Table Of ContentBerichte 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
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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
