden. Es wird also mit dem Verdichtungselement 17 eine schräge Umformkante zu Verdichtung erzeugt. Durch die Steigung des Verdichtungselementes 17, also der Umformspirale ergibt sich ein "wandernder Umformpunkt" bzw. "eine wandernde Umformkante" entlang des Bauteilumfanges.On the
Mit "vom Bereich" und "bis zum Bereich" ist dabei gemeint, dass es im Rahmen der Erfindung möglich ist, dass das Verdichtungselement 17 nicht zwingend an der ersten Matrizenöffnung 6 beginnend angeordnet sein muss, sondern dass ein Einlaufbereich in der Matrize 1 an der ersten Matrizenöffnung ausgebildet sein kann, in dem noch kein Verdichtungselement 17 angeordnet ist, um die Einführung des Bauteils 2 in die Matrize zu erleichtern. Andererseits kann ein Endabschnitt 18 der Ausnehmung 5 der Matrize 1 ebenfalls frei von dem Verdichtungselement 17 bzw. Verdichtungselementen 17 sein. Beispielsweise kann dieser Endabschnitt einen Innenquerschnitt aufweisen, der der äußeren Kontur des fertig verdichteten Bauteils 2 entspricht, also beispielsweise einen zylinderförmigen Querschnitt aufweisen, um damit in einem letzten Schritt der Verdichtung der Oberfläche des Bauteils 2 ein Richten desselben zu ermöglichen. Selbstverständlich besteht aber die Möglichkeit, dass sich das Verdichtungselement 17 an der Wandfläche 10 von der ersten Matrizenoberfläche 7 beginnend bis zur zweiten Matrizenoberfläche 9 erstreckt.By "from the area" and "to the area" is meant that it is possible within the scope of the invention that the
Das Verdichtungselement 17 erstreckt sich bevorzugt durchgehend ohne Unterbrechung in der Ausnehmung 5, wobei es jedoch möglich ist, dass dieses Verdichtungselement 17 in einzelne, voneinander geringfügig beabstandete Verdichtungselementabschnitte aufgeteilt ist.The
Wie
Bevorzugt ist das bzw. sind die Verdichtungselement(e) 17 aus der Wandfläche 10 der Ausnehmung 5 herausgearbeitet, also einstückig mit der Matrize 1 ausgebildet.Preferably, the or the compression element (s) 17 are worked out of the
Die Oberflächenverdichtung des Bauteils 2 erfolgt, indem dieser durch die erste Matrizenöffnung 6 in die Ausnehmung 5 eingeführt wird und nachfolgend bis zur und durch die zweite Matrizenöffnung 8 bewegt wird, wobei die Bauteiloberfläche 11 des Bauteils 2 gegen das oder die Verdichtungselement(e) 17 der Matrize 1 gepresst wird. Alternativ dazu kann die Bewegungsrichtung des Bauteils 2 auch umgedreht werden, sodass also der Bauteil 2 nicht über die zweite Matrizenöffnung 8 sondern die erste Matrizenöffnung 6 aus der Matrize 1 entfernt wird.The surface compression of the
Erreicht wird die Presswirkung dadurch, dass der Innendurchmesser 12, der durch die lichte Weite zwischen gegenüberliegenden bzw. zusammenwirkenden Abschnitten der Wandfläche 10 der Ausnehmung 5 definiert ist, wobei das oder die Verdichtungselement(e) 17 als Teil der Wandfläche 10 zu sehen ist bzw. sind, jeweils kleiner ist als der Rohdurchmesser 14 des Bauteils 2. Der Begriff Innendurchmesser 12 ist dabei nicht auf kreisförmige Querschnitte beschränkt zu verstehen, sondern auch als lichte Weite zwischen zusammenwirkenden Pressflächenteilen, die nicht zwingend durch die Achse 3 der Matrize 1 gehen müssen. Es können also auch andere als kreisförmige Querschnitte des Bauteils 2 verdichtet werden. Ebenso ist der Durchmesser 14 am Bauteil 2 nicht auf radiale Richtungen beschränkt aufzufassen. Im Bereich der Einführung des Bauteils 2 in die Ausnehmung weist allerdings die Ausnehmung 5 bevorzugt einen Innendurchmesser 14 auf, der zumindest nicht kleiner ist als der Rohdurchmesser 15 des Bauteils, um damit das Einführen des Bauteils 2 zu vereinfachen.The pressing effect is achieved in that the
