DE10150021B4

DE10150021B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Profilen oder Blechformteilen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE10150021B4
Application number: DE10150021A
Authority: DE
Inventors: Peter Stolfig
Original assignee: Peter Stolfig
Current assignee: TECHMAG AG, CH
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: DE10150021A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Profilen oder Blechformteilen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen mittels Druckumformung durch Strangpressen, Walzen Schmieden oder Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Schmelze in eine Stranggieß- oder Strangpreßeinrichtung zur Herstellung eines Halbzeuges eingebracht wird, und dieses Halbzeug im Warmzustand durch Umformung in seine endgültige Form gebracht wird, wobei die Temperatur des Magnesiums oder der Magnesiumlegierung nach dem Erstarren aus der Schmelze während der gesamten Fertigung in einem Bereich von 250°C bis 350°C gehalten wird und der Fertigungsprozeß vom Gießen bis zur Abkühlung der Formteile insgesamt in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Herstellung von Profilen oder Blechformteilen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen.

Bekannt ist aus der EP 0 706 843 B1 ein Verfahren zur Herstellung von gekrümmten Hohlprofilen durch eine Kombination von Strangpressen und Biegen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei dem Verfahren zur Herstellung von gekrümmten Hohlprofilquerschnitten mit großen Wanddickenunterschieden im Strangpreßverfahren, die eine geringe Wandstärke bezogen auf den umschreibenden Kreis des Strangpreßprofils aufweisen, wird das Hohlprofil gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem formgebenden Strangpreßvorgang durch eine quer zur Strangpreßrichtung auf das Werkstück einwirkende Kraft gebogen, wobei eine Kraftkomponente als Zug- oder Druckkraft beim formgebenden Strangpreßvorgang auf die Querschnittsfläche der entstehenden Profilwände einwirkt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von gekrümmten, hohlen Strangpreßprofilen unter Einwirkung einer auf das Strangpreßprofil ausgeübten Querkraft besteht aus einer Blockerwärmungsanlage, einer Strangpreßvorrichtung mit Matrize, die am Austritt des Stranges eine Austrittsebene aufweist, sowie Einrichtungen zur Blockhandhabung, Scher- bzw. Fördereinrichtungen und einer Abkühlstrecke, wobei nach der Matrize in Strangpreßrichtung gesehen eine an den austretenden Strang andrückbare Rolle, eine ein Gaspolster erzeugende Druckquelle oder eine Induktionsspule angeordnet ist, wobei in dem Raum zwischen querkrafterzeugender Vorrichtung und Austrittsebene des Stranges eine von Anlageflächen freie Zone des austretenden Stranges vorhanden ist und wobei die Querkraft über einen Zustellweg auf den Strang aufgebracht wird, der im wesentlichen parallel zur Strangaustrittsebene verläuft.

Desweiteren ist aus der DE 100 03 970 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Magnesiumlegierungen mit einer superplastischen Gefügestruktur bekannt. Bei dem Verfahren wird eine Magnesiumlegierung, vorzugsweise in Bolzenform, einer zweistufigen Wärmebehandlung und anschließend einer Umformung durch Strangpressen, Walzen oder Schmieden unterworfen.

In der DE 100 52 423 C1 wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Magnesium-Warmbands wiedergegeben, bei dem eine Schmelze aus einer Magnesium-Legierung kontinuierlich zu einem Vorband mit einer Dicke von höchstens 50 mm vergossen wird und bei dem das gegossene Vorband bei einer Warmwalzanfangstemperatur mindestens 250°C und höchstens 500°C zu einem Warmband mit einer Enddicke von höchstens 4 mm warmgewalzt wird, wobei in einem ersten Stich des Warmwalzens eine Dickenreduktion von mindestens 15% erzielt wird.

Die JP 580 44 905 A hat ein kontinuierliches Schmelz- und Walzverfahren zum Inhalt, wobei die Verfahrensdurchführung in einem Vakuumraum oder in einer inerten Gasatmosphäre erfolgt.

Nachteilig an den vorbekannten Verfahren ist die Tatsache, daß zuerst aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen bestehende Halbzeuge, wie zum Beispiel Bolzen, Blöcke, Bleche usw., hergestellt werden müssen. Diese müssen dann in einem Ofen auf die erforderliche Prozeßtemperatur vorgewärmt werden, die je nach Material zwischen 200°C und 400°C liegt. Nachdem das Halbzeug nach einer genügend lange bemessenen Zeit im Ofen die notwendige Temperatur angenommen hat, wird dieser in den Rezipienten oder Aufnehmer der Presse eingeführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem ohne zusätzliche bzw. nachträgliche Erwärmung ein Profil oder Blechformteil aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung sowie ein Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 und 3 gelöst.

Mit dem neuen Verfahren ist es möglich, Profile oder Blechteile aus Magnesium oder Magnesiumlegierung unmittelbar im Anschluß an den Gießprozeß durch eine kontinuierliche Warmumformung herzustellen. In einer inerten Atmosphäre wird die flüssige Schmelze in eine Stranggieß- oder Strangpreßeinrichtung eingebracht und vorzugsweise durch einen Walzprozeß in Längsrichtung und wahlweise Auswalzen in alle Richtungen ein Magnesiumblech vorbestimmter Dicke hergestellt, ohne das Metall dabei abkühlen zu lassen. Das Umformen zum Profil- oder Blechformteil des noch warmen Magnesiumbleches erfolgt bei 250°C bis 350°C im direkten Anschluß an den Walzprozeß, ohne eine vorherige Abkühlung des Metalls. Alle Einrichtungen der Anordnung befinden sich in einem Raum mit einer inerten Atmosphäre (Schutzgas) oder in einem Vakuum. Die Anordnung besteht aus einem Schmelzofen, einer Stranggieß- oder Strangpreßeinrichtung, einem Walzgerüst, einer Schneideinrichtung, einer oder mehrerer Pressen und einer Abkühleinrichtung.

