CN101557894B - 烧结件表面压实方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种烧结件(2)的表面压实方法，即使得烧结件(2)在阴模模具(1)中沿着轴线(3)在压制方向(20)运动，在第一模口(6)处从第一阴模段(7)开始经由多个阴模段(7、8、9)进入最后一个阴模段(9)之中，每一个阴模段(7、8、9)的壁面(16)构成至少一个压制面(18)，朝向该压制面对烧结件(2)外表面(12)所构成的接触面(17)进行挤压，且在相对于轴线(3)的横断面中由压制面(13)所定义的内轮廓(25)至少近似等于接触面(17)所定义的外轮廓(26)。在烧结件(2)从第一模口(6)运动到最后一个阴模段(9)之中的过程中，通过连续相互交接的阴模段(7、8、9)以及在相互作用压制面(18)之间测定的阴模段(7、8、9)的单调递减内径(19)进行表面压实。

Description

烧结件表面压实方法

本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的烧结件表面压实方法，以及一种具有权利要求15所述特征的阴模模具和一种具有权利要求37所述特征用来实施本方法的阳模。 

烧结件(也就是用金属粉末经压制、烧结后制成的工件)长期以来用于替代铸造工件或者全车削工件。受制造工艺的限制，烧结件具有或多或少的孔隙度，对抗弯强度和耐磨性有不利影响，例如以粉末冶金法制成的齿轮不适宜用于高负荷齿轮箱之中。 

为了减小烧结件孔隙度的不利影响，已知可通过再次挤压对烧结件毛坯进行表面压实。专利US 6,168,754B1公开了一种使用阴模模具进行表面压实的方法。按照该方法所述，对烧结毛坯(也就是用粉末金属经压制、烧结后制成的零件)的外表面进行压实，方法是通过一个多级阴模模具对其进行挤压。阴模模具包括多个轴向相隔一定间距的阴模板，具有与烧结毛坯形状基本相符的模口，其内径逐级递减，并且小于烧结毛坯的外径。从最大直至最小模口的挤压过程中，使得烧结件外周边发生塑性、弹性变形，从而将表面压实，使烧结件达到最终尺寸。阴模板之间的间距可允许烧结件通过膨胀来消减每一个阴模板之后的一部分弹性变形。通过这一系列的阴模板和间隔，使得烧结件在每一个阴模板之后经历一次中间卸荷，从而逐步增大变形之后留在烧结件中的残余压应力。 

这些残余压应力可提高拉应力区的抗弯强度，同时还可改善压实表面的耐磨性。但US-B1所述方法以及阴模模具的缺点在于：由于在各个阴模板之间设计有间隔，阴模模具的稳定性和耐磨性较小，使得阴模模具可承受的变形力受到明显限制，且对于某些应用而言，所实现的表面压实度尚不够充分。 

本发明的任务在于，提供一种烧结件表面压实方法，既可提高烧结件表面压实度，同时也使得模具结构简单。 

采用具有独立权利要求1所述特征的一种烧结件表面压实方法，以及采 用具有权利要求15以及37所述特征的一种阴模模具以及阳模，即可解决这一任务。使得阴模段连续相互交接，并且使得相互作用压制面部分之间所测定的内轮廓内径从第一阴模段直至最后一个阴模段单调递减，就可在烧结件沿着压制方向朝向最后一个阴模段运动的过程中，使得每一个阴模段被下一个阴模段所支撑，并且尽可能阻止阴模模具变形。由于这种阴模模具构造十分坚固，可以大大减小内径，从而明显改善烧结件的表面压实度。这种构造具有令人惊奇的效果：即使没有按照现有技术所述在依次排列的阴模段之间进行中间卸荷，也能压实烧结件的表面，且没有高变形力所带来的负面影响，例如咬模现象。 

不必对烧结件的整个外周边进行表面压实，而是可以仅限于对外表面的一部分进行表面压实。实施本方法时仅仅需要将作用于烧结件接触面的压制面大致相对布置，以便能够平衡径向作用力。本发明申请所述的内径这一概念并不仅限于圆柱体的直径，而是在相互作用压制面之间所测定的相对压制面部分之间的宽度。 

如果是最后一个阴模段在模具体内部终止的阴模模具，则必须在改变运动方向之后通过第一模口从阴模模具中取出烧结件，但可以对该方法进行有益的补充，方法是让烧结件通过第一模口对面的第二模口从阴模模具中向外运动。 

烧结件与阴模模具之间的相对运动这时可以采用直线方式，或者采用螺旋运动。如果是接触面相对于轴线旋转对称的烧结件，则既可以采用直线方式，也可以采用螺旋运动方式或者结合使用这两种运动方式，挤压烧结件使其通过阴模模具。如果是通过螺旋面构成其接触面的烧结件，则必须以螺旋运动方式挤压这些烧结件通过阴模模具。如果是旋转对称的烧结件，除了轴向作用于阴模段压制面上的滑动摩擦力之外，还可以通过旋转运动将切向应力分量导入到烧结件的表面之中，从而对压实过程形成有利的影响。 

