AT518847A1 - Formkörper aus Metall hergestellt durch Fließpressen sowie Werkzeug und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper aus Metall für tragende Bauteile hergestellt durch Fließpressen sowie auf ein Werkzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Um Forderungen nach einer besonderen geometrischen Ausbildung von Formkörpern, welche eine hohe Materialgüte aufweisen, nachzukommen, wird vorgeschlagen, einen Formkörper (3) mit axsymmetrischer Wandung durch Fließpressen eines Rohlings (30) in einem Werkzeug (W), welches als mindestens zweiteiliges Gesenk (1,2) gebildet ist, mit mindestens zweimaliger Fließrichtungsänderung (31,32) des Werkstoffes vorzusehen.

Description

Zusammenfassung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper aus Metall für tragende

Bauteile hergestellt durch Fließpressen sowie auf ein Werkzeug und ein

Verfahren zu dessen Herstellung.

Um Forderungen nach einer besonderen geometrischen Ausbildung von Formkörpern, welche eine hohe Materialgüte aufweisen, nachzukommen, wird vorgeschlagen, einen Formkörper (3) mit axsymmetrischer Wandung durch Fließpressen eines Rohlings (30) in einem Werkzeug (W), welches als mindestens zweiteiliges Gesenk (1,2) gebildet ist, mit mindestens zweimaliger Fließrichtungsänderung (31,32) des Werkstoffes vorzusehen

Fig. 1

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Formkörper aus Metall hergestellt durch Fließpressen sowie Werkzeug und Verfahren zur Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Formkörper aus Metall für tragende Bauteile, hergestellt durch Fließpressen.

Weiters betrifft die Erfindung ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Metall mittels Fließpressens.

Eine besondere Eignung weist die Erfindung für Formkörper aus Metall mit hohem Verformungsvermögen bei Raumtemperatur und im halbwarmen Zustand, insbesondere für Aluminium und Aluminiumlegierungen, auf.

Generell ist ein Fließpressen von Metall mit sämtlichen Ausbildungsformen unter den Begriff Massivumformverfahren einzuordnen. Dabei wird ein Werkstoff als Rohteil unter Einwirkung von hohem Druck zum Fließen gebracht.

Das Umformen erfolgt je nach Werkstoff und Bauteilform bei Raumtemperatur (Kaltfließpressen) oder im halbwarmen Zustand je nach Legierung im Bereich zwischen 200°C bis 500°C.

Besonders bei der Kaltumformung wird in vorteilhafter Weise eine hohe Maßgenauigkeit sowie Oberflächengüte des Bauteiles bei wirtschaftlicher Herstellung erreicht.

In der Regel drückt beim Fließpressen ein Stempel das Rohteil durch eine formgebende, im Querschnitt verminderte Werkzeugöffnung - eine Matrize -, wobei nach der Matrize keine wesentlichen Kräfte für eine Verformung auf den Pressling wirksam sind.

Einem Fachmann auf diesem Wissensgebiet sind die Begriffe

Vorwärtsfließpressen, Rückwärtsfließpressen sowie Seitwärtsfließpressen, die jeweils den Werkstofffluss in Wirkrichtung der Maschine beschreiben, klar. Weiters

2/20 unterscheidet man in bekannterWeise, ob bei den Verfahren volle, hohle oder napfförmige Teile hergestellt werden.

Eine Fehlerfreiheit von fließgepressten Teilen erfordert zumeist eine besondere Ausbildung des Werkzeuges und/oder des Verfahrens, wie dies auch die DE 35 13 960 A1 offenbart.

Eine Herstellung von hochwertigen Formkörpern aus Metall für tragende Teile durch Fließpressen des Werkstoffes stellt an die Entwicklung einer entsprechenden Verfahrenstechnologie hohe Anforderungen.

Die Hauptprobleme, die sich bei einer Herstellung von Formkörpern mittels Fließpressens allgemein stellen, sind eine limitierte geometrische Ausbildungsmöglichkeit und ein über den gesamten Querschnitt der Wandteile hohes mechanisches Eigenschaftsniveau des Werkstoffes.

