DE2160154A1

DE2160154A1 - Zusammengesetzte, hoch beanspruchbare Maschinenelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2160154A1
Application number: DE19712160154
Authority: DE
Inventors: William M. Farmington; Sarnes Myron C.Northville Mich. Dunn, (V.StA.)
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-12-03
Publication date: 1972-06-29
Also published as: GB1365086A; BE776249A; AR203168A1; FR2117414A5; IT945283B; US3752003A

Description

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, . "3. ÖS*. 1971

UNSER ZEICHEN: 13 553

FEDERAL-MOGUL CORPORATION Southfield, Michigan, V.St.A.

Zusammengesetzte, hoch beanspruchbare Maschinenelemente und Verfahren zu ihrer Herstellung

Bauteile für Hochleistungsmaschinen und dergleichen, die hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, werden "bis jetzt als Schmiedestücke aus teuren nickelhaltigen Legierungen hergestellt, deren hoher Preis natürlich auch zu hohen Herstellungskosten der betreffenden Bauteile führt· Bei solchen Maschinenteilen ist jedoch nur ein £eil eines solchen Maschinenteils gewöhnlich einer konzentrierten Belastung oder Spannung oder einem großen Drehmoment ausgesetzt, so daß die Verwendung von Legierungen hoher Festigkeit erforderlich ist, doch läßt es sich bis aetzt nicht vermeiden, das ganze Bauteil aus einer solchen hochwertigen Legierung herzustellen, so daß sich hohe Kosten für die Durchführung des Schmiedevorgangs ergeben.

Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß hohen Beanspruchungen standhaltende Bauteile geschaffen sind, bei denen die arbeitenden Abschnitte, die hohen oder konzentrierten Beanspruchungen, Drehmomenten, oder dergleichen ausgesetzt sind, aus gesinterten pulverförmigen hochwertigen Legierungen bestehen, während die nicht auf diese

Weise beanspruchten Abschnitte oder Teile aus einem gesinterten Pulver eines Metalls hergestellt sind, das keinen hohen Beanspruchungen standhält. Die beiden Abschnitte oder Bestandteile eines solchen Bauteils sind dadurch untrennbar miteinander verbunden, daß sie gemeinsam gesintert werden. Im Vergleich zu gleichartigen Bauteilen oder Maschinenelementen, die als Ganzes aus einer hochwertigen Legierung geschmiedet sind, wird daher die Menge der bei jedem Bauteil verwendeten kostspieligen und hochwertigen Legierung erheblich verringert, so daß sich eine entsprechende Herabsetzung der Herstellungskosten für die fertigen Bauteile ergibt, und daß sich Einsparungen an Nickel und anderen teuren Metallen er-

» zielen lassen. Gleichzeitig bleibt die hohe Beanspruchbarkeit bei einem solchen zusammengesetzten Bauteil erhalten, während auf das Schmieden von BiUteilen verzichtet werden kann, die ausschließlich aus teuren Legierungen bestehen. Untersuchungen an gemäß der Erfindung hergestellten Probestücken unter Benutzung von Zerreißprüfmaschinen haben gezeigt, daß bei diesen Probestücken die Bruchstellen nicht an den Verbindungsstellen der beiden aus verschiedenen stallen hergestellten Bestandteile auftreten.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeig

Fig. 1 in einem axialen Schnitt die Hohlform einer Brikettierpresse und veranschaulicht das Füllen der Hohlform mit einem billigen pulverf örmigen Grundmetall zum Herstellen eines Kronenzahnrades j

Fig. 2 eine Figo 1 ähnelnde Darstellung, bei der jedoch ein unterer Stempel nach unten bewegt und der dadurch freigewordene Raum mit einem Pulver aus einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung gefüllt worden ist;

Fig. 5 in einer Fig. 1 und 2 ähnelnden Darstellung die beiden Füllmengen aus Metallpulvern in der Hohlform, die zu einem Preßling verdichtet worden sind;

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Pig. 4- in einem' axialen Schnitt das zusammengesetzte, aus ketallpulvern hergestellte Rohteil, das durch Sintern des Preßlings nach Fig. 3 erzeugt worden ist;

Fig. 5 in einem axialen Schnitt eine Verformungsmatrize, mittels welcher das zusammengesetzte Rohteil nach Fig. 4 aus gesintertem Metallpulver verformt worden ist, um ein Kronenzahnrad herzustellen, wobei der die Zähne formende obere Stempel seine untere Stellungeinnimmt;