Die Bewegung des Sinterteils 2 im Matrizenwerkzeug 1 erfolgt bevorzugt geradlinig entlang der Achse 3 in einer Pressrichtung 19 von der ersten Matrizenöffnung 6 bis zur zweiten Matrizenöffnung 8, anschließend daran erfolgt die Entformung des Bauteils 2 aus der Matrize 1, über die zweite Matrizenöffnung 8 oder nach Bewegungsrichtungsumkehr entgegen der Pressrichtung 19 durch die erste Matrizenöffnung 6, wozu in der zweiten Matrizenöffnung ein Auswerferelement angeordnet sein kann.The movement of the
Der geradlinigen Bewegung in Richtung der Achse 3 kann auch eine Drehbewegung überlagert sein, wodurch der Bauteil 2 in der Matrize 1 eine Schraubbewegung ausführt. Durch diese Bewegungsform können mit der Matrize 1 auch Bauteile 2 an ihrer Oberfläche verdichtet werden, deren Bauteiloberfläche 11 auch Schraubflächen umfasst. Die Bewegung des Bauteils 2 erfolgt in diesem Fall um eine Schraubachse, die mit der Achse 3 zusammenfällt oder zu dieser parallel ist, beispielsweise wenn die zu verdichtende Schraubenfläche an der Bauteiloberfläche 11 nicht am gesamten Umfang des Bauteils 2 angeordnet ist und dieser keinen rotationssymmetrischen Grundkörper aufweist. Im Falle der Überlagerung der geradlinigen Bewegung ist allerdings auf die Steigung der Schraubbewegung zu achten, die ungleich der Steigung des gewindeähnlich verlaufenden Verdichtungselementes 17 sein muss, um eine Oberflächenverdichtung zu erreichen, d.h. um zu verhindern, dass der Bauteil 2 im Verdichtungsgang des Verdichtungselementes 17 abgleitet.The rectilinear movement in the direction of the
Die Bewegungsrichtung des Bauteils 2 in der Matrize 1 kann dabei ebenso wie die Bewegungsgeschwindigkeit zur Optimierung der Oberflächenverdichtung einen beliebigen Verlauf aufweisen und z.B. auch eine Bewegungsrichtungsumkehr, Bewegungsstillstand, sehr langsame aber auch sehr schnelle Bewegungen umfassen. Es ist dabei möglich, dass die Verdichtung mit zumindest zwei relativen Bewegungsumkehrungen des Bauteils 2 zur Matrize 1 durchgeführt wird, also das Bauteil 2 beispielsweise nach unten durch die Matrize 1 bewegt wird, in der Matrize 1 das Bauteil wieder ein kurzes Stück gegen die ursprüngliche Bewegungsrichtung zurückbewegt wird und danach innerhalb der Matrize 1 nach einer erneuten Bewegungsumkehr wieder in der ursprüngliche Richtung durch die Matrize 1 bewegt wird. Selbstverständlich kann dieser Vorgang mehrmals wiederholt werden bzw. kann die Matrize 1 anstelle des und/oder zusätzlich zu dem Bauteils 2 bewegt werden. Durch die Pressung, die zwischen dem Verdichtungselement 17 und der Bauteiloberfläche 11 wirksam ist, entstehen Druckspannungen, durch die Bewegung des Bauteils 2 erfährt die Bauteiloberfläche 11 zusätzlich auch eine Gleitreibungsspannung in axialer Richtung bei geradliniger Bewegung oder sowohl in axialer und tangentialer Richtung bei einer Schraubbewegung. Diese auf die Bauteiloberfläche 11 einwirkenden Spannungen im Bauteil 2 bewirken sowohl eine elastische als auch eine plastische Verformung des Bauteils 2, wobei der plastische Anteil die bleibende Oberflächenverdichtung verursacht. Bei dieser Oberflächenverdichtung werden die durch das Pressen und anschließende Sintern an so genannten Brücken miteinander verbundenen Pulvermetallteilchen stark gegeneinander gedrückt und plastisch verformt. Die zwischen den Pulvermetallteilchen nach dem Sintern vorhandenen porenartigen Hohlräume werden dadurch in ihrem Volumen reduziert und die Materialdichte in diesem Bereich erhöht.The direction of movement of the
Die Ausführungen bzgl. des Bewegungsablaufes treffen auch auf den Stempel zu.The statements regarding the movement sequence also apply to the stamp.
