DE10155233A1

DE10155233A1 - Plastic tool

Info

Publication number: DE10155233A1
Application number: DE10155233A
Authority: DE
Inventors: Alaoui Mohamed Mekkaoui; Juergen Vosberg; Peter Hochwald
Original assignee: Vantico GmbH; Volkswagen AG
Current assignee: Huntsman Advanced Materials Switzerland GmbH; Volkswagen AG
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-05-22
Also published as: EP1448325A1; EP1448325B1; DE50206046D1; JP2005507781A; WO2003039779A1; US20050044925A1

Abstract

The invention relates to tools (11, 12), made from plastic and a material with slide bearing properties inlaid in the plastic, whereby the plastic tools further comprise a component of inlaid aluminium. Said plastic tools are suitable for the moulding, in particular the deep-drawing of metallic workpieces (10), such as for example components of automobiles. The tools have a high pressure-resistance and wear resistance and permit deep-drawing with essentially small amounts of, or no, lubricants as a result of said slide bearing properties.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug bestehend aus Kunststoff und einem in dem Kunststoff eingelagerten Material mit Gleiteigenschaften. Werkzeuge im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Umformwerkzeuge, beispielsweise Tiefziehwerkzeuge für das Umformen von Bauteilen aus Metall, beispielsweise Automobilbauteilen. The present invention relates to a tool consisting of plastic and one in which Plastic embedded material with sliding properties. Tools in the sense of The present invention is in particular forming tools, for example Deep-drawing tools for forming metal components, for example Automotive components.

Herkömmlicherweise werden beim Tiefziehen Werkzeuge aus Stahl oder Grauguss verwendet. Seit einiger Zeit verwendet man zum Umformen auch bereits Kunststoffe als Werkzeugwerkstoffe, z. B. Kunststoffe, die metallische Füllstoffe enthalten. Diese Kunststoffe haben den Vorteil, dass sie kostengünstigere Werkstoffe darstellen. Allerdings konnte festgestellt werden, dass solche Werkzeuge auf Kunststoffbasis in bestimmten Anwendungsfällen für Umformwerkzeuge nicht oder nur bedingt einsetzbar sind. Dies gilt insbesondere bei Anwendungen im Tiefziehbereich, bei denen Werkstücke in hohen Stückzahlen umgeformt werden müssen, so dass das Werkzeug einem hohen Verschleiß unterliegt. Werkzeuge aus Kunststoffen weisen zudem in diesen Anwendungsfällen eine zu geringe Druckfestigkeit auf. Traditionally, deep drawing tools are made of steel or cast iron used. For some time now plastics have also been used for forming Tool materials, e.g. B. plastics containing metallic fillers. These plastics have the advantage that they are cheaper materials. However found that such plastic tools in certain Applications for forming tools are not or can only be used to a limited extent. this applies especially in applications in the deep-drawing area, where workpieces in high Numbers have to be reshaped so that the tool is subject to high wear subject. Tools made of plastics also assign one in these applications low compressive strength.