如果于从烧结件和/或者阴模模具执行运动，也有利于实施本方法。最为简单的情形为：阴模模具静止不动，烧结件从第一阴模段一直运动到最后一个阴模段；但是从结构以及工艺方面来考虑，有益的方式是从阴模模具执行运动，或者不仅驱动烧结件，也驱动阴模模具。但是也可以针对两个组成部分使用相同的驱动方案或者不同的驱动方案，例如可让烧结件或者阴模模具执行均匀缓慢的运动，并且让阴模模具或者烧结件执行间隙性快速运动，从而产生脉动的相对速度，如果不希望相对运动停止，并且要从某一个阴模段以较高的速度朝向下一个阴模段运动，那么这种方式就很有益。

在通过阴模模具的运动过程中，既可以沿轴向挤压、也可以拉拔烧结件；如果烧结件的轴向尺寸较小，由于存在断裂危险，应避免施加较大的拉力，仅限于对轴向尺寸较大的烧结件施加较大拉力。 

如果在两个施压元件(例如与驱动装置相连的两个阳模)之间沿轴向尽可能大面积对烧结件施加压力，就能以十分理想的效果将所需压力施加到烧结件之中。这样也可以改变方向执行通过阴模模具的运动，不存在因为出现较高拉应力而损伤烧结件的危险。为此可以将烧结件夹紧在与阴模形状基本相符的两个阳模之间。 

有助于执行该方法的方式为：在到达第二模口之前至少改变一次运动方向，例如当烧结材料比较敏感时，这样可在进入或者通过最后一个阴模段之前进行中间卸荷。 

按照本方法的一种有益实施例所述，在到达最后一个模口之后，通过第一模口使烧结件脱离模具，也就是说，在到达最后一个阴模段之后改变运动方向。在实施本方法之前送入工件的同一个位置上在阴模模具上送出工件，这种方式有利于工件流。 

由于最后一个阴模段对实施本方法后获得的烧结件成品尺寸有影响，因此最好在最后一个阴模段中将烧结件压缩到内径尺寸，该内径尺寸相当于烧结件的额定尺寸减去对应内径处由压力引起的烧结件弹性变形值。由于塑性变形主要发生在烧结件表面，因此可以通过计算方法按照比例估算出弹性变形分量，这样就可以对最后一个阴模段进行适当设计，使得烧结件在脱离最后一个阴模段之后基本上具有额定尺寸。这样可获得足够的尺寸精确度，从而不必采取进一步的加工步骤(例如磨削)使得成品尺寸接近额定尺寸。 

在第一模口前端布置一个入口段，且入口段直径大于烧结件在其外表面处的毛坯尺寸，将烧结件送入该入口段之中，就能使得烧结件容易进入阴模模具之中。例如可以沿着压制方向在第一阴模段前端布置一个入口板，以此来形成入口段，且入口段的开口比烧结件在其外表面处的毛坯尺寸略微小一些。这样就可在压入第一阴模段之前或者在压入过程中，对烧结件进行可靠定位、导向。 

同样有益的方式为：在经过最后一个阴模段之后，使得烧结件进入紧随其后的校准段之中，该校准段的直径等于烧结件在其外表面处的额定直径。校准段可以紧随最后一个阴模段之后，或者也可以在最后一个阴模段与保持尺寸的校准段之间配置一个中间区，从而可在进行校准之前对烧结件进行中间卸荷。 

按照本方法的一种实施型式所述，使用或者不使用布置在两个烧结件之间的抗压间隔圆角，使得一系列烧结件通过阴模模具。 

最简单的情形是在室温下实施本方法，如果烧结件在本方法实施过程中的温度低于熔化温度，尤其在低于熔化温度的100℃～200℃范围内，则较为有益。在本方法实施过程中相对于室温提高温度，可以使得表面压实过程易于进行，并且有利于改变结构，使得一方面能够对成品烧结件的表面特性施加有益影响，同时也可减小实施本方法所需的作用力。 

如果烧结件为轴套、轴瓦、齿轮、链轮、齿形皮带轮或者凸轮元件型式，则使用本方法特别有益。对于烧结件的这些应用情况而言，使用本方法特别有助于进行表面压实、提高抗弯强度。 

有利于使用阴模模具的方式为：与第一模口相对的第二模口紧随最后一个阴模段，也就是说，烧结件可通过整个阴模模具，尤其可以挤压烧结件通过整个阴模模具。 

按照本发明所述阴模模具的一种有益改进实施型式，在一个阴模段范围内的内径保持不变，也就是该阴模段并不逐渐变窄。如果烧结件上的接触面旋转对称，则作用于该接触面的阴模段压制面是一个平行于轴线的圆柱面。由于圆柱形阴模段相对容易制作，因此如果所有阴模段各自具有不变的内径，就可以使用简单手段制作用于圆柱形烧结件的阴模模具。 

但如果一个阴模段范围内的内径朝向第二模口呈线性逐渐减小，也有利于实施本方法。例如可以通过锥形或者棱锥形压制面构造产生这个效果，且朝向第二模口方向缩窄。其它可影响压实过程的方法为：使得某一阴模段范围内的内径朝向第二模口渐减或者递减。 