Fig. 6 in einer Fig. 5 ähnelnden Darstellung den nach oben zurückgezogenen oberen Stempel, wobei die ursprüngliche Form des Hohteils mit gestrichelten Linien angedeutet ist;

Füg. 7 im Grundriß das mit Hilfe der in Fig. 1 bis 6 dargestellten Arbeitsschritte hergestellte Kronenzahnrad}

Fig. 8 einen Schnitt längsder Linie 8-8 in Fig. 7>

Fig. 9 in. einem axialen Schnitt die Hohlform einer Brikettierpresse, wobei das anfängliche Füllen des äußeren Randabschnitts der Hohlform mit einem Pulver aus einem hohen Beanspruchungen standhaltenden Metall auf der Außenseite eines ringförmigen Trennteils zum Herstellen eines Preßlings für ein Stirnzahnrad dargestellt ist;

Fig. 10 perspektivisch des gemäß Fig. 9 benutzte Trennteil;

Fig. 11 in einer Fig. 9 ähnelnden Darstellung das Füllen des mitteleren Teils der Hohlform mit einem Pulveraus einem geringen Beanspruchungen standhaltenden Grundmetall;

Fig. 12 in einer Fig. 11 ähnelnden Darstellung das Entfernen den Trennteils;

Fig. 13 in einer Fig. 9, 10 und 12 ähnelnden Darstellung den nach unten bewegten oberen Stempel, der dazu dient, die zusammengesetzte Füllung aus Metallpulvern zu einem zusammengesetzten Preßling zu verdichten;

Fig. 14 im Grundriß das aus dem Preßling nach Fig. 13 hergestellte, zusammengesetzte, hohen Beanspruchungen stand-

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haltende Stirnzahnrad nach dem Sintern zur Erzeugung eines Eohteils;

Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie 15-15 in. Fig. 14j

Fig. 16 in einem axialen Schnitt die Hohlform einer Brikettierpresse, wobei der innere Teil der Eohlform mit einem Pulver aus einer hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung gefüllt ist, während der äußere Teil mit einem Pulver aus einem nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Grundmetall gefüllt ist, wobei die beiden Füllmengen voneinander durch ein ringförmiges Trennteil getrennt gehalten sind, das dem in Fig. 10 und 11 gezeigten ähnelt, und das entfernt wird, bevor die beiden Metallpulverfüllungen verdichtet werden, um einen zusammengesetzten Preßling zu erzeugen, der nach dem Sintern geeignet ist, den äußeren Laufring eines Kugellagers zu bilden;

Fig. 17 einen axialen Schnitt durch einen zusammengesetzten inneren Laufring für ein Kugellager, der auf ähnliche Wemse hergestellt ist wie der äußere Laufring nach Fig. 16, wobei jedoch die beiden Füllmengen miteinander vertauscht worden sind, so daß sich der Abschnitt aus der hochwertigen Legierung auf der Außenseite des Laufrings befindet, und wobei der Laufring nechträglich mit Hilfe eines Schneidwerkzeugs und/oder durch Schleifen mit einer Laufrille für die Kugellagerkugeln versehen worden ist; und

Fig. 18 in einem axialen Schnitt ein Kugellager, bei dem die zusammengesetzten äußeren und inneren Laufringe nach Fig. 16 und 17 aus gesinterten Metallpulvern verwendet sind·

In Fig. 1 bis 8 ist die erfindungsgemäße Herstellung eines zusammengesetzten, hohen Beanspruchungen standhaltenden, insgesamt mit 30 bezeichneten Kronentahnrades dargestellt, das einen ringförmigen Naben- oder Kernabschnitt 32 aus einem gesinterten, pulverförmiger nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Werkstoff, z«£, aus gesintertem Eisenpulver, umfaßt, mit dessen einer Stirnfläche durch einen Sintervor-

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gang ein ringförmiger, mit Zähnen versehener Umfangsabschnitt 34 verbunden ist, der aus einem gesinterten Pulver aus einer noch zu beschreibenden, hohen Beanspruchungen standhaltenden Legierung besteht, wobei die Zähne 36 gegenüber der Achse des Zahnrades nach außen geneigt sindo Der Naben- oder Kernabschnitt 32 bildet den tragenden Bestandteil des Zahnrades 30, mittels dessen das ZeJinrad drehfest mit einem antreibenden oder angetriebenen Bauteil verbunden werden kann, und der im Gegensatz zu dem mit Zähnen verseh enen Kandabschnitt oder Bestandteil 34 keinen konzentrierten Beanspruchungen ausgesetzt ist. Die Zähne 36 sind voneinander jeweils durch Zahnlücken oder Hüten 36 (i'ig. 7) getrennt.

