DE19635183A1 - Verfahren zur Kalibrierung einer vorgeformten Ausnehmung - Google Patents
Verfahren zur Kalibrierung einer vorgeformten AusnehmungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines
im wesentlichen scheibenförmigen Sinterbauteils, das zwei
einander gegenüberliegende Großflächen und eine die beiden
Großflächen verbindende Umfangsfläche aufweist, wobei in
der Umfangsfläche, die eine stetige und/oder polygonale Kon
tur aufweist, wenigstens eine, eine Hinterschneidung bilden
de Ausnehmung angeordnet ist.
Das Ziel dieser Fertigungstechnik ist es, Formkörper aus
metallischen Werkstoffen, die in großen Stückzahlen herge
stellt werden, möglichst unter Vermeidung, zumindest unter
Minimierung aufwendiger spanabhebender Verfahren zu ferti
gen. Verfahren, die dazu angewendet werden, sind bei Raum-
oder erhöhter Temperatur ausgeführte Preßverfahren, Druck
gußverfahren, Feingußverfahren und pulvermetallurgische
Sinterverfahren.
Bei der pulvermetallurgischen Herstellung werden Pulver in
entsprechend geformten Matrizen mit Stempeln, die profi
liert sein können, gegebenenfalls unter Verwendung von
Dornen, falls nötig unter Temperaturanwendung, zu Formkör
pern gepreßt und danach gesintert. Problematisch ist bei
diesem Herstellungsverfahren jedoch die Ausbildung von Hin
terschneidungen an und in den produzierten Formkörpern. In
diesen Fällen greift man häufig auf Kombinationen des pul
vermetallurgischen Verfahrens und spanabhebende Formgebung
zurück.
Eine solche Kombination der Verfahren wird bei der Herstel
lung scheibenförmiger Sinterbauteile, insbesondere Stoß
dämpferkolben, eingesetzt. Es war bisher üblich, den Stoß
dämpferkolben, der aus wenigstens einem oder mehreren glei
chen oder ungleichen Teilen besteht, so zu fertigen, daß
eine umlaufende Ringnut durch spanabhebende Fertigungsver
fahren eingebracht wurde. Im Falle einer beim Pressen des
Grünlings vorgeformten Ringnut mußte diese nach dem Sintern
durch spanabhebende Verfahren auf ihr Endmaß gebracht wer
den. Dies ist zeit- und kostenaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
dargelegten Nachteile zu vermeiden und das Verfahren zur
Herstellung derartiger Teile zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
das gesinterte Bauteil in eine Kalibriermatrize eingelegt
und über wenigstens einen oberen und einen unteren Formstem
pel und wenigstens einen in die Ausnehmung eingreifenden
Kalibrierschieber festgelegt wird und daß anschließend ein
Preßdruck auf die Formstempel aufgebracht und dadurch die
Ausnehmung durch zumindest eine Teilverformung auf das End
maß kalibriert wird. Ein derartiges Verfahren hat den Vor
teil, daß der Verfahrensschritt der spanenden Herstellung
bzw. spanenden Nachbearbeitung einer Ausnehmung vermieden
und somit ein Verfahrensschritt eingespart wird. Dadurch
können Bearbeitungszeit und Kosten von Sinterbauteilen,
insbesondere Stoßdämpferkolben, gesenkt werden.
Es hat sich überraschend herausgestellt, daß es nicht not
wendig ist, eine Ausnehmung, beispielsweise eine Ringnut
eines Stoßdämpferkolbens, spanend herzustellen oder nachzu
bearbeiten. Trotz der in dem Stoßdämpferkolben angeordneten
Durchtrittskanäle, die die Gestaltfestigkeit des Stoßdämp
ferkolbens gegenüber einem Vollkörper mindern, ist es mög
lich, die Ringnut zu kalibrieren, ohne daß sich diese oder
die Durchtrittskanäle so verformen, daß die Funktion des
Stoßdämpferkolbens nicht mehr gewährleistet ist.
