DE19752380A1 - Verfahren zum Herstellen eines Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahnriemen- oder Kettenrades - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahnriemen- oder KettenradesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines entlang einer
Hauptachse unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Sinterformkörpers, ins
besondere eines Zahnriemen- oder Kettenrades, durch ein Formpressen eines
Sinterpulvers in Richtung der Hauptachse und ein anschließendes Sintern.
Zahnriemen- oder Kettenräder, die beispielsweise auf einer Seite innerhalb ihrer
Außenverzahnung über den Umfang verteilte, axial vorragende Segmente als
Impulsgeber zur Antriebssteuerung aufweisen, erfordern zu ihrer Herstellung aus
einem Sinterpulver vergleichsweise aufwendige Preßwerkzeuge, weil die sich über
die axiale Erstreckung dieser Zahnriemen- oder Kettenräder ergebenden unter
schiedlichen Querschnitte entsprechende Teilungen der Preßstempel bedingen.
Trotz des Einsatzes von solchen aufwendigen Preßwerkzeugen können jedoch
höhere Anforderungen an die Maßhaltigkeit, insbesondere bezüglich des Rundlau
fes und der Winkelgenauigkeit der Verzahnung, ohne eine nachträgliche mechani
sche Bearbeitung des gesinterten Formkörpers nicht erfüllt werden. Die sich
aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte entlang der Hauptachse ergebende
ungleichmäßige Massenverteilung bringt erschwert das gleichmäßige Verpressen
des Sinterpulvers, was zu einer ungleichmäßigen Dichteverteilung führt, die sich
wiederum nachteilig auf die Maßhaltigkeit des Sinterformkörpers auswirkt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und
ein Verfahren zum Herstellen eines Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahn
riemen- oder Kettenrades, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß
die Sinterformkörper ohne nachträgliche mechanische Bearbeitung mit ausreichen
der Genauigkeit gesintert werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß wenigstens zwei in Richtung
der Hauptachse formschlüssig ineinandersteckbare Teilkörper aus Sinterpulver
gepreßt werden, die jeweils einen axialen Abschnitt des Sinterformkörpers mit
unterschiedlichen Querschnitten bilden, und daß die für sich gepreßten und
gegebenenfalls vorgesinterten Teilkörper nach einem Zusammenfügen gemeinsam
gesintert werden.
Durch das Aufteilen des Formkörpers in zumindest zwei Teilkörper, die jeweils
einen axialen Abschnitt des Formkörpers bilden, können die sich sonst beim
Pressen des Formkörpers einstellenden Schwierigkeiten vermieden werden, weil
die Teilkörper im Vergleich zum gesamten Formkörper eine einfachere geome
trische Gestalt und daher eine günstigere Massenverteilungen aufweisen, so daß
vorteilhafte Voraussetzungen für eine gleichmäßige Verpreßbarkeit erhalten
werden. Die verbesserte gleichmäßige Dichteverteilung führt dann unmittelbar zu
einer guten Maßhaltigkeit des aus den Teilkörpern vor dem Sintern zusammen
gesetzten Formkörpers. Die gepreßten Teilkörper können allenfalls nach einem ihre
Handhabbarkeit verbessernden Vorsintern zusammengefügt und gemeinsam
gesintert werden, und zwar vorzugsweise mit temporärer Flüssigphase, um eine
gute Sinterverbindung zwischen den Teilkörpern sicherzustellen. Abgesehen
davon, daß durch das Zusammensetzen des Formkörpers aus zwei Teilkörpern
geometrisch einfacherer Form die Herstellungstoleranzen aus den oben geschilder
ten Gründen erheblich herabgesetzt werden können, führt das erfindungsgemäße
Verfahren auch zu einfacheren Preßwerkzeugen, weil ja lediglich die geometrisch
weniger aufwendigen Teilkörper aus Sinterpulver gepreßt werden müssen.
Um eine über die Sinterbindung hinausgehende Verbindung der Teilkörper zu
erzielen, können die Teilkörper nach ihrem gemeinsamen Sintern zusätzlich
mechanisch durch ein Verstemmen oder ein Umbördeln entsprechender Umfangs
abschnitte miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck können die Teilkörper
mit geeigneten Umfangsabschnitten ausgebildet werden, die nach einer mechani
schen Verformung den jeweils anderen Teilkörper übergreifen. Die gegenseitige
Verbindung der Teilkörper kann außerdem durch ein unterschiedliches radiales
Schwindverhalten der Teilkörper unterstützt werden. Hiefür ist es notwendig, daß
die Teilkörper aus unterschiedlichen Sinterpulvern gepreßt werden, so daß der
nach dem axialen Zusammenfügen der gepreßten Teilkörper innere Teilkörper
während des Sintervorganges einen geringeren radialen Schwund als der diesen
Teilkörper umschließende andere Teilkörper aufweist. Der Einsatz unterschiedlicher
Sinterpulver für die Herstellung der einzelnen Teilkörper kann außerdem zur
Erzielung unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften ausgenützt werden. Im Falle
der Herstellung eines Zahnriemen- oder Kettenrades können die dem einen
Teilkörper zugeordneten, axial vorragenden, segmentförmigen Impulsgeber beson
dere magnetische Eigenschaften aufweisen, während der andere den Zahnkranz
aufweisende Teilkörper eine hohe Abriebfestigkeit besitzt.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 ein nach der Erfindung hergestelltes Zahnriemenrad in einer vereinfachten
Draufsicht auf die Impulsgeberseite,
Fig. 2 dieses Zahnriemenrad im Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen mit einem Reibkonus versehenen Zahnkranz in einer Draufsicht und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Das Zahnriemenrad gemäß den Fig. 1 und 2 bildet einen Sinterformkörper 1, der
innerhalb eines Außenzahnkranzes 2 axial vorragende Segmente 3 und 4 als
Impulsgeber zur Antriebssteuerung aufweist, wobei die Segmente 3 und 4 gegen
einander radial versetzt angeordnet sind, so daß sich für den gesamten Sinterform
körper 1 eine vergleichsweise aufwendige geometrische Gestalt mit unterschiedli
chen Querschnitten entlang seiner Hauptachse 5 ergibt. Um die durch diese
unterschiedlichen Querschnitte bedingten Schwierigkeiten bezüglich des Pressens
eines solchen Sinterkörpers 1 aus einem Sinterpulver zu umgehen, wird der
Formkörper 1 in zwei Teilkörper 6 und 7 aufgeteilt. Die Teilung ist dabei so getrof
fen, daß die axial vorragenden Segmente 3 und 4 dem ringförmigen Teilkörper 7
zugeordnet sind, während das eigentliche Zahnriemenrad durch den Teilkörper 6
gebildet wird, der den Teilkörper 7 in einer axialen Ausnehmung 8 formschlüssig
aufnimmt, wie dies insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann.