如果轴向阴模段长度大于轴向接触面长度，也已证明有助于实施本方法。这样可保证在烧结件或者接触面通过后续阴模段而变形之前，使得烧结件或者其接触面完全进入阴模段之中。这样可按照具体情况使得烧结件运动所需的力尽可能保持相同，从而能够以相对简单的方式(例如对作用于烧结件的液压缸进行压力控制)实现分阶段保持相同的运动速度。

最后一个阴模段的轴向阴模段长度可以比烧结件的接触面长度小30％。这种相对较短的最后一个阴模段可产生仅限于小部分接触面的揉搓效果，可以进一步提高表面压实效率。可以将该阴模段设计成锥形构造，这样可以增强揉搓效果。这就特别有助于使得烧结件重新通过第一模口离开阴模模具。 

尤其当烧结件长度较大时，如果所有阴模段的轴向长度之和大于烧结件的轴向接触面长度，则较为有益。这样仅在小部分接触面上进行表面压实，因此相对于较长的模具而言，对轴向摩擦力的影响比较小。 

已证明有助于实施本方法的方式为：配置三个至七个之间尤其是五个内径不变的阴模段。由于逐渐压实边缘层也会产生加固作用，就像一个固体外壳一样使得进一步的变形过程遭受逐渐增大的阻力，因此可能的直径减小程度受到限制，同时最好按照以上所述的阴模段数量进行分配，因为阴模模具的制作成本随阴模段的数量增大。 

按照阴模模具的另一种有益实施型式所述，一系列依次排列的阴模段交替具有一个不变的内径和一个逐渐减小的内径。内径逐渐减小的阴模段在内径不变的阴模段之间起到连续过渡作用，从而可以避免在依次排列的阴模段之间出现明显的台阶。 

同样有益的方式为：通过倒角或者至少通过圆角构成从一个阴模段到下一个阴模段的过渡。这样可以尽可能避免形成锐边台阶状过渡，从而避免在阴模模具上出现较大的磨损。 

为了使得通过阴模模具获得的烧结件实际直径尽可能接近于额定直径，最好使得最后一个阴模段中的内径值等于烧结件额定尺寸减去该内径处由压力引起的烧结件弹性变形值。如前所述，可以针对这一目的使用足够的精确度估算烧结件的弹性变形，从而使得烧结件在通过最后一个阴模段之后的尺寸至少近似于额定尺寸。 

如果内轮廓相对于轴线旋转对称，则有利于对圆柱形烧结件(例如轴套) 进行表面压实。这样只要对整个圆周执行一次本方法，就可以压实圆柱形烧结件的表面；而如果仅有一部分是圆柱形压制面，则可能需要执行两次或三次压制操作，且其间要转动烧结件。 

同样有益的是：如果内轮廓相对于轴线辐射对称，则尤其可以使用阴模模具对烧结齿轮、齿形皮带轮或者链轮进行表面压实。如果将某一个阴模段的压制面设计成普通圆柱面，则也可将本方法用于形状不规则的烧结件。因此应用范围并不限于旋转对称或辐射对称的烧结件。 

也可以通过螺旋面来构成阴模段的压制面，当以螺旋运动方式执行通过阴模模具的运动时，就可以对斜齿型齿轮的表面进行压实。 

如果至少以逐段方式通过内直齿构成阴模段的压制面，则可以对直齿型正齿轮或者正齿轮的一部分进行表面压实。这时的齿面沿着轴向延伸。 

如果至少以逐段方式通过内斜齿构成阴模段的压制面，则也可以对斜齿型正齿轮或者正齿轮的一部分进行表面压实。 

阴模模具不仅可以在轴向、也可以在径向由多个阴模部件组成，但如果阴模模具为整体构造，则可以实现特别坚固的结构。 

如果在第一阴模段前端朝向第二模口的方向布置一个其内径大于烧结件毛坯直径的入口段，则特别有助于将烧结件送入阴模模具之中。所述入口段相当于一个阴模段，但采用间隙配合方式替代与烧结件之间的压配合。 

为了提高尺寸精确度，还可以沿着压制方向在最后一个阴模段之后连接一个校准段，该校准段具有小于烧结件额定直径的校准直径。所述校准段可以直接紧随最后一个阴模段之后，或者在此之间留出一段可对烧结件进行中间卸荷的间距，从而可在校准段前面通过膨胀方式至少部分减小烧结件的弹性变形。 

