WO2021116391A1 - Sinterteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2021116391A1
WO2021116391A1 PCT/EP2020/085732 EP2020085732W WO2021116391A1 WO 2021116391 A1 WO2021116391 A1 WO 2021116391A1 EP 2020085732 W EP2020085732 W EP 2020085732W WO 2021116391 A1 WO2021116391 A1 WO 2021116391A1
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WO
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sintered part
face
axial direction
elevation
compressive force
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PCT/EP2020/085732
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Rainer Schmitt
Christian Siegert
Maurits VAN DE VELDE
Stefan TILLER
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Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Definitions

  • the invention relates to a sintered part and to a method for producing a sintered part.
  • the sintered part is produced in particular from a powdery material by pressing to form a green compact and then by sintering to form a solid workpiece (the sintered part).
  • Such sintered parts can be reworked by re-pressing, so-called calibration, in order to achieve greater dimensional accuracy or an at least locally higher density.
  • the calibration is usually carried out by applying a first compressive force to the sintered part, which pressure acts on the sintered part along an axial direction via a calibration tool.
  • Such sintered parts can also be reworked by a roller burnishing process (also referred to as roller burnishing), d. H. reshaped or redensified.
  • roller burnishing also referred to as roller burnishing
  • the sintered part is acted upon by a second compressive force acting in the radial direction.
  • Calibration and roller burnishing are carried out regularly one after the other in independent tools.
  • the sintered part must first be arranged and processed in the first tool (calibration tool or roller burnishing tool). This is followed by removal from the first tool and arrangement of the processed sintered part in the second tool (roller burnishing tool or calibration tool).
  • the construction parts are sintered parts which, after calibration, are processed using a rolling process.
  • Certain geometries are sintered parts, for which certain properties such as z. B. density are given, difficult or impossible to produce.
  • a calibrated sintered part is to be proposed which has certain geometries and yet has an at least locally high density.
  • a (calibrated) sintered part made of a metallic material is proposed.
  • the sintered part is produced by pressing a powdery metallic material into a green compact and then sintering it.
  • the sintered part has at least one base with a first end face pointing in a first axial direction and a second end face pointing in a second axial direction, which in a ner press for producing the green compact are produced by applying at least one punch that can be moved along the axial directions.
  • the sintered part has an elevation extending from the first end face at least in the axial direction to one end over a first height.
  • the elevation has a first width which extends transversely to the axial direction in a radial direction and which is (greater than 0 mm and) at least partially less than 0.8 millimeters.
  • the sintered part has at least partially a first density along the first width, which is at least 85% of a full material density.
  • the sintered part is produced in particular from a powdery material by pressing to form a green compact and then by sintering to form a solid workpiece (the sintered part). After the sintering, the sintered part is in particular calibrated to form a calibrated sintered part.
  • the calibration includes, in particular, re-pressing the sintered part in order to achieve greater dimensional accuracy or an at least locally higher density.
  • the term sintered part refers in particular to a calibrated sintered part, that is to say to a component that has been mechanically processed (ie at least repressed or re-compacted) after sintering.
  • the powdery material used for the production of the green compact comprises at least partially a metallic material, in particular a magnetic material, that is to say a soft magnetic or hard magnetic material.
  • a binding agent is provided that is used to connect the metallic material to the green compact.
  • the binder is first removed from the metallic material. When sintering the green body or the binder-free brown body is then subjected to a temperature that is only slightly below the melting temperature of the metallic material, so that the metallic particles connect to one another via the formation of sintered necks and a sintered part with an adjustable density is produced.
  • the sintered part is produced by re-pressing following sintering, a so-called calibration, which is used to achieve greater dimensional accuracy or an at least locally higher density.
  • the base of the sintered part includes, for. B. a disk-shaped part of the sintered part, from which the elevation extends along the axial direction.
  • the sintered part e.g. B. from the structure of the surfaces, or even from the geometry of the sintered part is particularly recognizable in which position the green compact was produced in a press.
  • the end faces are acted upon by punches that can be moved along the axial direction.
  • the powdery material is placed in the press, e.g. B. in a recording formed by a lower punch and a die. If necessary, partial areas of the circumferential surface of a green compact can be compacted by slides or punches that can be displaced in a radial direction.
  • the first density along the first width is at least partially at least 92%, preferably at least 94%, particularly preferably at least 97%, of the full density of the material.
  • the first width is at least partially less than 0.5 millimeters, preferably less than 0.3 millimeters.
  • the first width is at least 0.1 or at least 0.15 millimeters.
  • the first density along a first width of less than 0.5 millimeter is at least partially at least 89%, preferably at least 92%, particularly preferably at least 94%, of the full density of the material.
  • the first density along a first width of less than 0.3 millimeters is at least partially at least 87%, preferably at least 89%, particularly preferably at least 92%, of the full density of the material.
  • the sintered part has a second height which extends along the axial direction between the second end face and the end.
  • the elevation has a maximum second width extending in the radial direction along the axial direction between the first end face and the end, the second width being at most 5.0 millimeters, in particular at most 1.0 millimeter, preferably at most 0.8 millimeters , wherein the first height is at least 5%, in particular at least 15%, preferably at least 20%, particularly preferably at least 30%, of the second height.
  • the second height is determined starting from the end up to the part of the second end face which is arranged opposite the end along the axial direction.
  • the second height is thus in particular not the greatest extent of the sintered part along the axial direction.
  • the elevation has at least the specified first density over the entire first width.
  • the entire elevation has at least the specified first density.
  • At least one side surface of the elevation runs at least partially at an angle of at most 30 degrees, in particular of at most 20 degrees, preferably of at most 15 degrees, particularly preferably of at most 10 degrees, inclined with respect to the axial direction.
  • the elevation extends transversely to the radial direction and transversely to the axial direction, so z. B. along a circumferential direction.
  • the elevation has a further side surface opposite the side surface, which extends in each case starting from the first end surface towards the end and along the transverse to the radial direction and transverse to the axial direction, that is to say e.g. B. along a circumferential direction, extending direction.
  • At least one side surface of the elevation runs at least partially at an angle of at most 30 degrees, in particular of at most 20 degrees, preferably of at most 15 degrees, particularly preferably of at most 10 degrees, inclined with respect to the other opposite side surface.
  • the elevation extends in a circumferential direction extending transversely to the axial direction (and transversely to the radial direction) along the first end face in the form of a ring or ring segment.
  • the ring-shaped extension forms in particular a completely circumferential extension Raising, while the ring segment-shaped extension comprises only at least a portion of an annular extension.
  • the elevation has a plurality of areas with different densities in one cross section.
  • the densities of different areas differ by at least 1 percentage point, preferably by at least 2 percentage points, particularly preferably by at least 3 percentage points. If the density in a first area is e.g. B. 86% and in a second area 87% of the full density of the material, the densities of the two areas differ by 1 percentage point.
  • the end is processed exclusively by reshaping or recompaction.
  • the end has not been treated in a machining or material-removing manner, at least after sintering.
  • Such machining material processing can, for. B. be identified by the surface of the end.
  • the sintered part has a third end face which extends parallel to the radial direction.
  • At least the elevation consists at least partially, preferably completely, of a magnetic material, e.g. B. from a soft magnetic or hard magnetic material.
  • the sintered part consists entirely of a magnetic material.
  • a method for producing the described (calibrated) sintered part comprises at least the following steps: a) Providing a sintered part, the sintered part having at least one base with a first end face pointing in a first axial direction and a second end face pointing in a second axial direction, and one starting from the first end face at least in the axial direction towards one end has a first elevation extending in height, the elevation forming a third end face at the end; b) arranging the sintered part in a tool, e.g. B.
  • step d) very particularly preferably takes place during step c). At least steps a) to c) are preferably carried out in the order listed.
  • step b) the sintered part is placed in the tool, e.g. B. in a recording of the tool.
  • step c) the sintered part is subjected to a first compressive force acting at least in the axial direction on the end faces by the tool.
  • the tool has in particular at least one, possibly several, punches which can be moved relative to the sintered part along the axial direction and at least partially contact the end faces.
  • each end face is acted upon by at least one punch.
  • At least part of the respective end face is acted upon by the first compressive force.
  • at least 50% of an end face is subjected to the first compressive force.
  • the third end face is completely acted upon by the first compressive force.
  • the first pressure force acting on the sintered part by the respective punch can be different for each punch or the same for each punch.
  • step d) the sintered part is subjected to a second compressive force that acts on the circumferential surface in at least one radial direction.
  • the sintered part is reshaped and / or re-compacted at least by the second compressive force, and steps c) and d) are carried out at least partially at the same time.
  • the sintered part with the second compressive force is only applied when the sintered part is also acted upon by the first compressive force.
  • the second compressive force is transmitted to the sintered part via at least one roller of a roller burnishing tool or via a slide which can be displaced along the radial direction.
  • the first compressive force is used at least to support the deformation or redensification brought about by the second compressive force.
  • the first compressive force does not result in any deformation and / or recompression of the sintered part.
  • the first compressive force causes at least one deformation and / or re-compression of the sintered part, at least in the area of one of the three end faces, preferably at least in the area of the third end face.
  • This redensification or reshaping of a sintered part is called calibration.
  • the first compressive force is at least 200 megapascals [MPa], preferably at least 500 MPa, particularly preferably at least 1,000 MPa.
  • the second compressive force is at least 200 megapascals [MPa], preferably at least 500 MPa, particularly preferably at least 1,000 MPa.
  • MPa megapascals
  • the combination of the first compressive force and the second compressive force, i.e. in particular the at least partially simultaneous application of these compressive forces to the sintered part, enables in particular the production of certain properties of the sintered part that were previously at least partially not possible.
