Verfahren und Gesenk zum Warmverformen von Gusseisen und GnsseisenIegierunge Bisher galten Eisenkohlenstofflegierungen mit über 1,71/o C, insbesondere aber Guss eisen und seine Legierungen, als nicht schmied bar, weil der Anteil der schwer verformbaren, spröden Kristallite mit steigendem Kohlen stoffgehalt wächst. Für jede plastische Um formung ist das Verhältnis zwischen dem Gleitwiderstand und dem Trennwiderstand (Trennfestigkeit der Kristallite) entscheidend.
Überschreitet der Gleitwiderstand den Trenn widerstand, muss das Gefüge aufreissen. Der Trennwiderstand der Kristallite gegossener Werkstoffe ist. durch die Kristallisationsvor- gänge bei der Erstarrung stark unterschied lieh. Aus diesem Grunde müssen die Schmiede werkstoffe nach dem Giessen durch die nach folgenden Walzprozesse homogenisiert wer den.
Gegossenes Materialgefüge hat stets eine heterogene Struktur. Deshalb darf beim Ge senkschmieden desselben nicht mit hohen Formänderungsgeschwindigkeiten und rasch aufeinanderfolgenden Schlägen gearbeitet werden, die sich auf den Trennwiderstand gegossenen Gefüges ungünstig auswirken müs sen.
Das Verfahren nach der Erfindung zum Warmverformen von Gusseisen und Gusseisen- legierungen im Gelenk ist dadurch gekenn zeichnet, dass die auf Verformungstemperatur gebrachten vorgegossenen Rohlinge, deren Volumen annähernd dem der Fertigstücke gleich ist, sich in der Form aber von der Fertigform zur Erzielung eines Kneteffektes unterscheiden, in einem geschlossenen Gesenk fertiggepresst werden, wobei der Material überschuss zum Steigen in Aufnahmeräume gebracht wird.
Das erfindungsgemässe Gesenk zur Durch führung des Verfahrens besitzt ein den Press- stempel umfassendes Zwischengesenk, das in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Unter gesenk steht und eine Begrenzung des Press- raumes bildet.
Bei der Bestimmung der Werkstücktempe- ratur ist ui beachten, dass beim Pressvorgaug infolge der Kristallitbewegung eine schlag artig wirkende Temperaturerhöhung auftritt. Diese darf den Schmelzpunkt des am niedrig sten schmelzenden Legierungsbestandteils nicht überschreiten, da sonst der Trennwiderstand überschritten wird und das Gefüge aufreisst.
Durch das Verfahren ist es möglich, sogar Graugussstücke bis zu einem Kohlenstoff- gehalt von 3,5 %, einem Si-Gehalt von 2,5 % und normalem S- und P-Gehalt zu pressen.
Die Festigkeit des gepressten Graugusses liegt sehr hoch und erreicht Werte, die für gute Baustähle charakteristisch sind, beispielsweise 60-80 kg/cm2. Die Festigkeitssteiger ung hat ausweislich von Schliffbildern ihren Grund darin,
dass der lamellar und unregelmässig angeordnete Graphit des gegossenen Rohlings durch den Pressvorgang eine weitgehende Gleichrichtung erfähxt. Im folgenden werden an Hand der Zeich nung das Gesenk und das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Gesenk nach der Erfindung.
Fig. 2 veranschaulicht eine Fertigform sowie den zur Erzeugung der Fertigform erforderlichen Rohling.
Fig. 3 zeigt ein geschlossenes Gesenk zum Pressen von Zahnrädern.
Fig. 4 veranschaulicht schematisch ein anderes Gesenk zur Durchführung des Ver fahrens.
Man erkennt in Fig. 1 ein Untergesenk 1, ein mit dem Pressbär 2 verbundenes Ober gesenk 3 und ein das Obergesenk umgebendes Zwischengesenk 4, welches unter Zwischen schaltung von Federn 5 mit dem Pressbär 2 in Verbindung steht. Bei 6 sind Gratnuten zur Aufnahme des Materialüberschusses zu erkennen, während 7 ein in das Gesenk einge setzter Rohling ist. Fig. 2 zeigt in gestrichel ten Linien einen Rohling 8 und in vollen Linien den fertiggepressten Körper 9.
Es ist zu erkennen, dass die Bohrungen 10 im Roh ling und in der Fertigform sich nur unwesent lich unterscheiden. Die Unterschiedlichkeit zwischen der Vorform und Fertigform ist jedoch hinreichend, um eine Durchknetung des Werkstoffes zu erreichen. Der Material überschuss steigt in Form eines Kragens 11 hoch. Dieser wird durch nachträgliches Ab stechen egalisiert.
In Fig. 3 ist 18 ein gepresstes Zahnrad, dessen Bohrung durch den am Obergesenk 13 angebrachten Dorn 14 und dessen Zahnung im Zwischengesenk 15 unter dem Pressdruck fertiggeformt wird. Das Untergesenk. 12 hat eine erweiterte, einen kragenförmigen Ring raum bildende Bohrung 16, in die der Mate- rialüberschuss des gestrichelt gezeichneten, mit Bohrung versehenen Rohgussteils 17 eindrin gen kann.