以下将根据附图所示的实施例，对本发明进行详细解释。 

以简化示意图表示的附图如下： 

附图1按照附图2中的剖切线I-I将本发明所述阴模模具以及一个待加工烧结件剖开后的纵剖面图； 

附图2按照附图1中的剖切线II-II将阴模模具另一种实施例以及一个待加工烧结件剖开后的横断面； 

附图3阴模模具另一种实施例的局部纵剖面图； 

附图4阴模模具另一种实施例的局部纵剖面图； 

附图5阴模模具另一种实施例的局部纵剖面图； 

附图6阴模模具另一种实施例的局部纵剖面图； 

附图7阴模模具另一种实施例的轴向俯视图； 

附图8阴模模具另一种实施例的俯视图； 

附图9阴模模具另一种实施例的俯视图； 

附图10另外两种具有直内齿或者斜内齿的阴模模具实施例的俯视图； 

附图11阴模模具另一种实施例的纵剖面图； 

附图12阴模模具另一种实施例的纵剖面图； 

附图13同时挤压两个烧结件通过阴模模具的方法； 

附图14拉拔烧结件通过阴模模具的方法； 

附图15使用两端可施加压力的烧结件实施本方法； 

附图16阴模模具的另一种实施例，具有一个附加入口段和一个附加校准段。 

在描述不同的实施例中，相同的部件均具有相同的附图标记或者相同的部件名称，且所有描述中所包含的公布内容均可转用于具有相同附图标记或者具有相同部件名称的部件。描述内容中所选用的位置说明(例如上、下、侧面等等)均对应于直接描述的或者绘制的附图，且在位置改变后将其转用于新的位置。所介绍以及所描述的不同实施例中的单一特征或者组合特征也可用来表达自身独立的解决方案、发明解决方案或者本发明所述的解决方案。 

附图1所示为本发明所述阴模模具1的纵剖面图，采用沿轴线3使得烧结件2通过阴模模具1的方式，对烧结件进行表面压实。所述模具包括一个模具基体4，在模具表面5上具有第一模口6，从这里开始沿着轴线3有多个阴模段7、8和9进入模具基体4的内部。紧接在第一模口6之后的是第一阴模段7，最后一个阴模段9在如图所示的实施例中一直延伸到对面的第二模具表面10，并且以此构成第二模口11。与图中所示实施例的不同之处在于，最后一个阴模段9也可以在模具基体4的内部终止，这样就不会形成第二模口11。这样在任何情况下，均必须重新通过第一模口6从阴模模具1中取出烧结件2。 

烧结件2由经过压制、烧结后的粉末金属组成，现有技术条件下用于制作这类烧结件的工艺与材料早已为人所知，在此不再予以赘述。 

按照如图所示的实施例，烧结件2为圆盘形状，且在外表面12处的直径13在压实表面之前等于毛坯直径14，而在压实表面之后则具有较小的最终直径15。 

对烧结件2进行表面压实的方式为：通过第一模口6将其送入第一阴模段7之中，随后进入其它阴模段8，直至到达最后一个阴模段9，且在每一个阴模段7、8、9之中将烧结件2的外表面12、至少部分外表面12朝向阴模段7、8、9的壁面16挤压。这时烧结件2外表面12上的一个或者多个接触面17与阴模段7、8、9壁面16上的一个或多个压制面18形成压力接触。接触面17可以由一部分外表面12或者由整个外表面12构成；压制面18可以由局部壁面16或者由整个壁面16构成；所述局部壁面可以在轴向延伸以及/或者沿圆周方向延伸。 

使得阴模段7、8、9压制面18的相对或者相互作用段之间的净宽所定义的内径19小于烧结件2的毛坯直径14，即可产生施压作用。内径19这一概念并不限于圆形横断面，而是也可以将其理解为相互作用压制面部分之间的净宽，且这些压制面部分并非一定要经过阴模模具1的轴线3。烧结件2上的直径13同样也并非仅限于径向。 

沿轴线3依次排列的阴模段7、8、9连续相互交接，并且具有从第一阴模段7直至最后一个阴模段9单调递减的内径19，也就是说，依次排列的内径19可以同样大或者逐渐减小，但不得变大。这样从第一阴模段7直至最后一个阴模段9施加在烧结件2接触面17上的压力作用就会逐渐增大，以此定义从第一阴模段7直至最后一个阴模段9的压制方向20。烧结件2在阴模模具1中最为简单的运动方式是沿着压制方向20从第一模口6直至最后一个阴模段9做直线运动，随后烧结件2通过第二模口11或者在与压制方向20相反的方向改变运动方向之后通过第一模口6离开阴模模具1。 

轴线3方向的直线运动也可以叠加例如旋转方向21的旋转运动，这样就可使得烧结件2在阴模模具1中执行螺旋运动。通过这种运动形式也可以 利用阴模模具1对包含螺旋面的烧结件2外表面12进行压实。在这种情况下，烧结件2围绕螺旋轴线22运动，该螺旋轴线与轴线3相互重叠，或者与其平行，例如当烧结件2外表面12上待压实的螺旋面并非在烧结件2的整个圆周上、并且当其不具有旋转对称基体时。 

烧结件2在阴模模具1中的运动方向可以与用来优化表面压实度的运动速度一样任意变化，例如可以包括改变运动方向、运动停止、极快或者极慢的运动。通过作用于接触面17和压制面18之间的压配合产生基本上垂直于接触面17的压应力，通过烧结件的运动使得接触面17也会在轴向直线运动或者轴向与切向螺旋运动过程中承受滑动摩擦应力。这些作用于烧结件2接触面17上的应力使得烧结件2不仅产生弹性变形，也会产生塑性变形，且塑性变形分量可引起持久不变的表面压实作用。在表面压实过程中，将通过挤压和烧结作用借助桥接团粒相互结合的粉末金属颗粒相互紧密挤压在一起，并且使之塑性变形。这样就可减小烧结之后在粉末金属颗粒之间存在的微孔状空腔的体积，并且提高这一区域内的材料密度。 