  • the survey is so far only with low densities of less than 85% of the full material density, i.e. 100% density, ie. H. non-porous, producible.
  • the sintered part is also at least partially deformed by the first compressive force.
  • an undesired deformation plastic flow in free spaces
  • this plastic deformation can be introduced in a controlled manner in defined and precisely reproducible areas of the sintered part.
  • This method is particularly useful for sintered parts with high entrance porosity, e.g. B. a porosity of at least 15%, in particular at least at least 20%, preferably at least 25%, can be used.
  • a porosity of at least 15%, in particular at least at least 20%, preferably at least 25% can be used.
  • high compressive forces can generate high stresses in the sintered part and thus very high degrees of deformation and high compression, especially in an elevation (to densities of at least 85%, in particular of at least 87%, preferably of at least 89%) can be achieved with a low risk of cracking and very high precision.
  • the processing of the sintered part can in particular be significantly shortened.
  • the sintered part only needs to be clamped in a tool (previously at least two clamps, one in the calibration tool and one in the roller burnishing tool).
  • the required clamping force is generated via the at least one punch and the first pressure force. This results in greater flexibility in particular with regard to the surfaces of the sintered part to be reshaped by roller burnishing or by the at least one slide.
  • the second compressive force is applied to the sintered part via at least one roller burnishing tool or via a slide that can be moved at least along the radial direction.
  • the sintered part is pressed quasi-isostatically by the first compressive force and the second compressive force.
  • the first compressive force and the second compressive force essentially equalize the tension in the sintered part, since forces act on the sintered part both in the axial direction and in the radial direction (depending on the number and size of the contacted areas of the circumferential surface).
  • the compressive forces are set so that the lowest possible stress gradients are present in the sintered part.
  • the first compressive force and the second compressive force are equal or at least of the same order of magnitude (ie 100 to 999 MPa, or 1,000 to 9,999 MPa, etc.).
  • the sintered part is also at least partially deformed by the first compressive force.
  • the sintered part is at least partially re-compacted by the first compressive force.
  • the at least one slide or the at least one roller burnishing tool at least partially also supports the sintered part in relation to the axial direction (in addition to the support provided by the components of the tool that apply the first compressive force, e.g. the at least one punch).
  • This support can be implemented by a shoulder on a roller of the burnishing tool.
  • the sintered part is supported, for. B. on the third end face, opposite the axial direction on the shoulder.
  • the shoulder acts with a first compressive force on the sintered part.
  • the geometries that can be produced are extended by radial features or features on the circumferential surface (circumferential grooves, chamfers, broken edges, deburring, rounding off, small wall thicknesses (maximum 0.8 mm [millimeters], changes in geometry / shape, angles, etc.).
  • the density in the sintered part can also be greatly increased in local areas.
  • the first compressive force is applied to the sintered part over at least 75%, preferably over at least 90%, particularly preferably over at least 95% of the first end face and / or the second end face and / or the third end face.
  • the first compressive force is applied to the sintered part over the entire first end face and / or the entire second end face and / or the entire third end face.
  • the second compressive force is applied to the sintered part via at least one roller burnishing tool or at least one slide.
  • the at least one roller burnishing tool is in particular part of the tool.
  • the sintered part arranged in the tool holder and at least fixed by the first compressive force can be processed on its peripheral surface, in particular on a side surface of the elevation, if necessary in particular on its entire peripheral surface.
  • a roller burnishing tool comprises in particular a roller which is guided along the circumferential surface of the sintered part at least or exclusively along a circumferential direction.
  • the second compressive force is applied to the sintered part via the roller. In particular, the role rolls on the sintered part.
  • the roller burnishing tool can have a certain shape on its outer circumferential surface, so that this certain shape is transferred to the sintered part via the roller burnishing tool in the course of roller burnishing.
  • a plurality of roller burnishing tools are arranged in the tool along a circumferential direction, the second compressive force being at least temporarily applied simultaneously to the sintered part by several roller burnishing tools.
  • a slide is only moved along the radial direction towards the sintered part. The second compressive force is transmitted to the sintered part via the slide.
  • the slide can have a specific shape on its pressure surface contacting the sintered part, so that this specific shape is transferred to the sintered part via the slide during the post-pressing / compression process.
  • a tool for producing a (calibrated) sintered part using the method described is also proposed.
  • the sintered part has at least one base with a first end face pointing in a first axial direction and a second end face pointing in a second axial direction, which are produced in a press for producing the green compact by applying at least one punch that can be moved along the axial directions.
  • the sintered part has a point at least in the axial direction to one end over a first height extending elevation.
  • the tool includes at least
  • the tool comprises at least one control device that is suitably designed (equipped, configured or programmed) to control the tool for carrying out the method, the first pressure force and additionally the second pressure force being controllable at least temporarily at the same time by the control device.
  • At least one punch is provided on each side of the sintered part which can be moved along the axial direction with respect to the sintered part.
  • the at least one roller burnishing tool or the slide is arranged in a radial direction next to the receptacle for the sintered part.
  • the roller burnishing tool rotates around the sintered part in the circumferential direction or the sintered part is set in rotation (in particular together with the punches).
  • a use of the described sintered part or the (calibrated) sintered part produced by the described method for a device using magnetic forces is also proposed.
  • An elevation of the sintered part consists at least partially of a magnetic material, the elevation being used to influence a magnetic flux density.
  • the device can e.g. B. comprise an actuator in which a body of the device is displaceable relative to a housing of the device along an axial direction for actuating a component.
  • the displacement of the body can be achieved by applying a magnetic field to the body, the magnetic field z. B. can be generated by a coil charged with an electric current.
  • a magnetic flux density can be improved by means of the elevation, so that the actuator can be operated in the same effective manner with a component produced by sintering technology, as was previously only achieved with machined solid materials.
  • indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), especially in the patent claims and the description reproducing them, is to be understood as such and not as a numerical word.
  • the terms or components introduced in this way are therefore to be understood in such a way that they are present at least once and, in particular, can also be present several times.
  • the numerals used here (“first”, “second”, 7) primarily (only) serve to differentiate between several similar objects, sizes or processes, so in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • FIG. 2 a part of a second embodiment variant of a device using magnetic forces in a side view in section; 3 shows a third embodiment variant of a device using magnetic forces in a side view in section; Fig. 4: a press and a green compact in a side view in
  • the device 30 is an actuator in which a body 42 of the device 30 can be displaced relative to a housing 40 of the device 30 along an axial direction 4, 6 and along the axis 45 for actuating a component.
  • the device 30 is designed to be essentially rotationally symmetrical to the axis 45.
  • the displacement of the body 42 can be achieved by applying a magnetic field to the body 42, the magnetic field z. B. can be generated by a coil 41 to which an electric current is applied.
  • the housing 40 comprises a sintered part 1 made of a metallic material.
  • the sintered part 1 is produced by pressing a powdered metallic material to form a green compact 2 (see FIG. 4) and by subsequent sintering.
  • the sintered part 1 has a base 3 with a first end face 5 pointing in a first axial direction 4 and a second end face 7 pointing in a second axial direction 6, which in a press 8 (see FIG. 4) for producing the green compact 2 by applying at least one punch 9 (see FIG. 4) that can be moved along the axial directions 4, 6.
  • the sintered part 1 has an elevation 12 that extends from the first end face 5 at least in the axial direction 4, 6 to one end 10 over a first height 11.
  • FIG. 1 the housing 40, the body 42 and the sintered part 1 are components produced by conventional sintering technology. Areas of different density are shown, in particular areas with a greatest density 44 and areas with a lowest density 43. Due to the special geometry of the elevation 12, this area has a lowest density 43.
  • FIG. 2 shows part of a second embodiment variant of a device 30 using magnetic forces in a side view in section. 3 shows a third embodiment variant of a device 30 using magnetic forces in a side view in section. FIGS. 2 and 3 are described together below. Reference is made to the statements relating to FIG. 1.
  • the sintered part 1 has a base 3 with a first end face 5 pointing in a first axial direction 4 and a second end face 7 pointing in a second axial direction 6, which are used in a press 8 (see FIG. 4) for producing the green compact 2 are produced by applying at least one punch 9 (see FIG. 4) which can be moved along the axial directions 4, 6.
  • the sintered part 1 has an elevation 12 that extends from the first end face 5 at least in the axial direction 4, 6 to one end 10 over a first height 11.
  • the elevation 12 has a first width 14 extending transversely to the axial direction 4, 6 in a radial direction 13.
  • the sintered part 1 has at least partially a first density 15 along the first width 14.
  • the sintered part 1 is produced by re-pressing following the sintering, a so-called calibration, which is used to achieve greater dimensional accuracy or an at least locally higher density.
  • the base 3 of the sintered part 1 comprises a disk-shaped part of the sintered part 1, from which the elevation 12 extends along the axial direction 4, 6.
  • the sintered part 1 has a second height 16 which extends along the axial direction 4, 6 between the second end face 7 and the end 10.
  • the elevation 12 has a maximum second width 17 extending in the radial direction 13 between the first end face 5 and the end 10 along the axial direction 4, 6.
  • a side surface 18 of the elevation 12 runs inclined at an angle 48 with respect to the axial direction 4, 6.
  • the elevation 12 extends transversely to the radial direction 13 and transversely to the axial direction 4, 6 along a circumferential direction 19.
  • the elevation 12 has a further side surface opposite the side surface 18, which extends from the first end surface 5 to the end 10 and along the circumferential direction 19 extending transversely to the radial direction 13 and transversely to the axial direction 4, 6.
  • the elevation 12 extends annularly along the circumferential direction 19 along the first end face 5.