Eine Teilverformung der Ringnut kann beispielsweise dadurch
erreicht werden, daß die Ringnut des gesinterten Stoßdämp
ferkolbens bezogen auf das zu erreichende Endmaß in ihrem
Durchmesser ein Untermaß und/oder ihrer Nutbreite ein Über
maß aufweist. Dadurch besteht zwischen der Ringnut und dem
in sie eingreifenden Kalibrierschieber ein geringes Spiel.
Durch das Aufbringen des Preßdrucks auf die Formstempel wird
das Spiel durch eine Teilverformung des Stoßdämpferkolbens
geschlossen und dadurch die Ringnut auf das durch den Kali
brierschieber vorgegebene Maß kalibriert. Von besonderer
Bedeutung ist bei der Anwendung des Verfahrens auf einen
Stoßdämpferkolben insbesondere die Maßgenauigkeit der Breite
der Ringnut und die Genauigkeit der Parallelität der Ringnut
flanken zueinander.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß bei einem mit einer axialen Ausnehmung ver
sehenen gesinterten Bauteil nach dem Einlegen in die Kali
briermatrize ein Kalibrierdorn in die Bohrung eingeführt
wird. Vorteilhaft ist hierbei, daß die Ausnehmung, vorzugs
weise eine Bohrung zur Aufnahme der Kolbenstange bei einem
Stoßdämpferkolben in demselben Verfahrens schritt auf ihr
Endmaß kalibriert wird. Außerdem werden durch den Kalibrier
dorn Verformungen der axialen Ausnehmung infolge des Preß
drucks der Formstempel verhindert.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist bei einem aus wenigstens zwei Teilelementen gebildeten
Bauteil vorgesehen, daß die Teilelemente in einer ersten Fü
geoperation vorgefügt werden, anschließend in die Kalibrier
matrize eingelegt werden, und daß vor dem Aufbringen des
Preßdrucks die Teilelemente durch Aufbringen eines Vordrucks
endgültig gefügt werden und anschließend der Preßdruck auf
gebracht wird. Vorteilhaft erweist sich dieses Verfahren
dahingehend, daß das aus wenigstens zwei gleichen oder un
gleichen Teilelementen zusammengesetzte Sinterbauteil durch
die erste Vorfügeoperation als Einheit in die Kalibrierma
trize eingelegt werden kann und dadurch Handhabungsprobleme
vermieden werden. Durch das Aufbringen eines Vordrucks wer
den die Teilelemente endgültig gefügt, so daß die Teilele
mente in ihre endgültige Zuordnung zueinander gebracht sind
und das Bauteil mit seiner unteren Seite auf dem unteren
Formstempel aufliegt. Nachdem das Sinterbauteil in dieser
definierten Position liegt, ist die Ausnehmung so ausgerich
tet, daß der Kalibrierschieber in diese eingreifen kann,
ohne daß die Umfangsfläche des Sinterbauteils aufgrund unge
nauer Positionierung in der Kalibriermatrize durch den
Kalibrierschieber beschädigt wird.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß vor dem Aufbringen des Preßdrucks wenigstens ein Teil
element über den Kalibrierschieber festgelegt wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Teilelemente durch Aufbringen eines Vordrucks auf
wenigstens einen Formstempel und/oder auf wenigstens einen
zu dem Formstempel parallelen Stempel gefügt werden. Das
Aufbringen eines Vordrucks kann hierbei vor allem für die
endgültige Fügung der Teilelemente genutzt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß über die Formstempel und/oder den paralle
len Stempel das Sinterbauteil gespannt wird und der zum
Kalibrieren notwendige Preßdruck über wenigstens einen der
Formstempel und/oder wenigstens einen der zum Formstempel