Die DE 93 18 272.4 U1 beschreibt ein Werkzeug für die spanlose Verformung von Werkstücken, wobei das Werkzeug an sich aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Grauguss besteht, aber ein Führungsteil des Werkzeugs, welches eine Gleitfläche aufweist, aus einem Duroplast mit Faser- oder Gewebeeinlage und mit Einlagerungen aus Lamellengraphit hergestellt ist. Dadurch sollen die Gleiteigenschaften verbessert und der Verschleiß gemindert werden. DE 93 18 272.4 U1 describes a tool for the non-cutting deformation of Workpieces, the tool itself being made of a metallic material, in particular Gray cast iron exists, but a guide part of the tool, which has a sliding surface, made of a thermoset with fiber or fabric insert and with inserts Lamellar graphite is produced. This should improve the sliding properties and the Wear can be reduced.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein aus Kunststoff bestehendes Werkzeug zu schaffen, welches einerseits gute Gleiteigenschaften und andererseits auch verbesserte Verschleißeigenschaften und eine hohe Druckfestigkeit aufweist. The object of the invention is to provide a plastic tool create, which on the one hand good sliding properties and on the other hand also improved Wear properties and a high compressive strength.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß enthält das Kunststoffwerkzeug einen Anteil an eingelagertem Aluminium zur Erzielung einer erhöhten Druckfestigkeit und Verschleißbeständigkeit sowie weiterhin ein eingelagertes Material mit Gleiteigenschaften, so dass das Werkzeug quasi einen Selbstschmiereffekt besitzt. Dadurch erübrigt sich in der Regel die Verwendung eines zusätzlichen Schmiermittels im Bereich zwischen dem Umformwerkzeug und dem zu verformenden Werkstück. Anhand von Versuchen konnte gezeigt werden, dass sich die Standzeit des Werkzeugs durch die erfindungsgemäßen Einlagerungen wesentlich verbessern lässt. Als Material mit Gleiteigenschaften kommen beispielsweise Graphit oder Molybdänsulfid in Betracht. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Graphitpulver. Das Aluminium kann als Füllstoff beispielsweise in Form von Aluminiumpulver oder Aluminiumpartikeln mit größerer Körnung in dem Kunststoffwerkzeug enthalten sein. Werkzeuge dieser Art lassen sich vorzugsweise aus einem entsprechend zusammengesetzten Gießharz oder aus einem Blockmaterial herstellen. A tool according to the invention with the features of Main claim. According to the invention, the plastic tool contains a proportion embedded aluminum for increased compressive strength and Wear resistance as well as an embedded material with sliding properties, so that the tool has a self-lubricating effect. This eliminates the need for Usually the use of an additional lubricant in the area between the Forming tool and the workpiece to be deformed. Based on experiments are shown that the service life of the tool by the invention Can significantly improve storage. Coming as a material with sliding properties for example graphite or molybdenum sulfide. This is particularly preferred Use of graphite powder. The aluminum can be used as a filler, for example in the form of Aluminum powder or aluminum particles with a larger grain in the plastic tool be included. Tools of this type can preferably be made from one composite cast resin or from a block material.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält das Werkzeug einen Gewichtsanteil von mehr als etwa 50% an Aluminiumfüllstoff. Der Gewichtsanteil an Aluminiumfüllstoff der Kunststoffmasse zur Herstellung des Werkzeugs kann ein Mehrfaches des Kunststoffanteils betragen. Vorzugsweise liegt dieser Gewichtsanteil bei wenigstens etwa 60% vorzugsweise etwa 70% an Aluminiumfüllstoff, vorzugsweise an Aluminiumpulver, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kunststoffmasse. According to a preferred development of the invention, the tool contains a Weight fraction of more than about 50% of aluminum filler. The percentage by weight Aluminum filler of the plastic mass for the production of the tool can be a multiple of the plastic content. This weight fraction is preferably at least about 60% preferably about 70% aluminum filler, preferably on Aluminum powder, based on the total weight of the plastic mass.

Der Gewichtsanteil des in den Kunststoff eingelagerten Materials mit Gleiteigenschaften ist in der Regel geringer als der Kunststoffanteil und/oder der Aluminiumanteil der Kunststoffmasse. Vorzugsweise enthält das Werkzeug einen Gewichtsanteil von wenigstens etwa 20% bis etwa 50% an Graphitpulver bezogen auf den Gewichtsanteil des in dem Werkzeug enthaltenen Kunststoffs, d. h., nicht bezogen auf das Gesamtgewicht der Kunststoffmasse, sondern bezogen auf den reinen Kunststoffanteil. Der Gewichtsanteil des Graphits bezogen auf das Gesamtgewicht des Werkstoffs, aus dem das Werkzeug besteht, beträgt vorzugsweise wenigstens etwa 3% bis etwa 15% an Graphit. Das Gewichtsverhältnis zwischen dem Graphitanteil und dem Aluminiumanteil liegt vorzugsweise bei zwischen etwa 1 : 15 und etwa 1 : 6. The proportion by weight of the material embedded in the plastic with sliding properties is in generally less than the plastic content and / or the aluminum content Plastic compound. The tool preferably contains at least a proportion by weight about 20% to about 50% of graphite powder based on the weight fraction of that in the Tool contained plastic, d. that is, not based on the total weight of the Plastic mass, but based on the pure plastic content. The weight fraction of the Graphite based on the total weight of the material from which the tool is made, is preferably at least about 3% to about 15% graphite. The Weight ratio between the graphite content and the aluminum content is preferably at between about 1:15 and about 1: 6.

Bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Werkzeugen für Umformvorgänge, insbesondere von Tiefziehwerkzeugen aus der Kunststoffmasse der genannten Art. Beispielsweise können dies Stempel oder Blechhalter für das Tiefziehen von Metallteilen sein. Durch die Einlagerung des Materials mit Gleiteigenschaften wird verhindert, dass beim Tiefziehvorgang z. B. eines Metallblechs, welches dabei in einer Zugrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Tiefziehwerkzeugs beansprucht wird, Partikel, insbesondere Füllstoffpartikel aus der Kunststoffmatrix herausgerissen werden und dadurch Risse im Werkzeug entstehen. Es wurde bereits erwähnt, dass Graphit in Form von Graphitpulver als Material mit Gleiteigenschaften in den Kunststoff eingelagert werden kann. In the context of the present invention, the production of tools for is preferred Forming processes, in particular of deep-drawing tools from the plastic mass of mentioned type. For example, stamps or sheet metal holders for the deep drawing of Be metal parts. The storage of the material with sliding properties prevents that in the deep-drawing process z. B. a metal sheet, which is in a pulling direction perpendicular to the direction of movement of the deep-drawing tool, particles, filler particles in particular are torn out of the plastic matrix and thereby Cracks appear in the tool. It has already been mentioned that graphite is in the form of Graphite powder as a material with sliding properties can be embedded in the plastic.

Es hat sich die Verwendung von Graphitpulver in einer Korngröße von zwischen etwa 50 µm und etwa 250 µm als besonders vorteilhaft erwiesen. There has been the use of graphite powder in a grain size of between about 50 microns and about 250 microns have proven to be particularly advantageous.

Die erfindungsgemäßen Werkzeuge können im wesentlichen vollständig aus einem Kunststoff mit den genannten Einlagerungen bestehen, d. h., dass sie durchgehend aus einem homogenen Kunststoffwerkstoff bestehen und sich damit von den Werkzeugen gemäß der eingangs erwähnten DE 93 18 272.4 U1 unterscheiden, wo lediglich eine als Führungsteil bezeichnete Frontschicht des Werkzeugs aus einem Kunststoff mit gewissen Gleiteigenschaften besteht. The tools according to the invention can essentially be made entirely from one Plastic with the named deposits exist, d. that is, they consistently consist of a homogeneous plastic material and thus differ from the tools according to DE 93 18 272.4 U1 mentioned above, where only one as Guide part designated front layer of the tool made of a plastic with certain Sliding properties exist.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. The features mentioned in the subclaims relate to preferred developments of the Task solution according to the invention. Further advantages of the invention result from the following detailed description.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen The present invention is described below on the basis of exemplary embodiments Described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show

Fig. 1 eine stark schematisch vereinfachte perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Tiefziehvorgangs mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs; Figure 1 is a highly schematic simplified perspective view showing a deep drawing process by means of an inventive tool.

Fig. 2 eine zweite schematisch vereinfachte Ansicht im Schnitt zur Erläuterung des Tiefziehvorgangs; Figure 2 is a second simplified schematic cross-sectional view for explaining the deep-drawing operation.

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Veränderung des E-Moduls bei Verwendung von Kunststoffen mit unterschiedlichen Füllstoffen zeigt; Fig. 3 is a diagram showing the variation of the modulus with the use of plastic materials with different fillers;

Fig. 4 einen Stempel für das Tiefziehen von Ventildeckeln für Motoren in perspektivischer Darstellung; Figure 4 is a stamp for deep drawing of valve covers for motors in a perspective view.

Fig. 5 die zugehörige Matrize für das Tiefziehen von Ventildeckeln mit einem Stempel gemäß Fig. 4; 5 shows the associated die for the deep drawing of valve covers with a punch of FIG. 4.