  • the annular extension 12 forms a completely circumferential elevation 12.
  • the device 30 is an actuator in which a body 42 of the device 30 can be displaced relative to a housing 40 of the device 30 along an axial direction 4, 6 and along the axis 45 for actuating a component.
  • the device 30 is designed essentially rotationally symmetrical to the axis 45.
  • the displacement of the body 42 can be achieved by applying a magnetic field to the body 42, the magnetic field z. B. can be generated by a coil 41 to which an electric current is applied. When the electrical current is switched off, the body 42 is displaced back along the first axial direction 4 via the spring 48.
  • a magnetic flux density can be improved via the elevation 12.
  • the shape of the elevation 12, which runs conically towards the end 10, enables the field lines 39 of the magnetic field to be effectively coupled into the body 42.
  • Fig. 4 shows a press 8 and a green compact 2 in a side view in section.
  • the sintered part 1 shown in FIGS. 1 to 3 and 5 is produced from a powdery material by pressing to form a green compact 2 and then by sintering to form a solid workpiece (the sintered part 1).
  • the end faces 5, 7 are acted upon by punches 9 which can be moved along the axial 4, 6 direction.
  • the powdery material is arranged in the press 8, here in a receptacle 32 of the press 8 formed by a lower punch 9 and a die 46. Only a low density can be achieved in the area of the elevation 12.
  • This area of the elevation 12 is re-compacted and further deformed in particular during calibration in a tool 25 for calibration.
  • FIG. 5 shows an elevation 12 of a sintered part 1 (for example a sintered part according to FIGS. 2 and 3) in a side view in section.
  • the sintered part 1 has an elevation 12 that extends from the first end face 5 at least in the axial direction 4, 6 to one end 10 over a first height 11.
  • the elevation 12 has a first width 14 extending transversely to the axial direction 4, 6 in a radial direction 13.
  • the sintered part 1 has a first density 15 along the first width 14 and along the first height 11.
  • the elevation 12 has a plurality of regions 21, 22, 23 with first densities 15 that differ from one another.
  • the first region 21 has the highest density 44 of the first densities 15.
  • the third region 23 has the lowest density 43 of the first densities 15.
  • the first density 15 of the second region 22 lies between the values of the highest density 44 and the lowest density 43.
  • a specific subsequent compression of the sintered part 1 can also be used to set a density locally, so that high and possibly different Densities can be provided.
  • Such a density setting or density distribution in a sintered part 1 made of magnetic material can be particularly advantageous especially for devices 30 using magnetic forces.
  • FIG. 5 it can be seen that the end 10 has been reshaped as a result of the post-compression of the side surface 18 and an extension extending in the axial direction 4, 6 has formed in the process.
  • a deformation can be prevented by supporting the third end face 24 in relation to the axial direction 4, 6 by a first compressive force 26 (see FIG. 6).
  • a first pressure force 26 and a second pressure force 27 By simultaneously acting on the sintered part 1 with a first pressure force 26 and a second pressure force 27, on the one hand, a post-compression can be achieved and, on the other hand, a predetermined geometry of the post-compression sintered part can be realized.
  • FIG. 6 shows a tool 25 in a side view in section. Reference is made to the explanations relating to FIGS.
  • the tool 25 comprises a receptacle 32 in which the sintered part 1 is arranged for further processing.
  • the tool 25 further comprises an upper punch unit with a punch 9 above the receptacle 32 and a lower punch unit with punches 9 below the receptacle 32 for applying the first pressure force 26 to the sintered part 1 arranged in the receptacle 32.
  • the lower punch unit has a mandrel 47 which extends through the sintered part 1 and into the punch 9 of the upper punch unit.
  • the receptacle 32 is formed here via the punch units or the punch 9 and the mandrel 47.
  • slides 29 can also be provided, which are only advanced along the radial direction 13 with respect to the sintered part 1.
  • the roller burnishing tools 28 are arranged in a radial direction 13 next to the receptacle 32 for the sintered part 1.
  • the roller burnishing tools 28 are arranged to be rotatable with respect to the sintered part 1 and the punches 9 and can rotate together around the sintered part 1 in the circumferential direction 19.
  • the roller burnishing tools 28 are arranged in a rotatable first tool part 34 which is rotatably supported with respect to a stationary second tool part 35 via bearings (not shown here).
  • Each roller burnishing tool 28 comprises a roller 37 which is guided along at least or exclusively along a circumferential direction 19 on the circumferential surface 31 of the sintered part 1.
  • the second compressive force 27 is applied to the sintered part 1 via the roller 37.
  • the roller 37 rolls on the sintered part 1.
  • the roller burnishing tool 28 has a certain shape on the outer circumferential surface of the roller 37, so that this certain shape is transferred to the sintered part 1 via the roller burnishing tool 28 in the course of roller burnishing.
  • the roller 37 has a shoulder 38 by means of which the sintered part 1 or the end 10 of the sintered part 1 and the third end face 24 are also supported in relation to the axial direction 4, 6.
  • the sintered part 1 has a first end face 5 and a second end face 7 arranged at a distance in an axial direction 4, 6, as well as a circumferential face 31 between the end faces 5, 7.
  • the tool 25 comprises a control device 33, which is suitably designed (equipped, configured or programmed) to control the tool 25 for carrying out the method, the punch 9 and the mandrel 47, and thus the first pressure force 26, and in addition the roller burnishing tools 28 and the first tool part 34, and thus the second pressure force 27, can be controlled at least temporarily at the same time.

Abstract

Sinterteil (1) aus einem metallischen Werkstoff, hergestellt durch Verpressen eines pulverförmigen metallischen Werkstoffs zu einem Grünling (2) und durch nachfolgendes Sintern, wobei das Sinterteil (1) zumindest eine Basis (3) mit einer in einer ersten axialen Richtung (4) weisenden ersten Stirnfläche (5) und einer in einer zweiten axialen Richtung (6) weisenden zweiten Stirnfläche (7) aufweist, die in einer Presse (8) zum Herstellen des Grünlings (2) durch Beaufschlagen mit zumindest einem entlang der axialen Richtungen (4, 6) verfahrbaren Stempel (9) hergestellt sind; wobei das Sinterteil (1) eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche (5) zumindest in der axialen Richtung (4, 6) hin zu einem Ende (10) über eine erste Höhe (11) erstreckende Erhebung (12) aufweist, wobei die Erhebung (12) eine sich quer zu der axialen Richtung (4, 6) in einer radialen Richtung (13) erstreckende erste Breite (14) aufweist, die zumindest teilweise weniger als 0,8 Millimeter beträgt, wobei das Sinterteil (1) entlang der ersten Breite (14) zumindest teilweise eine erste Dichte (15) aufweist, die mindestens 87 % einer Materialvolldichte beträgt.

Description

Sinterteil und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Sinterteil sowie Verfahren zur Herstellung eines Sinterteils. Das Sinterteil wird insbesondere aus einem pulverförmigen Werkstoff durch Verpressen zu einem Grünling und nachfolgend durch Sintern zu einem festen Werkstück (dem Sinterteil) hergestellt.
Derartige Sinterteile können durch ein Nachpressen, ein sogenanntes Kalibrieren, zur Erzielung einer höheren Maßhaltigkeit oder einer zumindest lokal höheren Dichte nachbearbeitet werden. Das Kalibrieren erfolgt üblicherweise durch Beaufschlagen des Sinterteils mit einer ersten Druckkraft, die über ein Kalibrierwerkzeug entlang einer axialen Richtung auf das Sinterteil einwirkt.
Derartige Sinterteile können weiterhin durch ein Rollierverfahren (auch als Rollieren bezeichnet) nachbearbeitet, d. h. umgeformt oder nachverdichtet, werden. Bei dem Rollierverfahren wird das Sinterteil durch eine in der radialen Richtung wirkende zweite Druckkraft beaufschlagt.
Das Kalibrieren und Rollieren erfolgen regelmäßig zeitlich nacheinander in voneinander unabhängigen Werkzeugen. Das Sinterteil muss zunächst in dem ersten Werkzeug (Kalibrationswerkzeug oder Rollierwerkzeug) angeordnet und bearbeitet werden. Nachfolgend erfolgt eine Entnahme aus dem ersten Werkzeug und Anordnung des bearbeiteten Sinterteils in dem zweiten Werkzeug (Rollierwerkzeug oder Kalibrationswerkzeug).
Aus den DE 102015211 657 B3 und DE 102006041 584 B4 sind unter anderem Verfahren zur Herstellung von Bauteilen bekannt, wobei die Bau- teile Sinterteile sind, die nach einem Kalibrieren mit einem Rollierverfahren bearbeitet werden.
Bestimmte Geometrien sind als Sinterteile, für die bestimmte Eigenschaf- ten wie z. B. Dichte vorgegeben sind, schwierig oder gar nicht herstellbar. Gerade dünnwandige Geometrien, ggf. mit unter einem Winkel zueinander verlaufenden gegenüberliegenden Seitenflächen, können nur mit geringerer Dichte hergestellt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein kalibriertes Sinterteil vorgeschlagen werden, das bestimmte Geometrien aufweist und dennoch über eine zumindest lokal hohe Dichte verfügt.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird ein (kalibriertes) Sinterteil aus einem metallischen Werkstoff vor- geschlagen. Das Sinterteil ist hergestellt durch Verpressen eines pulverförmigen metallischen Werkstoffs zu einem Grünling und durch nachfolgendes Sintern. Das Sinterteil weist zumindest eine Basis mit einer in einer ersten axialen Richtung weisenden ersten Stirnfläche und einer in einer zweiten axialen Richtung weisenden zweiten Stirnfläche auf, die in ei- ner Presse zum Herstellen des Grünlings durch Beaufschlagen mit zumindest einem entlang der axialen Richtungen verfahrbaren Stempel hergestellt sind. Das Sinterteil weist eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche zumindest in der axialen Richtung hin zu einem Ende über eine ers- te Höhe erstreckende Erhebung auf. Die Erhebung weist eine sich quer zu der axialen Richtung in einer radialen Richtung erstreckende erste Breite auf, die (größer als 0 mm und) zumindest teilweise weniger als 0,8 Millimeter beträgt. Das Sinterteil weist entlang der ersten Breite zumindest teilweise eine erste Dichte auf, die mindestens 85 % einer Materialvolldichte beträgt.
