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Title:
METHOD FOR PRODUCING A SINTERED PART
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/009752
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a method for producing a sintered metal part, specially a connecting rod or a filter. Said method is used to form a green compact from a sinterable powder containing binders in a basic forming process having at least one step and by applying pressure and/or heat. Said green compact represents a basic form of a part. It is then given the desired form for sintering in at least one further forming process and afterwards sintered.

Inventors:
ARNHOLD VOLKER (DE)
ERNST EBERHARD (DE)
KYNAST WIELAND (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/004852
Publication Date:
March 12, 1998
Filing Date:
September 06, 1997
Export Citation:
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Assignee:
KREBSOEGE GMBH SINTERMETALL (DE)
ARNHOLD VOLKER (DE)
ERNST EBERHARD (DE)
KYNAST WIELAND (DE)
International Classes:
B01D39/20; B22F3/16; F16C7/02; F16C9/04; (IPC1-7): B22F3/16
Foreign References:
EP0651166A11995-05-03
CH335196A1958-12-31
EP0262418A21988-04-06
US4923674A1990-05-08
Other References:
G.T.BROWN P.K.JONES: "Experimental and practical aspects of the powder forging process; in: Modern developments in powder metallurgy, Proceedings of the 1970 international powder metallurgy conference, vol.4: Processes; ed. H.H.Hausner", 1971, PLENUM PRESS, NEW YORK LONDON, XP002053725, 1501
Attorney, Agent or Firm:
Maxton, Alfred (K�ln, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten metallischen Bauteils, insbesondere eines Pleuels oder eines Filters, durch das in einem wenigstens einstufigen Grundformungsprozeß aus Bindemittel enthaltendem sinterbaren Pulver ein Grünling unter Druck und/oder Wärmeeinwirkung geformt wird, der eine Bauteilgrundform darstellt und dem in wenigstens ei¬ nem weiteren Formungsprozeß die für die Sinterbehandlung ge wünschte Form gegeben wird und der danach gesintert wird.
2. Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die durch den Grundformungsprozeß erzeug¬ te Bauteilgrundform annähernd der Endform des Bauteils en spricht, d. h. endkonturnah ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine für den anschließenden weiteren Formungsprozeß ausreichende Gründich te und Grünfestigkeit gegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Preßverfahren handelt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Spritzgießverfahren handelt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Extrusionsverfahren handelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Preßverfahren um Warmpressen handelt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine relative Gründichte von mindestens 40% bis 95% der theoretischen Dichte gegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß in dem weiteren Formungsprozeß dem Grünling mit einem mechanischen Bearbeitungsverfahren die für den Sinterprozeß gewünschte Form gegeben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Bauteil nach dem Sintern geschmiedet wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten metallischen Pleuels nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Bauteileinzelformen, insbesondere Bundflä¬ chen, Schraubenbohrungen, Gewinde, das große und kleine Pleu¬ elauge, Haltenuten für die Lagerschalen, Anrißkerben und/oder Ölbohrungen, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/oder nachbearbeitet werden.
12. Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteileinzelformen, insbesondere die Filterbohrung, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/ oder nachbearbeitet werden.
Description:
Bezeichnung Verfahren zur Herstellung eines gesinterten Bauteils

Beschreibung

Pulvermetallurgisch hergestellte Bauteile werden durch Pres¬ sen eines Grünlings aus einer sinterbaren Pulverzusammen- setzung und anschließendem Sintern hergestellt. Das fertig gesinterte Bauteil kann anschließend kalibriert, geschmiedet und/oder einer mechanischen Nachbehandlung unterzogen werden, um die gewünschte Bauteilform und -eigenschaft zu erhalten.

Ein spezielles Preßverfahren stellt das Warmpressen dar, bei welchem der pulverförmige Grundwerkstoff bei erhöhter Tempe- ratur zu einem Grünling verdichtet wird, der die für das Sin¬ tern gewünschte Endform aufweist. Aus der EP-A2-0 555 578 ist es bekannt, ein sinterbares Metallpulver mit einem Gleit¬ mittel zu vermischen. Durch die Verwendung dieses Gleitmit¬ tels wird der bei dem Warmpressen von Grünlingen auftretende Verschleiß an den Wänden der Preßform beim Verdichten bzw. auch beim Ausstoßen des Grünlings vermindert. Weiterhin ist durch die Verwendung dieses Gleitmittels eine verringerte Kraft notwendig, um den Grünling aus der Form zu stoßen. Außerdem werden eine verbesserte Dichte und erhöhte Festig- keitseigenschaften des Grünlings erreicht.