parallelen Stempel aufgebracht wird. Durch eine mehrteilige
Ausbildung des Formstempels ist es möglich, an unterschied
lichen Stellen des Sinterbauteils gezielt einen vorgebbaren,
abgestimmten Preßdruck aufzubringen und dadurch die Bauteil
eigenschaften des Sinterbauteils, wie beispielsweise
Form- und Lagetoleranzen, gezielt zu berücksichtigen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß über die Formstempel und/oder den paralle
len Stempel das Sinterbauteil gespannt wird und der zum
Kalibrieren notwendige Preßdruck über wenigstens einen der
Formstempel und/oder wenigstens einen der zum Formstempel
parallelen Stempel aufgebracht wird, wobei der parallele
Stempel auf den äußeren Randbereich des Sinterbauteils
drückt. Insbesondere zur Kalibrierung der Ringnut eines
Stoßdämpferkolbens ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein
zu einem Formstempel paralleler büchsenartiger Stempel auf
den Randbereich des Stoßdämpferkolbens, d. h., den die Ring
nut begrenzenden Bereich, drückt, so daß durch eine abge
stimmte Druckverteilung die Ringnut kalibriert wird, ohne
daß es zu unerwünschten Verformungen im Grenzbereich zwi
schen Ringnut und dem übrigen Scheibenkörper kommt. Es ist
je nach Form des Sinterbauteils möglich, daß der Formstem
pel und der parallele Stempel mit dem gleichen Preßdruck
auf das Bauteil drücken. Andererseits kann der Formstempel
aber auch mit einem geringeren oder größeren Druck als der
parallele Stempel auf das Bauteil drücken und dadurch eine
gezielte lokale Verformung erreichen.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von
Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen zweiteiligen
Stoßdämpferkolben, der aus zwei ungleichen
Teilen besteht (erste Ausführungsform),
Fig. 2 einen Schnitt durch einen dreiteiligen
Stoßdämpferkolben, der aus zwei gleichen
Teilen sowie einer Mittelbüchse besteht
(zweite Ausführungsform),
Fig. 3 einen Schnitt durch einen zweiteiligen
Stoßdämpferkolben, der aus zwei ungleichen
Teilen besteht (dritte Ausführungsform).
Fig. 4.1 bis Fig. 6.2 eine Kalibriervorrichtung jeweils im Verti
kal- und Horizontalschnitt in verschiedenen
Arbeitsstellungen zur Kalibrierung der Ring
nut eines Stoßdämpferkolbens gemäß Fig. 3.
Fig. 1 zeigt einen Stoßdämpferkolben 1, der aus einem unte
ren Stoßdämpferkolbenteil 2 und einem oberen Stoßdämpferkol
benteil 3 besteht. In der Mitte des Stoßdämpferkolbens 1
befindet sich eine zylindrische Bohrung 4. Weiterhin weist
der Stoßdämpferkolben 1 Durchtrittskanäle 6 auf, die ihn im
wesentlichen in axialer Richtung durchsetzen. Die auf der
Umfangsfläche des Stoßdämpferkolbens 1 angeordnete Ringnut
5 wird durch die Hinterschneidung der Stoßdämpferkolbenteile
2 und 3 gebildet und muß maßgenau auf ihr Endmaß hergestellt
werden.
Fig. 2 zeigt einen dreiteiligen Stoßdämpferkolben 1, der aus
einer Mittelbüchse 7, und einem gleichen oberen 8 und unte
ren Stoßdämpferkolbenteil 9 besteht. Die auf der Umfangsflä
che des Stoßdämpferkolbens 1 angeordnete Ringnut 5 wird durch
die Hinterschneidung der Stoßdämpferkolbenteile 8 und 9 ge
bildet und muß ebenfalls maßgenau hergestellt werden.
Fig. 3 zeigt einen zweiteiligen Stoßdämpferkolben 1, anhand
dessen die maßgenaue Endfertigung durch eine Kalibrierung der
Ringnut 5 in den Fig. 4.1 bis 6.2 nachstehend erläutert wird.
