DD246895A7 - Verfahren und vorrichtung fuer die bearbeitung von rohlingen mittels hydroplastischer verformung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung fuer die bearbeitung von rohlingen mittels hydroplastischer verformung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung fuer die Bearbeitung von Rohlingen, die fuer den Einsatz in der Metallurgie und im Maschinenbau bestimmt sind. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Bearbeitung von Rohlingen mittels hydroplastischer Verformung auf kostenguenstige Weise durchfuehren zu koennen, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung fuer die Bearbeitung von Rohlingen mittels hydroplastischer Verformung zu schaffen, die einen hohen Druck des Arbeitsmediums, der die Fliessgrenze des Rohlingswerkstoffes ueberschreitet, gewaehrleisten und keine Begrenzungen der Konstruktionsmasse erfordern, womit der Verformungsgrad durch die unmittelbare Einwirkung des Arbeitsmediums bei verminderter Presskraft erhoeht wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass in der Zone des geschlossenen Verformungsraums auch eine konzentrische und steuerbare Impulsbelastung durch das Arbeitsmedium eingesetzt wird. Fig. 1 DD#AP

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein V
Vorformung, bestimmt für den Einsatz in der Metallurgie und im Maschinenbau.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Rohlingen mittels hydroplastischer ι
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannt ist ein Verfahren für die Bearbeitung von Rohlingen im Impulsbetrieb durch den Aufbau von Impuls-Hochdruck in einem Arbeitsmedium, das sich in einem geschlossenen Verformungsraum befindet und auf den Rohling einwirkend, dessen plastische Verformung vollzieht.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die Möglichkeit seines Einsatzes nur bei dünnwandigen Rohlingen, da die plastische Verformung nur unter der Einwirkung eines durch nicht konzentrierten Impuls zustandegekommenen Drucks erfolgt. Außerdem ist es dabei unmöglich, einen hohen Druck des Arbeitsmediums, der eine vollständige Verformung nach der Einwirkung eines einzigen Impulses gewährleistet, zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil besteht in der Tatsache, daß der angewandte Impuls das zusätzliche Eingeben einer großen Menge von Arbeitsemdium oder einen ständig anwachsenden Hub der den Impuls erzeugenden Vorrichtung verlangt. Dies führt zu einem hohen Aufwand an Arbeitsmedium oder Energie und trägt zu einem komplizierten Aufbau der das Verfahren verwirklichenden Vorrichtung bei.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren für Bearbeitung mittels hydroplastischer Verformung, bei dem in einen geschlossenen Verformungsraum Arbeitsmedium unter Hochdruck eingegeben wird, wobei gleichzeitig das Rohlingsmaterial in diesem Raum einer plastischen Verformung unterzogen wird.
Bekannt ist eine Vorrichtung für die Verwirklichung o.g. Verfahrens, bestehend aus einem Arbeitswerkzeug mit zentraler Grundbohrung und radialen Kanälen, die mit der zentralen Grundbohrung verbunden sind, wodurch eine Druckschmierung der zu bearbeiteten Oberfläche und des Arbeitswerkzeugs zustandekommt. In einer Matrize mit profilierter Innenfläche liegt ein Rohling, wobei beide auf einer beweglichen Abstützung angebracht sind. Das Arbeitswerkzeug ist mit einem Kolben über einen zentralen Kanal eines vertikalen Speisezylinders beweglich verbunden und abgedichtet. Dieser zentrale Kanal ist seinerseits mit einer im vertikalen Speisezylinder ausgebildeten Druckkammer verbunden, die durch Kanäle mit einem Eingabesystem für das Arbeitsmedium in Verbindung steht. Diese Kanäle sind in einem Gehäuse ausgebildet an dem der vertikale Speisezylinder angebracht ist. Das Gehäuse ist an einer, die Bewegung von vertikalem Speisezylinder und Arbeitswerkzeug ausführende, Presse befestigt.