Der gepreßte Grünling erhält in dem sich anschließenden Sin¬ terprozeß unter Schutzgas abhängig von der Zeit und Tempera¬ tur die geforderte Festigkeit, ohne daß eine größere Formän- derung stattfindet. Um eine aufwendige und teure mechanische

Bearbeitung nach dem Sintern so gering wie möglich zu halten, wird der Grünling möglichst endkonturnah gepreßt.

Als nachteilig erweisen sich die Verfahren dann, wenn schnell und kostengünstig gesinterte Bauteile als Muster,

Prototyp oder in Kleinserie hergestellt werden sollen. Um ein Muster eines gesinterten Bauteils zu erzeugen, das nach dem Sintern die gleichen Eigenschaften wie ein späteres Serien-

teil aufweist, muß ein Preßwerkzeug hergestellt werden, das einen Grünling in der gewünschten Endform erzeugt. Werden an das gesinterte Bauteil erhöhte Festigkeitsanforderungen ge¬ stellt, muß auch ein entsprechendes Schmiedewerkzeug gebaut werden. Die produzierten Muster können anschließend unter Be¬ triebsbedingungen funktional geprüft werden. Eventuelle Um- konstruktionen des Bauteils, die sich nach der Prüfung des¬ selben Bauteils unter Betriebsbedingungen ergeben, erfordern es, daß jeweils ein neues, an die Umkonstruktion angepaßtes Preßwerkzeug und gegebenenfalls Schmiedewerkzeug gebaut wer¬ den muß, bevor die hiermit erzeugten Muster erneut geprüft werden können. Eine Umkonstruktion und ein daraufhin angepa߬ tes Preßwerkzeug und gegebenfalls Schmiedewerkzeug kann auch aufgrund geänderter Kundenspezifikationen notwendig sein. Aus der Notwendigkeit, Muster mit den Eigenschaften zu untersu¬ chen, wie sie auch Bauteile einer Serienfertigung aufweisen würden, ergibt sich ein sehr zeit-, kosten- und materialin¬ tensives Herstellungsverfahren.

Eine weitere Möglichkeit, Muster von gesinterten Bauteilen herzustellen, besteht darin, daß ein gesintertes Bauteil mit einfacher Geometrie und standardisierten Preßwerkzeugen her¬ gestellt wird. Alternativ kann ein Preßwerkzeug gebaut wer¬ den, das der gewünschten späteren Form des gesinterten Bau- teils sehr nahe kommt. Beide Möglichkeiten beinhalten, daß das gesinterte Bauteil nachträglich mechanisch bearbeitet werden muß, um die gewünschte Endform des Musters zu erhal¬ ten. Auch diese beiden Verfahrensmöglichkeiten sind zeit-, kosten- und materialintensiv. Besonders nachteilig erweist sich bei diesen beiden Verfahrensvarianten jedoch, daß durch die notwendige mechanische Bearbeitung die Bauteile nicht die gleichen Eigenschaften aufweisen wie werkzeugfallende Bautei¬ le, d. h. Bauteile, deren äußere Geometrie nach dem Sintern nicht mehr wesentlich verändert wird. Insbesondere werden durch die nachträgliche mechanische Bearbeitung hohe Eigen¬ spannungen in das gesinterte Bauteil induziert und die Ober¬ fläche beeinflußt, so daß es nur bedingt möglich ist, die auf Prüfständen ermittelte Bauteileigenschaften auf werkzeugfal-

lende Serienbauteile zu übertragen, und somit eine Entschei¬ dung über die Einsetzbarkeit solcher Muster in Systemlösungen erschwert wird.