Das Sinterteil wird insbesondere aus einem pulverförmigen Werkstoff durch Verpressen zu einem Grünling und nachfolgend durch Sintern zu einem festen Werkstück (dem Sinterteil) hergestellt. Nach dem Sintern er- folgt insbesondere ein Kalibrieren des Sinterteils zu einem kalibrierten Sinterteil. Das Kalibrieren umfasst insbesondere ein Nachpressen des Sinterteils zur Erzielung einer höheren Maßhaltigkeit oder einer zumindest lokal höheren Dichte. Im Folgenden bezieht sich der Begriff Sinterteil insbesondere auf ein kalibriertes Sinterteil, also auf ein nach dem Sintern mecha- nisch bearbeitetes (also zumindest nachgepresstes bzw. nachverdichtetes) Bauteil.
Insbesondere umfasst der für die Herstellung des Grünlings verwendete pulverförmige Werkstoff zumindest teilweise einen metallischen Werkstoff, insbesondere einen Magnetwerkstoff, also einen weichmagnetischen oder hartmagnetischen Werkstoff. Weiter wird insbesondere ein Bindemittel bereitgestellt, dass zum Verbinden des metallischen Werkstoffs zum Grünling eingesetzt wird. In Vorbereitung des Sinterprozesses wird zunächst das Bindemittel aus dem metallischen Werkstoff entfernt. Beim Sintern er- folgt eine Beaufschlagung des Grünlings bzw. des bindemittelfreien Bräunlings mit einer Temperatur, die nur wenig unterhalb einer Schmelztemperatur des metallischen Werkstoffs liegt, so dass sich die metallischen Partikel über die Ausbildung von Sinterhälsen miteinander verbin- den und ein Sinterteil mit einer einstellbaren Dichte erzeugt wird.
Insbesondere wird das Sinterteil durch ein dem Sintern nachfolgendes Nachpressen hergestellt, ein sogenanntes Kalibrieren, das zur Erzielung einer höheren Maßhaltigkeit oder einer zumindest lokal höheren Dichte eingesetzt wird.
Die Basis des Sinterteils umfasst z. B. einen scheibenförmigen Teil des Sinterteils, von dem aus sich die Erhebung entlang der axialen Richtung erstreckt.
An dem Sinterteil, z. B. an dem Gefüge der Oberflächen, oder auch bereits an der Geometrie des Sinterteils ist insbesondere erkennbar, in welcher Lage der Grünling in einer Presse hergestellt wurde. Insbesondere werden die Stirnflächen von Stempeln beaufschlagt, die entlang der axia- len Richtung verfahrbar sind. Der pulverförmige Werkstoff wird in der Presse angeordnet, z. B. in einer von einem unteren Stempel und einer Matrize gebildeten Aufnahme. Ggf. können Teilbereiche der Umfangsfläche eines Grünlings durch in einer radialen Richtung verlagerbare Schieber bzw. Stempel verdichtet werden.
Insbesondere beträgt die erste Dichte entlang der ersten Breite zumindest teilweise mindestens 92 %, bevorzugt mindestens 94 %, besonders bevorzugt mindestens 97 %, der Materialvolldichte. Insbesondere beträgt die erste Breite zumindest teilweise weniger als 0,5 Millimeter, bevorzugt weniger als 0,3 Millimeter. Insbesondere beträgt die erste Breite zumindest 0,1 oder mindestens 0,15 Millimeter. Insbesondere beträgt die erste Dichte entlang einer ersten Breite von weniger als 0,5 Millimeter zumindest teilweise mindestens 89 %, bevorzugt mindestens 92 %, besonders bevorzugt mindestens 94 %, der Materialvolldichte. Insbesondere beträgt die erste Dichte entlang einer ersten Breite von weniger als 0,3 Millimeter zumindest teilweise mindestens 87 %, bevorzugt mindestens 89 %, besonders bevorzugt mindestens 92 %, der Materialvolldichte. Insbesondere weist das Sinterteil eine zweite Höhe auf, die sich entlang der axialen Richtung zwischen der zweiten Stirnfläche und dem Ende erstreckt. Die Erhebung weist entlang der axialen Richtung zwischen der ersten Stirnfläche und dem Ende eine sich in der radialen Richtung erstreckende maximale zweite Breite auf, wobei die zweite Breite höchstens 5,0 Millimeter, insbesondere höchstens 1,0 Millimeter, bevorzugt höchstens 0, 8 Millimeter beträgt, wobei die erste Höhe mindestens 5 %, insbesondere mindestens 15 %, bevorzugt mindestens 20 %, besonders bevorzugt mindestens 30 %, der zweiten Höhe beträgt. Die zweite Höhe wird ausgehend von dem Ende bis zu dem Teil der zweiten Stirnfläche ermittelt, der entlang der axialen Richtung dem Ende gegenüberliegend angeordnet ist. Damit ist die zweite Höhe insbesondere nicht die größte Erstreckung des Sinterteils entlang der axialen Richtung. Insbesondere weist die Erhebung über die gesamte erste Breite mindestens die jeweils angegebene erste Dichte auf. Insbesondere weist die gesamte Erhebung mindestens die jeweils angegebene erste Dichte auf.
Insbesondere verläuft zumindest eine Seitenfläche der Erhebung zumindest teilweise unter einem Winkel von höchstens 30 Winkelgrad, insbesondere von höchstens 20 Winkelgrad, bevorzugt von höchstens 15 Winkelgrad, besonders bevorzugt von höchstens 10 Winkelgrad, gegenüber der axialen Richtung geneigt.
Insbesondere erstreckt sich die Erhebung quer zu der radialen Richtung und quer zu der axialen Richtung, also z. B. entlang einer Umfangsrichtung. Insbesondere weist die Erhebung eine der Seitenfläche gegenüberliegende weitere Seitenfläche auf, die sich jeweils ausgehend von der ersten Stirnfläche hin zum Ende und entlang der quer zu der radialen Richtung und quer zu der axialen Richtung, also z. B. entlang einer Umfangsrichtung, erstreckenden Richtung erstreckt.
Insbesondere verläuft zumindest eine Seitenfläche der Erhebung zumindest teilweise unter einem Winkel von höchstens 30 Winkelgrad, insbesondere von höchstens 20 Winkelgrad, bevorzugt von höchstens 15 Winkelgrad, besonders bevorzugt von höchstens 10 Winkelgrad, gegenüber der gegenüberliegenden weiteren Seitenfläche geneigt.
Insbesondere erstreckt sich die Erhebung in einer quer zur axialen Richtung (und quer zur radialen Richtung) erstreckenden Umfangsrichtung entlang der ersten Stirnfläche ringförmig oder ringsegmentförmig. Die ringförmige Erstreckung bildet insbesondere eine vollumfänglich umlaufende Er- hebung, während die ringsegmentförmige Erstreckung jeweils nur mindestens einen Teilbereich einer ringförmigen Erstreckung umfasst.
Insbesondere weist zumindest die Erhebung in einem Querschnitt mehre- re Bereiche mit voneinander unterschiedlicher Dichte auf. Insbesondere unterscheiden sich die Dichten unterschiedlicher Bereiche um mindestens 1 Prozentpunkt, bevorzugt um mindestens 2 Prozentpunkte, besonders bevorzugt um mindestens 3 Prozentpunkte. Beträgt die Dichte in einem ersten Bereich z. B. 86 % und in einem zweiten Bereich 87 % der Materialvolldichte, so unterscheiden sich die Dichten der zwei Bereiche um 1 Prozentpunkt.
Insbesondere ist das Ende zumindest nach dem Sintern ausschließlich durch Umformen bzw. Nachverdichten bearbeitet. Insbesondere ist das Ende zumindest nach dem Sintern nicht spanend bzw. materialabtragend behandelt worden. Derartige spanende Materialbearbeitung kann z. B. anhand der Oberfläche des Endes identifiziert werden. Das Sinterteil weist eine dritte Stirnfläche auf, die sich parallel zur radialen Richtung erstreckt.
Insbesondere besteht zumindest die Erhebung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, aus einem Magnetwerkstoff, z. B. aus einem weichmagnetischen oder hartmagnetischen Werkstoff. Insbesondere besteht das Sinterteil vollständig aus einem Magnetwerkstoff.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen (kalibrierten) Sinterteils vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Sinterteils, wobei das Sinterteil zumindest eine Basis mit einer in einer ersten axialen Richtung weisenden ersten Stirnfläche und einer in einer zweiten axialen Richtung weisenden zweiten Stirnfläche sowie eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche zumindest in der axialen Richtung hin zu einem Ende über eine erste Höhe erstreckende Erhebung aufweist, wobei die Erhebung an dem Ende eine dritte Stirnfläche ausbildet; b) Anordnen des Sinterteils in einem Werkzeug, z. B. in einer Aufnahme des Werkzeugs; c) Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in der axialen Richtung auf die Stirnflächen, insbesondere die erste Stirnfläche, die zweite Stirnfläche und die dritte Stirnfläche, wirkenden ersten Druckkraft durch das Werkzeug; d) Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in einer radialen Richtung zumindest auf einen Teil der Erhebung wirkenden zweiten Druckkraft, wobei das Sinterteil zumindest durch die zweite Druckkraft umgeformt wird, wobei die Schritte c) und d) zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt werden und das Sinterteil nach den Schritten c) und d) ein kalibriertes Sinterteil (1 ) ist.
Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) bis d) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte kann ggf. variieren. Ebenso ist möglich, dass Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Ganz besonders bevorzugt findet Verfahrensschritt d) während Schritt c) statt. Bevorzugt werden zumindest die Schritte a) bis c) in der angeführten Reihenfolge durchgeführt. ln Schritt b) wird das Sinterteil in dem Werkzeug angeordnet, z. B. in einer Aufnahme des Werkzeugs.
In Schritt c) erfolgt ein Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in der axialen Richtung auf die Stirnflächen wirkenden ersten Druckkraft durch das Werkzeug. Dafür weist das Werkzeug insbesondere mindestens einen, ggf. mehrere, Stempel auf, die relativ zu dem Sinterteil entlang der axialen Richtung verfahrbar ist/sind und die Stirnflächen zumindest teilweise kontaktieren. Insbesondere wird jede Stirnfläche durch jeweils mindestens einen Stempel beaufschlagt.
Insbesondere wird zumindest ein Teil der jeweiligen Stirnfläche mit der ersten Druckkraft beaufschlagt. Insbesondere werden zumindest 50 % einer Stirnfläche mit der ersten Druckkraft beaufschlagt.
Insbesondere wird die dritte Stirnfläche vollständig mit der ersten Druckkraft beaufschlagt.
Die von dem jeweiligen Stempel auf das Sinterteil einwirkende erste Druckkraft kann für jeden Stempel unterschiedlich oder für jeden Stempel gleich groß sein.
In Schritt d) erfolgt ein Beaufschlagen des Sinterteils mit einer zumindest in einer radialen Richtung auf die Umfangsfläche wirkenden zweiten Druckkraft.
Das Sinterteil wird zumindest durch die zweite Druckkraft umgeformt und/oder nachverdichtet und die Schritte c) und d) werden zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt. Insbesondere wird das Sinterteil mit der zweiten Druckkraft ausschließlich dann beaufschlagt, wenn das Sinterteil auch mit der ersten Druckkraft beaufschlagt wird.
Insbesondere wird die zweite Druckkraft über mindestens eine Rolle eines Rollierwerkzeugs oder über einen entlang der radialen Richtung verschiebbaren Schieber auf das Sinterteil übertragen.
Die erste Druckkraft wird zumindest zur Unterstützung der durch die zweite Druckkraft bewirkten Umformung bzw. Nachverdichtung eingesetzt. Ins- besondere erfolgt also durch die erste Druckkraft keine Umformung und/oder Nachverdichtung des Sinterteils.
Alternativ bzw. zusätzlich erfolgt durch die erste Druckkraft zumindest eine Umformung und/oder Nachverdichtung des Sinterteils, zumindest im Be- reich einer der drei Stirnflächen, bevorzugt zumindest im Bereich der dritten Stirnfläche.
Diese Nachverdichtung bzw. Umformung eines Sinterteils wird als Kalibrieren bezeichnet. Damit kann z. B. eine höhere Maßhaltigkeit des Sinter- teils oder eine zumindest lokal höhere Dichte erzielt werden.
Insbesondere beträgt die erste Druckkraft mindestens 200 Megapascal [MPa], bevorzugt mindestens 500 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1.000 MPa.
Insbesondere beträgt die zweite Druckkraft mindestens 200 Megapascal [MPa], bevorzugt mindestens 500 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1.000 MPa. Die Kombination der ersten Druckkraft und der zweiten Druckkraft, also insbesondere die zumindest teilweise zeitgleiche Beaufschlagung des Sinterteils mit diesen Druckkräften, ermöglicht insbesondere die Herstellung bestimmter Eigenschaften des Sinterteils, die bisher zumindest teilweise nicht realisierbar waren.
Insbesondere die Erhebung ist bisher nur mit geringen Dichten von weniger als 85 % der Materialvolldichte, also 100 % Dichte, d. h. porenfrei, herstellbar gewesen.
Insbesondere wird das Sinterteil auch durch die erste Druckkraft zumindest teilweise umgeformt.
Bei nacheinander durchgeführten Prozessen von Kalibrieren und z. B. Rollieren kann es aufgrund der hohen Spannungsgradienten im Sinterteil zu Rissbildungen kommen. Infolge der zumindest teilweise gleichzeitigen Beaufschlagung des Sinterteils mit der ersten Druckkraft und der zweiten Druckkraft können diese Spannungsgradienten im Sinterteil reduziert werden.
Insbesondere kann durch die auf bestimmte Flächen (z. B. dritte Stirnfläche, Seitenfläche und/oder Umfangsfläche) oder auf alle Flächen wirkenden Druckkräfte einer ungewollten Verformung (plastisches Fließen in freie Räume) z. B. beim Rollieren entgegengewirkt werden, bzw. diese plastische Verformung kann gezielt in definierte und exakt reproduzierbare Bereiche des Sinterteils gesteuert eingebracht werden.
Insbesondere ist dieses Verfahren bei Sinterteilen mit hoher Eingangsporosität, z. B. einer Porosität von mindestens 15 %, insbesondere mindes- tens 20 %, bevorzugt mindestens 25 %, anwendbar. Infolge der Aufbringung von Druckkräften über die Stirnflächen und die Seitenflächen und/oder Umfangsfläche können mit großen Druckkräften hohe Spannungen im Sinterteil erzeugt und damit sehr hohe Umformgrade und hohe Verdichtungen gerade in einer Erhebung (auf Dichten von mindestens 85 %, insbesondere von mindestens 87 %, bevorzugt von mindestens 89 %) erreicht werden bei gleichzeitig geringer Rissgefahr und sehr hoher Präzision. Infolge der Kombination der Verfahren Kalibrieren und Rollieren bzw. Beaufschlagen des Sinterteils mit der zweiten Druckkraft über Schieber, kann die Bearbeitung des Sinterteils insbesondere deutlich verkürzt werden. Insbesondere ist nur noch eine Einspannung des Sinterteils in ein Werkzeug erforderlich (bisher zumindest zwei Einspannungen, eine in das Kali- brationswerkzeug und eine in das Rollierwerkzeug).
Infolge der Zusammenlegung der Bearbeitungsverfahren (Kalibrieren, Rollieren bzw. Umformung und/oder Nachverpressen über die zweite Druckkraft) kann insbesondere eine sonst für das Rollieren erforderliche Spann- technik für das Sinterteil eingespart werden. Die erforderliche Spannkraft wird vorliegend über den mindestens einen Stempelund die erste Druckkraft erzeugt. Damit ergibt sich insbesondere eine größere Flexibilität hinsichtlich der durch Rollieren oder durch den mindestens einen Schieber umzuformenden Flächen des Sinterteils.
Insbesondere wird die zweite Druckkraft über mindestens ein Rollierwerkzeug oder über ein zumindest entlang der radialen Richtung bewegbaren Schieber auf das Sinterteil aufgebracht. Insbesondere wird das Sinterteil durch die erste Druckkraft und die zweite Druckkraft quasi-isostatisch verpresst.
Insbesondere erfolgt durch die erste Druckkraft und die zweite Druckkraft also im Wesentlichen ein Spannungsausgleich im Sinterteil, da sowohl in der axialen Richtung und in der radialen Richtung (in Abhängigkeit von der Anzahl und Größe der kontaktierten Bereiche der Umfangsfläche) Kräfte auf das Sinterteil einwirken. Insbesondere werden die Druckkräfte so eingestellt, dass möglichst geringe Spannungsgradienten im Sinterteil vorlie- gen. Insbesondere sind also erste Druckkraft und zweite Druckkraft gleich groß oder liegen zumindest in gleichen Größenordnungen (also 100 bis 999 MPa, oder 1.000 bis 9.999 MPa, etc.).
Insbesondere wird das Sinterteil auch durch die erste Druckkraft zumin- dest teilweise umgeformt. Insbesondere wird das Sinterteil durch die erste Druckkraft zumindest teilweise nachverdichtet.
Insbesondere stützt der mindestens eine Schieber oder das mindestens eine Rollierwerkzeug das Sinterteil zumindest partiell auch gegenüber der axialen Richtung ab (zusätzlich zu der Abstützung durch die die erste Druckkraft aufbringenden Komponenten des Werkzeugs, z. B. den mindestens eine Stempel). Diese Abstützung kann durch einen Absatz an einer Rolle des Rollierwerkzeugs realisiert werden. Dabei stützt sich das Sinterteil, z. B. über die dritte Stirnfläche, gegenüber der axialen Richtung an dem Absatz ab. Der Absatz wirkt dabei mit einer ersten Druckkraft auf das Sinterteil.
Bei den vorgenannten kleinen, aber auch bei größeren Sinterteilen ermöglicht die nahezu vollumfassend mögliche Einspannung des Sinterteils im Werkzeug die gezielte und hochintensive Umformung auch sehr kleiner Bereiche des Sinterteils. Dabei führen die dafür erforderlichen hohen Druckspannungen an den Bereichen des Sinterteils, die an den von dem Rollierwerkzeug und/oder dem Schieber kontaktierten Teilen der Umfangsfläche angrenzen, nicht zu Rissen im Material des Sinterteils oder zu ungewollten Verformungen des Sinterteils.
