DE69405070T2

DE69405070T2 - Verfahren zur Herstellung von miteinander verbindbare gesinterte Teile

Info

Publication number: DE69405070T2
Application number: DE69405070T
Authority: DE
Inventors: Luc Ackermann; Henri Gueydan
Original assignee: Sintertech SAS
Current assignee: Sintertech SAS
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2014-10-27
Also published as: FR2711562A1; CA2134622A1; EP0651166B1; ATE157150T1; DE69405070D1; ES2105584T3; US5460776A; EP0651166A1; FR2711562B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zusammengehörigen Sinterteilen, die durch den Bruch eines einheitlichen Vorformlings hergestellt sind.
Aus dem Patent DE 83 02 636 ist ein Verfahren zur Herstellung von warmgeformten Sinterteilen bekannt, die nach dem Sintern durch Bruch eines Vorformlings hergstellt sind, an dem vor dem Sintern eine oberflächliche Einkerbung, die sich in der Ebene des späteren Bruches befindet, mit einer Schutzschicht gebildet wird. Die Einkerbung ist während des Arbeitsgangs der warmformung verschlossen. Nach diesem Verfahren werden die Arbeitsgänge der Trennung und der maschinellen Bearbeitung an dem am Ende vorliegenden Teil, das dann eine hohe Härte aufweist, durchgeführt, was gleichzeitig leistungsfähigere Mittel und hohe Kosten voraussetzt. Da die Geometrie der den Bruch verursachenden Einkerbung andererseits durch den Arbeitsgang der Warmformung modifiziert wird, ist die erzielte Bruchfläche im allgemeinen nicht plan. Um den Bruch schließlich praktisch ohne plastische Verformung durchzuführen, muß das Material eine geringe Festigkeit aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hilft diesen drei Nachteilen ab.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus folgenden Schritten:
a) Ausüben von Druck auf einen Vorformling aus Metallpulvern, wobei in den Vorformling eine oberflächliche Kerbe eingeprägt wird, die sich in der Ebene des späteren Bruches befindet,
b) Vorsintern des Vorformlings, um ihn mechanisch zu verfestigen, wobei dieser spröde bleibt,
c) ggf. Verdichten des Vorformlings durch Nachpressen,
d) ggf. maschinelle Bearbeitung der Anordnungen der mechanischen Verbindungsteile der am Ende vorliegenden Teile an dem Vorformling,
e) Brechen des vorgesinterten Vorformlings in mindestens zwei Teile bei Raumtemperatur,
f) Durchführen des endgültigen Sinterns an den Teilen, und
g) Abkühlen der Teile.
Die zusammengehörigen Teile werden dann entweder mechanisch verbunden oder einfach nebeneinander angeordnet.
Die angewandten Bedingungen beim Vorsintern sind so, daß die Zugbruchdehnung einer Probe nach der Norm NF-A-95-322, die jedoch in der Mitte eine oberflächliche Kerbe senkrecht zu ihrer Länge von 1 mm Tiefe und mit einem Krümmungsradius am Boden der Einkerbung unter 0,5, bestimmt über die gesamte Länge der Probe, aufweist, unter 1 % bleibt.
Der Bruch des Vorformlings wird entweder durch Zug oder durch Durchbiegung durchgeführt. Beim Bruch entstehen praktisch plane Bruchoberflächen.
Der Boden der Einkerbung oder Vertiefung des Vorformlings, meistens gerade, weist vorzugsweise im Querschnitt einen Krümmungsradius von < 0,5 mm und vorzugsweise < 0,2 mm auf.
Dies wird beim Komprimieren des Pulvers mit einer geeigneten Werkzeugausstattung erzielt.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel besser verständlich werden, das sich auf die Herstellung einer Pleuelstange und den dazugehörigen Lagerdeckel bezieht.