Nachteilig erweisen sich die bekannten Verfahren auch zur Se¬ rienherstellung von gesinterten Bauteilen, da gesinterte Bau¬ teile, die außerdem geschmiedet und/oder nachbehandelt worden sein können, erhöhte Festigkeitseigenschaften aufweisen und somit eine nachträgliche mechanische Bearbeitung erschwert wird. Dies führt zu längeren Bearbeitungszeiten und höherem Werkzeugverschleiß. Insbesondere bei der Bearbeitung von hochfeste gesinterten und gegebenenfalls noch zusätzlich ge¬ schmiedeten Pleueln erweist sich die mechanische Bearbeitung der nach dem Sinterprozeß noch zu bearbeitenden Bauteilein- zelformen wie, Bundflächen, Pleuelschraubenbohrungen, Pleue¬ laugen und dgl. als aufwendig aufgrund der schweren Bearbeit- barkeit des gesinterten Pleuels.

Als nachteilig hat sich auch bei der Fertigung von gesinter- ten Filtern erwiesen, daß bei der spanenden Bearbeitung der Filter die für die Funktion des Filters benötigten Poren durch die Bearbeitung wenigstens teilweise verschlossen wer¬ den, so daß sich eine schlechtere Durchströmbarkeit und somit schlechtere Filterwirkung ergibt.

Aus den beiden Veröffentlichungen von Rutz, H.G., Cimino, T.M. Luk, S.H., "A Novel Machining Method for High Performan¬ ce Ferrous P/M Materials", SAE Publication No. 960379, SÄE International, Warrendale, PA und von Cimino, T.M. , Luk, S.H., "Machinability Evaluation of Selected High Green

Strength P/M Materials", Advances in Powder Metallurgy & Par- ticulate Materials - 1995, Vol. 2, Part 8, pp 129-148, Metal Powder Industries Federation, Princeton, NJ. ist es lediglich bekannt, zur versuchsweisen Ermittlung von Verfahrensparame- tern für das Bohren von Grünlingen aus einem pulvermetallur¬ gischen Material einen stabförmigen Probekörper zu fertigen. An diesem Probekörper werden dann die Zerspanungsbedinungen untersucht, wobei die Geometrie des Probekörpers selbst.

d. h. seine äußere Form bei allen Untersuchungen nicht geän¬ dert oder bearbeitet wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend dar- gelegten Nachteile zu vermeiden und das Verfahren zur Her¬ stellung von gesinterten Bauteilen zu vereinfachen, wobei sich dies sowohl auf Muster und Kleinserien als auch auf Se¬ rienteile bezieht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Ver¬ fahren zur Herstellung eines gesinterten Bauteils, insbeson¬ dere eines Pleuels oder eines Filters, durch das in einem we¬ nigstens einstufigen Grundformungsprozeß aus Bindemittel ent¬ haltendem sinterbaren Pulver ein Grünling unter Druck und/oder Wärmeeinwirkung geformt wird, der eine Bauteilgrund¬ form darstellt und dem in wenigstens einem weiteren Formungs- prozeß die für Sinterbehandlung gewünschte Form gegeben wird und der danach gesintert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die Bau¬ teilgrundform des Grünlings eine einfache Geometrie aufweisen kann, die sich durch einfache und in ihrer Herstellung ko¬ stengünstige Preßwerkzeuge fertigen läßt. Eine Bauteilgrund¬ form des Grünlings kann beispielsweise durch einen Quader, eine räumlich gekrümmte Form oder eine beliebige Kombination derselben beschrieben werden. Der eine einfache Geometrie aufweisende Grünling wird in einem dem Grundformungsprozeß folgenden weiteren Formungsprozeß auf die gewünschte Form ge¬ bracht und dann der Sinterbehandlung unterzogen. Das erfin- dungsgemäße Verfahren eignet sich für alle bindemittelhalti- gen Sinterpulverzusammensetzungen, insbesondere aber für ent¬ sprechende Metallsinterpulver. Beispielsweise können ANCORDENSE™ Materialien der Firma HOEGANAES eingesetzt wer¬ den, die eine Fertigung von Grünlingen mit einer hohen Grün- dichte und Grünfestigkeit ermöglichen.

