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Verfahren und Vorrichtung zum Pressen von gelochten Luppen mit verjüngtem Boden für das
Rohrstossverfahren.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Hartmetallrohren in der Weise, dass die vorgelochte becherförmige Luppe in einem einzigen Arbeitsgang durch eine grosse Anzahl von Streckleeren hindurch- gestossen wird, um die Luppe unter Verminderung des Werkstoffquerschnittes auf weniger als y ;, bis zu 1/20 oder noch darunter unmittelbar zu einem dünnwandigen Rohr zu strecken. Bei diesem Ver- i fahren kommt es darauf an. dass die Luppe genau zentral gelocht und die Beanspruchung des Bodens der Luppe durch den Dorn möglichst vermindert wird.
Zu diesem letzteren Zweck soll der Boden der
Luppe eine derart allmählich, etwa kegelig oder ogival verjüngte Gestalt erhalten, dass sämtliche Streck- leeren bei seinem Eintritt das Werkstück an einem hinter dem vollen Boden liegenden, also bereits durch den Dorn gestützten Querschnitt angreifen. Die grösste Beanspruchung des Werkstückbodens durch den Dorn tritt dann auf, wenn das offene Ende des Werkstückes durch die grösste Leere geht, weil in diesem Augenblick der zu bearbeitende Werkstoffquerschnitt und die Anzahl der das Werkstück gleichzeitig bearbeitenden Leeren die grössten sind. Es kommt also darauf an, den durch das Werk- stück in diesem Augenblick gebotenen Widerstand möglichst herabzusetzen, ohne die durch die grösste
Leere ausgeführte Streckung vermindern zu müssen.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pressen der Luppe in der
Weise, dass bei deren genau zentraler Lochung die allmählich verjüngte Form des Luppenbodens ge- sichert und dabei die Luppe an ihrem hinteren offenen Ende eine Ausgestaltung erhält, durch die der Werkstückwiderstand beim Durchtritt des hinteren Endes durch das grösste Kaliber herab- gesetzt wird.
Fig. 1 zeigt den Längsschnitt einer Matrize mit der zum Lochen eingelegten Luppe. Fig. 2 die
Matrize mit der gelochten Luppe und nur unvollständig ausgefülltem Matrizenhohlraum, Fig. 3 und 3 a gemäss der Erfindung gepresste Luppen im Schaubild. Fig. 4 ist ein lotrechter Schnitt eines Aus- führungsbeispieles der Luppenpresse gemäss der Erfindung. Fig. 5, 6 und 7 zeigen das Pressen eines runden Ingots gemäss der Erfindung in drei Stadien. Fig. 8 ist ein lotrechter Schnitt einer Matrize mit Presswerkzeug für vierkantige Werkstücke und Fig. 9 die Untenansicht des Vorschubringes.
Bisher erfolgte das Vorpressen der Luppe bekanntlich in der Weise, dass man ein aus einem
Zaggel, also ein Rohwalzprodukt mit quadratischem Querschnitt, abgeschnittenes Stück k (Fig. 1) in glühendem Zustande in eine am Boden ogival verjüngte zylindrische Matrize a legt und in deren
Achsenrichtung einen Dorn b (Fig. 2) in das Werkstück einpresst. Dabei soll der Dorn den Werkstoff sowohl seitlich, als auch gegen den Boden bis an die Wände der Matrize verdrängen, um den zylindrischen und den ogivalen Teil des Hohlraumes der Matrize vollständig auszufüllen. Es kann aber nicht erreicht werden, dass die abgeschnittene glühende prismatische Luppe beim Einlegen in die schwachkegelige Matrize genau zentrisch liegt.