Beispiel 1

Ein Gemisch von Metallpulvern der Zusammensetzung 0,7 Gew.-% C, 4 Gew.-% Ni, 1,7 Gew.-% Cu, 0,8 Gew.-% Mo, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen wurde mit einem Druck von 700 MPa in Form von Pleuelstangen komprimiert, wobei der Fuß einer der Pleuelstangen schematisch in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Achsenebene der Bohrung 1 des Fußes der Pleuelstange 2 wurde bei der Komprimierung der Fläche 4a eingekerbt, wobei die Geometrie der V-förmigen Einkerbung 3 in der Fig. 2 dargestellt ist. Sie wird dann bei 850 ºC 20 min in einer Atmosphäre, die 80 Vol.-% Stickstoff und 20 Vol.-% Wasserstoff enthält, vorgesintert. Durch diesen Arbeitsgang kann der preßerleichternde Zusatz entfernt werden, ohne eine totale Verdichtung des Materials zu erhalten.
Sie werden dann durch Komprimierung verdichtet, wobei eine Dichte ≥ 7,4 erzielt wird.
Die Struktur weist in diesem Zustand wenig Sinterbrücken auf; sie ist prinzipiell ferritisch mit einigen kleinen Perlit- Inseln.
Die Zugfestigkeit an eingekerbten Proben (in der Fig. 2 dargestellte Kerbe) liegt in der Größenordnung von 150 MPa und die Bruchdehnung liegt typischerweise unter 1 %.
Nach der maschinellen Bearbeitung der Schraubensitze und dem entsprechenden Gewindeschneiden entlang den Achsen 5 werden die vorgesinterten Pleuelstangen durch Durchbiegen an der Ebene 6 gebrochen, wobei an die hydraulische Presse eine Belastungskraft entsprechend dem Pfeil F, der in der Fig. 3 dargestellt ist, angelegt wird.
Die beiden hergestellten Teile werden dann unter üblichen Bedingungen gesintert (1120 ºC/30 min, unter der Atmosphäre des Vorsinterns). Durch das endgültige Sintern erhalten die Teile ihre die für ihre Verwendung geeigneten Eigenschaften der mechanischen Beständigkeit und Festigkeit.
Die Erfindung weist im Vergleich mit dem Stand der Technik die folgenden Vorteile auf:
die maschinelle Bearbeitung der Anordnung der Verbindungsteile wird leicht an einem wenig beständigen und wenig festen Metall durchgeführt (unter Berücksichtigung der bekannten von dem endgültigen Sintern herrührenden Abweichungen in der Dimension);
es ist interessant festzustellen; daß selbst nach dem Sintern die gebrochenen Oberflächen vollständig komplementär bleiben, wodurch insbesondere die Phänomene von gegenseitigem Verstemmen und/oder Reibkorrosion vermieden wird;
eine einzige anfängliche Einkerbung ist erforderlich, um eine praktisch plane Bruchfläche zu erzielen;
man erhält ein Produkt, das nach dem Sintern duktil und elastisch sein kann.
Die Erfindung ist insbesondere zur Herstellung von Pleuelstangen und Lagerdeckeln, ringförmigen Teilen, die ggf. Hinterschneidungen aufweisen, Muttern (Bruch in der Achsenebene) anwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von gesinterten zusammengehörigen Metallteilen, mit folgenden Schritten:

a) Ausüben von Druck auf einen Vorformling aus Metallpulvern, wobei in den Vorformling eine oberflächliche Kerbe (3) eingeprägt wird, die sich in der Ebene des späteren Bruches befindet,

b) Vorsintern des Vorformlings, um ihn mechanisch zu verfestigen, wobei dieser spröde bleibt,

c) ggf. Verdichten des Vorformlings durch Nachpressen,

d) ggf. maschinelle Bearbeitung der Anordnungen der mechanischen Verbindungsteile der am Ende vorliegenden Teile an dem Vorformling,

e) Brechen des vorgesinterten Vorformlings in mindestens zwei Teile bei Raumtemperatur,

f) Durchführen des endgültigen Sinterns an den Teilen,

g) Abkühlen der Teile.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in Schritt g) hergestellten Teile mechanisch verbunden werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruch in Schritt e) durch Zug erzielt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r des Bodens der Einkerbung (3) unter 0,5 mm und vorzugsweise 0,2 mm liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugbruchdehnung des vorgesinterten Vorformlings unter 1 % liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbung gerade ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgänge der maschinellen Bearbeitung im wesentlichen aus Bohren und Gewindeschneiden bestehen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, das zur Herstellung von Pleuelstangen und Lagerdeckeln angewandt wird.