Interessant ist die Verwendung von solchen Grünlingen insbe¬ sondere bei der Herstellung von Kleinserien, Mustern oder

Prototypen. Durch den sich an den mittels einem einfachen Grundformwerkzeug bewirkten Grundformungsprozeß anschließen¬ den weiteren Formungsprozeß kann dem Grünling noch im Grün¬ zustand seine beabsichtigte Endform gegeben werden und eine fertigungstechnisch aufwendige und somit teure Formung im gesinterten Zustand vermieden oder verringert werden. Die we¬ sentlichen weiteren Formungsbearbeitungen können nach dem er¬ findungsgemäßen Verfahren schon im Grünzustand durchge¬ führt werden. Die Formungsbearbeitungen können je nach den Gegebenheiten durch eine mechanische spanabhebende oder span¬ lose Bearbeitung oder sonstige Einwirkung erfolgen. Eine Be¬ arbeitung nach dem Sintern kann praktisch entfallen, so daß die Muster daher auch keine bearbeitungsbedingte Eigenspan¬ nung aufweisen. Die anschließend auf Prüfständen ermittelten Bauteileigenschaften, wie Oberflächenbeschaffenheit, Dichte, Eigenspannungen, Maße, Härte, Verzug und Festigkeit, sind da¬ her auch auf Serienbauteile übertragbar, die als werkzeugfal¬ lende Teile hergestellt werden. Dies ermöglicht frühzeitig die Entscheidung, ob das gefertigte Muster die an das Serien- bauteil gestellten Spezifikationen erfüllt oder ob ein neues

Muster als Variante hergestellt werden muß und erneut auf seine Bauteileigenschaften untersucht werden muß. Hierdurch ist es möglich, die zeit- und kostenaufwendige Herstellung von Mustern gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung zu verkürzen und somit ein Rapid-Prototyping auch für Sinter¬ bauteile zu verwirklichen. Insbesondere besteht die Möglich¬ keit, kurzfristig mehrere Varianten eines Musters für Tests unter Einsatzbedingungen herzustellen. Möglich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Herstellung von Mustern in einigen Tagen, im Gegensatz zu einer Herstellungszeit von einigen Monaten nach den bekannten Verfahren, wobei diese Verkürzung zusätzlich durch eine CAD-CAM-Verknüpfung unter¬ stützt werden kann. Wenn nach den Tests die endgültige Form des Bauteils konzipiert worden ist, kann auch das endgültige Grundformwerkzeug zur Herstellung des Grünlings als werkzeug¬ fallendes Teil in der Serienfertigung gefertigt werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das

Maßverhalten des endgültigen Bauteils exakt bestimmt werden kann. Das Maßverhalten kennzeichnet hierbei die Maßabweichung eines gesinterten Bauteils gegenüber einem Grünling, wobei diese Maßabweichung durch den Verzug beim Sinterprozeß her- vorgerufen wird. Während dieses Maßverhalten sich bisher nur relativ ungenau mittels Probekörpern, die nicht die endgülti¬ ge Form des Bauteils aufwiesen, bestimmen ließ, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die genaue Bestimmung des Ma߬ verhaltens bei vorgegebener Bauteilform. Wenn aufgrund der endgültigen Form des Grünlings das Maßverhalten bestimmt ist, können daraufhin exakte Vorgaben für das Vorhalten der Maße beim Preßwerkzeug abgeleitet werden und dieses anschließend hergestellt werden. Hierdurch werden kostspielige und zeit¬ aufwendige Nachbesserungen am Preßwerkzeug vermieden bzw. auf ein Mindestmaß reduziert und eine eventuell notwendige Neuan¬ fertigung des Preßwerkzeugs entfällt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die durch den Grundformungsprozeß erzeugte Bau¬ teilgrundform annähernd der Endform des Bauteils, d. h., daß die Bauteilgrundform endkonturnah ausgebildet ist. Eine derartige Form des Grünlings bietet sich insbesondere für solche Teile an, die in dieser Form bereits in der Serie her- gestellt werden, da hierdurch nach dem Sintern keine oder nur geringfügige Formungsprozesse notwendig sind, um die ge¬ wünschte, endgültige Form des Bauteils zu erzielen. Eine Form des Grünlings, die sich preßtechnisch nicht oder nur sehr schwierig realisieren läßt, kann jedoch durch vor dem Sintern durchgeführte Formungsprozesse realisiert werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine für den anschließenden weiteren Formungsprozeß ausreichende Gründichte und Grünfe- stigkeit gegeben.