Wegen des leichten Einsetzens in die Matrize, insbesondere auch wegen des Umstandes, dass Zaggel mit handelsüblichen Abmessungen benutzt werden sollen, kann ein Unterschied von mehreren Millimetern zwischen der Diagonalen des Luppenquerschnittes und dem oberen Matrizendurchmesser bestehen. Die Luppe wird infolgedessen in der Matrize eine mehr oder weniger schiefe Lage einnehmen. Der Dorn wird beim Einpressen bei noch so guter Führung durch die schiefliegende Luppe abgelenkt und dringt nicht genau zentrisch ein, so dass in der gelochten Luppe das Material nicht so vollkommen gleichmässig um das Loch herum verteilt ist, wie es dies das in Rede stehende Stossverfahren beansprucht.
Auch das Einpressen der Luppe in die Matrize mittels eines
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den ganzen Querschnitt der Matrize ausfüllenden Kolbens vor dem Lochen konnte nicht die genau zentrische Lochung gewährleisten. Zur Sicherung der zentrischen Lochung hat man auch Matrizen verwendet, die ihrem Längsschnitte nach unterteilt sind und deren Teile beim Einlegen der Luppe auseinandergerückt und vor der Lochung wieder vollständig geschlossen werden, so dass sie die ein- gelegte Luppe zusammendrücken. Damit lässt sich wohl eine zentrische Lochung erreichen, nicht aber das vollständige Ausfüllen des ogivalen Bodenteiles der Matrize.
Beim Einpressen des Dornes wird nämlich der Werkstoff in dem zuerst getroffenen Querschnitt gegen die Formwände gedrückt und damit der Reibungswiderstand zwischen Matrizenwandung und Werkstoff so weit erhöht, dass dieser der Zugwirkung des Dornes gegen den Boden der Form in der Nähe der Formwandung nicht folgt.
Es werden höchstens die vor dem Dorn liegenden Werkstoffteile vorgeschoben, so dass nicht der ganze
Hohlraum des verjüngten Bodenteiles der Form ausgefüllt wird, wodurch der Bodenteil der becherförmigen Luppe nicht einen allmählichen Verlauf der Verjüngung, sondern eine in Fig. 2 veranschaulichte
Schulterbildung aufweist.
Zur Beseitigung dieses Übelstandes wird erfindungsgemäss das Werkstück während des Einpressens des Dornes an seiner den Dorn umgebenden Querschnittsfläche einem parallel mit dem Dorndruck wirkenden, ständigen Vorschubdruck unterworfen, der die Überwindung der Reibung zwischen Werkstück und Matrizenwandung unterstützt.
Die Angriffsfläche des zur Ausübung des Vorschubdruckes vorgesehenen ringförmigen Druckwerkzeuges erhält dabei zweckmässig von der Matrize sich abwendend gegen den Lochdom zu geneigte schiefe Keilflächen, die an den Kanten der oberen Stirnfläche der Luppe angreifen und diese vor Eindringen des Lochdornes in der Matrize zentrieren.
Diese Arbeitsweise ermöglicht es auch, Luppen von runden Querschnitt, also gegossene Ingots, unmittelbar als Ausgangsmaterial zu verwenden, weil infolge der genauen Zentrierung durch den Vorschubring der Durchmesser der Luppe um so vieles kleiner als der Durchmesser der Matrize genommen werden kann, dass beim Einpressen des Dornes der Werkstoff genügend Raum zum seitliehen Ausweichen findet. Bei Verwendung von Luppen mit rundem Querschnitt kann die zentrierende Keilfläche des ringförmigen Vorschubdruckwerkzeuges eine sehr steile Hohlkegelfläche sein, deren Erzeugende mit der Kegelachse beispielsweise einen Winkel von etwa 150 einschliesst. Diese Keil- flächen sind dabei derart ausgeführt, dass sie beim Pressen des Loches den Werkstoffquerschnitt an der Mündung der Luppe vermindern.
Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass in derjenigen Arbeitsphase, in der die grösste Anzahl von Streekleeren gleichzeitig auf das Werkstück wirkt, der verminderte Querschnitt der Luppenmündung während des Stossens durch die grösste Streckleere tritt. Es wird demnach für den in der grössten Streckleere auftretenden Materialwiderstand nicht der volle Ringquerschnitt der ungestreckten Luppe, sondern der durch die Pressung des Mündungsrandes verminderte Querschnitt massgebend sein.
In Fig. 4 ist a die Matrize und b der Lochdorn, der erfindungsgemäss in dem diesen umgebenden Vorschubring c eine Führung findet. Der Vorschubring wird von dem die Stangen der Kolben d miteinander verbindenden Quersteg e getragen. Die Zylinder 1 der Kolben d sitzen auf dem Quersteg ssi,
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sind bloss zwei Kolbenzylinder d, f dargestellt, doch wird man zweckmässig deren drei anbringen. Die Zylinder stehen mit dem Druckluftbehälter n in Verbindung.
Zwischen dem unter dem Druck p gehaltenen Druckluftbehälter n und den Zylindern f ist zweckmässig ein sich gegen die Zylinder öffnendes Rückschlagventil v und ein sich gegen den Druckluftbehälter öffnendes, durch eine Kraft P > p belastetes Druckbegrenzungsventil M eingeschaltet. Der Vorschubring e trägt an seiner unteren Stirnfläche einen Zentrierring g mit keilförmigem Querschnitt, dessen Innenwandung eine sehr steil gegen den Dorn zu steigende Hohlkegelfläche ? t bildet.
Die Wirkungsweise ist die Folgende : Die Matrize a steht so tief unter den Ring c und der Lochdorn b ist in den Vorschubring c soweit zurückgezogen, dass der Dorn nicht aus dem Ring nach unten herausragt. Die glühende Luppe k wird in die Matrize eingelegt, in der sie eine mehr oder weniger schiefe Lage einnimmt (Fig. 5). Es wird nun der Stempel s niedergedrückt, wobei sich zunächst der Vorschubring c mit seiner kegeligen Richtfläche h auf den oberen Stirnrand der Luppe aufschiebt,
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die Luppe in der Matrize in die zentrale Achsenrichtung gestellt wird (Fig. 6).
Der Vorschubring c samt den Kolben d wird nun beim weiteren Niedergang des Stempels s durch die Luppe zurückgehalten, während die Kolben d in die Zylinder f hineingedrückt werden, wobei der Vorschubring e mit einer von der Grösse des auf die Kolben d lastenden Druckes abhängigen Kraft in Achsenrichtung auf die obere Stirnfläche der Luppe drückt. Da im Behälter m ein Druck p herrscht, so werden die Kolben den Vorschubring am Anfang ihres Verdichtungshubes mit einem Druck niederpressen, der mit dem Druck p proportional ist. Es dringt nun der Dorn b in das Werkstück und drängt den Werkstoff seitlich sowie nach unten, wobei der Vorschubring c unter dem auf die Kolben d wirkenden Druck dem Vorschub des Werkstoffes gegen den Matrizenboden nachhilft.
Da sich das Ventil w infolge seiner Federbelastung erst bei Erreichung des Druckes P öffnet, so steigt beim Eindringen der Kolben in die Zylinder der Druck allmählich bis auf höchstens P. Es kann aber auch eine Steuerung x vorgesehen
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sein, die den auf das Ventil w lastenden Druck P im Verlaufe des niedergehenden und steigenden Hubes der Presse in der Weise ändert, wie dies für die Pressung und für das Abstreifen des fertigen Press- lings vom Dorn am günstigsten ist. Die Kegelfläche h des Vorschubringes e presst der Mündung der
Luppe während des Lochens einen kegelig verjüngten Rand auf, so dass die fertige Luppe die aus Fig. 3 ersichtliche Gestalt erhält.