Tragende und/oder intensiv mechanisch beanspruchte Teile erfordern einerseits eine in allen Bereichen gewünschte Mikrostruktur des Werkstoffes sowie eine Oberflächengüte frei von Riefen und Vertiefungen, die insbesondere bei wechselnden Zugbeanspruchungen zu Dauerbrüchen führen können.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und einen Formkörper der eingangs genannten Art aus Metall für tragende Bauteile zu schaffen, welcher eine gewünschte geometrische Form, den Belastungsanforderungen Rechnung tragend, mit hoher und gleichmäßiger Werkstoffgüte aufweist.

Weiters ist es das Ziel der Erfindung, ein Werkzeug für die Herstellung von Formkörpern aus Metall für tragende Teile, insbesondere ein Werkzeug für eine Herstellung von Metallkörpern aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierungen, mittels Fließpressens des Werkstoffes anzugeben, welches eine Herstellung einer gewünschten geometrischen Ausbildung des Formkörpers und dessen hohe Teilgüte sicherstellt.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht auch in einer Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Hohl-Formkörpers aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierungen mittels Fließpressens des Werkstoffes, welches Verfahren zu einem hochwertigen fehlerfreien Erzeugnis mit gewünschter geometrischer Ausbildung führt.

Die eingangs gestellte Aufgabe der Erfindung, einen Formkörper zu schaffen, wird dadurch gelöst, dass der Formkörper eine im Wesentlichen axsymmetrische Form der Wandung aufweist, welche durch ein Hohl-Fließpressen eines Rohlings bei einem Metallfluss in einem Gesenk mit mindestens zwei Fließrichtungen mit jeweils einem Winkel von größer als 60° zueinander gebildet ist, wobei die jeweilige Länge der Wandung nach einer Fließrichtungsänderung des Metalls mit einer radialen Komponente größer ist als die zweifache Wandungsdicke.

Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Formkörpers sind im Wesentlichen darin zu sehen, dass ein Hohl-Fließpressen mit einem Metallfluss in einem Gesenk eine Änderung der Wandform quer zur Achsrichtung zulässt und eine hohe Materialgüte der aufgebauten Wandung bewirkt.

Mit Vorteil ist es möglich, dass eine gewünschte Form der Wandung bei einem Metallfluss im Gesenk mit mindestens drei Fließrichtungsänderungen gebildet und dadurch das Einsatzgebiet eines erfindungsgemäßen Formkörpers wesentlich erweitert ist. Ein Gesenk ist ein mindestens zweiteiliges Werkzeug mit formgebenden Flächen für eine Oberflächenausbildung beim Verformen eines Werkstückes.

Es ist herstellungstechnisch, aber auch insbesondere im praktischen Einsatz als tragendes Teil günstig, wenn am Formkörper die bei der jeweiligen Fließrichtungsänderung gebildeten Kanten der Wandung einen Rundbereich mit einer Länge von mindestens 0.5 mm, vorzugsweise von mindestens 2 mm, aufweisen, weil derart eine Kerbbildung in der Oberfläche und eine Materialermüdung und Rissentstehung bei wechselnder mechanischer Beanspruchung weitgehend ausgeschaltet werden können.

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Wenn der Formkörper in allen Bereichen der Wandung im Wesentlichen gleiche mechanische Eigenschaften aufweist, wird ein hohes Maß an Verlässlichkeit für tragende Teile erreicht.

Ein Formkörper nach der Erfindung, der aus einer Legierung mit einer chemischen Zusammensetzung von in Gew.-%

Silizium 0.7 bis 1.3 Magnesium 0.6 bis 1.2 Mangan 0.4 bis 1.0

Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen gebildet ist und nach dem Gesenk-Fließpressen eine im Wesentlichen gleiche Härte des Werkstoffes der Wand im Bereich von 45 bis 60 HB über den Querschnitt aufweist, hat in günstiger Weise eine weitgehend homogene Mikrostruktur, welche Vorteile bei einer Wärmebehandlung des Werkstoffes für eine Einstellung gewünschter mechanischer Eigenschaften mit sich bringt.

Bevorzugt weist aus Herstellungsgründen und einer Wirtschaftlichkeit wegen ein erfindungsgemäßer Formkörper einen Hohldurchmesser im Bereich von 20 mm bis 200 mm bei einer Wanddicke von 5 mm bis 30 mm auf.