In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Grundformungsprozeß um ein Urformverfahren,

insbesondere um ein Preßverfahren, ein Spritzgießverfahren, ein Extrusionsverfahren und/oder ein Warmpreßverfahren.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird durch den Grundformungsprozeß dem Grünling eine relative Dichte von 40% - 95% der theoretischen Dichte gegeben (unabhängig von der LegierungsZusammensetzung) .

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in dem weiteren Formungsprozeß dem Grünling mit einem mecha¬ nischen Bearbeitungsverfahren die für den Sinterprozeß ge¬ wünschte Form gegeben. Vorzugsweise verwendete spanende Bear¬ beitungsverfahren sind Bohren, Drehen, Fräsen, Gewinde¬ schneiden, Räumen, Stoßen und Schleifen. Es ist zwar aus der EP-A-0 330 830 bekannt, eine Vorform auch durch mechanische Bearbeitung mit einer Anriß- und Rißverlaufskerbe zu verse¬ hen. Während die EP-A-0 330 830 lehrt, eine sehr kleine An¬ riß- und Rißverlaufskerbe mit geringem Vorschub und geringem Schneiddruck zu erzeugen, um den für Druck und Erschütterun- gen empfindlichen Grünling nicht zu zerstören, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Zerspanen des Grünlings mit großen Schnittgeschwindigkeiten, hohem Schneiddruck, großem Zerspanvolumen und hoher Zerspanleistung. Insgesamt ist es wesentlich kostengünstiger, möglichst viele Formungsschritte an dem leicht zerspanbaren Grünling vorzunehmen, als diese an dem wesentlich schwerer zerspanbaren gesinterten Bauteil nach dem Sintern durchzuführen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Bauteil nach dem Sintern geschmiedet. Insbesondere, wenn er¬ höhte Festigkeitsanforderungen an die gesinterten Bauteile gestellt werden, kann das Bauteil direkt aus der Sinterwärme geschmiedet werden, oder es wird nach dem Sintern erneut er¬ wärmt und dann geschmiedet. Dadurch reduziert sich der Auf- wand für ein komplexes Preßwerkzeug erheblich. Es ist nur noch ein weniger aufwendiges Schmiedewerkzeug zu erstellen. Sollten für das Bauteil hohe Genauigkeitsanforderungen beste¬ hen, so kann es nach dem Sintern noch kalibriert werden.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, auch nach dem Sintern das Bauteil noch mechanisch zu bearbeiten oder nachzubehandeln durch beispielsweise Härten und/oder Galvanisieren.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei einem gesinterten metallischen Pleuel die Bautei¬ leinzelformen, insbesondere die Bundflächen, Schraubenbohrun¬ gen, Gewinde, das große und kleine Pleuelauge, die Haltenuten für die Lagerschalen, die Anrißkerbe und/oder die Ölbohrun¬ gen, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/oder nachbearbeitet. Für die Serienherstellung von Pleu¬ eln ist es beispielsweise sinnvoll, die Bauteilgrundform des Pleuels endkonturnah zu pressen, so daß keine oder nur wenige Formungsprozesse notwendig sind, um die äußere Kontur des

Pleuels entsprechend der Endform des Pleuels zu erzeugen. Da insbesondere die Ölbohrungen zu den Pleuelaugen und die Boh¬ rungen und Gewinde für die Pleuelschrauben aus preßtechni¬ schen Gründen nicht und/oder schwierig beim Pressen des Grün- lings erzeugt werden können, ist es vorteilhaft, wenn diese nachträglich in den im Vergleich zum gesinterten Pleuel rela¬ tiv leicht zu bearbeitenden Grünling eingebracht werden, um eine Bearbeitung des gesinterten Pleuels zu vermeiden. In die Bauteilgrundform des Pleuels werden anschließend lediglich noch die oben angeführten notwendigen Bauteileinzelformen eingebracht und/oder nachbearbeitet, so daß anschließend das Pleuel gesintert werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das gesinterte metallische Pleuel nach dem Sintern geschmie¬ det werden, um beispielsweise die Festigkeitseigenschaften des Pleuels zu verbessern.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ein gesinterter Filter nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, dessen Bauteileinzelformen, beispielswei¬ se die Bohrung oder Nuten des Filters, durch wenigstens einen weiteren Formungsprozeß erzeugt und/oder nachbearbeitet wer-