Dieser Stoßdämpferkolben 1 besteht aus zwei ungleichen Stoß
dämpferkolbenteilen, nämlich dem oberen Stoßdämpferkolben
teil 10 und dem unteren Stoßdämpferkolbenteil 11. Weiterhin
weist der Stoßdämpferkolben 1 Durchtrittskanäle 6 und auf
seiner Umfangsfläche eine Ringnut 5 auf, wobei die Ringnut 5
in ihrer Form hauptsächlich durch das untere Stoßdämpferkol
benteil 11 gebildet wird und das obere Stoßdämpferkolbenteil
10 die seitliche Begrenzung der Ringnut 5 bildet.
Fig. 4.1 bis 6.2 zeigen die Verfahrensschritte der Kalibrie
rung des Stoßdämpferkolbens 1 gemäß Fig. 3. Der Stoßdämpfer
kolben 1, der aus dem oberen 10 und unteren Stoßdämpferkol
benteil 11 besteht, kann vorgefügt werden. Dies kann manuell
oder beispielsweise auch mittels einer automatischen Fügevor
richtung durchgeführt werden. Der vorgefügte Stoßdämpferkol
ben 1 wird anschließend in eine Kalibriermatrize 12 einge
legt, die durch einen unteren Formstempel 17 begrenzt ist.
Dem unteren Formstempel 17 ist ein oberer Formstempel 18 mit
einem büchsenartigen Stempel 14 zugeordnet. Danach fährt ein
Kalibrierdorn 13 in die zylindrische Bohrung 4 ein und ein
büchsenartiger, vorlaufender Stempel 14 drückt auf das Kol
benhemd 15 und drückt dadurch den vorgefügten Stoßdämpferkol
ben 1 in die Kalibriermatrize, bis die Unterseite 16 des
Stoßdämpferkolbens 1 auf dem unteren Formstempel 17 aufliegt.
Der Stoßdämpferkolben 1 wird mittels eines Vordrucks des vor
laufenden Stempels 14 auf das Kolbenhemd 15 gefügt. Das Fü
gen des Stoßdämpferkolbens 1 kann auch mittels des vorlaufen
den, büchsenartigen Stempels 14 und/oder mittels des oberen
Formstempels 18 durchgeführt werden. Der obere Formstempel
18, der vorlaufende, büchsenartige Stempel 14 und der untere
Formstempel 17 sind entsprechend der Oberfläche des oberen
19 und unteren Stoßdämpferkolbenteils 16 profiliert.
Nachdem der gefügte Stoßdämpferkolben 1 auf dem unteren Form
stempel 17 aufliegt und durch diesen und den zweiteiligen
oberen Formstempel 14, 18 gespannt ist, greifen die Kali
brierschieber 20 in die Ringnut 5 ein, so daß das Fügen der
beiden Teile des Stoßdämpferkolbens 1 bei einem Druck von
ca. 25 MPa durchgeführt wird. Die Kalibrierschieber 20 ent
sprechen in ihrem Äußeren, in die Ringnut 5 eingreifenden
Abmessungen dem gewünschten Fertigungsmaß der Ringnut.
Anschließend drückt der aus dem inneren 18 und dem äußeren
Stempel 14 bestehende Oberstempel mit einem Kalibrierdruck
von ungefähr 200 bis 400 MPa auf den Stoßdämpferkolben 1.
Hierbei wird das am Sinterbauteil vorgesehene Kalibrierauf
maß von ca. 1 bis 10% in der Höhe durch plastische Verfor
mung reduziert, so daß insbesondere die Ringnut 5 die ge
wünschten Endabmessungen erhält. Während der Außenstempel
14 hauptsächlich für die Maßhaltigkeit der kalibrierten Nut
notwendig ist, liefert der Innenstempel 18 hauptsächlich
alle anderen Maße. Von besonderer Bedeutung ist es, daß die
Ringnutbreite auf das Maß a kalibriert wird und die obere
21 und untere 22 Ringnutflanke nach dem Kalibrieren pa
rallel zueinander sind und das Endmaß für den Ringnutdurch
messer b erreicht wird.
