Fließpressen von Sintermetall im Temperaturbereich zwischen 873 K (600 °C) und 1173 K (900 °C) PDF
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Berichte aus dem Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. K. Lange 63 Wolfgang Schaub Fließpressen von Sintermetall im Temperaturbereich zwischen 873 K (600°C) und 1173 K (900°C) Mit 85 Abbildungen und 9 Tabellen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1982 Oipl.-Ing. Wolfgang Schaub Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart Or.-Ing. Kurt Lange o. Professor an der Universität Stuttgart Institut für Umformtechnik 093 ISBN 978-3-540-11678-3 ISBN 978-3-642-52222-2 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-52222-2 Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte. insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomeChanischem oder ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwendung, vorbehal ten. Die Vergütungsansprüche des § 54, Abs. 2 UrhG werden durch die 'Verwertungsgesell schaft Wort', München, wahrgenommen. ©Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1982. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. In diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Gesamtherstellung: Drucken + Werben GmbH Zettachring 12 7000 Stuttgart 80 (Fasanenhof-Industriegebiet) . Telefon (0711) 7156006. 2362/3020-543210 GELEITWORT DES HERAUSGEBERS Die Umformtechnik zeichnet sich durch sehr gute Werkstoffauswer tung und hohe Mengenleistung in der Serienfertigung gegenüber an deren Fertigungsverfahren aus, wobei Beibehaltung der Masse, Än derung der Festigkeitseigenschaften während eines Vorgangs und elastische Rückfederung der Werkstücke nach einem Vorgang wesent liche Merkmale sind. Weiter sind die benötigten Kräfte, Arbeiten und Leistungen sehr viel größer als z.B. bei spanenden Verfahren. Die sichere Beherrschung eines Verfahrens in der industriellen Fertigung und die zunehmende Forderung nach Vermeidung bzw. Mi nimierung spanender Nacharbeit erzwingen die geschlossene Betrach tung des Systems "Umformende Fertigung" unter zentraler Berück sichtigung plastizitätstheoretischer, werkstoffkundlicher und tribologischer Grundlagen. Das Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart stellt entsprechend Forschung und Entwicklung zum einen auf die Erarbei tung von Grundlagenwissen in diesen Bereichen ab, zum anderen untersucht und entwickelt es Verfahren unter Anwendung spezieller Meßtechniken mit dem Ziel einer genauen quantitativen Ermittlung des Einflusses der Parameter von Vorgang, Werkstoff, Werkzeug und Maschine. Die Behandlung von Problemen des Maschinenverhal tens, der Maschinenkonstruktion sowie der Werkzeugauslegung und -beanspruchung, der Auswahl hochbeanspruchbarer, verschleiß fester Werkzeugbaustoffe und schließlich der Tribologie gehört ent sprechend ebenfalls zum Arbeitsgebiet, das durch die Erfassung organisatorischer und betriebswirtschaftlicher Fragen abgerundet wird. Im Rahmen der "Berichte aus dem Institut für Umformtechnik" er scheinen in zwangloser Folge jährlich mehrere Bände, in denen über einzelne Themen ausführlich berichtet wird. Dabei handelt es sich vornehmlich um Abschlußberichte von Forschungsvorhaben, Dissertationen, aber gelegentlich auch um andere Texte. Diese Berichte sollen den in der Praxis stehenden Ingenieuren und Wis senschaftlern zur Weiterbildung dienen und eine Hilfe bei der Lösung umformtechnischer Aufgaben sein. Für die Studierenden bie ten sie die Möglichkeit zur Vertiefung der Kenntnisse. Die seit zwei Jahrzehnten bewährte freundschaftliche Zusammenarbeit mit dem Springer-Verlag sehe ich als beste Voraussetzung für das Gelingen dieses Vorhabens an. Kurt Lange Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit am Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart. Herrn Professor Dr.