den. Filter, die nach dem bekannten Verfahren hergestellt wurden, ließen sich bisher schlecht nach dem Sintern bearbei¬ ten. Beispielsweise wurde durch das Einbringen und/oder Nach¬ bearbeiten der Filterbohrung in den Filter die Oberfläche der Bauteileinzelformen durch die mechanische Bearbeitung so ver¬ ändert, daß die Poren zwischen den Metallpulverteilen sich durch das Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen oder dergleichen, zusetzten und somit die Funktion des Filters nicht mehr ge¬ währleistet war. Durch das Erzeugen einer Bauteileinzelform, wie beispielsweise einer Filterbohrung, setzen sich die Poren bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr zu und die Funktion des Filters bleibt erhalten.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus- führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Hebel,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Pleuel in seiner Bauteilgrundform,

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein fertig bearbei¬ tetes Pleuel,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch ein fertig bearbeitetes Pleuel,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch einen ge¬ sinterten Filter.

In Fig. 1 ist in einer Aufsicht ein Hebel 1 dargestellt. Von dem Hebel 1 sollen drei Muster I - III hergestellt werden, die in ihrer Geometrie variiert und optimiert werden und nach dem Sintern auf Prüfständen unter Betriebsbedingungen hin- sichtlich ihrer Bauteileigenschaften untersucht werden sol¬ len. Dadurch, daß die mechanische Bearbeitung vor dem Sintern durchgeführt wurde, weisen die so erzeugten Bauteile nach dem Sintern annähernd gleiche geometrisch bedingte, nicht durch

Bearbeitung beeinflußte Bauteileigenschaften auf wie werk¬ zeugfallende Bauteile und lassen sich somit besser mit diesen vergleichen. Die Bohrungen 3, 4 und 5 können, da sie durch die Kinematik des Einsatzfalles für den zu entwickelnden He- bei vorgegeben sind, bereits mit dem für die Herstellung der Bauteilgrundform I vorgesehene Grundformwerkzeug erzeugt wer¬ den.

Um die unterschiedlichen Muster I - III herzustellen, wird zuerst durch Warmpressen eines mit einem Bindemittel versehe¬ nen sinterbaren Metallpulvers ein Grünling in eine Bauteil¬ grundform I gepreßt. Dieser Grünling weist nach dem Abkühlen eine bearbeitbare Gründichte und Grünfestigkeit auf. Die winklige Bauteilgrundform I des Hebels 1 läßt sich durch den Einsatz von einfachen, kostengünstig herzustellenden Grund¬ formwerkzeugen realisieren.

Bei dem Muster I wird die Außengeometrie der Bauteilgrundform I entsprechend der durchgezeichneten Linie beibehalten und gegebenenfalls nach einer Nachbearbeitung der Bohrungen 3, 4 und 5 das Muster I gesintert, so daß es danach auf seine Bau¬ teileigenschaften untersucht werden kann.

Beim Muster II wird an einem Grünling mit einer Außengeome- trie der Bauteilgrundform I die Außenform entsprechend der gestrichelten Linie durch einen weiteren Formungsprozeß, beispielsweise durch Fräsen verändert, um die geänderte Form in bezug auf die Gestaltfestigkeit untersuchen zu können. An¬ schließend wird der so bearbeitete Grünling gesintert und un- ter Betriebsdingungen auf seine im Gegensatz zum Muster I veränderten Bauteileigenschaften untersucht.

In beispielsweise einem letzten Optimierungsschritt wird dann aufgrund der vorangegangenen Untersuchungen aus einem Grün- ling mit der Bauteilgrundform I das Muster III hergestellt, das beispielweise durch Fräsen eine Außengeometrie entspre¬ chend der gekreuzten Linie erhält. Nach der mechanischen Be¬ arbeitung wird das Muster III gesintert und an-

schließend getestet. Die durch die Prüfung ermittelten Meßer¬ gebnisse lassen dann erkennen, ob noch weitere Änderungen an der Form vorgenommen werden müssen oder ob auf der Basis die¬ ses Musters die Serienfertigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommen werden kann.