Insbesondere ist vorgesehen, daß bei dem gesinterten und ge
fügten Stoßdämpferkolben 1 die Ringnutbreite geringfügig
größer und der Ringnutdurchmesser geringfügig kleiner aus ge
legt sind. Durch das Pressen mittels der Formstempel auf den
Stoßdämpferkolben 1, in dessen Ringnut 5 die Kalibrierschie
ber 20 eingreifen, wird durch Teilverformungen die Ringnut
breite a und der Ringnutdurchmesser b auf das Endmaß ge
bracht und die Parallelität der Ringnutflanken 21, 22 gewähr
leistet. Es ist einerseits möglich, sowohl den Innenstempel 18
als auch den Außenstempel 14 mit ungefähr gleichem Druck
zu belasten, als auch andererseits mit unterschiedlichen
Druckverhältnissen zu kalibrieren. Insbesondere ist es mög
lich, die Ringnut durch einen höheren Druck auf den Außen
stempel 14 zu kalibrieren.
Die Fig. 6.1 und 6.2 zeigen den Entformungsschritt. Hierzu
werden die Kalibrierschieber 20 aus der kalibrierten Ringnut
5 entfernt und der Stoßdämpferkolben 1 durch den unteren
Stempel 17 aus der Matrize 13 ausgestoßen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Kalibrierung eines im wesentlichen schei
benförmigen gesinterten Bauteils, das zwei einander gegen
überliegende Großflächen und eine die beiden Großflächen
verbindende Umfangsfläche aufweist, wobei in der Umfangs
fläche, die eine stetige und/oder polygonale Kontur auf
weist, wenigstens eine, eine Hinterschneidung bildende Aus
nehmung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bauteil in eine Kalibriermatrize eingelegt wird und über
wenigstens einen oberen und einen unteren Formstempel und
wenigstens einen in die Ausnehmung eingreifenden Kalibrier
schieber festgelegt wird und daß anschließend ein Preß
druck auf die Formstempel aufgebracht und dadurch die Aus
nehmung durch zumindest eine Teilverformung auf das Endmaß
kalibriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Kalibrierung eines im
wesentlichen scheibenförmigen gesinterten Bauteils, ins
besondere eines Stoßdämpferkolbens, das zusätzlich zur
Ausnehmung in der Umfangsfläche wenigstens eine zumindest
eine der beiden Großflächen durchsetzende Bohrung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einlegen des gesinter
ten Bauteils in die Kalibriermatrize ein Kalibrierdorn in
die Bohrung eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Kalibrierung eines
aus wenigstens zwei Teilelementen zusammengesetzten gesin
terten Bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilele
mente in einer ersten Fügeoperation vorgefügt werden, an
schließend in die Kalibriermatrize eingelegt werden, und
daß vor dem Aufbringen des Preßdrucks die Teilelemente
durch Aufbringen eines Vordrucks endgültig gefügt werden
und anschließend der Preßdruck aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des Preßdrucks wenig
stens ein Teilelement über den Kalibrierschieber festge
legt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Teilelemente durch Aufbringen eines
Vordrucks auf wenigstens einen Formstempel und/oder auf
wenigstens einen zu dem Formstempel parallelen Stempel
gefügt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß über die Formstempel und/oder den pa
rallelen Stempel das gesinterte Bauteil gespannt wird und
der zum Kalibrieren notwendige Preßdruck über wenigstens
einen der Formstempel und/oder wenigstens einen der zum
Formstempel parallelen Stempel aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß über die Formstempel und/oder den pa
rallelen Stempel das gesinterte Bauteil gespannt wird und
der zum Kalibrieren notwendige Preßdruck über wenigstens
einen der Formstempel und/oder wenigstens einen der zum
Formstempel parallelen Stempel aufgebracht wird, wobei der
parallele Stempel auf den äußeren Randbereich des gesinter
ten Bauteils drückt.
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