Ein Nachteil des o.g. Verfahrens und der Vorrichtung ist es, daß ein hoher, die Fließgrenze des zu bearbeitenden Materials des Rohlings überschreitenden Druck nicht gewährleisten. Das Erreichen dieses Hoch drucks wird durch die Fläche der Druckkammer und die möglichen Kolbenbelastungen eingeschränkt. Um einen hohen Druck des Arbeitsmediums zu erreichen, ist die Fläche dieser Kammer zu senken, was eine Verminderung des Kolbenquerschnitts zur Folge haben muß, und dies ist aus technischer Sicht und durch die erreichbaren Werkstoffestigkeitsparameter bedingt nicht möglich. Dadurch treten Druckspannungen auf, die wesentlich unter die Fließgrenze des zu bearbeitenden Rohlingswerkstoffs liegen, ungeachtet dessen, daß die plastische Verformung eine bedeutende Preßkraft erfordert.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, die Bearbeitung von Rohlingen mittels hydroplastischer Verformung auf kostengünstige Weise durchführen zu können.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Bearbeitung von Rohlingen mitteis hydroplastischer Verformung zu schaffen, die einen hohen Druck des Arbeitsmediums, derdie Fließgrenze des Rohlingwerkstoffs überschreitet, gewährleisten und keine Begrenzungen der Konstruktionsmaße erfordern, womit der Verformungsgrad durch die unmittelbare Einwirkung des Arbei'ismediums bei verminderter Preßkraft erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, gemäß dem in einen geschlossenen Verformungsraum Arbeitsmedium unter Hochdruck eingegeben wird, wobei gleichzeitig der sich in diesem Raum befindende Rohlingswerkstoff einer plastischen Verformung unterzogen wird. Erfindungsgemäß wird in der Zone des geschlossenen Verformungsraums auch eine konzentrierte und steuerbare Impuls-Mediumbelastung eingesetzt. Diese konzentrierte Impuls-M'ediumbelastung wird zyklisch in gleichen Zeitintervallen angewandt und in Längsrichtung des bearbeiteten Rohlings versetzbar gesteuert. Die Aufgabe "wird auch durch eine, ein Arbeitswerkzeug mit zentraler Grundbohrung.und mit radialen Kanälen, die mit der . zentralen Grundbohrung verbunden sind, und eine Matrize mit in derselben eingelegten Rohling einschließende Vorrichtung gelöst. Das Arbeitswerkzeug ist mit einem Speisezylinder verbunden in dem eine durch einen mit dem Arbeitswerkzeug verbundenen Kolben begrenzte Druckkammer ausgebildet ist. Der Speisezylinder ist an den beweglichen Teil einer Presse angebaut. Erfindungsgmeäß ist die Druckkammer durch einen in den Speisezylinder eingebauten und abgedichteten Plunger mit einem Impulsaktivator verbunden.
'Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist der Impulsaktivator mit dem Arbeitswerkzeug, in dem eine Druckkammer ausgebildet ist, unmittelbar verbunden. Impulsaktivator und Plunger sind im Kolben des Speisezylinders eingebaut. Die radialen Kanäle des Arbeitswerkzeuges sind mit einem Drosselelement versehen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung sind darin zu sehen, daß im Ergebnis des dynamischen impulsartigen Ausstoßes des Arbeitsmediums aus den Speisezylinder, in dem sich das Arbeitsmedium unter einem im voraus aufgebauten Hochdruck befindet, werden um das mehrfach höhere, über die Fließgrenze des zu bearbeitenden Werkstoffs liegende Drücke erzeugt. Dadurch kommt ein effektiverer Materialfluß in radialer und axialer Richtung bei verminderten Preßkraftwerten zustande. Da der angewandte Impuls eine festgelegte Richtung aufweist, konzentriert ist und außerdem eine Steuerung desselben durch Versetzen in Längsrichtung des bearbeiteten Rohlings möglich ist, sind auch die Voraussetzungen für den Einsatz des hydraulischen Schmiedens gegeben, womit der hydroplastische Verformungsgrad erhöht wird. All dies erhöht die Produktivität des Vorgangs und gewährleistet die Herstellung von hochwertigen Rohlingen.
Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: -
Fig. 1: einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsvariante; Fig. 2: einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsvariante.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Speisezylinder 1, in dem eine Druckkammer 2 ausgebildet ist und der mit einem Entlüftungskanal 3 und mit einem Kanal 4fürdie Eingabe von Arbeitsmedium versehen ist. Im Sepisezylinder 1 ist ein Kolben 5 mit gedrosselter Zentralbohrung eingebaut. Zum Kolben 5 ist ein Arbeitswerkzeug 6 mit einer zentralen Grundbohrung 7, der mit der gedrosselten Zentralbohrung des Kolbens 5 verbunden ist, und mit der zentralen Grundbohrung 7 verbundenen radialen Kanälen 8 abgedichtet. Die radialen Kanäle 8 sind nach mit Zahnlücken 9 des Arbeitswerkzeugs 6 verbunden. Der Speisezylinder 1 ist durch eine Halterung 10 an den beweglichen Teil einer Presse 11 befestigt, wobei diese Befestigung starr ist. Koaxial zum Arbeitswerkzeug 6 ist in einer Matrize 12 mit profilierter (oder auch nichtprofilierter) Innenfläche der Rohling 13 eingelegt. Das vordere Ende des Arbeitswerkzeugs 6 ist im Rohling 13 eingeführt, wobei durch Zahnlücken 9 und Rohling 13 geschlosssene Verformungsräume gebildet werden. Im Speisezylinder 1 ist ein Plunger 14 eingebaut und abgedichtet, durch den die Druckkammer 2 mit einem an einen Arbeitsmechanismus 16 montierten Impulsaktivator 15 verbunden ist. Gemäß des in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Druckkammer 2 im Arbeitswerkzeug 6 ausgebildet. Impulsaktivator 15 und Plunger 14 sind im Kolben 5 des Speisezylinders 1 eingebaut. Außerdem, sind die radialen Kanäle 8 des Arbeitswerkzeugs 6 mit einem Drosselelement 17 versehen.
Mit den o. g. zwei Ausführungsvarianten sind nicht alle Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens erschöpft. Es ist ebenfalls möglich, eine gleichzeitige hydroplastische Bearbeitung von Innen- und Außenfläche des rohlings 13 durch eine zusätzliche Impulsbelastung des Arbeitsmediums vorzunehmen. Dabei ist das Arbeitswerkzeug für diese Bearbeitung der Außenfläche dem für die Innenflächenbearbeitung bestimmten analog gelöst.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel·wirkt folgendermaßen: Der Rohling 13.wird in die Matrize 12 eingelegt, und das Arbeitswerkzeug 6 koaxial auf den Rohling 13 aufgestellt. Durch den Kanal 4 wird im System Arbeitsmedium eingegeben, die Druckkammer 2 gefüllt und der Kolben 5 in Endstellung vorgeschoben. Der Speisezylinder 1 wird durch den Kanal 3 entlüftet, wonach sich die Presse 11 nach unten bewegt, wobei auch der Kolben 5 bis zum Anpressen und Abdichten mit dem Arbeitswerkzeug 6 nach unten versetzt wird. In dieser Stellung werden die Zahnlücken 9 durch die zentrale Grundbohrung 7 und die radialen Kanäle 8 des Arbeitswerkzeugs 6 mit Arbeitsmedium gefüllt. Gleichzeitig sinkt durch die Preßkraft F] das Arbeitswerkzeug 6 nach unten und in den Rohling 13 ab, wobei das obere Ende desselben plastisch verformt wird. Nach dem Abdichten der Zahnlücken 9 des Arbeitswerkzeugs 6 durch den Rohling 13 wird in der Druckkammer 2 ein Hochdruck P1 aufgebaut, der zur Verformungskraft proportional ist. Unmittelbar danach wird der Antriebsmechanismus 16 des Impulsaktivators 15 in Gang gesetzt und durch den Plunger 14 in der Druckkammer 2 ein zusätzlicher druck P2 mit Impulscharakter aufgebaut. In diesem Augenblick beträgt der Gesamtdruck in den Zahnlücken 9 des Arbeitswerkzeugs 6 die Summe beider o. g. Drücke P, + P2.