Zum Herstellen des Kronen- oder KegelZahnrades 30 nach Fig. 7 und 8 wird eine auf bekannte Weise ausgebildete, insgesamt mit 40 bezeichnete Brikettierpresse benutzt, von der nur die der Hohlform 42 benachbarten l'eile dargestellt sind. Zu diesen feilen gehören eine Matrize 44 mit einer Bohrung 46, welche die äußere Begrenzung der Hohlform 42 bildet, sowie ein rohrförmiger unterer Stempel 48, der in der Bohrung 46*nach oben und unten verstellbar ist und eine ringförmige obere Stirnfläche 50 und eine zentrale Bohrung 52 aufweistβ In der Bohrung 52 des rohrförmigen unteren Stempels 48 ist ein stangenförmiger Kern 54 geführt, der eine zylindrische Außenfläche 56 hat, welche die innere Begrenzung der Hohlform 42 bildet. Die Matrize 44 und der stangenförmige Kern 54 weisen gewöhnlich eine im wesentlichen ebene obere Stirnfläche 58 bzw. 60 auf. In der Hohlform 42 ist nach oben und unten ein rohrförmiger oberer Stempel 62 (fig. 3) bewegbar, der zylindrische Außen- undlnnenflachen 64 und 66 aufweist, und der an seinem unteren Ende 68 mit miteinander abwechselnden radialen Zähnen 67 und Nuten 69 versehen ist, die so geformt sind, daß sie den Preßling in der gewünschten Weise mit Zahnradzähnen und Zahnlücken versehenj die Flächen 64 und 66 arbeiten mit der Matrize bzw. dem stangenförmigen

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Kern, d.h. den !'lachen 46 und 56, mit enger Passung, jedoch gleitend zusammen, während das gezahnte untere Ende 68 den Preßvorgang bewirkt, wobei die Oberseite 50 des unteren Stempels 48 zeitweilig als ortsfester Anschlag zur Wirkung kommt. Der obere Stempel 62 ist gewöhnlich mit einer beweglichen Platte der Presse verbunden, die ihrerseits nach oben und unten bewegt werden kann, und zwar durch einen hydraulischen Kolben oder auf mechanischem Wege mit Hilfe einer Pleuelstange, die durch die Kurbel einer Kurbelwelle betätigt wird, welche von einem Elektromotor angetrieben wird; diese an sich bekannten Teile der Presse sindthier nicht dargestellt,

| Es sei angenommen, daß vor der Durchführung des ersten

Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens die oberen Stirnflächen 58 und 60 der matrize 44 bzw. des stangenförmigen Kerns 54 in der gleichen Ebene liegen, und daß der untere Stempel 48 so weit nach unten bewegt worden ist, daß seine obere Stirnfläche 50 so angeordnet ist, daß die Hohlform 42 die gewünschte Tiefe hat. Dann betätigt eine Bedienungsperson die Presse 40, um den nicht dargestellten, auf bekannte Weiee ausgebildeten Füllschuh mit dem Pulver aus dem nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Metall, z.B. ein Eisenpulver oder pulverisiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu füllen. Dann wird derFüllschuh übder die oberen Flächen 58 und 60 der Matrize 44 und des Kerns 54 oberhalb des oberen Endes der Hohlform 42 hinweg bewegt, so daß eine erste Füllmenge 70 aus dem genannten Metallpulver in die Hohlform 42 fällt; hierauf wird der Füllschuh zurückgezogen.

Nach dem Einbringen dieser ersten Füllmenge 70 in die Eohlform 42 betätigt die Bedienungsperson die Presse 40, um die obere Stirnfläche 50 des unteren Stempels 48 nach unten zu bewegen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist; hierbei wird gleichzeitig bewirkt, daß sich die erste Füllmenge 70 in der Eohlform 42 entsprechend weit nach unten bewegt. Hierauf füllt die Bedienungsperson den Füllschuh mit einer zweiten

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Füllmenge 72 aus eine'r hohen Beanspruchungen standhaltenden pulverförmigen Legierung, woraufhin der I¹UIlschuh über die oberen Flächen 58 und 60 der Matrize 44 und des Kerns 54 sowie das offene obere Ende der Hohlform 42 hinweg bewegt wird, so daß die zweite Füllmenge 72 aus der hochwertigen Legierung in die Eohlform eintritt, woraufhin der Füllschuh wieder zurückgezogen wird·

Bei der hochwertigen Legierung kann es sich z.B. um eine Abwandlung der Legierung S.A.E.4600 handeln, welche die folgende Zusammensetzung aufweist:

0 bis 0,25% Mangan

1,75 bis 2,00% Nickel

0,55 bis 0,60% Molybdän

Rest Eisen

Die normale !legierung S.A.E. 4600 hat die folgende Zusammensetzung :

0,45	bis	0,65%	Mangan
1,65	bis	2,00%	Nickel
9,20	bis	0,50%	Molybdän
0,20	bis	0,55%	Silicium
Rest			Eisen

Bei der abgeänderten Legierung wird das Silicium fortgelassen, da die Lebensdauer der Matrizenteile durch das Silicium beeinträchtigt wird. Die genannte Legierung enthält gewöhnlich Silicium, um das Fließvermögen der geschmolzenen Legierung beim Gießen komplizierter Formen zu erhöhen·

Nunmehr setzt die Bedienungsperson die Einrichtung zum Betätigen der Preßplatte in Betrieb, um zu bewirken, daß sich die nicht dargestellte Platte zusammen mit dem mit ihr verbundenen rohrförmigen oberen Stempel 62 nach unten in die Hohlform 42 hinein bewegt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, damit die insgesamt mit 74 bezeichneten Pulvermengen zu einem

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zusammengesetzten Preßling 76 verdichtet werden, der an seiner Oberseite mit radialen Zähnen 77 u&d Zahnlücken 78 versehen ist und eine durch den Kern 54- erzeugte Öffnung 79 aufweist· Je nach der gewünschten Dichte des zusammengesetzten Preßlings 76 wird ein Druck von etwa 4000 bis 5500 kg/cm^Ä aufgebracht. Der zusammengesetzte Preßling wird dann aus der Hohlform 42 dadurch ausgeworfen, daß der untere Stempel 48 nach oben bewegt wird; hierauf wird der Preßling in einer nichtoxidierenden oder einer reduzierenden Atmosphäre, z.B. in Wasserstoff, in einem Sinterofen bekannter Art gesintert₅ wobei die Sinterzeit und die Sintertemperatur auf bekannte Weise gewählt werden. Der gesinterte zusammengesetzte Preß-™ ling 80 nach Pig. 4 aus zwei Metallpulvern mit den in der beschriebenen Weise erzeugten Zähnen 77 und den Zahnlücken wird dann dem Ofen entnommen, wobei der nur geringen Beanspruchungen standhaltende Bestandteil 82 fest und untrennbar mit dem hohen Beanspruchungen standhaltenden Bestandteil 84 verbunden ist.

Um aus dem zusammengesetzten gesinterten Eohteil 80 das Kegel- oder Kronenzahnrad 30 herzustellen, wird das Eohteil gemäß Pig. 5 in eine Hohlform 86 einer Matrize 88 einer Matrizenbaugruppe 90 eingelegt, die einen rohrförmigen Stempel 92 umfaßt, welcher mit in Umfangsabständen verteilten radialen, Zahnradzähnen entsprechenden Ansätzen 94 und Zahnlücken 95 versehen ist, welche so geformt sind, daß sie im wesentlichen zu den Zähnen 77 und den Zahnlücken 78 des Preßlinge 80 passen. Die Matrize 88 ist mit einer zentralen Bohrung98 versehene

Jetzt betätigt die Bedienungsperson die Presse, um zu bewirken, daß sich der Stempel 92 nach unten bewegt und gemäß Pig. 6 in die Hohlform 86 eintritt, woraufhin die Ansätze 94 des Stempels die mit Zähnen versehene obere Fläche des Abschnitts 84 des zusammengesetzten Eohteils 80 verformen, um die Zähne 36 nach Fig. 8 und die dazwischen liegenden Zahnlücken 38 auszubilden, wobei gleichzeitig der Eand des

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Höhteils 80 nach außen in die Hohlform 86 hinein umgebogen wird, so daß das in I'ig. 7 und 8 gezeigte Kegel- oder lironenzahnrad 50 mit nach außen geneigten Zähnen 36 entsteht_c