通过附加滑动摩擦应力产生的表面压实作用在接触面17达到最大，并且沿着朝向烧结件2内部的方向逐渐减小。利用本方法可以将厚度为几百分之一毫米的烧结件2边缘层压实为几十分之一毫米及更大的厚度。经过表面压实之后，在烧结件2的边缘层中将会留有残余压应力，从而有助于提高抗弯强度、增强耐磨性。 

对本方法有影响的还有烧结件2的轴向长度或者其接触面17的长度，以及阴模段7、8、9的轴向长度。入附图1所示，所有阴模段7、8、9均具有大致一样大的阴模段长度23，且这些阴模段长度大于烧结件2的接触面长度24。单个或者多个阴模段长度23尤其是最后一个阴模段9的阴模段长度23也可以短于烧结件2的接触面长度24。接触面长度24甚至可以大于所有阴模段7、8、9的长度之和。 

可以通过烧结件2的运动以及/或者通过阴模模具1的运动在烧结件2和阴模模具1之间实现实施本方法所需的相对运动，且烧结件2和阴模模具1分别与各自的驱动装置或者一个固定机架相连。 

在表面压实方法执行完毕之后，烧结件2要么通过第二模口11、或者在 与压制方向20相反的方向改变运动方向之后通过第一模口6离开最后一个阴模段9。压入过程中出现的烧结件2弹性变形至少可以减小一部分，然后烧结件2的直径13在弹性回弹力作用下从最后一个阴模段9的内径19略微增大为较大的最终直径15，且最终直径尽可能等于烧结件2的额定直径。从附图1中利用虚线表示的、也就是沿压制方向20在最后一个阴模段9后面绘出的烧结件2可看出其最终直径15略微大于最后一个阴模段9的内径19。 

附图2所示为按照附图1中剖切线II-II剖开的本发明所述阴模模具1的横断面，包括一个已经压入其中的烧结件2。在本实施例中该烧结件并不相对于轴线3旋转对称，此外，发生表面压实的接触面17并不在烧结件的全部外圆周范围内延伸，也就是说，仅对其外表面12的一部分进行压实。在阴模模具1上并非全部壁面16均参与压实，而是仅仅压制面18与烧结件2的相应接触面17进行接触。可以看出，在最为普通的情况下，仅仅在壁面16所定义的阴模段7、8、9内轮廓25与烧结件2外表面12所定义的外轮廓26共同作用之处对表面进行压实。可以在所有阴模段7、8、9中通过相应的压制面18对烧结件2上的接触面17进行压实，但也可以与此不同：即在单个或者多个阴模段7、8和/或者9中仅仅对单个接触面7或者其中的一部分进行压实，方法是将单个或多个阴模段7、8、9中的压制面18设计得小一些。 

如附图2所示，本发明并非仅仅涉及到穿过轴线3延伸的直径13，而是也涉及到与烧结件2上的外齿齿厚27相关的直径13。即使在这种情况下，也可通过单调递减的内径19在阴模段7、8、9的相对压制面18之间挤压、压实烧结件2的相对接触面17。 

附图3所示为本发明所述阴模模具1另一种实施例的局部纵剖面图，具有内径19沿着压制方向20逐级变小的四个阴模段7、8、9。从阴模段7、8到紧随其后的阴模段8、9的过渡段可以采用成倒角28型式，或者配以圆角29，可以沿着压制方向20在一个凹圆角之后紧随一个凸圆角。这样就可以使得烧结件2从阴模段7、8到下一个阴模段8、9平缓过渡，不会因为锐边台阶在烧结件2上引起材料磨蚀，或者在阴模模具1的过渡段上发生崩 口。 

附图4所示为本发明所述阴模模具1另一种实施例的局部纵剖面图，该实施型式的阴模模具并非是整体构造，而是由多个阴模板30组成。按照附图3所示的实施例，内径19在阴模段7、8、9范围内均为定值，即通过圆柱面31构成这些阴模段；而附图4所示的阴模模具1则与此不同，在包含圆柱面31的两个阴模段7和8、8和8、或者8和9之间各有一个沿着压制方向20横断面缩窄32的阴模段8。将圆柱面31以及通过例如锥面33、棱锥面34或者其它缩窄面35构成的横断面缩窄部分32按照这种方式进行排列，就可以通过相对于轴向长度缓慢减小内径19的方式，较为平缓地增大烧结件2接触面17上的压应力。 

附图5所示为阴模模具1另一种实施例的局部纵剖面图，布置在包括圆柱面31的另外两个阴模段7和8、或者8和8、或者8和9之间的阴模段8具有一个沿着压制方向20渐进变化的缩窄面35，也就是说，内径19的减小量在阴模段8范围内沿着压制方向20逐渐变大或者增加。内径19在缩窄面35范围内渐进减小。 

附图6所示为阴模模具1另一种实施例的局部纵剖面图，在包含一个圆柱面31作为壁面16的两个阴模段7和8、或者8和8、或者8和9之间布置一个包含缩窄面35作为壁面16的阴模段8，该缩窄面的内径19沿着压制方向变小，也就是递减变化。 

