DE102005027259B4 - Process for the production of metallic components by semi-hot forming - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen durch Halbwarm-Umformung von Rohlingen aus Legierungen mit superplastischem Gefüge, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnung des Rohlings bei der Halbwarm-Umformung unterhalb von 50% der durch eine superplastische Umformung erreichbaren Dehnungswerte und bei Dehnraten (ε') durchgeführt wird, die mindestens das 100 fache derjenigen für die superplastische Umformung betragen.Process for the production of metallic components by semi-hot forming of blanks of alloys with superplastic structure, characterized in that the elongation of the blank in the half-warm forming below 50% of the achievable by a superplastic forming strain values and at strain rates (ε ') performed which is at least 100 times that for superplastic forming.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen durch Halbwarm-Umformung von Rohteilen aus Legierungen mit superplastischem Gefüge, insbesondere von UHC-Stählen, Stählen, Al- oder Ti-Legierungen bei hohen Dehnraten, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a method for the production of metallic components by semi-hot forming of blanks from alloys with superplastic structure, in particular of UHC steels, steels, Al or Ti alloys at high strain rates, according to the features of claim 1.

Im Maschinenbau aber auch in der Kraftfahrzeugindustrie sind unterschiedlichste Formgebungsverfahren für die Herstellung komplex geformter Bauteile aus Metallen bekannt. Hierzu gehören unter anderem das Fließpressen, das Querwalzen, das Bohrungsdrücken, das Rundkneten, das Verzahnungswalzen, das Stauchkneten oder die Innenhochdruckumformung, sowie das Schmieden.In mechanical engineering but also in the automotive industry a wide variety of shaping processes for the production of complex shaped components made of metals are known. These include, but are not limited to, extrusion, cross rolling, hole pressing, rotary swaging, gear cutting, swaging or hydroforming, and forging.

Werden diese Formgebungsverfahren bei geringen Temperaturen durchgeführt, so sind teils nur sehr langsame Umformgeschwindigkeiten erreichbar. Wird schneller umgeformt, so müssen die Umformdrücke auf sehr hohe Werte angehoben werden, die zu Lasten des Werkzeugverschleißes und der allgemeinen Werkzeugkosten gehen. Werden die Formgebungsverfahren dagegen im Hochtemperaturbereich, insbesondere bei Schmiedetemperatur durchgeführt, dann steigen die Werkzeugkosten erheblich an, da nur noch teure Hochtemperaturwerkzeuge, unter Umständen aus Keramik, verwendet werden können. Gegebenenfalls sind auch mehrstufige Verfahren erforderlich. Darüber hinaus werden die umzuformenden Rohteile in der Regel ohne besondere Vorkehrungen oxidativ geschädigt. Dies führt beispielsweise zur Verzunderung von Stählen oder zu starker Oxidation von Titanlegierungen. Vor der Weiterverarbeitung der hierdurch hergestellten Bauteile muss zumindest auf der Oberfläche nachbearbeitet werden.If these shaping processes are carried out at low temperatures, then only very slow forming speeds can be achieved in some cases. If forming is faster, the forming pressures must be increased to very high levels at the expense of tool wear and overall tooling costs. On the other hand, if the shaping processes are carried out in the high-temperature range, in particular at the forging temperature, the tool costs increase considerably, since only expensive high-temperature tools, possibly ceramic ones, can be used. Where appropriate, multi-step procedures are required. In addition, the raw materials to be reshaped are usually oxidatively damaged without special precautions. This leads, for example, to scaling of steels or excessive oxidation of titanium alloys. Before the further processing of the components produced thereby must be reworked at least on the surface.

Von weiterer wichtiger Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit der Formgebungsverfahren ist es, einen möglichst hohen Umformgrad entsprechend einer hohen Dehnung (ε) zu realisieren. Erst hierdurch werden auch komplex geformte Bauteile in einem einzigen Umformschritt verfügbar gemacht.Of further importance for the economy of the molding process is to realize the highest possible degree of deformation corresponding to a high elongation (ε). Only then are complex components made available in a single forming step.

Superplastische Metalle bieten im Maschinenbau und der Kraftfahrzeugindustrie ein hohes Potential, um Bauteile mit hohen Umformgraden herzustellen. Superplastische Legierungen sind beispielsweise aus der FR 274 1360 A1 , US 567 2315 , EP 1 252 352 A1 , oder der US 2001 020 502 bekannt. Weiterer Stand der Technik zu superplastischen Legierungen ist aus der Offenlegungsschrift DE 21 62 533 A bekannt.Superplastic metals offer a high potential in mechanical engineering and the automotive industry to produce components with high degrees of deformation. Superplastic alloys are for example from the FR 274 1360 A1 . US 567 2315 . EP 1 252 352 A1 , or the US 2001 020 502 known. Further state of the art for superplastic alloys is from the published patent application DE 21 62 533 A known.