Das in Fig. 14 und 15 dargestellte zusammengesetzte Stirnzahnrad 100 für hohe Beanspruchungen wird in der aus Fig. 9 bis 13 ersichtlichen Weise hergestellt; hierbei wird eine Brikettierpresse 40 ähnlich der in Fig. 1 bis 3 gezeigten benutzt, und daher sind die entsprechenden Teile der Presse jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Das Stirnzahnrad 100 umfaßt einen ringförmigen laben- oder Kernabschnitt 102 aus einem gesinterten Pulver eines nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Werkstoff, z.B. aus gesintertem Jiisenpulver, und mit der TJmfangsflache dieses Abschnitts oder Bestandteils ist durch einen Sintervorgang ein ringförmiger gezahnter Randabschnitt 104 verbunden, der aus einer gesinterten pulverförmigen Legierung für hohe Beanspruchungen hergestellt ist, z.B_e der Legierung, aus welcher der fiandabschnitt 34 desKronenzahnrades 30 nach i'ig· 7 und 8 besteht· Der Haben- oder Kernabschnitt bildet wie zuvor den tragenden Bestandteil des Zahnrades 100, mittels dessen das Zahnrad mit einem antreibenden oder angetriebenen Bauteil, z.B. einer nicht dargestellten Wellt, verbunden wird, wobei dieser innere Abschnitt im Gegensatz zu dem gezahnten Randabschnitt 104 keinen konzentrierten Beanspruchungen oder Belastungen ausgesetzt ist. Die Zähne 106 des Eandabschnitts 104 erstrecken sich radial nach außen und sind voneinander durch Zahnlücken oder Muten 108 getrennt. Der Naben- oder Kernabschnitt 102 weist eine axiale Wellenaufnahmeöffnung 110 auf, die mit Hilfe des stangenförmigen Kerns 54 geformt worden ist· Um die Zähne 106 und die Zahnlücken 108 an dem Stirnzahnrad 100 auszubilden, ist die Hohlform 42 der Matrize 44 mit entsprechend geformten, radial verlaufenden Aussparungen und Vorsprüngen versehen, mit denen entsprechend geformte radiale Zähne bzw. Zahnlücken am unteren Ende des oberen Stempels 62 zusammenarbeiten.

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Beim Herstellen des Stirnzahnrades 100 nach Fig. 14 und 15 wird die Brikettierpresse 4-0 auf ähnliche Weise betätigt, wie es weiter oben beschrieben ist, d.h_e der untere Stempel 48 wird nach unten bewegt, bis seine obere Stirnfläche 50 eine Stellung einnimmt₈ bei der die Hohlform 4-2 die gewünschte Siefe hat. Die obere Stirnfläche 60 des stangenför-= migen Kerns 54· wird in der gleichen Bbene angeordnet wi@ die obere Stirnfläche 58 äer Matrize 44. Dann wird ein rohr-förmiges Trennteil 112 (Fig. 10), dessen Höhe der Tiefe der Hohlform 42 entspricht, in die Hohlform 42 eingesetzt, aus* .Anlage an der Stirnfläche 50 des unteren Stempels gebracht und gegenüber der Achse der Bohrung 46 der Matrize und des " Kerns 60 sorgfältig zentrierte Dann füllt die Bedienungsperson den ringförmigen äußeren Seil 114 der Hohlform 140 mit einem Pulver aus einer Legierung für hohe Beanspruchungen d.h. einer Legierung der weiter oben beschriebenen Art₉ bis die Oberseite der Füllmenge 116 in Fluchtung mit den oberen Flächen 58 und 60 der Matrize 44 und des Kerns 5^ steht _o Nun mehr nehmen die genannten Seile die in Pig, 9 gezeigte Stellung ein»

Jetzt füllt die Bedienungsperson den inneren l'eil 118 der Hohlform 42 mit ein<sr Füllmenge 120 aus einem pulverformigen Werkstoff für geringe Beanspruchungen, aus dem der

^ Naben- oder Kernabschnitt entstehen sollj bei diesem Pulver handelt es sich z.B. um Eisenpulver, wobei dieser Ausdraek hier wie auch in der gesamten übrigen Beschreibung auch ein Pulver aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bezeichnet. Auch der !Teil 118 der Hohlform wird bis zur Höhe der oberen Flächen 58 und 60 der Matrize 44 und des Kerns 54 gefüllt. Nunmehr entspricht die Anordnung der Darstellung in Fig. 11»

Hierauf erfaßt die Bedienungsperson das Trennteil 112 und zieht es gemäß Fig. 12 vorsichtig nach oben, so daß sich die beiden pulverförmigen Füllmengen 120 und 116 in der Höhl-

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- 11 form setzen und in Berührung miteinander kommen«

Dann setzt die Bedienungsperson die Einrichtung zum Betätigen der Preßplatte mn Betrieb, um zu bewirken, daß sich die nicht dargestellte Platte zusammen mit dem mit ihr verbundenen rohrförmigen, auf seiner Außenseite mit Zähnen versehenen oberen Stempel 62 nach unten bewegt und in die auf ihrer Innenseite mit Zähnen versehene Hohlform 42 eintritt_s wie es in Fig. 13 gezeigt ist, um die zusammengesetzte MetallpulTrerfüllung 122 wie zuvor zu einem mit radialen Zähnen versehenen Preßling zu verdichten! hierbei wird je nach der gewünschten Dichte des zusammengesetzten Preßlings ein Druck von etwa 4000 bis 5500 kg/cm² aufgebracht.