Das weitere Ziel der Erfindung, ein Werkzeug für eine Herstellung von Formkörpern aus Metall für tragende Teile mittels Fließpressens des Werkstoffes anzugeben wird dadurch erreicht, dass das Werkzeug als Gesenk bestehend aus mindestens zwei Teilen, welche Teile formgebend für den Formkörper gegeneinander anstellbar sind, gebildet ist und die Gesenkteile kooperierende, axsymmetrisch positionierte Arbeitsflächen aufweisen, welche entweder im Wesentlichen axparallel oder mit einem Winkel von größere als 2° zur Achse gerichtet sind, wobei die Arbeitsflächen im geschlossenen Zustand des Gesenkes die Oberflächenform des Formkörpers darstellen.

Die Vorteile eines als Gesenk gebildeten Werkzeuges sind im Wesentlichen dadurch gegeben, dass alle Arbeitsflächen der Gesenkteile bei einem aneinander Anstellen derselben ein formgebendes Fließen des Werkstoffes eines Rohlings bis letztlich zur Form des Formkörpers bewirken.

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Wenn das Gesenk bzw. die Gesenkteile jeweils mindestens zwei kooperierende Arbeitsflächen mit einem Winkel zur Achse, insbesondere mit einem Winkel von größer als 60° zur Achse, aufweist beziehungsweise aufweisen, wirken bei einem aneinander Anstellen der Gesenkteile diese Flächen in hohem Ausmaß als Druckflächen auf das fließende Metall und fördern die Formfüllung in vorteilhafter Weise.

Es kann sich als günstig auswirken, wenn die im Wesentlichen axparallel gerichteten Arbeitsflächen der Gesenkteile einen Freiwinkel zur Achse von kleiner als 1° aufweisen, weil dadurch eine Freistellung des Formkörpers nach einem Öffnen der Gesenkteile verbessert sein kann.

In Weiterbildung der Erfindung kann es günstig sein, wenn die axparallelen kooperierenden Arbeitsflächen der Gesenkteile im Querschnitt jeweils rund, welligrunde oder eine dergleichen Form aufweisen, deren örtlicher Abstand voneinander jedoch gleich groß ist. Derart können die Tragfähigkeit eines Bauteiles erhöht oder auch die Herstellbarkeit verbessert werden.

Wenn in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zumindest ein Gesenkteil in Achsrichtung mindestens eine für den Formkörper formgebende Vertiefung in der axnormalen Basisfläche aufweist, kann das Werkzeug für eine Herstellung von Sonderformen von Formkörpern dienen.

Die Aufgabe der Erfindung, welche auch in der Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Formkörpers aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mittels Fließpressens des Werkstoffes besteht, welches Verfahren zu einem hochwertigen fehlerfreien Erzeugnis mit gewünschter geometrischer Ausbildung führt, wird dadurch gelöst, dass ein Rohling in eine Form, die als mindestens zweiteiliges anstellbares Gesenk gebildet ist, wobei dieses Gesenk im geschlossenen Zustand einen Spalt zwischen den kooperierenden, im Wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden und zur Achse geneigten Arbeitsflächen der Gesenkteile aufweist, welcher Spalt geometrisch die Oberfläche des Formkörpers darstellt, eingebracht und durch ein aneinander Anstellen der

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Gesenkteile in Achsrichtung druckbeaufschlagt und ein Fließen des Werkstoffes bewirkt werden, wobei unterhalb von örtlichen Rissinitiationsspannungen an der freien Oberfläche das unter Druckspannungen zur Achse geneigte fließende Metall im Gesenk umgelenkt und in den Spalt zwischen die axialen Arbeitsflächen eingebracht und zwischen diesen bei Aufrechterhaltung der Druckspannungen bis in den Bereich mit den zur Achse geneigten Arbeitsflächen geführt und in diesem neuerlich umgelenkt wird, wobei der in diesem Bereich einfließende Werkstoff bei der Umlenkung durch die Spaltverminderung zwischen den zur Achse geneigten kooperierenden Arbeitsflächen im Zuge der Anstellung der Gesenkteile aneinander weiters eine Beaufschlagung mit Druckspannungen erfährt.

Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass der unter Druck fließende Werkstoff im Spalt zwischen den Gesenkteilen, welcher letztlich die Form des Formkörpers bildet, unterhalb der örtlichen Rissinitiationsspannung an der freien Oberfläche belastet und in seiner Fließrichtung umgelenkt wird.