Fig. 6 mittels Stempel und Matrize gemäß den Fig. 4 und 5 tiefgezogene Ventildeckel. Fig. 6 by means of stamp and die according to FIGS. 4 and 5 deep-drawn valve cover.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Zeichnung zeigt in stark schematisch vereinfachter perspektivischer Darstellung eine Anordnung von Werkzeugen für das Tiefziehen eines Blechteils 10. Es ist ein Werkzeugoberteil 11 zur Umformung des Blechteils 10 im Tiefziehverfahren vorgesehen sowie ein Werkzeugunterteil 12 in Form einer das Werkzeugoberteil 11 aufnehmenden Matrize. Das Werkzeugoberteil 11 besteht aus einem Kunststoff der erfindungsgemäßen Art, welcher eingelagerte Aluminiumpartikel 13 enthält, sowie eingelagertes Graphit-Pulver 14 zur Erzielung eines Selbstschmiereffekts bei der Umformung des Blechteils 10. First, reference is made to FIG. 1. The drawing shows a highly schematically simplified perspective illustration of an arrangement of tools for deep drawing a sheet metal part 10 . There is an upper tool part 11 for forming the sheet metal part 10 in the deep-drawing process and a lower tool part 12 in the form of a die receiving the upper tool part 11 . The upper tool part 11 consists of a plastic of the type according to the invention, which contains embedded aluminum particles 13 , as well as embedded graphite powder 14, in order to achieve a self-lubricating effect when the sheet metal part 10 is formed .

Das Werkzeugoberteil 11 wurde hergestellt aus einem Gießharz bestehend aus Kunststoff, Aluminiumpulver als Füllstoff und Graphit-Pulver. Dabei wurden für eine Masse von insgesamt 4,2 kg dieses Werkstoffs 1 kg Kunststoff, 3 kg Aluminiumpulver und 200 g Graphitpulver verwendet. Die Korngröße des Graphitpulvers variierte zwischen 50 und 250 µm. Das Kunststoffwerkzeug hatte sehr gute Schmiereigenschaften und eine um 40% höhere Druckfestigkeit. Die bei Werkzeugen aus anderen Kunststoffen mit konventionellen Füllstoffen wie beispielsweise Sand und Eisen in der Frontschicht des Werkzeugs auftretende Rissbildung, die dadurch entsteht, dass beim Tiefziehvorgang Füllpartikel aus der Grundmatrix des Kunststoffmaterials herausgerissen werden, trat bei Verwendung von Werkzeugen aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff nicht auf. The upper tool part 11 was produced from a casting resin consisting of plastic, aluminum powder as a filler and graphite powder. 1 kg of plastic, 3 kg of aluminum powder and 200 g of graphite powder were used for a total mass of 4.2 kg of this material. The grain size of the graphite powder varied between 50 and 250 µm. The plastic tool had very good lubricating properties and a 40% higher compressive strength. The cracking that occurs in the front layer of the tool in the case of tools made of other plastics with conventional fillers such as sand and iron, which occurs because filling particles are torn out of the basic matrix of the plastic material during the deep-drawing process, did not occur when using tools made of the plastic according to the invention.

Es wurde festgestellt, dass sich die aus der genannten Kunststoffmasse hergestellten Tiefziehwerkzeuge für eine Umformung von Werkstücken in hohen Stückzahlen, von beispielsweise bis zu 100.000,00 oder darüber hinaus eignen. It was found that the plastic mass produced Deep drawing tools for forming workpieces in large numbers, from for example up to 100,000.00 or more.

