Gesenkschmiedepresse mit Mitteln zur elektrischen Erhitzung des Werkstückes Die Erfindung betrifft eine Gesenkschmiede- presse, die in an sich bekannter Weise aus einem Ständer, einem zweiteiligen Gesenk zum Formen eines Werkstückes sowie einem Antrieb zum gegen seitigen Annähern der Gesenkteile im Ständer be steht.
Zum Bedienen der bekannten Schmiedemaschinen waren bisher einerseits Erhitzungsöfen, anderseits Pressdruck-Erzeuger von verhältnismässig hoher Lei stung erforderlich. Beim Gesenkschmieden von eine verwickelte Form aufweisenden Werkstücken muss ten wegen der verhältnismässig geringeren Erwärmung seiner Innenteile drei bis vier Erhitzungen des Werk stückes vorgenommen werden, deren jede auch einen durch Zunderbildung bedingten Materialverlust mit sich brachte. Eben deshalb konnte der Material bedarf nicht genau errechnet werden. Dies hatte wie der zur Folge, dass das fertig geschmiedete Werk stück mit einem Grat behaftet war, der nachher ent fernt werden musste.
Die Zunderbildung war auch die Ursache davon, dass die Oberfläche von durch Gesenkschmieden hergestellten Werkstücken nach dem Fertigpressen nicht vollständig glatt war.
Weitere Nachteile der Anwendung von Erhit- zungsöfen bestehen im verhältnismässig grossen Raum bedarf, im Befördern der Werkstücke zwischen der Schmiedepresse und dem Erhitzungsofen, sowie in durch Anlassen bzw. Stillsetzen des Ofenbetriebes bedingten Wärmeverlusten. Durch diese nachteiligen Umstände werden einerseits die Einrichtungskosten, anderseits die Betriebskosten und letzten Endes die Herstellungskosten des fertigen Erzeugnisses erhöht.
Die Erfindung bezweckt die Behebung der vor stehend erwähnten Schwierigkeiten und die Schaf fung einer Gesenkschmiedepresse, die ermöglicht, Werkstücke von glatter Oberfläche gratlos in einem einzigen Erhitzungsvorgang herzustellen, ohne dass hierzu ein separater Erhitzungsofen und somit die Beförderung der Werkstücke zwischen Schmiede presse und Ofen erforderlich wäre. Die Erfindung bezweckt auch den bisherigen Hochleistungspress- druck-Erzeuger durch eine Maschine von geringerer Leistung zu ersetzen.
Die erfindungsgemässe Schmiede presse beruht auf der Erkenntnis, dass mit Rücksicht auf die besondere Technologie des Gesenkschmie- dens die Ofenerhitzung durch unmittelbare elektrische Erhitzung des Werkstückes ersetzt werden kann.
Die Erfindung besteht darin, dass bei der Gesenk- schmiedepresse der eingangs erwähnten Art zur Werk stückerhitzung die Teile des Gesenkes als an einen Heizstromkreis anschliessbare, im Ständer der Ge- senkschmiedepresse isoliert angeordnete elektrische Pole ausgebildet sind und Stromversorgung und Heiz- stromkreis können so bemessen sein,
dass das Werk stück verhältnismässig schnell in seiner Gesamtmenge gleichmässig auf die Schmiedetemperatur zu erhitzen und dann mittels einer verhältnismässig geringen Kraft auf die gewünschte Form zu bringen ist.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein auf dieser dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemässen Gesenkschmiedepresse erläutert. In der Zeichnung: Fig. 1 ist eine Seitenansicht.
Fig.2 ist ein Schnitt gemäss der Linie II-II der Fig. 1.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist bei der dargestellten Gesenkschmiedepresse in einem an sich bekannten Ständer 10 ein Presskopf 11 geführt, der mittels einer Presskopfstange 12 an einen nicht dar gestellten Pressdruckerzeuger angeschlossen ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist einer der beiden Gesenkteile eines zweiteiligen Gesenkes 13a, 13b, nämlich der Gesenkteil 13a, am Arbeitstisch 10a des Ständers 10 ortsfest angeordnet. Der andere Gesenk- teil 13b ist in nicht dargestellter Weise, z. B. durch Saugwirkung oder elektromagnetisch, am Presskopf 11 befestigt.