Als Definition wird angemerkt, dass die örtliche Rissinitiationsspannung an der freien Oberfläche jene Zugspannung im Werkstoff ist, bei welcher bei einem freien Austritt aus dem Spalt die ersten Anrisse auftreten.

Eine Gefahr einer Rissinitiation des in Achsrichtung zwischen den Arbeitsflächen fließenden Metalls bei einer Umlenkung wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch minimiert, dass die zur Achse geneigten kooperierenden Arbeitsflächen beim aneinander Anstellen der Gesenkteile eine Druckbeaufschlagung auf den fließenden Werkstoff bewirken.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass nach der zweiten Umlenkung des im Gesenk fließenden Werkstoffes in einer zur Achse geneigten Richtung bei einem weiteren aneinander Anstellen der Gesenkteile eine dritte Umlenkung in einem axial ausgerichtete Arbeitsflächen aufweisenden Gesenkspalt mit Druckspannungen im Werkstoff erfolgt. Derart ist es möglich, die Formenvielfalt der Form zu erweitern.

Von hoher Wichtigkeit bei der Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung

7/20 kann für ein reibungsgemindertes Fließen des Werkstoffes an den formgebenden Arbeitsflächen im Gesenk und für eine vermehrte fehlerfreie Ausbildung eines Formkörpers sein, wenn der Rohling und/oder die Arbeitsflächen der Gesenkteile vor dem Fließpressen mit Schmiermittel versehen beziehungsweise beschichtet werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Prinzipskizzen und metallographischen Untersuchungsergebnissen näher dargelegt.

Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Gesenkfließpresseinrichtung mit zweifacher Umlenkung des fließenden Werkstoffes

-links der Mittellinie im Ausgangszustand

-rechts der Mittelinie mit ausgeformter Wandung des Formkörpers

Fig. 2 eine Gesenkfließpresseinrichtung mit dreifacher Umlenkung des fließenden Werkstoffes

-links der Mittellinie während des Verfahrens

-rechts der Mittellinie mit ausgeformter Wandung des Formkörpers

Fig.3 ein Korngefüge im nicht umgelenkten Fließbereich des Formkörpers

Fig. 4 ein Korngefüge in einem einfach umgelenkten Fließbereich des Formkörpers

Fig. 5 ein Korngefüge in einem zweifach umgelenkten Fließbereich eines Formkörpers

In Fig. 1 ist ein Werkzeug W gebildet als Gesenk mit zwei Teilen schematisch dargestellt, welche Gesenkteile 1 und 2 zueinander in Richtung A axial anstellbar sind.

Der linke Teil von Fig. 1 zeigt einen Rohling 30 im Gesenk zwischen den Arbeitsflächen 11 und 21 der Gesenkteile 1 und 2.

Aus dem rechten Teil von Fig. 1 ist ein Formkörper 3 im Schnitt zwischen den

8/20 aneinander angestellten Gesenkteilen 1 und 2 entnehmbar.

Bei einer alternierenden Betrachtung der Teilbilder ist eine Wirkung der Anstellung der Gesenkteile 1 und 2 auf ein Fließverhalten eines Werkstoffes eines Rohlings 30 nachvollziehbar.

Zwischen der Arbeitsflächen 11 und 21 erfolgen auf Grund einer Gesenkanstellung AA ein Aufbau von Druckspannungen und ein Fließen des Werkstoffes des Rohlings 30 in einer bezogen auf die Achse X radialen Richtung und der Werkstoff erfährt in der Folge eine erste Umrichtung 31 in eine axparallele Richtung zwischen den Arbeitsflächen 12 und 22 der Gesenkteile 1 und 2, wobei Druckspannungen im fließenden Werkstoff erhalten bleiben.

In den Arbeitsflächen 13 und 23 erfolgt ein zweites Umrichten 32 des axparallel fließenden Werkstoffes, wobei eine Anstellung AA der Gesenkteile 1 und 2 den Gesenkspalt BB verringert und derart Druckspannungen in den mit einer radialen Richtungskomponente fließenden Werkstoff einbringt.

Fig. 2 zeigt eine Gesenkfließpresseinrichtung mit einer dreifachen Umlenkung des fließenden Werkstoffes bei einer Herstellung eines Formkörpers 3.