Sollte mit6s die Fließspannung des Metalls des Rohlings in den Zonen, in denen die Matrize 12 den Rohling 13 berührt,, bezeichnet sein, und δδ· die Fließspannung an den Stellen bezeichnen, an denen sich unter dem Rohling 13 ein Hohlraum befindet, so wird 5s- < Ss sein, bedingt durch die Kaltvorverfestigung und das Vorhandensein von Biegemomenten über den Hohlräumen. Infolge dieser Impulswirkung des Druckes auf die Oberfläche und der plastischen Verformung in der Kontaktzone mit aktivem, schmierendem Medium wird das Metall diese Hohlräume ausfüllen. Durch die entsprechende Wahl von Durchmessern und Längen der einzelnen Arbeitswerzeugabsätze und durch die Geschwindigkeit der Presse 11 wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs 6 geregelt, und durch ein Regeln der Frequenz und der Einwirkungskraft F2 auf dem Plunger 15 kommt eine Regelung des zusätzlichen Impuls-Verformungsgrads der Vorrichtung zustande. In Abhängigkeit vom Wesen der glatten oder Profiloberfläche die bearbeitet wird, wird die versetzbare Impulswirkung des Arbeitsmediums in Längsrichtung des bearbeiteten Rohlings 13 durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs 6 gesteuert. Im < Ergebnis dessen ist es möglich, auf vorgegebene Zonen in einer bestimmten Zeiteinheit Impulse aufzutragen, die dem hydraulischen Schmieden ähnlich sind.
Die Vorrichtung gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante wirkt folgendermaßen: In die Matrize 12 wird der Rohling 13 eingelegt, und in denselben das Arbeitswerkzeug 6, dessen Druckkammer 2 mit Arbeitsmedium gefüllt und entlüftet wird. Auf dem Kolben 5 wird eine Preßkraft F angewandt, wodurch das Arbeitswerkzeug 6 in den Rohling 13 eindringt, wobei die Zahnlücken 9 durch die Innenfläche des Rohlings 13 geschlossen werden. Derauf diese Weise zustandegekommene Raum wird durch das Drosselventil 17 mit Arbeitsmedium gefüllt. Nachdem das Arbeitswerkzeug 6 in den Rohling 13 ganz eingedrungen ist wird das Drosselventil 17 vollständig geöffnet und der Impulsaktivator 15 eingeschaltet. Durch die Preßkraft F wird in der Druckkammer 2 ein Vorhochdruck aufgebaut, und unter die Einwirkung des Impulsaktivators 15 werden durch die radialen Kanäle 8 in die Zahnlücken 9 zusätzliche Mengen Arbeitsmedium unter erhöhtem Druck eingepreßt und eine hydroplastische Verformung vollzogen.

Claims (5)

Erfindungsanspruch:
1. Verfahren für die Bearbeitung von Rohlingen mittels hydroplastischer Verformung, gemäß dem in einem geschlossenen Verformungsraum Arbeitsmedium unter Hochdruck eingegeben wird, wobei gleichzeitig der Rohlingswerkstoff in diesem Raum einer plastischen Verformung ausgesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß in der Zone des geschlossenen Verformungsraums auch eine konzentrierte und steuerbare Impulsbelastung durch das Arbeitsmedium eingesetzt wird.
2. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die konzentrierte und steuerbare Impulsbeiastung durch das Arbeitsmedium zyklisch in gleichen Zeitintervallen eingesetzt wird.
3. Verfahren gemäß den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die konzentrierte Impulsbelastung durch das Arbeitsmedium versetzbar in Längsrichtung des bearbeiteten Rohlings gesteuert wird.
4. Vorrichtung mit einem Arbeitswerkzeug mit zentraler Grundbohrung und mit dieser zentralen Grundbohrung verbundene radiale Kanäle sowie mit einer Matrize, die einen eingelegten Rohling enthält, wobei das Arbeitswerkzeug mit einem Speisezylinder verbunden ist, in dem eine durch einen mit dem Arbeitswerkzeug verbundenen Kolben begrenzte Druckkammer ausgebildet ist, und der Speisezylinder an den beweglichen Teil einer Presse angebaut ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Druckkammer (2) durch einen im Speisezylinder (1) eingebauten und abgedichteten Plunger (14) mit einem Impulsaktivator (15) verbunden ist.
5. Vorrichtung gemäß Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Impulsaktivator (15) unmittelbar mit dem Arbeitswerkzeug (6) verbunden ist in dem eine Druckkammer (2) ausgebildet ist, und im Kolben (5) des Speisezylinders (1) derlmpuisaktivator (15) und der Plunger (14) eingebaut sind, wobei die radialen Kanäle (8) des Arbeitswerkzeuges (6) mit einem Drosselelement (17) versehen sind.
DD83253604A 1983-01-26 1983-08-01 Verfahren und vorrichtung fuer die bearbeitung von rohlingen mittels hydroplastischer verformung DD246895A7 (de)

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