Die beiden Gesenkteile 13a und 13b sind nun je als ein elektrischer Pol ausgebildet, die an einen nicht dargestellten Heizstromkreis ange schlossen werden können. Anschlussköpfe 14a bzw. 14b dienen zum Verbinden der Pole 13a und 13b mit dem Heizstromkreis. Sie sind in Fig. 1 in die Zeichnungsebene verschwenkt dargestellt.
Die Gesenkteile 13a und 13b müssen selbstver ständlich isoliert zwischen Ständer 10 und Press- kopf 11 angebracht sein, damit ein Erdschluss über den Ständer 10 hindurch vermieden wird. Zwecks Isolierung ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf dem Arbeitstisch 10a des Ständers 10 eine Scheibe 18a aus Isolierstoff befestigt, die eine Ver tiefung zur teilweisen Aufnahme des Gesenkteils 13a aufweist. Eine ähnliche Scheibe 18b ist zum gleich zeitigen Zentrieren des Gesenkteils 13b verwendet.
Zum Isolieren der Gesenkteile 13a bzw. 13b ge nügt somit, wenn ihre dem Arbeitstisch 10 bzw. Press- kopf 11 zugekehrten Flächen diesen Teilen mittels einer Isolierschicht anliegen.
Es ist ferner zweckmässig, wenn mindestens die beim Schmiedebeginn das Werkstück 15 haltenden Flächen der Gesenkteile 13a und 13b mit einem wärmebeständigen Belag versehen sind, wie dies an den Stellen 16a bzw. 16b angedeutet worden ist. Ein derartiger wärmebeständiger Belag oder Überzug kann z. B. aus STELLIT (eingetragene Marke) bestehenden und durch Schweissen befestigten Blät tern gebildet sein.
Die Gesenkteile 13a und 13b können in an sich bekannter Weise auch mit Kühlung versehen werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel strömt die Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, in Kanälen 17a bzw. 17b durch die Gesenkteile.
Es kann auch dafür gesorgt werden, dass die beim Beenden des Pressvorganges aneinander an stossenden Gesenkteile 13a und 13b vor ihrer gegen seitigen Berührung selbsttätig spannungslos werden, damit beim Beenden des Pressvorganges der Heiz stromkreis über die Gesenkteile 13a und 13b nicht kurzgeschlossen wird. Zu diesem Zweck kann z. B. der bewegliche Gesenkteil 13b mit einem Steuer nocken versehen werden, der beim Erreichen eines vorbestimmten Abstandes zwischen den beiden Ge- senkteilen 13a und 13b einen Schalter des Heizstrom kreises betätigt, welcher hierdurch den Heizstrom kreis unterbricht.
Die dargestellte Gesenkschmiedepresse arbeitet wie folgt: Der ortsfeste Gesenkteil 13a des der gewünschten Gestalt eines Presswerkstückes entsprechend ausgebil deten zweiteiligen Gesenkes 13a 13b wird in den Ring 18a gelegt und der andere Gesenkteil 13b z. B. durch Unterdruck an den Presskopf 11 angesaugt. Die Anschlussköpfe 14a und 14b werden mittels Kabel an den Heizstromkreis angeschlossen.
Nachher wird das Werkstück 15 zwischen die Flächen 16a bzw. 16b der beiden Gesenkteile <I>13a</I> bzw. 13b gelegt, sodann der Presskopf 11 durch den vom nicht dargestellten Erzeuger gelieferten Pressdruck in Richtung des Pfeils 19 so lange abwärtsbewegt, bis das Werkstück 15 in seiner Lage eingespannt ist. In Abhängigkeit von der Masse des Werkstückes 15 wird der Heizstrom kreis derart reguliert, dass das Werkstück 15 als Widerstand zwischen den Polen 13a und 13b auf die den Werkstückstoff kennzeichnende Schmiede temperatur erhitzt wird.