Unter Superplastizität wird die Fähigkeit eines Werkstoffes verstanden, beim Aufbringen nur sehr geringer Fliessspannungen ohne Einschnürung und praktisch keiner Kaltverfestigung Umformgrade zu ertragen, die gegenüber den bei den normalplastischen Werkstoffen üblichen etwa 10 bis 40% um einige 100 bis über 1000% aufweisen. Es tritt eine außerordentlich hohe Gleichmaßdehung auf. Ein wesentliches Merkmal des superplastischen Verhaltens von Werkstoffen ist die starke Abhängigkeit der Fliessspannung von der Dehngeschwindigkeit beziehungsweise Dehnrate (ε').Superplasticity is the ability of a material to withstand only very low flow tensions without constriction and virtually no work hardening to withstand degrees of deformation, which compared to those usual in the normal plastic materials about 10 to 40% by some 100 to more than 1000%. There is an extremely high Gleichmaßdehung. An essential feature of the superplastic behavior of materials is the strong dependence of the flow stress on the strain rate or strain rate (ε ').

Die superplastische Verformung verläuft über zeitlich gesteuerte Diffusionsprozesse, bei denen die sehr feinen und gleichmäßigen, häufig auch rundlichen Kristallite aneinander vorbeigleiten und -rotieren. Daher ist ein nur enges Prozessfenster aus Temperatur und Umformgeschwindigkeit (Dehnrate (ε')) gegeben, um die Dehnwerte der superplastischen Umformung bei einigen 100 bis 1000% zu erreichen. Typisch sind hierbei eine erhöhte Umformtemperatur oberhalb ca. 50% der Schmelztemperatur und eine sehr geringe Umformgeschwindigkeit von etwa 10–2 bis 10–5 s–1 zu nennen.The superplastic deformation proceeds via temporally controlled diffusion processes in which the very fine and uniform, often also roundish crystallites slide past each other and rotate. Therefore, only a narrow process window of temperature and strain rate (strain rate (ε ')) is given to achieve the superplastic strain strain values at some 100 to 1000%. Typical examples are an elevated forming temperature above about 50% of the melting temperature and a very low forming speed of about 10 -2 to 10 -5 s -1 .

Für den Luft- und Raumfahrtbereich sind superplastische Titan-Legierungen von besonderem Interesse. So werden die Titan-Legierungen TiAl6V4 bei ca. 925°C und die Legierung TiAl5Fe2,5 bei 870°C umgeformt. Hierbei werden Drücke von etwa 10 bar, beziehungsweise 1 N/mm2 eingesetzt. Die für die superplastische Umformung erforderlichen Temperaturen bedingen Umformwerkzeuge mit einer guten Kriechbeständigkeit bei hohen Umformtemperaturen. Aufgrund der sehr großen Reaktivität von Titanlegierungen bei hohen Temperaturen muss die Umformung im Vakuum oder unter Schutzgas erfolgen. Da die Gefahr der Verschweißung des Werkstückes mit dem Werkzeug sehr groß ist, müssen die Werkzeuge geschützt werden.For aerospace applications, superplastic titanium alloys are of particular interest. For example, titanium alloys TiAl6V4 are transformed at about 925 ° C and TiAl5Fe2.5 at 870 ° C. In this case, pressures of about 10 bar, or 1 N / mm 2 are used. The temperatures required for superplastic forming necessitate forming tools with good creep resistance at high forming temperatures. Due to the very high reactivity of titanium alloys at high temperatures, the forming must be carried out in vacuo or under protective gas. Since the risk of welding the workpiece with the tool is very large, the tools must be protected.

Im Unterschied zur Luft- und Raumfahrtindustrie sind beim Maschinenbau und der Kraftfahrzeugindustrie massengefertigte Bauteile, insbesondere aus Stählen von großem Interesse. In der Massenfertigung spielt eine hohe Prozessgeschwindigkeit eine wesentliche Rolle, um die Kosten für die Massenfertigung gering zu halten. Die Umformgeschwindigkeiten der superplastischen Umformung sind für die Serienfertigung von Bauteilen in aller Regel aber nicht akzeptabel.In contrast to the aerospace industry, mass-produced components, in particular of steels, are of great interest in mechanical engineering and the motor vehicle industry. In mass production, a high process speed plays an essential role in keeping the costs for mass production low. The forming speeds of the superplastic forming are generally not acceptable for the series production of components.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, kostengünstige Verfahren für die Massenfertigung von hoch umgeformten metallischen Bauteilen aufzuzeigen.It is therefore an object of the invention to show cost-effective method for the mass production of highly formed metallic components.