Insbesondere können die folgenden Vorteile mit dem kombinierten Verfahren erzielt werden:
• Die herstellbaren Geometrien werden durch radiale Merkmale bzw. Merkmale an der Umfangsfläche (Umfangsnuten, Fasen, Kantenbrüche, Entgraten, Abrunden, geringe Wandstärken (höchstens 0,8 mm [Millimeter], Geometrie-/ Formänderungen, Winkel, usw.) erweitert.
• Die Dichte im Sinterteil kann auch in lokalen Bereichen stark erhöht werden.
• Oberflächennahe Festigkeitserhöhung durch Kaltverfestigung bzw. Kaltumformung.
• Die Oberflächenqualität kann verbessert werden.
• Durchmessertoleranz kann stark verbessert werden.
• Rundlauftoleranzen können verbessert werden.
• Herstellung dünnwandiger Sinterteile mit in der axialen Richtung großer Länge möglich, z. B. Verhältnis von Länge (hier erste Höhe) zu Wanddicke (hier zweite Breite) von mehr als 20. Dabei kann nun eine möglichst hohe und gleichzeitig ggf. homogene Dichte im Sinterteil realisiert werden.
• Erzeugung von geringen Wandstärken (Breite), die bisher bei Grünlingen oder durch das Kalibrieren alleine nicht herstellbar waren, z.
B. aufgrund von erforderlichen Trennprozessen der Werkzeuge bei der Herstellung des Grünlings oder beim Kalibrieren. • Herstellung kegliger Abschnitte des Sinterteils, insbesondere mit Winkeln von weniger als 60 Winkelgrad gegenüber der axialen Richtung.
• Herstellung von radialen Ausprägungen und/oder Hinterschnitten sowie umlaufende Nuten am Sinterteil.
• Erzeugung von lokal veränderten Dichten im Sinterteil über die zweite Druckkraft.
• Erzeugen einer Dichte von mindestens 85 % dünnwandigen Bereichen z. B. von Erhebungen.
Insbesondere wird die erste Druckkraft über mindestens 75 %, bevorzugt über mindestens 90 %, besonders bevorzugt über mindestens 95 % der ersten Stirnfläche und/oder zweiten Stirnfläche und/oder der dritten Stirnfläche auf das Sinterteil aufgebracht. Insbesondere wird die erste Druckkraft über die gesamte erste Stirnfläche und/oder die gesamte zweite Stirnfläche und/oder die gesamte dritte Stirnfläche auf das Sinterteil aufgebracht.
Insbesondere wird die zweite Druckkraft über mindestens ein Rollierwerk- zeug oder mindestens einen Schieber auf das Sinterteil aufgebracht. Das mindestens eine Rollierwerkzeug ist insbesondere Bestandteil des Werkzeugs. Mit dem mindestens einen Rollierwerkzeug oder dem mindestens einen Schieber kann das in der Aufnahme des Werkzeugs angeordnete und durch die erste Druckkraft zumindest fixierte Sinterteil an seiner Umfangsfläche, insbesondere an einer Seitenfläche der Erhebung, falls erforderlich insbesondere an seiner gesamten Umfangsfläche, bearbeitet werden. Ein Rollierwerkzeug umfasst insbesondere eine Rolle, die zumindest oder ausschließlich entlang einer Umfangsrichtung an der Umfangsfläche des Sinterteils entlanggeführt wird. Über die Rolle wird die zweite Druckkraft auf das Sinterteil aufgebracht. Insbesondere rollt die Rolle dabei auf dem Sinterteil ab. Das Rollierwerkzeug kann eine bestimmte Form an seiner Außenumfangsfläche aufweisen, so dass über das Rollierwerkzeug diese bestimmte Form im Rahmen des Rollierens auf das Sinterteil übertragen wird. Insbesondere sind entlang einer Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Rol- lierwerkzeugen in dem Werkzeug angeordnet, wobei die zweite Druckkraft zumindest zeitweise gleichzeitig von mehreren Rollierwerkzeugen auf das Sinterteil aufgebracht wird. Ein Schieber wird insbesondere lediglich entlang der radialen Richtung hin zum Sinterteil bewegt. Die zweite Druckkraft wird über den Schieber auf das Sinterteil übertragen. Der Schieber kann eine bestimmte Form an seiner das Sinterteil kontaktierenden Druckfläche aufweisen, so dass über den Schieber diese bestimmte Form im Rahmen des Nachpressens/ Ver- dichtens auf das Sinterteil übertragen wird.
Es wird weiter ein Werkzeug zur Herstellung eines (kalibrierten) Sinterteils mit dem beschriebenen Verfahren vorgeschlagen. Das Sinterteil weist zumindest eine Basis mit einer in einer ersten axialen Richtung weisenden ersten Stirnfläche und einer in einer zweiten axialen Richtung weisenden zweiten Stirnfläche auf, die in einer Presse zum Herstellen des Grünlings durch Beaufschlagen mit zumindest einem entlang der axialen Richtungen verfahrbaren Stempel hergestellt sind. Das Sinterteil weist eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche zumindest in der axialen Richtung hin zu einem Ende über eine erste Höhe erstreckende Erhebung auf. Das Werkzeug umfasst zumindest
• eine Aufnahme, in der das Sinterteil zur weiteren Bearbeitung anordenbar ist,
• einen Stempel zur Beaufschlagung des in der Aufnahme angeordneten Sinterteils mit der ersten Druckkraft sowie
• mindestens ein Rollierwerkzeug oder einen Schieber zur Beaufschlagung des in der Aufnahme angeordneten Sinterteils mit der zweiten Druckkraft.
Insbesondere umfasst das Werkzeug zumindest ein Steuergerät, das geeignet ausgeführt (ausgestattet, konfiguriert oder programmiert) ist, das Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens zu steuern, wobei durch das Steuergerät die erste Druckkraft und zusätzlich die zweite Druckkraft zumindest zeitweise gleichzeitig steuerbar sind.
Insbesondere ist auf jeder Seite des Sinterteils mindestens ein Stempel vorgesehen, der gegenüber dem Sinterteil entlang der axialen Richtung verfahrbar ist.
Insbesondere ist in einer radialen Richtung neben der Aufnahme für das Sinterteil das mindestens eine Rollierwerkzeug bzw. der Schieber angeordnet.
Insbesondere rotiert das Rollierwerkzeug um das Sinterteil in der Umfangsrichtung oder das Sinterteil wird (insbesondere zusammen mit den Stempeln) in Drehung versetzt. Es wird weiter eine Verwendung des beschriebenen oder des durch das beschriebene Verfahren hergestellten (kalibrierten) Sinterteils für eine magnetische Kräfte nutzende Vorrichtung vorgeschlagen. Eine Erhebung des Sinterteils besteht zumindest teilweise aus einem Magnetwerkstoff, wobei die Erhebung zur Beeinflussung einer magnetischen Flussdichte eingesetzt wird.
Die Vorrichtung kann z. B. einen Aktuator umfassen, bei dem ein Körper der Vorrichtung gegenüber einem Gehäuse der Vorrichtung entlang einer axialen Richtung zur Betätigung einer Komponente verlagerbar ist. Die Verlagerung des Körpers kann durch Beaufschlagen des Körpers mit einem Magnetfeld erreicht werden, wobei das Magnetfeld z. B. durch eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagte Spule erzeugbar ist. Über die Erhebung kann eine magnetische Flussdichte verbessert werden, so dass mit einem sintertechnisch hergestellten Bauteil eine Betätigung des Aktuators in gleicher effektiver Weise möglich ist, wie es bisher nur mit spanend bearbeiteten Vollmaterialien erreicht wurde.
Die Ausführungen zu dem Sinterteil gelten insbesondere gleichermaßen für das Verfahren, das Werkzeug und die Verwendung und umgekehrt.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entspre- chend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können. Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach Vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist dar- auf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1 : einen Teil einer ersten Ausführungsvariante einer magnetische Kräfte nutzenden Vorrichtung in einer Seitenansicht im Schnitt;
Fig. 2: einen Teil einer zweiten Ausführungsvariante einer magnetische Kräfte nutzenden Vorrichtung in einer Seitenansicht im Schnitt; Fig. 3: eine dritte Ausführungsvariante einer magnetische Kräfte nutzenden Vorrichtung in einer Seitenansicht im Schnitt; Fig. 4: eine Presse und einen Grünling in einer Seitenansicht im
Schnitt;
Fig. 5: eine Erhebung eines Sinterteils in einer Seitenansicht im Schnitt; und
Fig. 6: ein Werkzeug in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer ersten Ausführungsvariante einer magnetische Kräfte nutzenden Vorrichtung 30 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Vorrichtung 30 ist ein Aktuator, bei dem ein Körper 42 der Vorrichtung 30 gegenüber einem Gehäuse 40 der Vorrichtung 30 entlang einer axialen Richtung 4, 6 und entlang der Achse 45 zur Betätigung einer Komponente verlagerbar ist. Die Vorrichtung 30 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Achse 45 ausgeführt. Die Verlagerung des Körpers 42 kann durch Beaufschlagen des Körpers 42 mit einem Magnetfeld erreicht werden, wobei das Magnetfeld z. B. durch eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagte Spule 41 erzeugbar ist.
Das Gehäuse 40 umfasst ein Sinterteil 1 aus einem metallischen Werk- Stoff. Das Sinterteil 1 ist hergestellt durch Verpressen eines pulverförmigen metallischen Werkstoffs zu einem Grünling 2 (siehe Fig. 4) und durch nachfolgendes Sintern. Das Sinterteil 1 weist eine Basis 3 mit einer in einer ersten axialen Richtung 4 weisenden ersten Stirnfläche 5 und einer in einer zweiten axialen Richtung 6 weisenden zweiten Stirnfläche 7 auf, die in einer Presse 8 (siehe Fig. 4) zum Herstellen des Grünlings 2 durch Beaufschlagen mit zumindest einem entlang der axialen Richtungen 4, 6 verfahrbaren Stempel 9 (siehe Fig. 4) hergestellt sind. Das Sinterteil 1 weist eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche 5 zumindest in der axialen Richtung 4, 6 hin zu einem Ende 10 über eine erste Höhe 11 erstreckende Erhebung 12 auf.