Hat dies stattgefunden, wird das verhältnismässig weich gewordene Werkstück 15 durch weitere Bewegung des Presskopfes 11 in Richtung des Pfeils 19 verpresst.
Infolge des Pressvorganges erleidet das Werk stück 15 zunächst eine Stauchung, wonach bei einer weiteren Annäherung des Gesenkteils 13a an den Gesenkteil 13b es allmählich die dem inneren Pro fil des zweiteiligen Gesenkes 13a, 13b entsprechende Gestalt aufnimmt.
Bevor die beiden Gesenkteile 13a und 13b ein ander berühren, das heisst bevor das Gesenkschmieden zu Ende geht, wird der Heizstromkreis z. B. durch den erwähnten Steuernocken des Gesenkteils 13b ausgeschaltet. Der Presskopf 11 schreitet derweilen in Richtung des Pfeils 19 so lange fort, bis die bei den Gesenkteile 13a und 13b aneinander anstossen, d. h. das zweiteilige Gesenk geschlossen wird.
Nach gegenseitiger Auseinanderbewegung der Gesenkteile 13a und 13b kann das Werkstück als fertiges Er zeugnis mit glatter Oberfläche aus dem Gesenk her ausgehoben werden.
Bei der beschriebenen Gesenkschmiedepresse wird ein Betriebsverfahren verwendet, bei welchem das zwischen den Gesenkteilen eingespannte Werkstück 1 bis 11/2 Minuten lang je Kilogramm Werkstück gewicht eine elektrische Heizleistung von 0,50 bis 1,0 kW erhält, und dann die Gesenkteile unter einem Druck von 20 bis 200 atm gegeneinander be wegt werden, wobei vor der gegenseitigen Berührung der Gesenkteile die elektrische Heizung abgeschaltet wird.
<I>Ausführungsbeispiel</I> Es sei angenommen, dass aus einem Chromnickel stahl mit einem Nickelgehalt von<B>3,5%</B> und einem Chromgehalt von 6,8% ein Werkstück von Verwick lungsgrad 7 und einem Gewicht von 10 kg ge schmiedet werden soll. Das Rohstück wird zwischen die Flächen 16a bzw. 16b der Gesenkteile 13a bzw. 13b der Gesenkschmiedepresse gelegt und über die Anschlussköpfe 14a und 14b ein Strom von 3 V und 3000 A zugeführt.
Das Werkstück 15 nimmt auf diese Weise je Kilogramm seines Gewichtes eine elektri sche Leistung von 0,9 kW, das heisst insgesamt eine elektrische Leistung von 9 kW auf und wird in etwa 11/2 Minuten auf eine Temperatur von 1280 bis 1300 C, das heisst auf die Schmiedetemperatur der artiger Stähle erhitzt. Dann erhält der Presskopf 11 einen Druck von etwa 30 atm, bei welchem der Ge- senkteil 13b unter Verformung des erhitzten Werk stückes 15 gegen den Gesenkteil 13a bewegt wird.
Am Ende der gegenseitigen Relativbewegung der Gesenkteile 13a und 13b, das heisst bevor diese sich berühren, wird der Heizstromkreis ausgeschaltet, so dann nach ihrer Schliessung und erneuten Öffnung das fertiggeschmiedete Werkstück herausgenommen.
Für die Wirtschaftlichkeit des Betriebes der be schriebenen Gesenkschmiedepresse ist kennzeichnend, dass z. B. zum Verschmieden eines 5 kg wiegenden Werkstückes vom Verwicklungsgrad a7 bei den bekannten Maschinen und Schmiedeverfahren drei bis vier Erhitzungen erforderlich waren, während bei Verwendung der beschriebenen Maschine und des dargelegten Betriebsverfahrens dagegen ein einziges Mal eine Heizleistung von etwa 4,5 kW erforderlich ist, was bedeutet, dass die Erhitzungskosten etwa den vierten Teil von vorher betragen.
Hierzu kommt, dass das Herbeibefördern der Werkstücke, ihre Befreiung von Zunder und Grat, sowie die Herrichtung ihrer Oberfläche, um die geforderte Glätte zu erreichen, entfallen.