Der die Zahnung eingrenzende Teil kann als auswechselbarer Ring 19 im Zwi schengelenk 15 befestigt sein.
Die Zähne erhalten durch den Pressvor- gang eine günstige Struktur, eine sehr glatte Oberfläche und hohe Festigkeit. Sie besitzen graphitisches Gefüge, das für die Verhinde rung von Reibungsverlusten wesentlich ist.
In Fig. 4 wird ein vorgegossener Kolben ring 24 durch einen etwas verjüngten Dorn des Pressstempels 25 beim Niedergang aufge- weitet und dann in dem durch die Brust des Pressstempels 25 und den durch den Unterteil 26 und einen auswechselbaren, auf der Innen seite polierten Metallring 27 gebildeten, ge schlossenen Hohlraum fertiggepresst. Der Me- tallüberschuss spritzt als ringförmiger Grat 28 in den zwischen dem Pressstempel 25 und Unterteil 26 vorgesehenen Spalt hinein. .
Process and die for hot forming of cast iron and cast iron alloys Up to now, iron-carbon alloys with over 1.71 / o C, but especially cast iron and its alloys, were not considered forgeable because the proportion of difficult to deform, brittle crystallites increases with increasing carbon content. For every plastic deformation, the ratio between the sliding resistance and the separation resistance (separation strength of the crystallites) is decisive.
If the sliding resistance exceeds the separation resistance, the structure must tear open. The separation resistance of the crystallites of cast materials is. due to the crystallization processes during solidification borrowed greatly. For this reason, the forging materials have to be homogenized after casting by the subsequent rolling processes.
The cast material structure always has a heterogeneous structure. For this reason, it is not allowed to work with high deformation rates and rapid successive blows, which must have an unfavorable effect on the separation resistance of the cast structure.
The method according to the invention for hot forming of cast iron and cast iron alloys in the joint is characterized in that the pre-cast blanks brought to the deformation temperature, the volume of which is approximately the same as that of the finished pieces, differ in shape from the finished shape to achieve a kneading effect , are finished pressed in a closed die, the excess material being brought to rise in the receiving rooms.
The die according to the invention for carrying out the method has an intermediate die which encompasses the press ram, is in a force-locking connection with the lower die and forms a delimitation of the press space.
When determining the workpiece temperature, it should be noted that during the pressing process, a sudden increase in temperature occurs as a result of the crystallite movement. This must not exceed the melting point of the lowest melting alloy component, otherwise the separation resistance will be exceeded and the structure will tear open.
The process makes it possible to press even gray cast iron pieces with a carbon content of 3.5%, an Si content of 2.5% and normal S and P content.
The strength of the pressed gray cast iron is very high and reaches values that are characteristic of good structural steels, for example 60-80 kg / cm2. The increase in strength, as evidenced by the micrographs, is due to
that the lamellar and irregularly arranged graphite of the cast blank enables extensive rectification through the pressing process. In the following, the die and the method according to the invention are explained, for example, with reference to the drawing.
Fig. 1 is a section through a die according to the invention.
Fig. 2 illustrates a finished form and the blank required to produce the finished form.
Fig. 3 shows a closed die for pressing gears.
Fig. 4 schematically illustrates another die for performing the method.
1 shows a lower die 1, an upper die 3 connected to the press ram 2 and an intermediate die 4 surrounding the upper die, which is connected to the press ram 2 with the interposition of springs 5. At 6 flash grooves can be seen to accommodate the excess material, while 7 is a blank inserted into the die. FIG. 2 shows a blank 8 in dashed lines and the finished pressed body 9 in full lines.
It can be seen that the holes 10 in the raw ling and in the finished form differ only insignificantly Lich. However, the difference between the preform and the finished form is sufficient to allow the material to be kneaded. The excess material rises in the form of a collar 11. This is equalized by subsequent parting.
In FIG. 3, 18 is a pressed gear, the bore of which is completely formed by the mandrel 14 attached to the upper die 13 and its teeth in the intermediate die 15 under the pressing pressure. The lower die. 12 has an enlarged bore 16, which forms a collar-shaped annular space, into which the excess material of the raw casting 17, shown in broken lines and provided with a bore, can penetrate.
The part delimiting the teeth can be attached as a replaceable ring 19 in the inter mediate joint 15.
The pressing process gives the teeth a favorable structure, a very smooth surface and high strength. They have a graphitic structure, which is essential for preventing frictional losses.
In Fig. 4, a pre-cast piston ring 24 is widened by a slightly tapered mandrel of the press ram 25 in the companionway and then in that through the chest of the press ram 25 and through the lower part 26 and an exchangeable metal ring 27 polished on the inside formed, closed cavity finished pressed. The excess metal sprays as an annular burr 28 into the gap provided between the press punch 25 and the lower part 26. .