附图7所示为本发明所述阴模模具1另一种实施例的俯视图，壁面16的内轮廓25相对于轴线3旋转对称。 

附图8所示为本发明所述阴模模具1另一种实施例的俯视图，阴模段7、8、9的壁面16内轮廓25为矩形构造。内轮廓25不仅相对于轴线3辐射对称，并且适合用来压实具有矩形横断面的烧结件。 

附图9所示为阴模模具1另一种实施例的俯视图，包括由一段圆弧、一条直线段与一个齿段组成的阴模段7、8、9壁面16轮廓25。因此本发明所述烧结件2表面压实方法部件可用于旋转对称或者辐射对称的烧结件2的外轮廓26，而且可用于任意形状的外轮廓26。 

附图10所示为阴模模具1另一种实施例的俯视图，阴模段7、8、9的 壁面16轮廓25为内齿形36，可将其用来压实齿轮的外表面12。 

内轮廓25可以沿轴线3方向直线延伸，从而使得阴模模具1适合用于对直齿型齿轮进行表面压实；但如果内轮廓25并非呈直线、而是沿着旋转方向21以螺旋运动方式延伸到模具内部，则可以使用阴模模具1对具有斜齿的齿轮进行表面压实。例如对于壁面16的内轮廓25而言，壁面16也可以(按照附图8和附图9实施例所示)遵循某种螺旋运动，且阴模模具1的螺旋面形状的壁面16可以对轴向旋转的螺旋形烧结件2的相应相互作用接触面17进行压实。 

附图11所示为阴模模具1另一种实施例的纵剖面图，该阴模模具仅有一个第一模口6，因此要在到达最后一个阴模段9直至重新通过第一模口6从阴模模具1中取出烧结件2。各个阴模段7的压制面18在本实施例中以线性减小的内径19连续相互交接。各个阴模段7因此在一定程度上融合成为一个唯一的大阴模段。也可以将阴模模具1的这种实施例用来对烧结件2的最终直径15施加影响，方法是以不同的插入深度37将烧结件2送入阴模模具1。使用阴模模具1的这种实施例尤其可以对那些并不注重最终直径15、而是注重表面压实度的烧结件2进行表面压实。如果使用例如始终不变的最大力使得烧结件2沿着压制方向20运动，则即使烧结件2的毛坯直径14存在波动，也可获得大致相同的表面压实度。 

附图12所示为阴模模具1另一种实施例的纵剖面图，各个阴模段7、8、9同样也融合成为一个唯一的阴模段，其壁面16或者压制面18由一个普通的缩窄面35构成，缩窄面的内径19沿着压制方向20递减，并且在第二模口11范围内以一个圆柱面31终止。 

附图13所示为本发明所述方法的实施过程，借助一个朝向烧结件2端面38挤压的施压元件39(例如阳模)挤压两个烧结件2沿着压制方向20通过阴模模具1。在两个烧结件2之间布置有一个抗压的间隔元件56。施压元件39与一种适当的驱动装置40相连，例如与液压机、气动压机、机械式压机等相连。 

附图14所示为沿着压制方向20拉拔烧结件2通过阴模模具1的方法。利用一种适当的固定装置42将拉拔元件41固定在烧结件2之中，例 如可采用旋入拉拔元件41的方式，而拉拔元件又与一种适当的驱动装置40相连。 

挤压烧结件2通过阴模模具1的方法尤其推荐用于轴向长度尤其是接触面长度24小于直径13的烧结件2；而拉拔烧结件2通过阴模模具1的另一种方式则可以用于轴向长度大于横断面直径13的烧结件2。 

附图15所示为表面压实方法的另一种型式，在整个压实过程中在两个施压元件39之间对烧结件2的两个相对端面38施加压力43(以小箭头表示)。且不仅可沿着压制方向20运动，也可在反向44运动(以虚线箭头表示)。就这种实施型式而言，即使是具有较小轴向长度的圆盘状烧结件2，也可以改变运动方向，例如可用来进行中间卸荷、减小弹性变形。 

附图16所示为一种阴模模具45，包括一个本发明所述的阴模模具1、一个附加入口段46(沿压制方向20观察布置在阴模模具1的第一模口6前端)以及一个附加校准段47(沿压制方向20观察布置在阴模模具1的第二模口11后面)。 

通过一个紧邻阴模模具1第一模具表面5的入口板48构成入口段46。在入口板48中形成与阴模模具同轴布置的入口49，入口的壁面16具有与阴模段7、8、9一样的内轮廓25，但入口所具有的入口直径50大于烧结件2的毛坯直径14。入口段46因此有助于将烧结件2准确送入阴模模具1的第一阴模段7之中。 

