Schmiedemaschine zum Herstellen pulvermetallurgischer Werkstücke grosser Dichte

Abstract

 Eine Schmiedemaschine zum Herstellen pulver­metallurgischer Werkstücke (1) großer Dichte durch Warmschmieden von in eine zylindrische Blechkapsel (3) eingefülltem Metallpulver (2) weist wenigstens drei gleichzeitig in einer Ebene schlagende Werk­zeuge (4) auf.
Um die Schmiedemaschine mit geringem Aufwand für ein rationelles Herstellen pulvermetallurgischer Werkstücke (1) geeignet zu machen, besitzen die Werkzeuge (4) kegelige Arbeitsflächen (5), die in der unteren Totpunktlage der Werkzeuge (4) einen Kegelstumpf (6) bilden. Der große Durchmesser dieses Kegelstumpfes entspricht dabei dem Durchmesser der unverformten Kapsel (3) und der kleine Durchmesser ist demgegenüber entsprechend einem Verformungsgrad von 1,5:1 bis 3:1 verkleinert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiede­maschine zum Herstellen pulvermetallurgischer Werk­stücke großer Dichte durch Warmschmieden von in eine zylindrische Blechkapsel eingefülltem, vorzugsweise im Vakuum oder in einer Schutzgasatmospähre vorgesin­tertem Metallpulver, mit wenigstens drei gleichzeitig in einer Ebene schlagenden Werkzeugen.

[0002] Es gibt bereits verschiedenste Verfahren, um aus pulverförmigen Stoffen, vorzugsweise metalli­scher Basis, durch Pressen und/oder Sintern Sinter­metalle zu gewinnen und so auch pulvermetallurgi­sche Werkstücke herzustellen. Dazu werden meist die entsprechend zusammengesetzten Metallpulver in Blechkapseln eingebracht, mechanisch verdichtet und evakuiert oder einer Schutzgasatmosphäre ausge­setzt, worauf die Kapseln abgeschlossen und gesintert werden. Die so gesinterten Teile sind sehr porös, doch läßt sich der Porenraum durch hohe Drücke und intensives Sintern verringern und die Teile verdich­ten, was auch in einem Vorsintern zum Erzielen einer für einen nachfolgenden Bearbeitungsschritt erforder­lichen Festigkeit und einem Fertigsintern zum Errei­chen der tatsächlich gewünschten technologischen Eigen­schaften der Werkstücke erfolgen kann. Um ein praktisch 100% dichtes Gefüge der pulvermetallurgischen Werk­stücke zu bekommen, müssen allerdings bisher die Blechkapseln od. dgl. nach dem Sintern der Pulver­füllungen in einer heißisostatischen Presse unter hoher Temperatur und allseitigem hohem Gasdruck kom­primiert werden. Dieser heißisostatische Preßvorgang ist aber nicht nur zeitraubend und teuer, sondern verlangt darüber hinaus auch noch äußerst aufwendige, für ein solches Spezialverfahren geeignete Pressen mit dem Zeitbedarf des Verfahrens entsprechend eng begrenzter Kapazität.