Hunmehr bewirkt die Bedienungsperson, daß der obere Stempel 62 zusammen mit der Platte der Presse nach oben zurückgezogen wird, woraufhin sie veranlaßt, daß sich der untere Stempel 48 nach oben bewegt, um den zusammengesetzten, mit radialen Zähnen versehenen Preßling aus der Hohlform 42 auszuwerfen. Hierauf wird der Preßling in einer nicht oxidierenden oder einer reduzierenden Atmosphäre, ζ »Β» Wasserstoff, in einem Sinterofen bekannter Art gesintert, wobei die Sinterzeit und die Sintertemperatur auf bekannte leise gewählt werden·

Wenn bezüglich der Profilform der Zähne 106 des, Stirnzahnrades 100 eine hlhere Genauigkeit erforderlich ist, kann man das zusammengesetzte, aus gesinterten Metallpulvern bestehende Zahnrad mit Hilfe einer Zahnradschleifmaschine oder einer anderen Zahnradbearbeitungsmaschinebearbeiten, um den Zahnflanke^ die gewünschte Oberflächengüte ssu verleihen. Bei dem s© hergestellten Stirnzahnrad 100 ist der mit Zähnen versehene Handabschnitt 104₉ der aus einer pulverf örmigen gesiaterten Legierung für hohe Beanspruchungen besteht, fest mit dem Ecbenabschnitt 102 verbunden, der aus einem weniger kostspieligen Metallpulver für geringe Beanspruchungen herge»

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stellt ist, und in dieser Form ist das Zahnrad verwendungs— bereit. ' ' -

In Iig. 16 ist ein insgesamt mit 150 bezeichnetes Kugellager dargestellt, das nach ähnlichen Grundgedanken hergestellt werden kann wie das »yfcirnzahnrad 100 nach Pig. 14$ im Liiiblick. hi er auf. dürfte es genügen, wenn nur eine kurze Beschreibung gegeben wird. Das Kugellager 130 umfaßt einen auf seiner Innenseite mit einer Lille versehenen zusammengesetzten äußeren Laufring 154 der ebenfalls aus gesinterten Metallpulvern hergestellt ist, sowie einen Satz von Lagerkugeln 136, die zwischen den Lcufringen 134 und 132 angeordnet

^ sind und sich in dazu passenden Killen bewegen. Der äußere Laufring 134 umfaßt einen xingförmigen äußeren tragenden Abschnitt oder·Bestandteil 138 aus einem gesinterten Metallpulver für geringe Beanspruchungen, z.B. aus gesintertem Eisenpulver, der durch einen Sintervorgang mit einem inneren ringförmigen Abschnitt 140 verbunden ist, welcher aus einer gesinterten pulverförmigen Legierung für höhe Beanspruchungen hergestellt ist, da er erheblich höheren Beanspruchungen- ausgesetzt ist als der äußere Abschnitt 138. Der äußere Ab- v. schnitt 138 des äußeren Leufrings 134 hat eine zylindrische Außenfläche 142, so daß das Kugellager in eine Bohrungser-. Weiterung eines nicht dargestellten Gehäuses oder dergleichen eingebaut werden kann, in dem z»B_o eine Welle drehbar gela-, gert werden soll, auf welcher der innere Laufring 132 ange-·:· ordnet ist. , . -

Bei dem inneren Laufring 132 besteht der innere ringförmige tragende Abschnitt 144 aus einem nur geringen Beanspruchungen standhaltenden gesinterten Metallpulver, ζ.Β« gesintertem Eisenpulver, und dieser innere L&ufring hat eine Aufnahmebohrung 146 zum Aufnehmen einer Welle oder dergleichen, die mit Hilfe des Kugellagers 130 drehbar gelagert werden soll. Gemäß I'ig. 17 umfaßt der innere Laufring 132 einen die L;st aulnehmenden ringförmigen äußeren Abschnitt 148,,

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der aus einer gesinterten pulverf urinigen -Legierung für- hohe Beanspruchungen ähnlich -der weiter oben besohi-lebenen her-? gestellt ist,; da er konzentrierten "B&anspruchungon ausgesetzt ist, die erheblich'hqher sind als-die Beanspruchungen, denen -der innere Abschnitt-144· standzuhalten hat, ■ "

