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Verfahren zum Kaltspritzen von Tuben und dünnwandigen Hülsen aus Aluminium,
Blei oder Zinn.
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erfordern, wie das Formen quadratischer Blöcke. Auch zum Warmpressen von messingenen Kartuschen sind bereits, allerdings ohne Erfolg, quadratische Anfangsstücke vorgeschlagen worden. Diese wurden
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aufwand erfordern, wie das Giessen von quadratischen Stangen. Dagegen würden, wenn man die Quadratscheiben zu dem vorliegenden Kaltspritzverfahren von solchen Stangen absägen oder abstechen wollte, durch das Absägen oder Abstechen Materialverluste entstehen. Das Absägen oder Abstechen wäre auch viel zu teuer und zu zeitraubend.
Und selbst wenn man, was nicht der Fall ist, von Quadratstangen auf der Maschinenschere ohne Materialverlust genau ebene Scheiben herunderschneiden könnte, so wären diese zum Kaltspritzen sehr dünnwandiger Tuben und Hülsen nicht brauchbar, denn die quadratischen Schnittflächen hätten kleine Risse und spanartig vom übrigen Material abklaffende Grate, die sich beim Kaltspritzen mit dem übrigen Material nicht mehr metallisch verbinden und im dünnwandigen Tuben- oder Hülsenrohr wieder als Risse oder Riefen auftreten würden. Die durch die vorliegende Erfindung in erster Linie angestrebte Materialersparnis kommt also bei allen diesen quadratischen Anfangsstücken gar nicht in Betracht.
Beim Erhardtschen Pressverfahren, welche sein Lochverfahren darstellt, werden quadratische Arbeitsstücke verwendet um dem beim Eindringen des Dornes zu verdrängenden Material den kürzesten Weg zum Ausweichen zu geben. Es wird dadurch geringster Arbeitsaufwand und geringste Werkzeugbeanspruchung erreicht. In der Gesenkschmiede bezweckt die Verwendung quadratischer Arbeitsstücke eine Verbesserung des Gefüges durch die grössere Umformungsarbeit.
Bei allen diesen Verfahren handelt es sich um eine Warmbearbeitung, bei welcher die Umformung zu dem fertigen Werkstück in einem Temperaturgebiet stattfindet, in dem die durch die Bearbeitung entstehende Verfestigung und Härtung des Metalls im Entstehungszustand wieder aufgehoben wird.
Die Formbarkeit des Materials in der Wärme wird praktisch nur begrenzt durch die Abkühlung, welche das Metall durch die Werkzeuge erfährt.
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dem die durch die Bearbeitung eintretende Härtung und Verfestigung des Metalls ein Maxim um erreicht. Die Herstellung der Tuben insbesondere der Aluminiumtuben aus Rondellen, stellt an und für sich schon das Äusserste in der Beanspruchung eines Metalles dar. Es wird dabei aus einem 4 bis 5 mm starken Rondell ein röhrenförmiger Körper hergestellt, dessen Wandstärke nur 0'05 bis 0'1 mm beträgt.
Es sind dazu Drücke notwendig, welche 100 kg pro 1 mm2 übersteigen, während bei dem Warmpressververfahren nur Drücke von 10 bis 20 kg pro 1 mm2 in Frage kommen. Bei Herstellung der Aluminiumtuben werden demnach an die Werkzeuge die höchsten Ansprüche gestellt, die überhaupt gestellt werden können.
Es handelt sich bei der Tubenherstellung aber auch um eine ganz andere Art der Umformung, wie bei dem oben besprochenen Warmpressverfahren. Während es sich dort nur um ein Ausfüllen von Kreissegmenten durch ein radiales und tangentiales Fliessen des Metalles handelt, findet im vorliegenden Verfahren ausserdem die verwickelte Bildung eines kegelförmigen Körpers mit aufgesetztem Halse statt. welcher dem Kragen und dem Halse der fertigen Tube entspricht, worauf erst die Bildung der Tubenwand beginnt.