Aus dem linken Teil von Fig. 2 ist ein Fließen des Werkstoffes des Rohlings 30 (angedeutet) mit einer Umlenkung 31 in eine axparallele Fließrichtung bis in einen Bereich einer zweiten Umlenkung 23 ersichtlich.

Eine Verringerung des Gesenkspaltes BB bei einem aneinander Anstellen der Gesenkteile 1 und 2 bringt bei und nach einer Umlenkung 32 Druckspannungen in den fließenden Werkstoff ein und führt diesen, wie im rechten Teil von Fig.2 dargestellt, unter Druckspannung in einen weiteren Bereich einer dritten Umlenkung 33 zwischen die axparallelen Arbeitsflächen 14 und 24.

Derart wird ein Formkörper 3 mit zwei unterschiedlichen Maßen beziehungsweise Innendurchmessern und mit axsymmetrischer Form der Wandung gebildet.

Im Basisbereich an den Arbeitsflächen 11 und 12 der Gesenkteile 1 und 2 können gegebenenfalls axial Vertiefungen eingebracht sein, welche bei einem Gesenk8

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Fließpressen des Werkstoffes Teile 4,4‘ des Formkörpers 3 bilden.

Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen das Korngefüge in der Wand eines Formkörpers 3 gemäß Fig. 1 nach einer Herstellung durch Gesenk-Fließpressen des Werkstoffes mit einer Zusammensetzung in Gew.-% von 1.1% Silizium, 0.8 Magnesium, 0.6% Mangan, Aluminium und Begleitelemente als Rest, sichtbar gemacht durch ein Rasterelektronenmikroskop ( EBSD).

Fig. 3 vermittelt die Kornstruktur des Werkstoffes im nicht umgelenkten Bereich des Formkörpers zwischen den Arbeitsflächen 11 und 21 der Gesenkteile 1 und 2 Der Kornverband zeigt eine kleine Korngröße mit geringer Ausrichtung des niedrigen Umformgrades wegen.

Fig. 4 zeigt die Kornstruktur im einfach umgelenkten Bereich in der axparallel ausgeformten Wand des Formkörpers 3. Durch einen vergleichsweise mittleren Umformgrad des Werkstoffes sind die Einzelkörner mittelgroß und ausgerichtet, wobei dies keine Nachteile betreffend die mechanischen Materialeigenschaften bewirkt.

Aus Fig. 5 ist eine Kornstruktur nach hohem Umformgrad beziehungsweise nach zweifacher Richtungsumlenkung des fließenden Werkstoffes ersichtlich. Beachtenswert sind eine Kornfeinung und eine Ausrichtung der Körner im Gefüge des insgesamt hoch verformten Metalls, wodurch die Güte des Werkstoffes insbesondere im Hinblick auf eine Wärmebehandlung zur Einstellung der mechanischen Materialeigenschaften gesteigert wird.

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Ansprüche

1. Formkörper aus Metall für tragende Bauteile, insbesondere Formkörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, hergestellt durch Fließpressen des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (3) eine im Wesentlichen axsymmetrische Form der Wandung aufweist, welche durch ein Fließpressen eines Rohlings (30) bei einem Metallfluss in einem Gesenk (1,2) mit mindestens zwei Fließrichtungsänderungen (31,32,33) mit jeweils einem Winkel von größer als 60° gebildet ist, wobei die jeweilige Länge der Wandung nach einer Fließrichtungsänderung des Metalls mit einer radialen Komponente größer ist als die zweifache Wandungsdicke.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Wandung des Formkörpers (3) bei einem Metallfluss im Gesenk (1,2) mit mindestens drei Fließrichtungsänderungen (31,32,33) gebildet ist.

3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der jeweiligen Fließrichtungsänderung (31,32.33) gebildeten Kanten der Wandung einen Rundbereich mit einer Länge von mindestens 0.5 mm aufweisen.

4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in allen Bereichen der Wandung im Wesentlichen gleiche mechanische Eigenschaften aufweist.

5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einer Legierung mit einer chemischen Zusammensetzung von in Gew.-%

Silizium 0.7 bis 1.3 Magnesium 0.6 bis 1.2 Mangan 0.4 bis 1.0

Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen gebildet ist und

11/20 nach dem Gesenk-Fließpressen eine gleiche Härte des Werkstoffes der Wand im Bereich von 45 bis 60 HB über den Querschnitt aufweist.