校准段47包括一个位于模具表面10对面的第二校准板51，该校准板具有一个与阴模模具1同轴的校准口52，校准口的壁面16具有与阴模模具1一样的内轮廓25，但所具有的校准直径53等于或者小于烧结件2的额定直径。在经过直径19小于成品烧结件2额定直径的最后一个阴模段之后，烧结件在校准段47之中可以膨胀到校准直径53，也就是膨胀到额定直径，从而使得最终直径15至少近似于额定直径。此外还可以直接在第二模口11后面连接一个卸荷段54，该卸荷段所具有的卸荷直径55大于烧结件2的额定直径或者最终直径15。烧结件因此可以在卸荷段54中消除大部分弹性变形，从而提高后续校准过程的精度。通过较小的校准直径还可实现附加揉搓效果。借助校准段可以消除压实过程中可能产生的轴向锥度。 

校准段在轴线3方向可以长于烧结件在该方向中的结构高度。此外校准段还可以具有比最后一个阴模段9更大的直径，从而可在推挤烧结件2经过第一模口6的过程中再次形成揉搓效应。 

本发明当然也适合用来对烧结件2中的通孔(例如钻孔)进行表面压实。也可使用与阴模模具1一样具有不同直径节段的阳模来替代阴模模具1，当然在这种情况下，这些相互交接节段的直径单调递增。关于阴模模具的所有其它实施型式同样也适合于阳模，只不过要改变“内”和“外”这些说法。 

内容描述中关于数值范围的所有数据指的是同时包括任意范围以及所有局部范围的数据，例如数据1～10同时包括下限1和上限10之间的所有局部范围，也就是从大于等于1的下限开始至小于等于10的上限终止的所有局部范围，例如1～1.7或3.2～8.1或5.5～10。 

所述实施例均为本发明所述方法以及阴模模具的可能实施型式，需补充说明的是：本发明并不限于所述的实施型式，而是可以将各个实施例进行各种不同的组合，且该技术领域的专业人士能够根据本发明的原理实现这种变化可能性。所有能够通过组合所述实施例的各种细节来实现的可想而知的实施型式，均属于保护范围。 

最终需说明的是：为了有助于理解阴模模具的构造，该模具及其构件一部分并未按照比例绘制，或者有所放大或缩小。 

关于本发明所解决的任务可查阅描述内容。 

构成本发明所述解决方法的是尤其在附图1，2；3；4；5；6；7；8；9；10；11；12；13；14；15；16中所示的实施例。有关本发明所述的任务和解决方法可查阅这些附图。 

附图标记清单 

1   阴模模具    31  圆柱面 

2   烧结件      32  横断面缩窄 

3   轴线        33  锥面 

4   模具基体    34  棱锥面 

5   模具表面    35  缩窄面 

6   模口        36  内齿 

7   阴模段      37  压入深度 

8   阴模段      38  端面 

9   阴模段      39  施压元件 

10  模具表面    40  驱动装置 

11  阴模段      41  拉拔元件 

12  外表面      42  固定装置 

13  直径        43  压力 

14  毛坯直径    44  反向 

15  最终直径    45  阴模模具 

16  壁面        46  入口段 

17  接触面      47  校准段 

18  压制面      48  入口板 

19  内径        49  入口 

20  压制方向    50  入口直径 

21  旋转方向    51  校准板 

22  螺旋轴线    52  校准口 

23  阴模段      53  校准直径 

24  接触面长度  54  卸荷段 

25  内轮廓      55  卸荷段直径 

26  外轮廓      56  间隔元件 

27  齿厚 

28  倒角 

29  倒圆 

30  阴模板 

Claims (32)

1.一种烧结件(2)的表面压实方法，即使得烧结件(2)在阴模模具(1)中沿着轴线(3)在压制方向(20)运动，在第一阴模段(7)处从第一模口(6)开始经由多个阴模段(7、8、9)进入最后一个阴模段(9)之中，每一个阴模段(7、8、9)的壁面(16)构成至少一个压制面(18)，朝向该压制面对烧结件(2)外表面(12)所构成的接触面(17)进行挤压，且在相对于轴线(3)的横断面中由压制面(18)所定义的内轮廓(25)至少近似于接触面(17)所定义的外轮廓(26)，其特征在于，位于每个阴模段(7、8、9)范围内的内径(19)在压制方向(20)保持不变，在烧结件(2)从第一模口(6)运动到最后一个阴模段(9)之中的过程中，通过连续相互交接的阴模段(7、8、9)以及在相互作用压制面(18)之间测定的阴模段(7、8、9)的单调递减内径(19)进行表面压实，其中，每个阴模段(7、8、9)与其后的阴模段(7、8、9)通过由倒角(28)或至少一个圆角(29)构成的过渡段连续相互交接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，烧结件(2)通过第一模口(6)对面的第二模口(11)离开阴模模具(1)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以直线或者螺旋运动方式执行运动。

4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，从烧结件(2)和/或者阴模模具(1)执行运动。

5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，挤压或者拉拔烧结件(2)的一个或两个端面(38)使其通过阴模模具(1)。

6.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，在烧结件(2)通过阴模模具(1)运动的过程中在两个施压元件(39)之间沿轴向尽可能大面积对其施加压力。

7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在到达最后一个阴模段(9)之前至少改变一次烧结件(2)的运动方向。

8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，烧结件(2)在到达最后一个阴模段(9)之后通过第一模口(6)离开阴模模具(1)。