Fig. 2 verdeutlicht die zu der genannten Rissbildung beim Tiefziehen mit Materialien ohne ausreichenden Schmiereffekt auf das Werkzeug einwirkenden Kräfte. Es ist in stark schematisch vereinfachter Schnittdarstellung ein Werkzeugoberteil 11 dargestellt, welches erfindungsgemäß aus Vollgussmaterial bestehend aus einem erfindungsgemäßen Kunststoff mit Aluminium- und Graphitpulver als Füllstoffen hergestellt wurde. Auch das Werkzeugunterteil 15 wurde aus dem erfindungsgemäßen Kunststoffmaterial gegossen. Das umzuformende Blechteil 10 befindet sich vor dem Einsetzen des Tiefziehvorgangs in dem Spalt 16 zwischen Werkzeugoberteil 11 und Werkzeugunterteil 15. Beim Tiefziehen wird das umzuformende Blechteil 10 verformt, wobei Kräfte in Richtung des Pfeils 17 senkrecht zur Bewegungsrichtung auftreten. Dadurch werden die Frontflächen 18, 19 der beiden Werkzeuge 11, 15 auf Scherung beansprucht. Das in dem Kunststoff der Werkzeuge 11, 15 eingelagerte Graphitpulver sorgt für einen Schmiereffekt und gute Gleiteigenschaften im Grenzbereich zwischen den Frontflächen 18, 19, der Werkzeuge 11, 15 und dem gezogenen Blechteil 10. Fig. 2 illustrates the forces acting to said cracking during the deep drawing with materials without sufficient lubricating effect to the tool forces. It is shown in a highly schematically simplified sectional view of an upper tool part 11 , which was produced according to the invention from solid casting material consisting of an inventive plastic with aluminum and graphite powder as fillers. The lower tool part 15 was also cast from the plastic material according to the invention. The sheet metal part 10 to be formed is located in the gap 16 between the upper tool part 11 and the lower tool part 15 before the deep-drawing process begins. During deep drawing, the sheet metal part 10 to be formed is deformed, forces occurring in the direction of arrow 17 perpendicular to the direction of movement. As a result, the front surfaces 18 , 19 of the two tools 11 , 15 are subjected to shear stress. The graphite powder embedded in the plastic of the tools 11 , 15 ensures a lubricating effect and good sliding properties in the border area between the front surfaces 18 , 19 , the tools 11 , 15 and the drawn sheet metal part 10 .

Fig. 3 verdeutlicht die prozentuale Veränderung des Elastizitätsmoduls von Werkzeugen aus verschiedenen Kunststoffen, die anhand von Druckversuchen im Rahmen der Erfindung ermittelt wurde. Dabei wurde in dem Diagramm in der Säule 20 ganz links das Elastizitätsmodul eines lediglich mit Aluminium gefüllten Kunststoffs dargestellt und als relative Bezugsgröße für die anderen Kunststoffe mit dem Wert 100 angenommen. In der mit 22 bezeichneten zweiten Säule von rechts ist der relative Wert des Elastizitätsmoduls für ein mit Aluminium gefülltes PTFE wiedergegeben, das, wie man sieht, nur gut 60% des in Fig. 3 in Säule 20 dargestellten Kunststoffs erreicht. Zum Vergleich sind dagegen in Fig. 3 die Elastizitätsmodule für zwei erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffe wiedergegeben. Die Säule 23 ganz rechts in der Darstellung gibt den Wert für einen mit Aluminium und MoS₂ als Gleitmaterial gefüllten Kunststoff wieder. Man erkennt, dass das E-Modul über 20% höher liegt als bei dem nur mit Aluminium gefüllten Kunststoff gemäß Säule 20. In der Säule 21 (zweite von links in der Darstellung) ist der relative Wert des E-Moduls für einen mit Graphit und Aluminium gefüllten Kunststoff wiedergegeben. Wie man aus der Darstellung erkennt, liegt dieser Wert um 40% höher als das E-Modul für einen nur mit Aluminium gefüllten Kunststoff gemäß der Säule 20 ganz links in der Darstellung. Der in Säule 21 in Fig. 3 wiedergegebene Wert wurde erreicht durch einen Zusatz von 20% Graphitpulver zu einem aluminiumgefüllten Kunststoff für den der Wert in Säule 20 wiedergegeben ist. Fig. 3 illustrates the percentage change in the modulus of elasticity of tools made of various plastics, based on the pressure experiments in the invention was determined. The diagram in column 20 on the far left shows the modulus of elasticity of a plastic that is only filled with aluminum and is assumed to be 100 as the relative reference value for the other plastics. In the second column labeled 22 from the right, the relative value of the modulus of elasticity for a PTFE filled with aluminum is shown, which, as can be seen, only reaches a good 60% of the plastic shown in FIG. 3 in column 20 . For comparison, on the other hand, the elasticity modules for two plastics produced according to the invention are shown in FIG. 3. The column 23 on the far right in the illustration shows the value for a plastic filled with aluminum and MoS ₂ as a sliding material. It can be seen that the modulus of elasticity is more than 20% higher than that of the pillar 20- filled plastic. Column 21 (second from the left in the illustration) shows the relative value of the modulus of elasticity for a plastic filled with graphite and aluminum. As can be seen from the illustration, this value is 40% higher than the modulus of elasticity for a plastic that is only filled with aluminum according to column 20 on the far left in the illustration. The value shown in column 21 in FIG. 3 was achieved by adding 20% graphite powder to an aluminum-filled plastic for which the value in column 20 is shown.