In der Fig. 1 sind das Gehäuse 40, der Körper 42 und das Sinterteil 1 konventionell sintertechnisch hergestellte Bauteile. Dabei sind Bereiche unter- schiedlicher Dichte dargestellt, insbesondere Bereiche mit einer größten Dichte 44 und Bereiche mit einer geringsten Dichte 43. Aufgrund der speziellen Geometrie der Erhebung 12 weist dieser Bereich eine geringste Dichte 43 auf. Fig. 2 zeigt einen Teil einer zweiten Ausführungsvariante einer magnetische Kräfte nutzenden Vorrichtung 30 in einer Seitenansicht im Schnitt. Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer magnetische Kräfte nutzenden Vorrichtung 30 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Fig. 2 und 3 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird Bezug genommen.
Das Sinterteil 1 weist eine Basis 3 mit einer in einer ersten axialen Richtung 4 weisenden ersten Stirnfläche 5 und einer in einer zweiten axialen Richtung 6 weisenden zweiten Stirnfläche 7 auf, die in einer Presse 8 (sie- he Fig. 4) zum Herstellen des Grünlings 2 durch Beaufschlagen mit zumindest einem entlang der axialen Richtungen 4, 6 verfahrbaren Stempel 9 (siehe Fig. 4) hergestellt sind. Das Sinterteil 1 weist eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche 5 zumindest in der axialen Richtung 4, 6 hin zu einem Ende 10 über eine erste Höhe 11 erstreckende Erhebung 12 auf. Die Erhebung 12 weist eine sich quer zu der axialen Richtung 4, 6 in einer radialen Richtung 13 erstreckende erste Breite 14 auf. Das Sinterteil 1 weist entlang der ersten Breite 14 zumindest teilweise eine erste Dichte 15 auf.
Das Sinterteil 1 wird durch ein dem Sintern nachfolgendes Nachpressen hergestellt, ein sogenanntes Kalibrieren, das zur Erzielung einer höheren Maßhaltigkeit oder einer zumindest lokal höheren Dichte eingesetzt wird.
Die Basis 3 des Sinterteils 1 umfasst einen scheibenförmigen Teil des Sin- terteilsl, von dem aus sich die Erhebung 12 entlang der axialen Richtung 4, 6 erstreckt. Das Sinterteil 1 weist eine zweite Höhe 16 auf, die sich entlang der axialen Richtung 4, 6 zwischen der zweiten Stirnfläche 7 und dem Ende 10 erstreckt. Die Erhebung 12 weist entlang der axialen Richtung 4, 6 zwischen der ersten Stirnfläche 5 und dem Ende 10 eine sich in der radialen Richtung 13 erstreckende maximale zweite Breite 17 auf.
Eine Seitenfläche 18 der Erhebung 12 verläuft unter einem Winkel 48 gegenüber der axialen Richtung 4, 6 geneigt.
Die Erhebung 12 erstreckt sich quer zu der radialen Richtung 13 und quer zu der axialen Richtung 4, 6 entlang einer Umfangsrichtung 19. Die Erhebung 12 weist eine der Seitenfläche 18 gegenüberliegende weitere Seitenfläche auf, die sich ausgehend von der ersten Stirnfläche 5 hin zum Ende 10 und entlang der quer zu der radialen Richtung 13 und quer zu der axialen Richtung 4, 6 erstreckenden Umfangsrichtung 19 erstreckt. Die Erhebung 12 erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung 19 entlang der ersten Stirnfläche 5 ringförmig. Die ringförmige Erstreckung 12 bildet eine vollumfänglich umlaufende Erhebung 12.
Die Vorrichtung 30 ist ein Aktuator, bei dem ein Körper 42 der Vorrichtung 30 gegenüber einem Gehäuse 40 der Vorrichtung 30 entlang einer axialen Richtung 4, 6 und entlang der Achse 45 zur Betätigung einer Komponente verlagerbar ist. Die Vorrichtung 30 ist im Wesentlichen rotationssymme- trisch zur Achse 45 ausgeführt. Die Verlagerung des Körpers 42 kann durch Beaufschlagen des Körpers 42 mit einem Magnetfeld erreicht werden, wobei das Magnetfeld z. B. durch eine mit einem elektrischen Strom beaufschlagte Spule 41 erzeugbar ist. Bei Ausschalten des elektrischen Stroms wird der Körper 42 über die Feder 48 entlang der ersten axialen Richtung 4 zurückverlagert.
Über die Erhebung 12 kann eine magnetische Flussdichte verbessert werden. Die zum Ende 10 hin konisch verlaufende Form der Erhebung 12 ermöglicht eine effektive Einkopplung der Feldlinien 39 des magnetischen Feldes in den Körper 42.
Fig. 4 zeigt eine Presse 8 und einen Grünling 2 in einer Seitenansicht im Schnitt. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 3 wird Bezug genommen. Das in den Fig. 1 bis 3 und 5 dargestellte Sinterteil 1 wird aus einem pulverförmigen Werkstoff durch Verpressen zu einem Grünling 2 und nachfolgend durch Sintern zu einem festen Werkstück (dem Sinterteil 1) hergestellt. Die Stirnflächen 5, 7 werden von Stempeln 9 beaufschlagt, die entlang der axialen 4, 6 Richtung verfahrbar sind. Der pulverförmige Werkstoff wird in der Presse 8 angeordnet, hier in einer von einem unteren Stempel 9 und einer Matrize 46 gebildeten Aufnahme 32 der Presse 8. Gerade in dem Bereich der Erhebung 12 kann dabei nur eine geringe Dichte erzielt werden.
Dieser Bereich der Erhebung 12 wird insbesondere beim Kalibrieren in einem Werkzeug 25 zum Kalibrieren nachverdichtet und weiter umgeformt.
Fig. 5 zeigt eine Erhebung 12 eines Sinterteils 1 (z. B. eines Sinterteils nach Fig. 2 und 3) in einer Seitenansicht im Schnitt. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 4 wird Bezug genommen. Das Sinterteil 1 weist eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche 5 zumindest in der axialen Richtung 4, 6 hin zu einem Ende 10 über eine erste Höhe 11 erstreckende Erhebung 12 auf. Die Erhebung 12 weist eine sich quer zu der axialen Richtung 4, 6 in einer radialen Richtung 13 erstreckende erste Breite 14 auf. Das Sinterteil 1 weist entlang der ersten Breite 14 und entlang der ersten Höhe 11 eine erste Dichte 15 auf. Die Erhebung 12 weist in dem Querschnitt 20 mehrere Bereiche 21 , 22, 23 mit voneinander unterschiedlichen ersten Dichten 15 auf. Der erste Bereich 21 weist die höchste Dichte 44 der ersten Dichten 15 auf. Der dritte Bereich 23 weist die geringste Dichte 43 der ersten Dichten 15 auf. Die erste Dichte 15 des zweiten Bereichs 22 liegt zwischen den Werten der höchsten Dichte 44 und der geringsten Dichte 43.
Über eine gezielte Nachverdichtung des Sinterteils 1 kann eine Dichte auch lokal eingestellt werden, so dass hohe und ggf. unterschiedliche Dichten vorgesehen werden können. Gerade für magnetische Kräfte nutzende Vorrichtungen 30 kann eine derartige Dichteeinstellung bzw. Dichteverteilung in einem Sinterteil 1 aus magnetischem Werkstoff besonders vorteilhaft sein.
In Fig. 5 ist erkennbar, dass das Ende 10 infolge der Nachverdichtung der Seitenfläche 18 umgeformt wurde und sich dabei ein in der axialen Richtung 4, 6 erstreckender Fortsatz gebildet hat. Eine derartige Verformung kann durch das Abstützen gerade der dritten Stirnfläche 24 gegenüber der axialen Richtung 4, 6 durch eine erste Druckkraft 26 (siehe Fig. 6) verhindert werden. Durch eine gleichzeitige Beaufschlagung des Sinterteils 1 mit einer ersten Druckkraft 26 und einer zweiten Druckkraft 27 kann einerseits eine Nachverdichtung erreicht und andererseits eine vorbestimmte Geometrie des nachverdichteten Sinterteils realisiert werden.
Die Fig. 6 zeigt ein Werkzeug 25 in einer Seitenansicht im Schnitt. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis wird Bezug genommen.
Das Werkzeug 25 umfasst eine Aufnahme 32, in der das Sinterteil 1 zur weiteren Bearbeitung angeordnet ist. Weiter umfasst das Werkzeug 25 eine obere Stempeleinheit mit einem Stempel 9 oberhalb der Aufnahme 32 und eine untere Stempeleinheit mit Stempeln 9 unterhalb der Aufnahme 32 zur Beaufschlagung des in der Aufnahme 32 angeordneten Sinterteils 1 mit der ersten Druckkraft 26. Die untere Stempeleinheit weist einen Dorn 47 auf, der sich durch das Sinterteil 1 hindurch und bis hinein in den Stempel 9 der oberen Stempeleinheit erstreckt. Die Aufnahme 32 wird hier über die Stempeleinheiten bzw. die Stempel 9 und den Dorn 47 gebildet. Weiter sind zwei Rollierwerkzeuge 28, bestehend aus Rolle 37 und Rollenträger 36, zur Beaufschlagung des in der Aufnahme 32 angeordneten Sinterteils 1 mit der zweiten Druckkraft 27 vorgesehen.