6. Werkzeug für eine Herstellung von Formkörpern aus Metall für tragende Teile, insbesondere Werkzeug für eine Herstellung von Metallkörpern aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierungen mittels Fließpressens des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (W) als Gesenk, bestehend aus mindestens zwei Teilen, welche Teile (1,2) formgebend für den Hoh-Formkörper (3) gegeneinander anstellbar (A) sind, gebildet ist und die Gesenkteile (1,2) kooperierende, axsymmetrisch positionierte Arbeitsflächen (11,12,13,21,22,23) aufweisen, welche entweder im Wesentlichen axparallel (12,22,14,24) oder mit einem Winkel von größer als 60°zur Achse (X) (11^Λ,21,13,23) gerichtet sind, wobei die Arbeitsflächen (11,12,13,21,22,23) im geschlossenen Zustand des Gesenkes (1,2) die Oberflächenform des Formkörpers (3) darstellen.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesenk (1.2) bzw. die Gesenkteile (1,2) jeweils mindestens zwei kooperierende Arbeitsflächen (11,21,13,23,14,24) mit einem Winkel zur Achse (X), insbesondere mit einem Winkel von größer als 60° zur Achse, aufweist bzw. aufweisen.

8. Werkzeug nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen axparallel gerichteten Arbeitsflächen (12,22,14,24) der Gesenkteile (1,2) einen Freiwinkel zur Achse von kleiner als 1 ° aufweisen.

9. Werkzeug nach Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axparallelen kooperierenden Arbeitsflächen (12,22,14,24) der Gesenkteile (1.2) im Querschnitt jeweils runde, wellig-runde oder dergleichen Form aufweisen, deren örtlicher Abstand voneinander jedoch im Wesentlichen gleich groß ist.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gesenkteil (1,2) stirnseitig in Achsrichtung (X) mindestens eine für den Formkörper (3) formgebende Vertiefung (4,4‘) aufweist.

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11. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers (3) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mittels Fließpressens des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling (30) in eine Form (W), die als mindestens zweiteiliges anstellbares Gesenk (1,2) gebildet ist, wobei dieses Gesenk (1,2) im geschlossenen Zustand einen Spalt zwischen den kooperierenden, im Wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden und zur Axe (X) geneigten Arbeitsflächen der Gesenkteile aufweist, welcher Spalt geometrisch die Oberfläche des Formkörpers (3) darstellt, eingebracht und durch ein aneinander Anstellen (AA) der Gesenkteile (1,2) in Achsrichtung druckbeaufschlagt und ein Fließen des Werkstoffes (30) bewirkt werden, wobei unterhalb von örtlichen Rissinitiationsspannungen an der freien Oberfläche das unter Druckspannungen zur Achse geneigte fließende Metall im Gesenk umgelenkt (31) und in den Spalt zwischen die axialen Arbeitsflächen eingebracht und zwischen diesen bei Aufrechterhaltung der Druckspannungen bis in den Bereich mit den zur Achse (X) geneigten Arbeitsflächen geführt und in diesem neuerlich umgelenkt (32) wird, wobei der in diesem Bereich einfließende Werkstoff bei der Umlenkung durch die Spaltverminderung zwischen den zur Axe geneigten kooperierenden Arbeitsflächen im Zuge der Anstellung der Gesenkteile aneinander weiters eine Beaufschlagung mit Druckspannungen erfährt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach der zweiten Umlenkung des im Gesenkspalt fließenden Werkstoffes in einer zur Achse geneigten Richtung bei einem weiteren aneinander Anstellen der Gesenkteile eine dritte Umlenkung in einem axial ausgerichtete Arbeitsflächen aufweisenden Gesenkspalt mit Druckspannungen im Werkstoff erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling mit geringfügig kleinerem Außendurchmesser im dafür vorgesehenen Basisraum eines Gesenkteiles eingebracht wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling und/oder die Arbeitsflächen der Gesenkteile vor dem Fließpressen mit Schmiermittel versehen werden.