-Ing. K. Lange danke ich sehr für sein ste tes Interesse und seine Unterstützung bei der Durchführung der Arbeit. Herrn Professor Dr. G. Zapf bin ich für die eingehende Durch sicht der Arbeit und wertvolle Hinweise dankbar. Der Leitung des Hauses Sintermetallwerk Krebsöge GmbH bin ich für die Bereitstellung der Untersuchungswerkstoffe und umfang reicher Einrichtungen des Hauses sehr zu Dank verpflichtet. Darüber hinaus danke ich den Herren Dr. W. Huppmann und K. Dalal für kritische Diskussionen und Ratschläge. Mein Dank gilt weiterhin allen Mitarbeitern des Instituts für Umformtechnik, die zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Die Mittel zur Durchführung der Untersuchung wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt. Stuttgart, März 1982 wolfgang Schaub Inhaltsverzeichnis Seite Verzeichnis der wichtigsten Abkürzungen 12 o Einleitung 14 Stand der Erkenntnisse 16 2 Ziel der Untersuchung 20 2. 1 Grundsätzliches 20 2.2 Versuchswerkstoffe 21 2.3 Versuchsmatrix 23 3 Fließpreßversuche 25 3.1 Rohteilherstellung 25 3.1.1 Pressen der Grünlinge 25 3.1. 2 Sintern der Grünlinge 29 3.1.2.1 Allgemeines 29 3.1.2.2 Konventionelles Sintern 30 3.1.2.3 Induktives Sintern 31 3.1.2.4 Problematik des induktiven Sinterns 33 3.1.2.5 Energiebedarf beim Sintern 36 3.2 Voll-Vorwärts-Fließpressen 37 3.2.1 Umformmaschine 37 3.2.2 Umformwerkzeug 38 3.2.3 Durchführung der Fließpreßversuche 39 3.2.4 Verfahrensgrenzen 40 4 Ermittlung der Eigenschaften der 43 Fließpreßteile 4.1 Mechanische Eigenschaften 43 4.1.1 Zugversuche 43 4.1.1.1 Versuchseinrichtungen und 43 Versuchsdurchführung 4.1.1.2 Einfluß von Rohteiltemperatur 44 und Umformgrad 4.1.1.3 Einfluß der Rohteildichte 47 4.1 .1 .4 Einfluß des Sinterverfahrens 49 4.1.1.5 Einfluß der Sinterzeit 54 - 10 - Seite 4.1.1.6 Einfluß der Sinteratmosphäre 55 4.1.1.7 Werkstoffkennwerte nach dem Vergüten 58 4.1.2 Kerbschlagbiegeversuche 60 4.1.2.1 Versuchseinrichtung und Versuchs 60 durchführung 4.1.2.2 Einfluß verschiedener Vorgangsparameter 62 auf die Ergebnisse 4.1.3 Dauerfestigkeit 72 4.1 .3.1 Versuchseinrichtungen und Versuchs 74 durchführung 4.1.3.2 Einfluß verschiedener Vorgangsparameter 74 auf die Ergebnisse 4.1. 4 Härtemessungen 81 4.1 .4.1 Versuchseinrichtungen und Versuchs 81 durchführung 4.1.4.2 Ergebnisse 81 4.1. 5 Werkstoffkennwerte aus dem Stauchversuch 93 4.1 .5.1 Versuchseinrichtungen und Versuchs 93 durchführung 4.1.5.2 Ergebnisse ')3 4.1.6 Dichte der fließgepreßten Werkstücke 97 4.1. 7 Zusammenfassung und vergleichende 101 Betrachtung der Versuchsergebnisse 4.2 Oberflächenbeschaffenheit und 102 Haßgenauigkeit 4.3 Hetallkundliche Untersuchungen 106 4.3.1 Gefüge der Werkstücke nach dem 106 Voll-Vorwärts-Fließpressen 4.3.2 Rasterelektronenmikroskopische 11 2 Untersuchungen 4.3.3 Sauerstoff- und Stickstoffgehalte der 114 fließgepreßten Werkstücke 4.3.4 Textur der fließgepreßten Werkstücke 1 19 5 Umformkräfte 122 5. 1 Experimentelle Ermittlung des 122 Kraftbedarfs - 11 - Seite 122 5.1 .1 Meß- und Registriereinrichtungen 5.1. 2 Ergebnisse 122 5.2 Rechnerische Ermittlung des Kraftbedarfs 125 127 5.2.1 Warmfließkurven der verdichteten Werkstoffe 127 5.2.1 . 1 Versuchseinrichtungen 5.2.1.2 Versuchsdurchführung 127 5.2.1.3 Ergebnisse 128 5.2.2 Berechnung des Kraftbedarfs 1 31 6 Bedeutung der Ergebnisse für eine 139 wirtschaftliche Nutzung 7 Zusammenfassung 143 Schrifttum 146 - 12 - Verzeichnis der wichtigsten Abkürzungen Allgemeine Zeichen A mm' Querschnittsfläche A % Gleichmaßdehnung g A J Schlagarbeit v AS % Bruchdehnung J c spezifische Wärme g K D cm'ls Diffusionskoeffizient d mm Durchmesser F N Kraft h mm Höhe I Amp. Stromstärke k Nimm' Fließspannung f 1 mm Länge n Verfestigungsexponent -1 nK min Hubzahl PSt Nimm' bezogene Stempelkraft P W/m' bezogene Leistung Q J Aktivierungsenergie R J/Kl'1ol Gaskonstante R Nimm' Dehngrenze pO,2 R Nimm' obere Streckgrenze eH R Nimm' Zugfestigkeit m R Glättungstiefe p ~m Rt ~m Rauhtiefe R z ~m gemittelte Rauhtiefe (DIN 4768, Teil 1 ) oe T Temperatur t s Zeit V mm3 Volumen mmls Geschwindigkeit W J Energie x mm Weg Z % Brucheinschnürung a Grad Winkel Ci rad Winkel im Bogenmaß (j mm Eindrinatiefe E Emissionsfak-Lor p g/cm3 Dichte
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