Die beiden Teilkörper 6 und 7 weisen somit gegenüber dem zusammengesetzten
Formkörper 1 eine erheblich einfachere geometrische Gestalt auf, was das Form
pressen dieser Teilkörper 6 und 7 aus Sinterpulver wesentlich erleichtert. Aufgrund
der gleichmäßigeren Massenverteilung können die Teilkörper 6 und 7 mit einer
gleichmäßigen Dichteverteilung unter Einhaltung geringer Toleranzen gepreßt und
ineinandergefügt werden, um anschließend gemeinsam beispielsweise bei einer
Temperatur von 1100 bis 1250°C mit temporärer flüssiger Phase gesintert zu
werden. Das gesonderte Formpressen der Teilkörper 6 und 7 bringt nicht nur eine
wesentlich verbesserte Maßhaltigkeit des Sinterformkörpers 1 mit sich, der somit
keiner aufwendigen mechanischen Nachbearbeitung bedarf, sondern erlaubt auch
den Einsatz unterschiedlicher Sinterpulver, um den jeweiligen örtlich unterschiedli
chen Werkstoffanforderungen vorteilhaft zu entsprechen. Der Teilkörper 7 kann
demgemäß aus einem für die Funktion des Impulsgebers günstigen weichmagneti
schen Sinterpulver, der Teilkörper 6 aber aus einem Sinterpulver mit einer hohen
mechanischen Festigkeit gepreßt werden. Nach dem Sintern kann der Sinterform
teil 1 in herkömmlicher Art einem Kalibriervorgang unterworfen werden.
Damit eine über die Sinterverbindung hinausgehende Verbindung der beiden
Teilkörper 6 und 7 erreicht wird, kann der Teilkörper 6 mit axial über den Teilkörper
7 vorragenden Umfangsabschnitten 9 versehen werden, die nach dem gemein
samen Sintern gegen den Teilkörper 7 umgebördelt werden. In der Fig. 2 sind die
Umfangsabschnitte 9 in der Ausgangsposition vor dem Umbördeln dargestellt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 bildet der Sinterformkörper
1 einen mit einem Reibkonus versehenen Außenzahnkranz 10, der als ein Teilkör
per 6 den über den Außenzahnkranz 10 axial vorragenden Konusring als anderen
Teilkörper 7 umschließt. Der Teilkörper 7 ist mit drei radial vorragenden Ansätzen
11 versehen, die in entsprechende Ausnehmungen des Teilkörpers 6 eingreifen.
Die beiden Teilkörper 6 und 7 werden wieder gesondert aus unterschiedlichen
Sinterpulvern gepreßt, um die Preßlinge anschließend zusammenzufügen und
gemeinsam sintern zu können. Die mögliche zusätzliche Verstemmung der ges
interten Teilkörper 6 und 7 wird durch die Umfangsabschnitte 9 des Teilkörpers 7
in der Fig. 4 veranschaulicht. Durch ein Umbiegen dieser Umfangsabschnitte 9
gegen den Teilkörper 6 hin wird dieser übergriffen und zusätzlich gegenüber einer
axialen Verlagerung festgehalten.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen eines entlang einer Hauptachse unterschiedliche
Querschnitte aufweisenden Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahnriemen-
oder Kettenrades, durch ein Formpressen eines Sinterpulvers in Richtung der
Hauptachse und ein anschließendes Sintern, dadurch gekennzeichnet, daß wenig
stens zwei in Richtung der Hauptachse formschlüssig ineinandersteckbare Teilkör
per aus Sinterpulver gepreßt werden, die jeweils einen axialen Abschnitt des
Sinterformkörpers mit unterschiedlichen Querschnitten bilden, und daß die für sich
gepreßten und gegebenenfalls vorgesinterten Teilkörper nach einem Zusammen
fügen gemeinsam gesintert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper
nach ihrem gemeinsamen Sintern zusätzlich mechanisch durch ein Verstemmen
oder ein Umbördeln entsprechender Umfangsabschnitte miteinander verbunden
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teilkörper aus unterschiedlichen Sinterpulvern gepreßt werden.
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