9.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在最后一个阴模段(9)对烧结件(2)进行压实，该最后一个阴模段(9)的内径(19)等于烧结件(2)的额定尺寸减去在该内径(19)处由压力引起的烧结件(2)的弹性变形值。

10.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，将烧结件(2)送入布置在第一模口(6)前端的入口段(46)之中，入口段的直径(50)大于烧结件(2)在其外表面(12)处的毛坯直径(14)。

11.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，使得烧结件(2)经过第二模口(11)之后进入紧接于其后的校准段(47)之中，且校准段所具有的校准直径(53)等于烧结件(2)在其外表面(12)处的额定直径。

12.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，使用或者不使用布置在两个烧结件(2)之间的间隔元件(56)使得多个烧结件(2)同时通过阴模模具(1)。

13.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在实施所述方法的过程中，烧结件(2)所具有的温度比烧结温度低100℃或低200℃。

14.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，烧结件(2)为轴套、轴瓦、齿轮、链轮、齿形皮带轮或者凸轮元件型式。

15.用于对烧结件(2)进行表面压实的阴模模具(1)，具有多个沿着轴线(3)在压制方向(20)依次排列的阴模段(7、8、9)，包括第一阴模段(7)上的第一模口(6)以及最后一个阴模段(9)；在每一个阴模段(7、8、9)的壁面(16)上至少有一个压制面(18)在相对于轴线(3)的横断面中定义内轮廓(25)，该内轮廓至少近似于布置在烧结件(2)外表面(12)上的接触面(17)所定义的外轮廓(26)，其特征在于，位于每个阴模段(7、8、9)范围内的内径(19)在压制方向(20)保持不变，阴模段(7、8、9)连续相互交接，并且在压制面(18)的相互作用段之间测定的内轮廓(25)内径(19)从第一阴模段(7)直至最后一个阴模段(9)单调递减，其中，每个阴模段(7、8、9)与其后的阴模段(7、8、9)通过由倒角(28)或至少一个圆角(29)构成的过渡段连续相互交接。

16.根据权利要求15所述的阴模模具(1)，其特征在于，第一模口(6)对面的第二模口(11)紧接在最后一个阴模段(9)后面。

17.根据权利要求15～16中任一项所述的阴模模具(1)，其特征在于，至少一个阴模段(7、8、9)的轴向阴模段长度(23)大于烧结件(2)的轴向接触面长度(24)。

18.根据权利要求16所述的阴模模具(1)，其特征在于，最后一个阴模段(9)的轴向阴模段长度(23)比烧结件(2)的轴向接触面长度(24)小30％。

19.根据权利要求16或18所述的阴模模具(1)，其特征在于，所有阴模段(7、8、9)的轴向长度之和小于烧结件(2)的轴向接触面长度(24)。

20.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，阴模模具(1)具有三个至七个之间个数的内径(19)不变、且彼此之间内径逐级减小的阴模段(7、8、9)。

21.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，最后一个阴模段(9)中的内径(19)所具有的值等于烧结件(2)的额定尺寸减去在内径(19)处由压力引起的烧结件(2)的弹性变形值。

22.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，内轮廓(25)相对于轴线(3)旋转对称。

23.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，内轮廓(25)相对于轴线(3)辐射对称。

24.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，以普通的圆柱面构成阴模段(7、8、9)的压制面(18)。

25.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，通过一个螺旋面构成阴模段(7、8、9)的压制面(18)。

26.根据权利要求15或23中所述的阴模模具(1)，其特征在于，至少在部分段中通过内直齿构成阴模段(7、8、9)的压制面(18)。

27.根据权利要求15或23中所述的阴模模具(1)，其特征在于，至少在部分段中通过内斜齿构成阴模段(7、8、9)的压制面(18)。

28.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，至少两个依次排列的阴模段(7、8、9)相互连接成一个整体。

29.根据权利要求28中所述的阴模模具(1)，其特征在于，所有阴模段(7、8、9)相互连接成一个整体。

30.根据权利要求15中所述的阴模模具(1)，其特征在于，沿着压制方向(20)在第一阴模段(7)前端布置一个入口段直径(50)大于烧结件(2)毛坯直径(14)的入口段(46)。

31.根据权利要求16中所述的阴模模具(1)，其特征在于，沿着压制方向(20)在最后一个阴模段(9)后端连接一个校准段(47)，且校准段直径(53)等于烧结件(2)的额定尺寸。

32.用于对烧结件(2)进行表面压实的阳模，具有多个在压制方向(20)沿轴线依次排列的阳模段，在每一个阳模段的壁面上至少有一个压制面在相对于轴线的横断面中定义一个外轮廓，该外轮廓至少近似于布置在烧结件(2)内表面上的接触面所定义的内轮廓，其特征在于，位于每个阳模段范围内的内径在压制方向(20)保持不变，这些阳模段连续相互交接，其中，每个阳模段与其后的阳模段通过由倒角或至少一个圆角构成的过渡段连续相互交接，并且在压制面的相互作用段之间测定的外轮廓外径从第一阳模段直至最后一个阳模段沿着压制方向(20)单调增大。

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