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J
DIM360 (Ver 1.5 21 Nov 2005) - 1100000/0 1710000/0 1720000/0
1281461
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20030205
EP
01127413.1
20011123
20011123
20020304
de
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10135485
20010720
DE
20030205
200306
20030205
200306
7
7B 22F 3/20 A
7C 22C 1/04 B
7B 22F 3/15 -
7C 22C 32/00 -
// B22F3/15, C22C32/00
de
Verfahren zur endkonturnahen Fertigung von Bauteilen bzw. Halbzeugen aus schwer zerspanbaren Leichtmetalllegierungen, und Bauteil bzw. Halbzeug, hergestellt durch das Verfahren
en
Process for preparing near net shape workpieces from light metal alloys that are difficult to work, and workpieces obtained thereby
fr
Procédé de fabrication d'ébauches de forme quasi définitive à partir d'alliages légers difficilement usinables, ainsi que ébauches ainsi préparés
Schwäbische Hüttenwerke GmbH
00503852
SHW0202EP
Hüttenwerke GmbH, Schwäbische
Wilhelmstrasse 67
73433 Aalen-Wasseralfingen
DE
Manfred Arlt
Kirchstr.31/1
73092 Heiningen
DE
Alfred Bölster
Im Unteren Feld 15
73463 Westhausen
DE
Anton Eiberger
Johannesstr 17
73488 Ellenberg
DE
Thomas Franz
Ludwigstr 7
73430 Aalen
DE
Dr.Manfred Heinritz
Schellingstr 98/1
73431 Aalen
DE
Dr.Rainhard Laag
Ringstr.34
73441 Bopfingen
DE
Dr.Angelika Pohl
Zamenhofstr.56
70197 Stuttgart
DE
Jochem Schmid
Klosterweg 30/1
73072 Donzdorf
DE
Otto Stock
Schulstr.6
73447 Oberkochen
DE
Gerard Subeck
Im Mühlfeld 17
73433 Aalen
DE
Neidl-Stippler & Partner
00101071
Rauchstrasse 2
81679 München
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur endkonturnahen Fertigung von Bauteilen bzw. Halbzeugen aus schwer zerspanbaren Leichtmetalllegierungen mit den folgenden Schritten:
- ein Pulvermaterial, welches Leichtmetall und Legierungsbestandteile, insbesondere Verschleißträger aufweist, wird bereitgestellt;
- das Pulvermaterial wird isostatisch zu einem Formkörper gepresst; und
- der Formkörper wird einem Strangpressvorgang nahe der Sintertemperatur des Leichtmetalls unterzogen.
Ferner betrifft sie ein durch das Verfahren hergestelltes Bauteil bzw. Halbzeug.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur endkonturnahen Fertigung von Bauteilen bzw. Halbzeugen aus schwer zerspanbaren Leichtmetalllegierungen und ein durch das Verfahren hergestelltes Bauteil bzw. Halbzeug.
Herkömmlicherweise wird bei der pulvermetallurgischen Herstellung von hochverschleißfesten Bauteilen der Werkstoff als Pulver angeliefert, im klassischen Pulverpressverfahren verarbeitet, gesintert, wärmebehandelt und kalibriert. Die Eigenart eines solchen hochverschleißfesten Werkstoffes ist jedoch ein starker Verzug beim Sintern, der durch die notwendige Flüssigphasensinterung hervorgerufen wird. Die geforderte Form- und Maßgenauigkeit beim anschließenden Kalibrieren ist hier eingeschränkt.
Um diesen Nachteil der oben genannten Werkstoffe im Punkt Genauigkeit zu beheben, wird erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und ein Bauteil bzw. Halbzeug gemäß dem Anspruch 11 zur Verfügung gestellt. Die Unteransprüche richten sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Mit anderen Worten und in einer Ausführungsvariante kann die Erfindung auch bezeichnet werden als Verfahren zur Herstellung eines Sinterteiles aus Sinterleichtmetall mit veränderlichen Anteilen an Verschleißschutzpartikeln als Legierungsanteil.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist diese ein Verfahren zur Herstellung von Sinterformteilen aus Leichtmetallen, vorzugsweise Aluminium mit 10 - 30 % Siliziumanteilen, Mg 0 - 3 %, Cu 0 - 5 %, Zn und Fe 0 - 7 %. Auch andere Leichtmetalle mit veränderten Si-Anteilen sind so herstellbar. Alternativ zu Si als Verschleißträger können auch Hartstoffpartikelzusätze wie Oxide, Carbide und Silikate mit Anteilen von 0 - 30 % eingesetzt werden.