Es wurde für Tiefziehversuche ein in Fig. 4 perspektivisch dargestelltes Tiefziehwerkzeug 30 zur Herstellung von Ventildeckeln für einen Dreizylindermotor konzipiert, ausgelegt und gefertigt. Fig. 4 zeigt den Tiefziehstempel für Ventildeckel 30 aus einem erfindungsgemäßen Kunststoff von der Unterseite. Mit diesem Werkzeug 30 wurden Tiefziehversuche durchgeführt. Anhand dieser Versuche konnte festgestellt werden, dass sich sowohl die Maßgenauigkeit, die Standzeit als auch der Selbstschmiereffekt gegenüber Werkzeugen aus anderen Kunststoffen stark verbesserten. Aus herkömmlichen Kunststoffen hergestellte Werkzeuge waren nach kurzer Zeit verschlissen. Durch das Einbetten von lediglich etwa 20% an Graphitpulver in einen mit Aluminiumpulver gefüllten Kunststoff wurden mit dem in Fig. 4 dargestellten Werkzeug 30 erheblich bessere Reib- und Verschleißverhältnisse erreicht. Wie man in Fig. 4 erkennt, weist der Tiefziehstempel zwei charakteristische Umformelemente 31, 32 zur Herstellung der für die Form des Ventildeckels typischen Vertiefungen bzw. erhabenen Bereiche auf. A deep-drawing tool 30, shown in perspective in FIG. 4, for the production of valve covers for a three-cylinder engine was designed, designed and manufactured for deep-drawing tests. Fig. 4 shows the deep-drawing stamp for valve cover 30 made of a plastic according to the invention from the bottom. Deep drawing tests were carried out with this tool 30 . On the basis of these tests, it was found that both the dimensional accuracy, the service life and the self-lubricating effect improved significantly compared to tools made of other plastics. Tools made from conventional plastics were worn out after a short time. By embedding only about 20% of graphite powder in a plastic filled with aluminum powder, considerably better friction and wear conditions were achieved with the tool 30 shown in FIG. 4. As can be seen in FIG. 4, the deep-drawing stamp has two characteristic shaping elements 31 , 32 for producing the depressions or raised areas typical of the shape of the valve cover.

Fig. 6 zeigt beispielhafte Ventildeckel mit verschiedenen Materialien, die mittels des in Fig. 4 dargestellten Tiefziehwerkzeugs 30 hergestellt wurden. Die in Fig. 6 gezeigten Ventildeckel 40, 41, 42 wurden hergestellt durch Umformung von Titanblech, Aluminiumblech und verzinktem Stahlblech jeweils in einer Materialstärke von 1 mm. Man erkennt in der Darstellung gemäß Fig. 6 ohne weiteres die charakteristischen Umformbereiche, nämlich die flache zylindrische Vertiefung 43 (bzw. Erhöhung, wenn man von der Unterseite auf den tiefgezogenen Ventildeckel 41 gemäß Fig. 6 schaut). Dieser Umformbereich 43 lässt sich dem Umformelement 32 des Tiefziehwerkzeugs 30 gemäß Fig. 4 zuordnen. Entsprechend lässt sich der Umformbereich 44 dem Umformelement 31 des Tiefziehwerkzeugs 30 gemäß Fig. 4 zuordnen. Beim Tiefziehen der in Fig. 6 dargestellten Ventildeckel mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 30 ließen sich bei allen drei Materialien Titanblech, Aluminiumblech, verzinktes Stahlblech, sehr gute Ergebnisse erzielen. FIG. 6 shows exemplary valve covers with different materials, which were produced by means of the deep-drawing tool 30 shown in FIG. 4. The valve covers 40 , 41 , 42 shown in FIG. 6 were produced by shaping titanium sheet, aluminum sheet and galvanized steel sheet, each with a material thickness of 1 mm. The characteristic shaping regions, namely the flat cylindrical recess 43 (or elevation if one looks from the underside at the deep-drawn valve cover 41 according to FIG. 6) can be seen in the representation according to FIG. 6 without further notice. This forming area 43 can be assigned to the forming element 32 of the deep-drawing tool 30 according to FIG. 4. The forming area 44 can accordingly be assigned to the forming element 31 of the deep-drawing tool 30 according to FIG. 4. When the valve cover shown in FIG. 6 is deep-drawn with the tool 30 according to the invention, very good results could be achieved with all three materials, titanium sheet, aluminum sheet, galvanized steel sheet.