Anstatt der Rollierwerkzeuge 28 können auch Schieber 29 (hier nur ange- deutet) vorgesehen sein, die gegenüber dem Sinterteil 1 nur entlang der radialen Richtung 13 zugestellt werden.
Die Rollierwerkzeuge 28 sind in einer radialen Richtung 13 neben der Aufnahme 32 für das Sinterteil 1 angeordnet. Die Rollierwerkzeuge 28 sind gegenüber dem Sinterteil 1 und den Stempeln 9 drehbar angeordnet und können gemeinsam um das Sinterteil 1 in der Umfangsrichtung 19 rotieren. Dafür sind die Rollierwerkzeuge 28 in einem drehbaren ersten Werkzeugteil 34 angeordnet, der gegenüber einem feststehenden zweiten Werkzeugteil 35 über Lager (hier nicht dargestellt) drehbar gelagert ist.
Jedes Rollierwerkzeug 28 umfasst eine Rolle 37, die zumindest oder ausschließlich entlang einer Umfangsrichtung 19 an der Umfangsfläche 31 des Sinterteils 1 entlanggeführt wird. Über die Rolle 37 wird die zweite Druckkraft 27 auf das Sinterteil 1 aufgebracht. Die Rolle 37 rollt dabei auf dem Sinterteil 1 ab. Das Rollierwerkzeug 28 weist eine bestimmte Form an der Außenumfangsfläche der Rolle 37 auf, so dass über das Rollierwerkzeug 28 diese bestimmte Form im Rahmen des Rollierens auf das Sinterteil 1 übertragen wird. Die Rolle 37 weist einen Absatz 38 auf, durch den das Sinterteil 1 bzw. das Ende 10 des Sinterteils 1 und die dritte Stirnflä- che 24 auch gegenüber der axialen Richtung 4, 6 abgestützt werden.
Das Sinterteil 1 weist eine erste Stirnfläche 5 und eine in einer axialen Richtung 4, 6 beabstandet angeordnete zweite Stirnfläche 7 sowie zwischen den Stirnflächen 5, 7 eine Umfangsfläche 31 auf. Das Werkzeug 25 umfasst ein Steuergerät 33, das geeignet ausgeführt (ausgestattet, konfiguriert oder programmiert) ist, das Werkzeug 25 zur Durchführung des Verfahrens zu steuern, wobei durch das Steuergerät 33 die Stempel 9 und der Dorn 47, und damit die erste Druckkraft 26, und zusätzlich die Rollierwerkzeuge 28 und das erste Werkzeugteil 34, und damit die zweite Druckkraft 27, zumindest zeitweise gleichzeitig steuerbar sind.
Bezugszeichenliste
1 Sinterteil
2 Grünling
3 Basis
4 erste axiale Richtung
5 erste Stirnfläche
6 zweite axiale Richtung
7 zweite Stirnfläche
8 Presse
9 Stempel
10 Ende
11 erste Höhe
12 Erhebung
13 radiale Richtung
14 erste Breite
15 erste Dichte
16 zweite Höhe
17 zweite Breite
18 Seitenfläche
19 Umfangsrichtung
20 Querschnitt
21 erster Bereich
22 zweiter Bereich
23 dritter Bereich
24 dritte Stirnfläche
25 Werkzeug
26 erste Druckkraft
27 zweite Druckkraft 28 Rollierwerkzeug
29 Schieber
30 Vorrichtung
31 Umfangsfläche
32 Aufnahme
33 Steuergerät
34 erstes Werkzeugteil
35 zweites Werkzeugteil
36 Rollenträger
37 Rolle
38 Absatz
39 Feldlinie
40 Gehäuse
41 Spule
42 Körper
43 geringste Dichte
44 höchste Dichte
45 Achse
46 Matrize
47 Dorn
48 Feder

Claims

Patentansprüche
1. Sinterteil (1 ) aus einem metallischen Werkstoff, hergestellt durch Verpressen eines pulverförmigen metallischen Werkstoffs zu einem Grünling (2) und durch nachfolgendes Sintern, wobei das Sinterteil
(1) zumindest eine Basis (3) mit einer in eine erste axiale Richtung (4) weisende ersten Stirnfläche (5) und einer in eine zweite axiale Richtung (6) weisende zweiten Stirnfläche (7) aufweist, die in einer Presse (8) zum Herstellen des Grünlings (2) durch Beaufschlagen mit zumindest einem entlang der axialen Richtungen (4, 6) verfahrbaren Stempel (9) hergestellt sind; wobei das Sinterteil (1) eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche (5) zumindest in der axialen Richtung (4, 6) hin zu einem Ende (10) über eine erste Höhe (11) erstreckende Erhebung (12) aufweist, wobei die Erhebung (12) eine sich quer zu der axialen Richtung (4, 6) in einer radialen Richtung
(13) erstreckende erste Breite (14) aufweist, die zumindest teilweise weniger als 0,8 Millimeter beträgt, wobei das Sinterteil (1) entlang der ersten Breite (14) zumindest teilweise eine erste Dichte (15) aufweist, die mindestens 85 % einer Materialvolldichte beträgt.
2. Sinterteil (1) nach Patentanspruch 1, wobei die erste Dichte (15) entlang der ersten Breite (14) zumindest teilweise mindestens 92 % der Materialvolldichte beträgt. 3. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Breite (14) zumindest teilweise weniger als 0,
3 Millimeter beträgt.
4. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, zumindest aufweisend eine zweite Höhe (16) , die sich entlang der axialen Richtung (4, 6) zwischen der zweiten Stirnfläche (7) und dem Ende (10) erstreckt, wobei die Erhebung (12) entlang der axialen Richtung (4, 6) zwischen der ersten Stirnfläche (5) und dem Ende
(10) eine sich in der radialen Richtung (13) erstreckende maximale zweite Breite (17) aufweist, wobei die zweite Breite (17) höchstens 1,0 Millimeter beträgt, wobei die erste Höhe (11) mindestens 5 % der zweiten Höhe (16) beträgt.
5. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest eine Seitenfläche (18) der Erhebung (12) zumindest teilweise unter einem Winkel (48) von höchstens 30 Winkelgrad gegenüber der axialen Richtung (4, 6) geneigt verläuft.
6. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei sich die Erhebung (12) in einer quer zur axialen Richtung (4, 6) erstreckenden Umfangsrichtung (19) entlang der ersten Stirnfläche (5) ringförmig oder ringsegmentförmig erstreckt.
7. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest die Erhebung (12) in einem Querschnitt (20) mehrere Bereiche (21 , 22, 23) mit voneinander unterschiedlicher Dichte aufweist.
8. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Ende (10) zumindest nach dem Sintern ausschließlich durch Umformen bearbeitet ist, wobei das Sinterteil (1) eine dritte Stirnflä- che (24) aufweist, die sich parallel zur radialen Richtung (13) erstreckt.
9. Sinterteil (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wo- bei zumindest die Erhebung (12) zumindest teilweise aus einem Magnetwerkstoff besteht.
10. Verfahren zur Herstellung eines kalibrierten Sinterteils (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Sinterteils (1 ), wobei das Sinterteil (1 ) zumindest eine Basis (3) mit einer in einer ersten axialen Richtung (4) weisenden ersten Stirnfläche (5) und einer in einer zweiten axialen Richtung (6) weisenden zweiten Stirnfläche (7) sowie eine sich ausgehend von der ersten Stirnfläche (5) zumindest in der axialen Richtung (4, 6) hin zu einem Ende (10) über eine erste Höhe (11) erstreckende Erhebung (12) aufweist, wobei die Erhebung (12) an dem Ende (10) eine dritte Stirnfläche (24) ausbildet; b) Anordnen des Sinterteils (1) in einem Werkzeug (25); c) Beaufschlagen des Sinterteils (1 ) mit einer zumindest in der axialen Richtung (4, 6) auf die Stirnflächen (5, 7, 24) wirkenden ersten Druckkraft (26) durch das Werkzeug (25); d) Beaufschlagen des Sinterteils (1 ) mit einer zumindest in einer radialen Richtung (13) zumindest auf einen Teil der Erhebung (12) wirkenden zweiten Druckkraft (27), wobei das Sinterteil (1) zumindest durch die zweite Druckkraft (27) umgeformt wird, wobei die Schritte c) und d) zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt werden und das Sinterteil (1) nach den Schritten c) und d) ein kalibriertes Sinterteil (1) ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Sinterteil (1) auch durch die erste Druckkraft (26) zumindest teilweise umgeformt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Druckkraft (26) zumindest über die gesamte erste Stirnfläche (5), die gesamte zweite Stirnfläche (7) und die gesamte dritte Stirnfläche (24) auf das Sinterteil (1) aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die zweite Druckkraft (27) über mindestens ein Rollierwerkzeug (28) oder über ein zumindest entlang der radialen Richtung (13) bewegbaren Schieber (29) auf das Sinterteil (1 ) aufgebracht wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Sinterteil (1) durch die erste Druckkraft (26) und die zweite
Druckkraft (27) quasi-isostatisch verpresst wird.
15. Verwendung eines Sinterteils (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 9 oder eines durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 10 bis 14 hergestellten Sinterteils (1), wobei eine Erhebung (12) des Sinterteils (1) zumindest teilweise aus einem Magnetwerkstoff besteht, für eine magnetische Kräfte nutzende Vorrichtung (30), wobei die Erhebung (12) zur Beeinflussung einer magnetischen Flussdichte eingesetzt wird.
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