Es war nicht vorauszusehen, dass bei Verwendung quadratischer Anfangsscheiben diese Vorformung glatt eintreten und das Material dabei so ganz bleiben würde, dass die fertig gebildete Tube frei von Rissen und Poren bleibt, denn selbst bei der Herstellung der Tuben aus gestanzten Rondellen hat man mit einem erheblichen Ausschuss an rissigen und porösen Tuben zu rechnen, der darauf zurück- zuführen ist, dass bei den Fliessvorgänge infolge der gewaltsame Umformung nicht selten ein Reissen des Materials eintritt.
Bei dem Kaltspritzen der Tuben aus quadratischen Arbeitsstücken ist aber noch eine erheblich grössere Umformungsarbeit zu leisten. Nachdem nun schon die Herstellung der Tuben aus Rondellen, das Äusserste an Beanspruchung sowohl des zu verarbeitenden Metalles als auch der Werkzeuge darstellt, musste es aussichtslos erscheinen, die Umformungsarbeit noch durch die Verwendung quadratischer Arbeitsstücke zu vermehren. Da ferner das Warmpressen einfach gestalteter und dickwandiger Hohl-
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beanspruchung bekannt war, war es nicht naheliegend, derartige Anfangsstücke auch zum Kaltspritzen von Blei-, Zinn-oder gar Aluminiumtuben zu verwenden. Die bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil liegen auf der Hand.
Insbesondere wird erst durch die Verwendung des Verfahrens zur Aluminium- tubenfabrikation diese mit Rücksicht auf die ungleich schwierigere und begrenzte Wiederverwendbarmachung der Abfälle wirtschaftlich. Die Erfahrung hat auch gezeigt, dass durch die Verwendung quadratischer Änfangsseheiben der Ausschussbildung wirksam entgegengearbeitet ist.
Wie bisher besteht die Tubenspritze aus einer den Tubenhals und den Tubenkraen formenden Matrize, einem Aufsatzring, dessen lichter Durchmesser den Aussendurchmesser der Tube bestimmt, au. : dem Pressstempel mit Kragenkonus, dünnem Halsdom und Übergangswulst. Der Durchmesser des Wulstes bestimmt den Innendurchmesser der Tube und damit deren Wandstärke. Neu ist an dem Verfahren nur die Wahl des quadratischen oder nahezu quadratischen Ausgangsstückes. Entsprechend dem vom Warmpressen her bekannten Vorbilde hat diese Quadratscheibe das Volumen des bisherigen Rondelle und eine Diagonallänge gleich der lichten Weite des Aufsatzes.
In der Quadratscheibe ist zweckmässig wie in der Kreisscheibe ein Loch zum besseren Eindringen und Führen des Blsdornes vorgesehen.
Mit dieser Vorrichtung erfolgt die Fertigstellung des Werkstückes wie bisher die Herstellung vom Blei-oder Zinntuben aus Rondellen in nur einem Arbeitsgang mittels eines einzigen Stempelhubes. Für weniger bildsames Material, insbesondere für härteres Aluminium, wird das Verfahren vorteilhaft wie
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um einer übermässigen Beanspruchung der Werkzeuge vorzubeugen. Im ersten Arbeitsgang wird all ; der Quadratscheibe mit einem den Aufsatzring ganz ausfüllenden Stempel ein Vorpressling von kreis- rundem Querschnitt gepresst und im zweiten Arbeitsgang wird mit einem etwas dünneren Stempel d : t- Tuben-oder Hülsenrohr hochgetrieben.
Zur Herstellung der dünnwandigen Hülsen wird in gleicher Weise verfahren.
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Process for cold spraying tubes and thin-walled sleeves made of aluminum,
Lead or tin.
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require like shaping square blocks. For the hot pressing of brass cartridges, square starting pieces have already been proposed, albeit without success. These were
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require effort, such as casting square bars. On the other hand, if one wanted to saw off or cut off the square disks for the present cold spraying process from such bars, material losses would result from the sawing or cutting off. Sawing off or parting off would also be far too expensive and time consuming.