Fig. 5 zeigt die für den Tiefziehstempel 30 gemäß Fig. 4 zugehörige Matrize 50 zur Herstellung von Ventildeckeln 40, 41, 42, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. In die in Fig. 5 dargestellte Tiefziehmatrize 50 wird der Stempel 30 abgesenkt. Man erkennt in Fig. 5 die dem Stempel 30 entsprechende etwa rechteckige an den Eckbereichen abgerundete Form der Matrize 50. Außerdem ist der dem etwa zylindrischen Umformelement 32 zugeordnete Umformbereich 51 als Senke in dem als Matrize 50 dienenden Tiefziehwerkzeug erkennbar. Auch die Matrize 50 gemäß Fig. 5 wurde aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff enthaltend Aluminium und Graphitpulver hergestellt. FIG. 5 shows the die 50 associated with the deep-drawing die 30 according to FIG. 4 for the production of valve covers 40 , 41 , 42 , as shown in FIG. 6. The punch 30 is lowered into the deep-drawing die 50 shown in FIG. 5. It can be seen in Fig. 5, the die 30 corresponding approximately rectangular at the corner portions rounded shape of the die 50. In addition, the forming area 51 associated with the approximately cylindrical forming element 32 can be recognized as a depression in the deep-drawing tool serving as a die 50 . Also, the die 50 of FIG. 5 was prepared from the novel plastic containing aluminum and graphite powder.

Die Vorteile der Kunststoffwerkzeuge aus den erfindungsgemäßen Materialien gegenüber herkömmlichen Stahlwerkzeugen liegen in den beispielsweise bis zu etwa 70% niedrigeren Materialkosten. Die für die Herstellung der Werkzeuge verwendeten Kunststoffe lassen sich besser verarbeiten und dadurch ist bei der Herstellung der Werkzeuge der maschinelle Einsatz geringer. Der Energie- und Leistungsbedarf bei der Maschinenarbeit zur Herstellung der Werkzeuge lässt sich z. B. um 65% reduzieren. Die Einarbeitungszeit ist ebenfalls bis zu beispielsweise 60% kürzer als bei Stahlwerkzeugen. Die Verwendung von erfindungsgemäßen Kunststoffen zur Herstellung der Werkzeuge führt zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung von beispielsweise bis zu 60% und dadurch zu einer geringeren Belastung der Krananlagen. Die Werkzeuge lassen sich flexibler und kostengünstiger ändern, wobei wiederum eine hohe Kosten-, Zeit-, und Energieersparnis erzielt wird. Die Werkzeuge sind außerdem recyclinggeeignet, da sie sich als Füllstoffe zur Herstellung neuer Kunststoffwerkzeuge vollständig wiederverwenden lassen, wodurch die Entsorgungskosten entfallen. The advantages of plastic tools made from the materials according to the invention compared conventional steel tools are, for example, up to about 70% lower Material costs. The plastics used to manufacture the tools can be better processing and therefore the machine tool Use less. The energy and power requirements for machine work for manufacturing the tools can be z. B. reduce by 65%. The training period is also up to for example 60% shorter than with steel tools. The use of Plastics according to the invention for the production of the tools leads to a considerable Weight reduction of up to 60%, for example, and therefore less Load on the crane systems. The tools can be more flexible and cheaper change, which in turn leads to high cost, time and energy savings. The Tools are also suitable for recycling as they are used as fillers for the production of new ones Allow plastic tools to be fully reused, reducing disposal costs omitted.