Die Wirkung der Oberflächenverdichtung ist durch die zusätzlichen Gleitreibungsspannungen direkt an der Bauteiloberfläche 11 am größten und nimmt in Richtung zum Inneren des Bauteils 2 ab. Mit Hilfe des Verfahrens können typischerweise Randschichten von Bauteilen 2 mit einer Dicke von wenigen hundertstel Millimeter bis hinauf zu mehreren zehntel Millimetern und darüber verdichtet werden. Nach dieser Oberflächenverdichtung verbleiben im Bauteil 2 in seinen Randschichten Druckeigenspannungen, die eine vorteilhafte Erhöhung der Biegefestigkeit und eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit bewirken.The effect of surface compaction is greatest due to the additional sliding friction stresses directly on the
Da das Bauteil 2 entlang seines Weges durch die Matrize in der Pressrichtung 19 nach dem Übergleiten über das oder die Verdichtungselement(e) 17 immer wieder auf Bereiche der Ausnehmung 5 trifft, die einen bedingt durch die "Gewindegänge" des oder der Verdichtungselement(e) 17 größeren Innendurchmesser 12 - im Vergleich zu dem oder den Verdichtungselement(en) 17 - aufweisen, wird dem Bauteil 2 nach einer partiellen Verdichtung auch eine partielle Entspannung ermöglicht, wobei das Material des Bauteils 2 zurückfedert. Es ist damit eine bauteil- und werkzeugschonende Verdichtung möglich, da durch das auftretende mehrmalige Verdichten und Entspannen geringere Umformkräfte erforderlich sind. Zudem ist durch das gewindeähnliche Verdichtungselement 17 der Arbeitsschritt "Verdichten" auf einen kleinen Flächenbereich bzw. eine Punktumformung beschränkt, wodurch ebenfalls die erforderlichen Umformkräfte ebenfalls reduziert werden können. Durch die "Versetzung" des oder der Verdichtungselement(e) 17 ist am Durchmesser 14 des Bauteils 2 somit während des gesamten Verdichtungsvorganges zumindest ein Bereich immer im Arbeitsschritt "Verdichten" bzw. "Entspannen". Es können damit Bauteile 2 hergestellt werden, die im Bereich der Bauteiloberfläche 11 zumindest annähernd Volldichte aufweisen. In den Kern des Bauteils 2, d.h. ins Grundgefüge des Bauteils 2, kann ein scharfer, d.h. sprunghafter, Übergang zwischen dem zumindest annähernd volldichten Oberflächenbereich und dem Grundgefüge ausgebildet werden.Since the
Die für die Verfahrensdurchführung erforderliche Relativbewegung zwischen dem Bauteil 2 und der Matrize 1 kann durch Bewegung des Bauteils 2 und/oder durch Bewegung der Matrize 1 erfolgen, wobei der Bauteil 2 und die Matrize 1 dazu jeweils mit einem geeigneten Antrieb oder einem feststehenden Gestell verbunden sein können bzw. der Bauteil 2 mit Hilfe eines Stempels oder eines oberen Stempels und eines unteren Stempels durch die Matrize 1 bewegt wird, wie dies an sich bekannt ist.The required relative to the process implementation relative movement between the
Wie bereits erwähnt besteht die Möglichkeit, dass das Verdichtungselement 17 nicht über den gesamten Innenumfang der Ausnehmung 5 verlaufend ausgebildet ist, sondern das ein vorbestimmbarer Teilbereich der Wandfläche 10 der Ausnehmung 5 in Richtung der Achse 3 frei von Verdichtungselementen 17 ist. Es ist damit möglich, Bauteile 2 herzustellen, nachdem die Bewegung des Bauteils 2 während der Verdichtung vorzugsweise in Richtung der Achse erfolgt, die nur in einem Teilbereich oberflächenverdichtet sind. Es ist aber auch möglich, Bauteile 2 herzustellen, die einen unterschiedlichen Grad der Oberflächenverdichtung in verschiedenen Bereichen aufweisen, indem das Verdichtungselement 17 nur über einen Teilbereich der Presslänge 13 der Matrize 1 sich über den Umfang der Ausnehmung 5 durchgehend erstreckend ausgebildet ist bzw. nur in einem Teilbereich des Umfanges der Ausnehmung 5 über die Presslänge 13 zumindest ein weiteres gewindeähnliches Verdichtungselement 17 angeordnet ist. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass bei mehreren Verdichtungselementen 17 diese eine unterschiedliche Gesamtlänge aufweisen.As already mentioned, there is the possibility that the