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15/20 österreichisches patentamt

Recherchenbericht zu A 50572/2016

Klassifikation des Anmeldungsgegenstands gemäß IPC: B21C 23/18 (2006.01)
Klassifikation des Anmeldungsgegenstands gemäß CPC: B21C 23/18 (2013.01)
Recherchierter Prüfstoff (Klassifikation): B21C
Konsultierte Online-Datenbank: EPODOC, WPI, TXT
Dieser Recherchenbericht wurde zu den am 24.06.2016 eingereichten Ansprüchen 1-14 erstellt.
Kategorie*·	Bezeichnung der Veröffentlichung: Ländercode, Veröffentlichungsnummer, Dokumentart (Anmelder), Veröffentlichungsdatum, Textstelle oder Figur soweit erforderlich	Betreffend Anspruch
A A A	DE 1627672 Al (FRIZ & WAHL METALLWARENFABRIK) 06. Mai 1970 (06.05.1970) Figuren DE 1001095 B (NAGEL HANS JOACHIM) 17. Januar 1957 (17.01.1957) Figuren AT 507490 Al (ARC LEICHTMETALLKOMPETENZZENTRUM RANSHOFEN GMBH) 15. Mai 2010 (15.05.2010) Ansprüche 7, 11, 14	1-14 1-14 1-14
Datum der Beendigung der Recherche: „ . , , Prüfer(in): 25.04.2017 beite 1 von 1 WANKMÜLLER Alfred
i Kategorien der angeführten Dokumente: A Veröffentlichung, die den allgemeinen Stand der Technik definiert. X Veröffentlichung von besonderer Bedeutung: der Anmeldungs- P Dokument, das von Bedeutung ist (Kategorien X oder Y), jedoch nach gegenständ kann allein aufgrund dieser Druckschrift nicht als neu bzw. auf dem Prioritätstag der Anmeldung veröffentlicht wurde. erfinderischer Tätigkeit beruhend betrachtet werden. E Dokument, das von besonderer Bedeutung ist (Kategorie X), aus dem Y Veröffentlichung von Bedeutung: der Anmeldungsgegenstand kann nicht ein „älteres Recht“ hervorgehen könnte (früheres Anmeldedatum, jedoch als auf erfinderischer Tätigkeit beruhend betrachtet werden, wenn die nachveröffentlicht, Schutz ist in Österreich möglich, würde Neuheit in Frage Veröffentlichung mit einer oder mehreren weiteren Veröffentlichungen stellen). dieser Kategorie in Verbindung gebracht wird und diese Verbindung für & Veröffentlichung, die Mitglied der selben Patentfamilie ist. einen Fachmann naheliegend ist.

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DVR 0078018

Claims (14)

1. Patentansprüche

   1. Formkörper aus Metall für tragende Bauteile, insbesondere Formkörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, hergestellt durch GesenkFließpressen des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (3) mit einem Hohldurchmesser im Bereich von 20 mm bis 200 mm bei einer Wandstärke von 5 mm bis 30 mm eine im Wesentlichen axsymmetrische Form der Wandung aufweist, welche durch ein Fließpressen eines Rohlings (30) bei einem Metallfluss in einem Gesenk (1,2) mit mindestens zwei Fließrichtungsänderungen (31,32,33) mit jeweils einem Winkel von größer als 60° gebildet ist, wobei die jeweilige Länge der Wandung nach einer Fließrichtungsänderung des Metalls mit einer radialen Komponente größer ist als die zweifache Wandungsdicke.
2. 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Wandung des Formkörpers (3) bei einem Metallfluss im Gesenk (1,2) mit mindestens drei Fließrichtungsänderungen (31,32,33) gebildet ist.
3. 3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der jeweiligen Fließrichtungsänderung (31,32.33) gebildeten Kanten der Wandung einen Rundbereich mit einer Länge von mindestens 0.5 mm aufweisen.
4. 4. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in allen Bereichen der Wandung im Wesentlichen gleiche mechanische Eigenschaften aufweist.
5. 5. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einer Legierung mit einer chemischen Zusammensetzung von in Gew.-%

   Silizium 0.7 bis 1.3 Magnesium 0.6 bis 1.2 Mangan 0.4 bis 1.0

   17/20 [ ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE)

   Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen gebildet ist und nach dem Gesenk-Fließpressen eine gleiche Härte des Werkstoffes der Wand im Bereich von 45 bis 60 HB über den Querschnitt aufweist.
6. 6. Werkzeug für eine Herstellung von Formkörpern aus Metall für tragende Teile mit einem Hohldurchmesser im Bereich von 20 mm bis 200 mm bei einer Wandstärke von 5 mm bis 30 mm, insbesondere Werkzeug für eine Herstellung von Metallkörpern aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierungen mittels Gesenk-Fließpressens des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (W) als Gesenk, bestehend aus mindestens zwei Teilen, welche Teile (1,2) formgebend für den HohFormkörper (3) gegeneinander anstellbar (A) sind, gebildet ist und die Gesenkteile (1,2) kooperierende, axsymmetrisch positionierte Arbeitsflächen (11.12.13.21.22.23) aufweisen, welche entweder im Wesentlichen axparallel (12,22,14,24) oder mit einem Winkel von größer als 60°zur Achse (X) (11.21.13.23) gerichtet sind, wobei die Arbeitsflächen (11,12,13,21,22,23) im geschlossenen Zustand des Gesenkes (1,2) die Oberflächenform mit der Wandstärke des Formkörpers (3) darstellen.
7. 7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesenk (1.2) bzw. die Gesenkteile (1,2) jeweils mindestens zwei kooperierende Arbeitsflächen (11,21,13,23 14,24) mit einem Winkel zur Achse (X) insbesondere mit einem Winkel von größer als 60° zur Achse aufweist bzw. aufweisen.
8. 8. Werkzeug nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen axparallel gerichteten Arbeitsflächen (12,22,14,24) der Gesenkteile (1,2) einen Freiwinkel zur Achse von kleiner als 1 ° aufweisen.
9. 9. Werkzeug nach Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axparallelen kooperierenden Arbeitsflächen (12,22,14,24) der Gesenkteile (1.2) im Querschnitt jeweils runde, wellig-runde oder dergleichen Form aufweisen, deren örtlicher Abstand voneinander jedoch im Wesentlichen gleich groß ist.

   18/20 [ ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE )
10. 10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gesenkteil (1,2) stirnseitig in Achsrichtung (X) mindestens eine für den Formkörper (3) formgebende Vertiefung (4,4‘) aufweist.
11. 11. Verfahren zur Herstellung eines Gesenk-Formkörpers (3) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mittels Fließpressens des Werkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling (30) in eine Form (W), die als mindestens zweiteiliges anstellbares Gesenk (1,2) gebildet ist, wobei dieses Gesenk (1,2) im geschlossenen Zustand einen Spalt im Ausmaß von 5 mm bis 30 mm zwischen den kooperierenden, im Wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden und zur Axe (X) geneigten Arbeitsflächen der Gesenkteile aufweist, welcher Spalt geometrisch die Oberfläche des Formkörpers (3) darstellt, eingebracht und durch ein aneinander Anstellen (AA) der Gesenkteile (1,2) in Achsrichtung druckbeaufschlagt und ein Fließen des Werkstoffes (30) bewirkt werden, wobei unterhalb von örtlichen Rissinitiationsspannungen an der freien Oberfläche das unter Druckspannungen zur Achse geneigte fließende Metall im Gesenk umgelenkt (31) und in den Spalt zwischen die axialen Arbeitsflächen eingebracht und zwischen diesen bei Aufrechterhaltung der Druckspannungen bis in den Bereich mit den zur Achse (X) geneigten Arbeitsflächen geführt und in diesem neuerlich umgelenkt (32) wird, wobei der in diesem Bereich einfließende Werkstoff bei der Umlenkung durch die Spaltverminderung zwischen den zur Axe geneigten kooperierenden Arbeitsflächen im Zuge der Anstellung der Gesenkteile aneinander weiters eine Beaufschlagung mit Druckspannungen erfährt.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach der zweiten Umlenkung des im Gesenkspalt fließenden Werkstoffes in einer zur Achse geneigten Richtung bei einem weiteren aneinander Anstellen der Gesenkteile eine dritte Umlenkung in einem axial ausgerichtete Arbeitsflächen aufweisenden Gesenkspalt mit Druckspannungen im Werkstoff erfolgt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein

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    Rohling mit geringfügig kleinerem Außendurchmesser im dafür vorgesehenen Basisraum eines Gesenkteiles eingebracht wird.
14. 14. Verfahren nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass 5 der Rohling und/oder die Arbeitsflächen der Gesenkteile vor dem

    Fließpressen mit Schmiermittel versehen werden.

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