Das elastische Verhalten der Kunststoffe führt zu einer Qualitätserhöhung bei den umgeformten Werkstücken. Durch das Einbetten von Graphit in den Kunststoff der Werkzeuge wird ein Selbstschmiereffekt an den Kontaktschichten des Werkzeugs erzeugt. The elastic behavior of the plastics leads to an increase in the quality of the formed workpieces. By embedding graphite in the plastic of the Tools create a self-lubricating effect on the contact layers of the tool.

Wenn es bei der Umformung überhaupt noch notwendig ist, zusätzlich flüssige Schmiermittel einzusetzen, dann lässt sich in jedem Fall die Menge der notwendigen Schmiermittel wesentlich verringern, beispielsweise um ca. 3 g/m². Die Reibungsverhältnisse beim Tiefziehen werden durch das Einbringen von Graphitpulver in den Kunststoff verbessert. Durch das Entfallen bzw. die Verringerung von flüssigen Schmiermitteln beim Tiefziehen wird die Verschmutzung im Arbeitsbereich wesentlich verringert und damit die Umwelt entlastet. Bezugszeichenliste 10 Blechteil
11 Werkzeugoberteil
12 Werkzeugunterteil
13 Aluminiumpartikel
14 Graphit-Pulver
15 Werkzeugunterteil
16 Spalt
17 Pfeil
18 Frontfläche
19 Frontfläche
20 Säule
21 Säule
22 Säule
23 Säule
30 Tiefziehwerkzeug
31 Umformelement
32 Umformelement
40 Ventildeckel
41 Ventildeckel
42 Ventildeckel
43 Vertiefung
44 Umformbereich
50 Tiefziehmatrize
51 Umformbereich
If it is still necessary to use liquid lubricants during the forming process, the amount of lubricants required can be reduced significantly, for example by approx. 3 g / m ² . The friction conditions during deep drawing are improved by introducing graphite powder into the plastic. The elimination or reduction of liquid lubricants during deep drawing significantly reduces pollution in the work area and thus relieves the environment. Legend: 10 sheet metal part
11 upper part of the tool
12 lower tool part
13 aluminum particles
14 graphite powder
15 lower part of the tool
16 gap
17 arrow
18 front surface
19 front surface
20 pillar
21 pillar
22 pillar
23 pillar
30 deep drawing tool
31 forming element
32 forming element
40 valve cover
41 valve cover
42 valve cover
43 deepening
44 forming area
50 deep-drawing die
51 forming area

Claims

1. Tool consisting of plastic and a material embedded in the plastic with sliding properties, characterized in that the plastic tool further contains a proportion of aluminum.

2. Tool according to claim 1, characterized in that the tool Contains aluminum powder or aluminum particles as a filler.

3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the tool as Material with sliding properties contains graphite or molybdenum sulfide.

4. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that this Contains graphite powder.

5. Tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Tool is made of a block material or a casting resin.

6. Tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that this contains more than about 50% by weight of aluminum filler.

7. Tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that this a weight fraction of at least about 60%, preferably about 70% Aluminum filler, preferably aluminum powder based on the total weight contains.

8. Tool according to one of claims 1 to 7, characterized in that this a weight percentage of at least about 20% to about 50% of graphite powder based on the weight proportion of the plastic contained in the tool.

9. Tool according to one of claims 1 to 8, characterized in that this a weight percent of at least about 3% to about 15% graphite, preferably Graphite powder, based on the total weight of the material from which the tool is made exists, contains.

10. Tool according to one of claims 1 to 9, characterized in that this Graphite, preferably graphite powder and aluminum, preferably aluminum powder, in a weight ratio of between about 1:15 and about 1: 6.

11. Tool according to one of claims 1 to 10, characterized in that this is a forming tool, in particular a deep-drawing tool.

12. Tool according to one of claims 1 to 11, characterized in that this is a stamp, sheet holder or a die for the deep drawing of metal parts.

13. Tool according to one of claims 1 to 12, characterized in that this Contains graphite powder in a grain size of between about 50 and about 250 microns.

14. Tool according to one of claims 1 to 13, characterized in that this essentially entirely of a plastic according to one of the previous claims.