. Der äußere -laufring 134 wird in der aus ij'ig. 16 sichtlichen Weise hergestellt, d.tw unter. .Anwendung eines "Verfahrens, ähnlich dem anhand von l'igt 9 Dia 13 beschriebenen im Einblick hierauf sind die betreffenden. Ί'-Ue in £'ig« 16. jeweils mit üeii gleichen hezmszalilen. hßzeichneIb. Wie z,uYor wird ein röhrföriaiges l'reniifeeii 112,ähnlich dem in J'igt IQ gezeigten^ in den HQhlrauift 42 4^e?? Brikettierpresse.4Q. eingesetzt unä- djarin sp.rgfä.ltig ^fegenübep 4§P .4ch.se des stangen,-? fprmigen Eerns ^4 und dfir Latrizenbpbrung 46 zentrie.rt_t Gemä,jß 16» werden jedach die .iiillEiengen für den äußeren

feil djer Hohlfqrm. 42 miteinander .vertauscht j mit? anderen^ werten, der auf dgr Außenseite de.ß 'I'renn^eils 112 liegende., l'eil der liohlfQrm wii'.d pit eijq.er pulverisie^ten l/ggierung für ger-inge BeangpruGhungöP-j z»B_f gefüllt, während der Huum auf der Innenseite 4^eß 112 mit einii? pulverförmigin, |g§tall§giö?UBg de,r be.neii Art fUP JbtQht B§&n§Si'U.§fekligen gefüllt wij'd? in ^ig« 11 §in(i- die. beiden fiilluGgeQ mit Λ3Ζ und 1p4 h dem liülen wird 4§.@ frenateil 112 in der be§c;hr|.@b.enen entfernt ι de/a? obere Stempel §2 (!'ig* 13} wi^ä Q&-Q& Wte§3a wept?, um die itillungen Ifg und 1S4 gleichzeitig fl@ daß ein iiieht dargestellter zueaiameii0e§etzt;er freßling stjehl;, dej? dann sq g§sintert wia?d, wi§ es bezüglieh d§s freßlings 124 na§h fig, 1| beschrigben wurde, Pas sq herges stellte, aus gesinterten Metallpulvern bestehende zusamme»« gesetzte jxohteil wird ^&^Qch nicht mit Zähnen, spndera durch eine maschinelle Bearbeitung auf seiner Innenseite mit einer Lauf rille 1pQ für die Ij&gerfcugelii versehen.

Die Herstellung des zusammengesetzten inneren I 132 ähnelt stärker dem anhand TO Fig« 9 feis 13 beschriebenen

Verfahren_t denn der tragende innere Abschnitt 156 3Ü-t de.-P Aufnahmeöffnung 146 beateilt aus einem nur geringen Beanspru-: chungen standhaltenden gesinterten lLetailpulver z.B. pulver- während der ävifiere iibaeiinitt 15§ aus einer tigen pulYepförmigen Legierung hergestellt wird und in der üühlform 42 naeh Ji'ig, 9 bis 15 ebenso angeordnet wird wie der Abschnitt 1C4.j beim Herstellen des. äußerep Abephnitts 158 wird bezüglieh des JE-ress.ens und öinterns das gleiche ¥erfahren angewendet. Bei degi inneren Leufring 132 wird jedoch der äußere Anschnitt; 148 auf seiner Außenseite mit einer Äugeilaufrille 1^0 van kreisbagenförmiger Querschnittsform vers.ehen_t $.1$: gemäß■ ¥lg»..=13 der I/. ufpUle 1^0 gegenüber, liegt. ψ Zutι lertijgsteliung de % Kugellagers ifferden Lagerkugeln 1|6 zwisoiifn dem. ^laß^^ft ^Ui^-i^ 154 und dem iianeren Laufring 1J>2 in..den^ Lauffille^ 1§0u_;nd IgO angeorcLneij,,

Ansprüche;

I27AO11S

Claims

216U154 AI SPRÜCHE

1. Zusammengesetztes la&schineneleinent bzw. Bauteil für hohe Beanspruchungen, g e k e nn ζ e i c h ηe t durch einen ringförmigen tragenden Abschnitt öder Bestandteil (62; 102; 138; 144-; 156)₄ der aus gesinterten Teilehen eines Pulvers aus einem nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Metall besteht, sowie durch einen ringförmigen arbeitenden Bestandteil oder Abschnitt (84-; 104; 140; 148), der aus gesinterten Teilchen eines Pulvers aus^; einer höhen Beanspruchungen standhaltenden Letallegierung besteht, gleichachsig und in jflächenberührung mit dem zuerst genannten Abschnitt angeordnet und an der Anlagefläche dadurch an dem ersten Abschnitt befestigt ist, daß die Teilchen der beiden Abs hnitte aneinander Verankert sind.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anlege bzw. Verbindungsfläche im wesentlichen zylindrisch ist.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage- bzw* Verbindungsfläche im wesentlichen kegelstumpfförmig ist.