Ein Verdichtungselement 17 kann eine Steigung aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,5 mm bis 150 mm, insbesondere ausgewählt ist aus einem Bereich von 5 mm bis 100 mm bzw. ausgewählt ist aus einem Bereich von 20 mm bis 50 mm. Dabei ist es auch möglich, dass bei Anordnung von mehreren Verdichtungselementen 17 zumindest zwei einen zueinander zumindest über einen Teilbereich der gesamten Länge eines Verdichtungselementes 17 unterschiedlichen Steigungswinkel aufweisen. Zudem kann ein Verdichtungselement 17 über deren Gesamtlänge mit zumindest zwei unterschiedlichen Steigungswinkeln ausgebildet sein, also beispielsweise der Steigungswinkel im Bereich der ersten Matrizenöffnung 6 größer sein, als im Bereich der zweiten Matrizenöffnung 8, sodass also mit anderen Worten die "Gewindegänge" bzw. Verdichtungsgänge über die Länge des Verdichtungselementes 17 näher zusammenrücken. Eine derartige Ausbildung eines Verdichtungselementes 17 kann auch bei Anordnung mehrerer Verdichtungselemente 17 verwendet werden.A compacting
Das oder die Verdichtungselement(e) 17 können in Form eines "Linksgewindes" oder eines "Rechtsgewindes" ausgebildet sein.The compression element (s) 17 may be in the form of a "left-hand thread" or a "right-hand thread".
Um eine schrittweise Verdichtung der Oberfläche zu ermöglichen, wird ein Außendurchmesser 22 über eine Stempellänge 23, d.h. eine Länge des in die Ausnehmung des Bauteils während der Durchführung der Verdichtung eintauchenden Doms, größer, wie dies
Sowohl bei der Matrize 1 als auch beim Stempel 20 besteht die Möglichkeit, dass ein Endabschnitt hinsichtlich seiner lichten Weite bzw. des Außendurchmesser 22 größer bzw. kleiner ist, als die entsprechende Abmessung im fertigen Bauteil 2, und zwar um den Anteil der elastischen (Rück)federung des Bauteils 2 nach dem Verdichtungsschritt. Es wird damit über die Matrize 1 bzw. den Stempel 20 eine Stützfunktion während des (Rück)federns ermöglicht.Both in the
Es besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass für die Oberflächenverdichtung eines Bauteils 2 die erfindungsgemäße Matrize 1 in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Stempel 20 eingesetzt wird, um das Verdichten sowohl der inneren Bauteiloberfläche als auch der äußeren Bauteiloberfläche 11 in einem Arbeitsschritt zu erreichen.Within the scope of the invention, it is also possible for the
Das oder die Verdichtungselement(e) 17 kann oder können, wie dies in
Weiters kann eine dem Bauteil 2, wenn dieser gegen das Verdichtungselement 17 bewegt wird, zugewandte Flanke 34 einen anderen Winkel mit der Wandfläche 10 einschließen, als eine dem Bauteil in Bewegungsrichtung abgewandte Flanke 35. Beispielsweise kann die zugewandte Flanke 34 steiler ausgebildet sein als die abgewandte Flanke 35, um das "Überfahren" des Verdichtungselementes 17 mit dem Bauteil 2 zu vereinfachen und damit eine werkzeugschonendere Verdichtung zu ermöglichen.Furthermore, an edge facing the
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich der Profilquerschnitt des Verdichtungselementes 17 über dessen gesamte Länge ändert, z.B. im Bereich der ersten Matrizenöffnung 6 steilere, d.h. mit geringem Neigungswinkel der Flanken 33, 34 gegen die Wandfläche 10 geneigte, Profilquerschnitte ausgebildet sind, also in Bereichen mit noch geringer Oberflächenverdichtung des Bauteils 2, und im Bereich der zweiten Matrizenöffnung 8 flachere Profilquerschnitte, d.h. mit größerem Neigungswinkel der Flanken 33, 34 gegen die Wandfläche 10 geneigte.However, it can also be provided that the profile cross-section of the
Ein Übergangsbereich 36 zwischen der Wandfläche 10 der Ausnehmung 5 der Matrize 1 bzw. der Stempeloberfläche 21 des Stempels 20 und dem oder den Verdichtungselement(en) 17 kann gerundet ausgeführt sein, wie dies aus den
Der Querschnitt der Ausnehmung 5 verjüngt sich im einfachsten Fall konisch von der ersten Matrizenöffnung 6 in Richtung auf die zweite Matrizenöffnung 8. Es ist aber auch möglich, dass, wie dies aus den
Wie bereits voranstehend erwähnt wird durch die Verwendung der Matrize 1 und/oder des Stempels 20 zur Oberflächenverdichtung ein Bauteil 1 erzeugt, dessen äußere Bauteiloberfläche 11 und/oder innere Oberfläche einer Ausnehmung zumindest bereichsweise eine Wellenform zeigt.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Matrize 1, des Stempels 20 und des Bauteils 2, 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.The embodiments show possible embodiments of the
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Matrize 1, des Stempels 20 und des Bauteils 2 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.For the sake of order, it should finally be pointed out that in order to better understand the structure of the
- 11
- Matrizedie
- 22
- Bauteilcomponent
- 33
- Achseaxis
- 44
- Matrizengrundkörperbasic die
- 55
- Ausnehmungrecess
- 66
- Matrizenöffnungdie opening
- 77
- Matrizenoberflächedie surface