Das Verfahren vereinigt vorteilhafterweise die Verfahren Kalt- oder Heißisostatpressen, Strangpressen, Sägen und Kalibrieren mit vorzugsweise integriertem Facettieren, gegebenenfalls Warmbehandeln und Schmieden zu einer neuartigen Gesamtheit.
Ausgangspunkt der Erfindung ist bei einer Ausführungsform der pulvermetallurgische Werkstoff Aluminium mit Si-Anteilen von ca. 14 % der unter anderem in einer Anwendung als Kettenrad gegen eine Stahlkette, als Rotor und Stator in einem Nockenwellenverstellersystem oder einer Ölpumpe hervorragende, bisher nicht gekannte, gute Verschleißeigenschaften besitzt.
In bevorzugter Ausführung wird die Erfindung mit folgenden Verfahrensschritten umgesetzt:
- Verpressen des Rohpulvers in einer Kalt- oder Heißisostatpresse zu einem Bolzen oder einer Form, die zum späteren Strangpressen geeignet ist. Vorteilhaft ist hier der Einsatz eines gepressten Bolzens aus Leichtmetallpulver, um im Gegensatz zu schmelzmetallurgisch hergestellten Bolzen ein gleichmäßigeres Gefüge ohne Lunker und Seigerungen etc. (mit gleichmäßig guter Si-Verteilung und damit guten Verschleißeigenschaften) zu erhalten;
- Strangpressen des Bolzens nahe der Sintertemperatur des Leichtmetalls. Dabei Rekristallisation des Gefüges und Temperaturerhöhung bis zur optimalen Temperatur. Der Strangpressbolzen hat nun schon eine sehr gute Maßtoleranz, die für manche Bauteile schon genügen kann;
- wenn die Maßtoleranz noch nicht ausreichend ist, um hochpräzise, einbaufertige Konturen zu erhalten, wird der stranggepresste Bolzen noch weiter nachkalibriert;
- der Strangpressbolzen wird in das für das Bauteil später notwendige Maß in geeigneter Weise getrennt. Gegebenenfalls wird er dann noch warmbehandelt, einem Nachkalibrierarbeitsgang unterzogen und an definierten Kanten facettiert. Denkbar ist auch, den Strang als Ganzes in einer Art Ziehprozess auf genaue Maße zu bringen und danach zu trennen.
Erfindungsgemäß wird die bei Sinterteilen übliche Präzision erzeugt. Die großen Verzüge wie im oben beschriebenen klassischen Sinterverfahren treten hier nicht mehr auf. Der hochverschleißfeste Werkstoff ist in engen Maßtoleranzen herstellbar.
1. Verfahren zur endkonturnahen Fertigung von Bauteilen bzw. Halbzeugen aus schwer zerspanbaren Leichtmetalllegierungen mit den folgenden Schritten:
- ein Pulvermaterial, welches Leichtmetall und Legierungsbestandteile, insbesondere Verschleißträger aufweist, wird bereitgestellt;
- das Pulvermaterial wird isostatisch zu einem Formkörper gepresst; und
- der Formkörper wird einem Strangpressvorgang nahe der Sintertemperatur des Leichtmetalls unterzogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Leichtmetall Aluminium verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Legierungsbestandteile Silizium, vorzugsweise 10 - 30 % Si, Magnesium, vorzugsweise 0 - 3 % Mg, Kupfer, vorzugsweise 0 - 5 % Cu, Zink, vorzugsweise 0 - 7 % Zn, Eisen, vorzugsweise 0 - 7 % Fe umfassen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als Verschleißträger Silizium und/oder Hartstoffpartikelzusätze, insbesondere Oxide, Carbide und Silikate, bevorzugt mit Anteilen von 0-30% eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Pulvermaterial heiß- bzw. kaltisostatisch zu dem Formkörper gepresst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Strangpressen so durchgeführt wird, dass eine Rekristallisation des Gefüges und Temperaturerhöhung bis zur optimalen Temperatur eintritt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der gepresste Strang nach dem Strangpressen vereinzelt wird, insbesondere durch einen Schneidvorgang zu einhöhigen Bauteilen bzw. Halbzeugen vereinzelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem nach der Vereinzelung eine Weiterverarbeitung bzw. Kalibrierung des Bauteils bzw. Halbzeuges durchgeführt wird, wenn vorgegebene Eigenschaften bzw. Maßtoleranzen noch nicht erreicht sind, insbesondere durch eine Nachkalibrierung und/oder eine Facettierung.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Strangpressprodukt durch einen Ziehvorgang weiterverarbeitet wird, wenn vorgegebene Eigenschaften bzw. Maßtoleranzen noch nicht erreicht sind, worauf dann eine Vereinzelung erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Strangpressprodukt wärmebehandelt wird.
11. Bauteil bzw. Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.