4. B.uteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der arbeitende Abschnitt (34; 104) mit einer ringförmigen Anordnung von Zilmradzähnen (36; 106) versehen ist.

5· Bauteil nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c Ii η e t , daß die Zchnradzähne gegreri die Achsen des tragenden Abschnitts und des arbeitenden Abschnitts geneigt ε-itid.

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6. Bruteil nach. Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeich net, daß sich die Zehnradzähne radial zur Achse der beiden Abschnitte erstrecken.

7. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ζ e ic h η e t , daß die Zahnradzähne unter einem stumpfen Winkel gegen die Achse der beiden Abschnitte geneigt sind·

8. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ze i c h η e t , daß die Z hnradzähne unter einem stumpfen Winkel gegen die Achse der beiden Abschnitte geneigt sind, und daß die Anlage- bzw. Verbindungsfläche im wesentlichen fc kegelstumpfförmig ist·

9· Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der arbeitende Abschnitt (104$ 148) auf der Außenseite des tragenden Abschnitts angeordnet ist.

10. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der arbeitende Abschnitt (84) an einer Stirnfläche mit einer Stirnfläche des tragenden Abschnitts (82) verbunden ist.

11. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der arbeitende Abschnitt (140) auf der Innenseite des tragenden Abschnitts (138) angeordnet ist·

12. Verfahren zum Herstellen eines zusammengesetzten, hohen Beanspruchungen standhaltenden Maschinenelements bzw. Bauteils, dadurch gekenn ze ichnet, daß eine ringförmige Masse aus Teilchen eines Pulvers aus einem nur geringen Beanspruchungen standhaltenden Metall in eine ringförmige Umschließung eingeschlossen wird, daß eine ringförmige Masse aus Teilchen einer pulverförmigen, Mangan und Molybdän enthaltenden Legierung in eine ringförmige Umschließung eingeschlossen wird, daß jede dieser Massen in der zugehörigen ringförmigen Umschließung verdichtet wird, daß jede Masse gesintert wird, und daß die Massen miteinander

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so verbunden werden, daß sie in gleichachsiger Lage in Elächenberührung miteinander stehen und sich ihre Teilchen an der Verbindungsfläche zwischen den Massen aneinander verankern.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen gleichzeitig verdichtet werden, während sie in Flächenberührung miteinander angeordnet sind, und daß die Massen dadurch miteinander verbunden werden, daß sie nach dem Verdichten gleichzeitig gesintert werden*

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die IL ssen verdichtet werden, während sie aufeinander liegend angeordnet sind, und daß sie in dieser Lage gesintert werden.

15· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Massen gleichzeitig verdichtet werden, während eine der Massen auf der Außenseite der anderen Masse angeordnet ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e nn ζ e ic h η e t , daß die Teilchen der einen Masse gesondert eingeschlossen werden, während die Teilchen der anderen Masse in die zugehörige ringförmige Umschließung eingeschlossen werden, und daß danach die Trennung der Teilchen der beiden Massen vor dem gleichzeitigen Verdichten der Massen aufgehoben wird.

17· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen getrennt verdichtet und einzeln gesintert werden, und daß die Massen dadurch miteinander verbunden werden, daß die Massen nach dem Sintern einem Preßvorgang ausgesetzt werden, um zu bewirken, daß sich ihre benachbarten Teilchen aneinander verankern.

18. Verfahren nach Anspruch I7, dadurch gekennzeichnet , daß die Massen eine kegelstumpfförmige

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- 18-(Jestalt haben und zueinander passend gefomrt sind.

19· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Massen gleichzeitig mit dem Verdichtungsvorgang in Umf angsabständen verteilte Zahnradzähne ausgebildet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e nn zeichnet, daß die Zahnradzähne an einer Stirnfläche der einen Masse ausgebildet werden·

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Zahnradzähne an der Umf angsfläche der einen Masse ausgebildet werden.

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne nach dem Ausbilden der ZfcJanradzähne in einegeneigte Lage zur Achse der betreffenden Masse gebracht werden.

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