- 88th
- Matrizenöffnungdie opening
- 99
- Matrizenoberflächedie surface
- 1010
- Wandflächewall surface
- 1111
- Bauteiloberflächecomponent surface
- 1212
- InnendurchmesserInner diameter
- 1313
- PresslängePress length
- 1414
- Durchmesserdiameter
- 1515
- Rohdurchmesserraw diameter
- 1616
- Enddurchmesserfinal diameter
- 1717
- Verdichtungselementcompression element
- 1818
- Endabschnittend
- 1919
- Pressrichtungpressing direction
- 2020
- Stempelstamp
- 2121
- Stempeloberflächestamp surface
- 2222
- Außendurchmesserouter diameter
- 2323
- Stempellängepunch length
- 2424
- Endabschnittend
- 2525
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 2626
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 2727
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 2828
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 2929
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 3030
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 3131
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 3232
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 3333
- ProfilquerschnittProfile cross section
- 3434
- Flankeflank
- 3535
- Flankeflank
- 3636
- ÜbergangsbereichTransition area
Claims (9)
- A tool for compacting the surface of a powder-metallurigcally produced component (2), comprising a mold (1) and a stamp (20), wherein in the mold (1) a recess (5) is arranged which extends from a first mold opening (6) to a second mold opening (8), and which has a wall surface (10) for supporting the component (2), and the stamp (20) has a stamp length (23) and a stamp surface (21), wherein an inner diameter (12) of the recess (5) of the mold (1) becomes smaller from the first mold opening (6) towards the second mold opening (8) or an external diameter (22) of the stamp (20) becomes greater over the stamp length (23), and wherein on the wall surface (10) of the mold (1) or on the stamp surface (21), at least one compaction element (17) is arranged, characterized in that the compaction element (17) is configured to have a thread-like progression as a forming spiral with an oblique forming edge for compaction.
- The tool according to claim 1, characterized in that a plurality of thread-like compaction elements (17) are arranged in the form of a multi-start thread.
- The tool according to claim 2, characterized in that the plurality of compaction elements (17) of the multi-start thread are in each case offset to one another by an equal angular value.
- The tool according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thread-like compaction element or elements (17) comprises or comprises a thread pitch which changes over the length of the compaction element or elements (17).
- The tool according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the compaction element or elements (17) has or have a beveled edge or a rounded edge.
- The tool according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the inner diameter (12) of the recess (5) in the mold (1) decreases linearly or the external diameter (22) of the stamp (20) increases linearly in the pressing direction (19).
- The tool according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the inner diameter (12) of the recess (5) in the mold (1) decreases progressively or degressively or the external diameter (22) of the stamp (20) increases progressively or degressively in the pressing direction (19).
- The tool according to any one of claims 1 to 7, characterized in that an end section (18 or 24) of the recess (5) in the mold (1) or the stamp (20) is configured to be cylindrical.
- A method for compacting the surface of a powder-metallurigcally produced component (2), comprising a tool which has a mold (1) and a stamp (20), wherein the component (2) is moved through the mold (1) or the stamp (20) is moved through a recess of the component (2), and in this way, the component (2) is compacted on the surface, characterized in that the compaction of the surface is performed in a tool according to any one of claims 1 to 8, wherein the component (2) is moved in a linear movement along an axis (3) through the mold (1) or the stamp (20) is moved in a linear movement through the recess in the component (2) past the compaction element or elements (17), which is or are arranged in a thread-like manner, of the tool in the form of a forming spiral with an oblique forming edge for compaction.
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