CH308333A - Process and die for hot forming of cast iron and cast iron alloys. - Google Patents

Process and die for hot forming of cast iron and cast iron alloys.

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CH308333A
CH308333A CH308333DA CH308333A CH 308333 A CH308333 A CH 308333A CH 308333D A CH308333D A CH 308333DA CH 308333 A CH308333 A CH 308333A
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Schlegel Werner
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Schlegel Werner
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  

  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. .

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Warmverformen von Gusseisen und Gusseisenlegierungen im Gesenk, dadurch gekennzeichnet," da.ss vorgegossene und auf Verformungstemperatur gebrachte Rohlinge, deren Volumen annähernd dem der Fertigstücke gleich ist, sich in der Form aber von der Fertigform zur Erzielung eines Knet effektes unterschieden, in einem geschlossenen Gesenk fertiggepresst werden, wobei der Mate- rialüberschuss zum Steigen in Aufnahme räume gebracht wird. PATENT CLAIMS: I. Method for hot forming of cast iron and cast iron alloys in the die, characterized in that "da.ss pre-cast blanks brought to the forming temperature, the volume of which is approximately the same as that of the finished pieces, but differ in shape from the finished shape to achieve a kneading effect differentiated, are finished pressed in a closed die, whereby the excess material is brought to rise in the receiving spaces. II. Gesenk zur Durchführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein den Pressstempel umfassendes Zwi- schengesenk, das in kraftschlüssiger Verbin dung mit dem Untergesenk steht und eine Begrenzung des Pressraumes bildet. UNTERANSPRÜCHE: 1. Gesenk nach Patentanspruch 1I, da durch gekennzeichnet, da.ss zur Aufnahme des Materialüberschusses Gratnuten vorgesehen sind. II. Die for carrying out the method according to patent claim I, characterized by an intermediate die which surrounds the press ram and which is in a force-locking connection with the lower die and forms a delimitation of the press space. SUBClaims: 1. Die according to claim 1I, characterized in that da.ss flutes are provided to accommodate the excess material. 2. Gesenk nach Patentanspruch II, mit Lochdorn für die Verpressung von mit Boh rung gegossenen Rohlingen zu Werkstücken mit Bohrungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum für den Materialüber- .schuss kragenförmig um den Dorn angeord net ist. 2. Die according to claim II, with piercing mandrel for pressing blanks cast with bores into workpieces with bores, characterized in that the receiving space for the excess material.
CH308333D 1951-11-24 1952-11-05 Process and die for hot forming of cast iron and cast iron alloys. CH308333A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1261735B (en) * 1963-12-12 1968-02-22 Unterstuetzungskasse Der Lands Method and device for the non-cutting hot production of toothed wheels by hot forming
FR2482883A1 (en) * 1980-05-21 1981-11-27 Wako Kk PRECISION FORGING METHOD WITH CLOSED DIES

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1261735B (en) * 1963-12-12 1968-02-22 Unterstuetzungskasse Der Lands Method and device for the non-cutting hot production of toothed wheels by hot forming
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