And even if, which is not the case, one could cut down exactly flat slices from square bars on machine scissors without losing material, these would not be usable for cold-spraying very thin-walled tubes and sleeves, because the square cut surfaces would have small cracks and chip-like gapes from the rest of the material Burrs that no longer bond metallically with the rest of the material during cold spraying and would reappear as cracks or grooves in the thin-walled tube or sleeve tube. The material savings primarily aimed at by the present invention are therefore not even considered with any of these square starting pieces.
In Erhardt's pressing process, which is his punching process, square work pieces are used to give the material to be displaced when the mandrel penetrates the shortest path to evade. This results in the least amount of work and tool stress. In the drop forge, the use of square work pieces aims to improve the structure through the greater work of forming.
All of these processes involve hot processing, in which the deformation to the finished workpiece takes place in a temperature range in which the solidification and hardening of the metal resulting from the processing is reversed in the formation state.
The malleability of the material in the heat is practically only limited by the cooling that the metal experiences through the tools.
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at which the hardening and solidification of the metal occurring as a result of the machining reaches a maximum. The production of the tubes, in particular the aluminum tubes from rondelles, is in and of itself the ultimate in the stress on a metal. A tubular body is made from a 4 to 5 mm thick rondelle, the wall thickness of which is only 0'05 to 0 ' 1 mm.
For this, pressures are necessary which exceed 100 kg per 1 mm2, while in the hot press molding process only pressures of 10 to 20 kg per 1 mm2 are possible. When manufacturing aluminum tubes, the highest demands that can be made on the tools are made.
However, tube production is also a completely different type of forming, compared to the hot pressing process discussed above. While there is only a filling of circular segments by a radial and tangential flow of the metal, the complex formation of a conical body with an attached neck also takes place in the present process. which corresponds to the collar and neck of the finished tube, whereupon the formation of the tube wall begins.
It was not foreseeable that if square starting disks were used, this preforming would occur smoothly and the material would remain so whole that the finished tube would remain free of cracks and pores, because even with the production of the tubes from punched washers you have a considerable amount Rejected cracked and porous tubes are to be expected, which is due to the fact that during the flow processes, as a result of the violent deformation, the material often tears.
When the tubes are cold-sprayed from square workpieces, a considerably greater amount of deformation work has to be done. Now that the production of tubes from rondelles represents the ultimate stress on both the metal to be processed and the tools, it had to appear hopeless to increase the forming work by using square work pieces. Furthermore, since the hot pressing of simply designed and thick-walled hollow
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was known, it was not obvious to use such starting pieces also for cold spraying of lead, tin or even aluminum tubes. The significant economic benefit is obvious.
In particular, it is only through the use of the process for aluminum tube production that it becomes economical with regard to the incomparably more difficult and limited recycling of the waste. Experience has also shown that the use of square starter washers effectively counteracts the formation of rejects.
As before, the tube syringe consists of a die that forms the tube neck and the tube collar, an attachment ring, the inner diameter of which determines the outer diameter of the tube. : the press die with collar cone, thin neck dome and transition bead. The diameter of the bead determines the inner diameter of the tube and thus its wall thickness. What is new about the process is only the choice of the square or almost square starting piece. According to the model known from hot pressing, this square disk has the volume of the previous roundel and a diagonal length equal to the clear width of the attachment.
In the square disk, as in the circular disk, a hole is provided for better penetration and guidance of the blow pin.
With this device, the workpiece is finished as before, as was previously the case with the manufacture of lead or tin tubes from discs in just one operation by means of a single punch stroke. For less malleable material, especially for harder aluminum, the method is advantageous as
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to prevent excessive stress on the tools. In the first step all; A pre-pressed part with a circular cross-section is pressed onto the square disc with a punch that completely fills the attachment ring, and in the second work step the tube or sleeve tube is driven up with a somewhat thinner punch.
The same procedure is used to manufacture the thin-walled sleeves.