[0003] Es wurde auch schon vorgeschlagen, durch ein Schmiedeverfahren zu sintern, doch gibt es dazu bisher nur allgemeine Überlegungen und noch keine brauchbaren Angaben für eine erfolgreiche Durchführung dieses Schmiede-Sinterverfahrens, da ein Schmieden ohne Ge­senk durch die freie Breitung des Werkstückes zu einer Auflockerung und nicht zu einer Verdichtung des Gefüges beiträgt.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Schmiedemaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die mit verhältnismäßig geringem Bau- und Konstruktionsaufwand ein besonders rationelles Herstellen pulvermetallurgi­scher Werkstücke ermöglicht.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Werkzeuge kegelige Arbeitsflächen aufweisen, die in der unteren Totpunktlage der Werkzeuge einen Kegelstumpf mit einem dem Durchmes­ser der unverformten Kapsel angepaßten großen Durch­messer und einem demgegenüber entsprechend einem Ver­formungsgrad von vorzugsweise 1,5:1 bis 3:1 verklei­nerten kleinen Durchmesser bilden. Durch diese Werk­zeuge kann die vorgesinterte Kapsel tatsächlich statt einem heißisostatischen Preßvorgang einem die ge­wünschte Verdichtung des Gefüges mit sich bringenden Schmiedevorgang unterworfen werden, wobei die zur Ver­dichtung führende Verformung jeweils den gesamtem Umfangsbereich erfaßt und nicht durch einen unkontrol­lierten radialen Materialfluß beeinträchtigt wird. Der Schmiedevorgang läuft in kürzester Zeit ab und erlaubt hohe Verarbeitungskapazitäten, wozu noch kommt, daß das Ausgangsmaterial, nämlich die pulvergefüllte Kapsel, zu einem Stabstahl verarbeitet wird und sich daher ein eigener zusätzlicher Arbeitsschritt zur mecha­nischen Verformung und Weiterbehandlung des Werkstückes, wie er beim üblichen Sintern an das Fertigsintern an­schließen muß, erübrigt. Die Blechkapsel wird mitge­schmiedet und verzundert bei der Verformung. Das Vorsintern läßt sich in einem üblichen Schmiede­ofen erreichen, während die Kapsel auf Schmiedetemperatur gebracht wird, worauf sie ,um die gewünschte 100%-ige Verdichtung zu erreichen, mit einem Verformungsgrad von 1,5:1 bis 3:1 in einem Durchgang abgeschmiedet werdenkann. Der Verformungsgrad hängt dabei von der Pulverkorngröße, -form und -eigenschaft ab.

[0006] Beträgt erfindungsgemäß der Kegelwinkel der Arbeitsflächen 2 bis 20°, ist die Werkstückverformung bis zum gewünschten Verformungsgrad ohne Rißgefahr od.dgl. in einem Schmiededurchgang zu erreichen.

[0007] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 ein Schmieden mit erfindungsgemäßen Schmiede­werkzeugen im Schaubild und die

Fig. 2 und 3 dieses Schmieden in Form eines Axial­schnittes bzw. einer Stirnansicht.

[0008] Um pulvermetallurgische Werkstücke 1 großer Dichte herstellen zu können, wird eine mit Metallpulver 2 gefüll­te Blechkapsel 3, die in nicht weiter dargestellter Weise vorgesintert und auf Schmiedetemperatur gebracht wurde, abgeschmiedet, wobei es auf Grund eines ent­sprechend großen Verformungsgrades beim Schmieden unter gleichzeitiger Längung zu einer Verdichtung des Pulvers 2 in der Kapsel 3 kommt. Durch das Schmieden entsteht als pulvermetallurgisches Werkstück 1 ein fertiggesinterter Stabstahl mit bis zu 100%-ig dichtem Gefüge. Die Ver­formung muß dabei jeweils den ganzen Umfang der Kapsel 3 erfassen, so daß vier Schmiedewerkzeuge 4 vorgesehen sind, die jeweils eine kegelige Arbeitsfläche 5 aufwei­sen und in ihrer unteren Totpunktlage einen möglichst geschlossenen Kegelstumpf 6 bilden. Die vier Werkzeuge 4 schlagen gleichzeitig in einer Ebene und, um das Ent­stehen von Graten zu vermeiden bzw. ein gleichmäßiges Durchschmieden zu erreichen, wird die gefüllte Kapsel 3 mit einem nicht weiter dargestellten Manipulator nicht nur axial vorgeschoben, sondern auch nach jedem Arbeits­hub um ihre Achse verdreht.

Ansprüche

1. Schmiedemaschine zum Herstellen pulvermetal­lurgischer Werkstücke (1) großer Dichte durch Warm­schmieden von in eine zylindrische Blechkapsel (3) eingefülltem, vorzugsweise im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre vorgesintertem Metallpulver (2), mit wenigstens drei gleichzeitig in einer Ebene schlagenden Werkzeugen (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (4) kegelige Arbeitsflächen (5) aufweisen, die in der unteren Totpunktlage der Werk­zeuge (4) einen Kegelstumpf (6) mit einem dem Durch­messer der unverformten Kapsel (3) angepaßten großen Durchmesser und einem demgegenüber entsprechend einem Verformungsgrad von vorzugsweise 1,5 : 1 bis 3 : 1 verkleinerten kleinen Durchmesser bilden.

2. Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Kegelwinkel der Arbeitsflächen (5) 2 bis 20° beträgt.

Zeichnung