Nach dem Walzprozeß wird das Magnesiumblech in einzelne Platinen vorgegebener Größe mittels einer Schneideinrichtung geteilt. Diese werden einer ersten Presse, vorzugsweise einer Hydraulikpresse, zugeführt und in dieser entsprechend umgeformt. In einer sich daran anschließenden weiteren Hydraulikpresse werden dann Befestigungselemente, wie zum Beispiel Stanzmuttern, Einnietbolzen, Durchzüge, Massebolzen usw. in das noch 250°C bis 350°C warme Magnesiumblech-Formteil unmittelbar im Anschluß an den Formgebungsprozeß in der ersten Hydraulikpresse eingebracht. Im Anschluß daran wird das so gefertigte Formteil einer Abkühlstrecke übergeben, wo dieses auf Raumtemperatur gekühlt wird.

Insgesamt wird der Fertigungsprozeß vom Gießen bis zur Abkühlung in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt, wobei das Metall bis zur Abkühlzone konstant auf eine. Prozeßtemperatur von 250°C bis 350°C gehalten wird. Die Nutzung der Prozeßwärme, die beim Schmelzen von Magnesium oder Magnesiumlegierungen, beim Stranggießen bzw. Strangpressen und beim Umformen in den Pressen entsteht, erfolgt durch entsprechende Wärmetauscher und Luftführungskanäle. Die rückgewonnen Wärme wird den einzelnen Einrichtungen der Anordnung wieder zugeführt, um die Temperatur des Materials nicht unter die Prozeßtemperatur von 250°C bis 350°C sinken zu lassen.

Desweiteren besteht die Möglichkeit, zwischen der Schneideinrichtung und der Umformpresse eine Stanzeinrichtung vorzusehen, um vor der Umformung Stanzlöcher und/oder Formlöcher einzubringen, die bei der Umformung formstabil bleiben und ihren Querschnitt nicht verändern.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Anordnung besteht aus einem Schutzgasraum 1, in dem ein Schmelzofen 2, eine Stranggießeinrichtung 3, ein Walzgerüst 4, eine Schneideinrichtung 5, eine erste Hydraulikpresse 6 und eine zweite Hydraulikpresse 7 sowie eine Abkühleinrichtung 8 angeordnet sind. Die einzelnen Einrichtungen 2 bis 8 sind untereinander verkettet.
Nachdem die Magnesiumschmelze im Schmelzofen 2 in die flüssige Phase gebracht wurde, wird diese einer Stranggießeinrichtung 3 übergeben. Daran anschließend wird das eine Temperatur von ca. 300°C aufweisende Halbzeug in einem Walzgerüst 4 zu einem Magnesiumblech vorbestimmter Dicke ausgewalzt. Nach dem Walzprozeß wird das Magnesiumblech in Platinen vorgegebener Größe zugeschnitten. Dies erfolgt in einer Schneideinrichtung 5 mittels mitlaufender Trennmesser. Die einzelnen Platinen werden in einer ersten Hydraulikpresse 6 umgeformt und einer zweiten Hydraulikpresse 7 übergeben. In dieser werden dann Befestigungselemente, wie zum Beispiel Stanzmuttern, Durchzüge oder Massebolzen, in das Umformteil eingebracht.
Danach wird das fertige Profil bzw. Blechformteil in einer Abkühleinrichtung auf Raumtemperatur abgekühlt. Die an den jeweiligen Einrichtungen entstehende Prozeßwärme wird mittels Wärmetauscher zurückgewonnen und über Luftführungskanäle den Einrichtungen der Anordnung wieder zugeführt. Der gesamte Fertigungsprozeß läuft von der Stranggießeinrichtung bis zur letzten Hydraulikpresse kontinuierlich unter einer Prozeßtemperatur von 250°C bis 350°C, vorzugsweise bei 300°C ab.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Profilen oder Blechformteilen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen mittels Druckumformung durch Strangpressen, Walzen Schmieden oder Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Schmelze in eine Stranggieß- oder Strangpreßeinrichtung zur Herstellung eines Halbzeuges eingebracht wird, und dieses Halbzeug im Warmzustand durch Umformung in seine endgültige Form gebracht wird, wobei die Temperatur des Magnesiums oder der Magnesiumlegierung nach dem Erstarren aus der Schmelze während der gesamten Fertigung in einem Bereich von 250°C bis 350°C gehalten wird und der Fertigungsprozeß vom Gießen bis zur Abkühlung der Formteile insgesamt in einer inerten Atmosphäre oder im Vakuum durchgeführt wird.
V erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Profile oder Blechformteile unmittelbar im Anschluß an den Gießprozeß durch eine kontinuierliche Warmumformung erfolgt.
Vorrichtung zur Herstellung von Profilen oder Blechformteilen aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Verkettung von einem Schmelzofen, einer Stranggieß- oder Strangpreßeinrichtung, einem Walzgerüst, einer Schneideinrichtung, einer oder mehreren Pressen und einer Abkühleinrichtung besteht, wobei die Gesamtheit der vorgenannten Einrichtungen in einem Schutzgas- oder Vakuumraum angeordnet sind.