Die hiedureh erzielte Verjüngung des Mündungsrandes der Luppe ergibt nun, dass wenn beim Stossen des Rohres der Rand des hinteren offenen Endes der Luppe in die grösste
Streckleere tritt, der durch den Werkstoff in dieser Arbeitsphase gebotene Widerstand infolge der
Querschnittsverminderung verringert wird. Nach Fertigpressung der Luppe wird der Stempel samt
Dorn b und den Zylindern gehoben. Dabei sitzt der Pressling so fest auf dem Dorn, dass dieser den Pressling beim Aufstieg mitzunehmen trachtet.
Da nun aber die Kolben d mit dem in den Zylindern/ herrschenden Druck den Vorschubring c nach unten drücken, so wird der Vorschubring die gepresste
Luppe vom Dorn abstreifen, so dass die Luppe beim Aufstieg des Stempels in der Matrize zurückbleiben wird und in der üblichen Weise durch den am Boden der Matrize befindlichen Ausstosser r aus der
Matrize gehoben wird. Durch die beschriebene Arbeitsweise wird also die genau zentrale Lage des
Werkstückes vor dem Lochen und eine genaue zentrale Lochung sowie das vollständige Ausfüllen des ogivalen Bodenteiles der Matrize gewährleistet, gleichzeitig aber diejenige Ausgestaltung des Mün- dungsrandes der Luppe erreicht, die beim Stossen zur eingangs erwähnten Widerstandsverminderung führt.
Endlich werden die durch Festhaften des Presslings am Dorn verursachten Übelstände beseitigt.
Die Presse ist in an sich bekannter Weise zweckmässig derart eingerichtet, dass sowohl der
Stempel s als auch der die Matrize tragende Tisch t der Presse auf-und niederbewegt werden.
Bei Verwendung vierkantiger Zaggel als Ausgangswerkstoff (Fig. 1) erhält der Vorschubring c vier Keilflächen, die die Flächen einer vierseitigen Hohlpyramide bilden. Diese zentrierenden Keil- flächen erstrecken sich zweckmässig nicht auf die ganze Länge, sondern nur je auf den mittleren Teil einer Stirnkante der Luppe. Dementsprechend erhält der Vorschubring c an seiner unteren Stirn- fläche vier Vorsprünge h (Fig. 8 und 9), die an ihrer dem Lochdorn b zugekehrten inneren Seite von der Matrize a sich abwendend, also nach oben gegen den Dorn zu geneigte Keilflächen aufweisen, die in bezug auf die Pressdomachse unter einem spitzen Winkel von etwa 450 gestellt sind.
Dadurch wird die Stirnfläche der Mündung des fertiggepressten Bechers statt einer fortlaufenden ebenen Ringfläche die aus Fig. 3 a ersichtliche gezahnte Fläche aufweisen. Beim Einlegen der Luppe in die Matrize wird man darauf achten müssen, dass die Kanten der Stirnfläche der Luppe annähernd parallel mit den
Endkanten der Keilflächen h zu liegen kommen.
In Fig. 4 ist eine Einrichtung dargestellt, bei welcher der Vorschubdruck durch Kolbenzylinder erzeugt wird, die mit einem Druckluftbehälter in Verbindung stehen. Es lässt sich aber der ständige
Vorschubdruck auch durch Federn erzielen, wobei an sieh bekannte Federanordnungen zu treffen sind, bei denen der Druck sich mit der Zusammenpressung der Federn nicht in unzulässigem Masse ändert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Pressen von gelochten Luppen mit verjüngtem Boden für das Rohrstossverfahren durch Einpressen eines Dornes in ein glühendes Werkstück, das den Querschnitt der Matrize mit verjüngtem Bodenteil nicht vollständig ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück während des Einpressens des Dornes an seiner den Dorn umgebenden Querschnittsfläche einem parallel mit dem Dorndruck wirkenden, die Überwindung der Reibung zwischen Werkstück und Matrizenwandung unterstützenden ständigen Vorschubdruck unterworfen wird.