Vorstehend wurde zur Erläuterung des Verfahrens nur die Bear¬ beitung der Randkontur des Grünlings als weiteren Formungs- prozeß beschrieben. Eine Veränderung der Dicke der Bauteil- grundform kann ganz oder nur in Teilbereichen oder auch eine Konturierung beispielsweise durch das Einarbeiten, insbeson¬ dere Einfräsen von Vertiefungen, entsprechend den Anforderun¬ gen ebenfalls am Grünling vorgenommen werden. Dies ist in Fig. 1 durch eine Vertiefung 2 angedeutet.

Fig. 2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein Pleuel, das in Serie gefertigt werden soll und das nach dem erfindungsge¬ mäßen Verfahren entwickelt werden soll. In einem Grundformungsprozeß wird durch Warmpressen aus einem sinter- baren Metallpulver, welches mit einem Bindemittel versehen ist, ein Grünling in einer Bauteilgrundform 6 gepreßt. Nach dem Warmpressen weist der abgekühlte Grünling eine bearbeit¬ bare Gründichte und -festigkeit auf.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen das fertig bearbeitete Pleuel 7. Bei dem Grünling werden die Bundflächen 8 vorgeschliffen und die Schraubenbohrungen 9 für die Pleuelschrauben 10 gebohrt. In die Schraubenbohrungen 9 werden Gewinde 11 geschnitten. An¬ schließend wird das große Pleuelauge 12 vorgedreht und ge- schliffen und die Haltenuten 13 für die Lagerschalen an dem großen Pleuelauge 12 eingefräst. Auch das kleine Pleuelauge 14 wird vorgedreht und geschliffen und die Ölbohrung 15 am kleinen Pleuelauge 14 eingebracht. In das große Pleuelauge 12 wird die Ölbohrung 16 gebohrt.

Danach kann das Pleuel 7 entlang der beim Warmpressen einge¬ preßten oder später mechanisch eingebrachten Rißverlaufskerbe 17 getrennt und anschließend gesintert werden.

Als Variante dieses Verfahrens kann eine Rißverlaufskerbe 17 beim Warmpressen eingepreßt werden oder in den bearbeitbaren Grünling eingebracht werden. Anschließend wird der Grünling gesintert und das Pleuel 7 entlang der Rißverlaufskerbe 17 getrennt.

In Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt durch einen gesinterten Filter 20 dargestellt. Zur Herstellung des gesinterten Fil- ters 20 kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Grün¬ ling in einer beispielsweise zylindrischen Bauteilgrundform hergestellt werden. In diesen Grünling wird die Filterbohrung 21 eingebracht. Insbesondere für die Serienherstellung von gesinterten Filtern 20 ist es sinnvoll, den Grünling endkon- turnah zu pressen. Beispielsweise kann beim Pressen des Grün¬ lings schon die Filterbohrung 21 vorgesehen sein, die nach dem Pressen durch einen weiteren Formungsprozeß, beispiels¬ weise das Bohren, Drehen, Fräsen oder Schleifen, auf ihr End¬ maß gebracht wird. Eine Bearbeitung von gesinterten Filtern im Grünzustand, hat den Vorteil, daß sich durch die mechani¬ sche Bearbeitung nicht die Poren zwischen den Metallpulver¬ teilchen zusetzen und somit die Funktion des Filters, nämlich eine gute Durchströ barkeit , gewährleistet bleibt.

Der Grundformungsprozeß kann je nach den Gegebenheiten der

Bauteilgrundform und/oder der verwendeten Sinterpulverzusam¬ mensetzung vorzugsweise durch ein Preßverfahren, ein Spritz¬ gießverfahren oder ein Extrusionsverfahren gebildet werden.

Werden erhöhte Festigkeitsanforderungen an die gesinterten

Bauteile gestellt, kann das Bauteil direkt aus der Sinterwär¬ me geschmiedet werden, oder es wird nach dem Sintern erneut erwärmt und dann geschmiedet. Dadurch reduziert sich der Auf¬ wand für ein komplexes Preßwerkzeug erheblich. Es ist nur noch ein weniger aufwendiges Schmiedewerkzeug herzustellen.

Sollten für das Bauteil hohe Genauigkeitsanforderungen beste¬ hen, so kann es nach dem Sintern noch kalibriert werden.

Weiterhin besteht die Möglichkeit auch nach dem Sintern das Bauteil noch mechanisch zu bearbeiten oder nachzubehandeln durch beispielsweise Härten und/oder Galvanisieren.