Die Aufgabe wird gelöst, durch ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen durch Halbwarm-Umformung von Rohteilen aus Legierungen mit superplastischem Gefüge, wobei der Umformdruck im Umformwerkzeug mindestens 20% unterhalb des zum Schmieden benötigten Umformdrucks der entsprechenden Legierung gehalten wird und die Dehnrate (ε') der Halbwarm-Umformung auf Werte oberhalb 0,1/s eingestellt wird, sowie erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen durch Halbwarm-Umformung von Rohlingen aus Legierungen mit superplastischem Gefüge, wobei die Dehnung (ε) des Rohlings bei der Halbwarm-Umformung unterhalb von 50% der durch eine superplastische Umformung erreichbaren Dehnungswerte und bei Dehnraten (ε') durchgeführt wird, die mindestens das 100 fache derjenigen für die superplastische Umformung betragen. Der Umformdruck wird häufig auch als entsprechende Fließspannung bezeichnet.The object is achieved by a method for the production of metallic components by semi-hot forming of blanks from alloys with superplastic structure, wherein the forming pressure in the forming tool at least 20% below that required for forging Forming pressure of the corresponding alloy is maintained and the strain rate (ε ') of the semi-hot forming is set to values above 0.1 / s, and according to the invention by a method for producing metallic components by semi-hot forming of blanks of alloys with superplastic structure, wherein the elongation (ε) of the blank in the semi-hot forming is carried out below 50% of the elongation values obtainable by superplastic forming and at strain rates (ε ') which are at least 100 times that for the superplastic forming. The forming pressure is often referred to as the corresponding yield stress.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit das superplastische Gefüge von metallischen Legierungen dazu genutzt, bei gegenüber den maximalen Werten der superplastischen Umformung vergleichsweise geringen Dehnungen hohe Umformgeschwindigkeiten zu nutzen. Auf die hohen Dehnungen, die bei Umformung im superplastischen Gebiet möglich wären wird erfindungsgemäß zugunsten einer hohen Prozessgeschwindigkeit verzichtet.The method according to the invention thus makes use of the superplastic structure of metallic alloys in order to utilize high forming speeds in comparison to the maximum values of the superplastic forming of comparatively low strains. On the high strains that would be possible in forming in the superplastic region is omitted according to the invention in favor of a high process speed.

In aller Regel sind die metallischen Legierungen nach ihrer metallurgischen Herstellung nicht in einem Gefügezustand, der superplastische Eigenschaften aufweisen würde. Erst durch eine besondere thermo-mechanische Behandlung wird ein Gefüge ausgebildet, das superplastische Eigenschaften aufweist, im folgenden als superplastisches Gefüge bezeichnet. Um beispielsweise die ultrafeinen Kristallite, bzw. Körner zu erreichen, die für die Superplastizität von UHC-Stählen erforderlich sind, müssen zwei Phasen ausgebildet werden, die ein Kornwachstum verhindern. Die entsprechenden Phasen sind Ferrit und Cementit oder weitere kohlenstoffreiche Phasen. Um dieses Gefüge einzustellen wird zunächst relativ homogenes Material aus Perlit hergestellt, das eine lamellare Mischung aus Ferrit und Cementit ist. In einem zweiten Schritt wird diese Perlit-Struktur in die superplastische Mikrostruktur umgewandelt, bei welcher die Carbide überwiegend shäroidisch (kugelförmig) und der Ferrit ultrafeinkörnig vorliegt.As a rule, the metallic alloys are not in a structural state after their metallurgical production, which would have superplastic properties. Only by a special thermo-mechanical treatment, a structure is formed, which has superplastic properties, hereinafter referred to as superplastic structure. For example, to achieve the ultrafine crystallites required for the superplasticity of UHC steels, two phases must be formed to prevent grain growth. The corresponding phases are ferrite and cementite or other carbon-rich phases. In order to adjust this structure, initially relatively homogeneous material is made from pearlite, which is a lamellar mixture of ferrite and cementite. In a second step, this perlite structure is converted into the superplastic microstructure, in which the carbides are predominantly spheroidal (spherical) and the ferrite ultrafine-grained.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit den Vorteil, dass sich für eine Vielzahl von Legierungen, insbesondere von hochfesten Stählen, eine erhebliche Reduzierung der Umformschritte erreichen lässt.The method according to the invention thus offers the advantage that a considerable reduction of the forming steps can be achieved for a large number of alloys, in particular high-strength steels.

Die Umformung kann bereits bei den mittleren Temperaturen der Halbwarm-Umformung durchgeführt werden. Dies sind Temperaturen deutlich unterhalb der Schmiedetemperatur der jeweiligen Legierung, was beispielsweise bei Stählen den Unterschied zwischen ca. 600–900°C und ca. 1200–1400°C ausmacht. Diese geringeren Temperaturen haben einen bedeutenden Vorteil für die Umformwerkzeuge, da nun in der Regel mit einfacheren Stahlwerkzeugen und nicht nur mit hochtemperaturfesten Stählen oder gar Keramikwerkzeugen gearbeitet werden kann.The transformation can be carried out already at the middle temperatures of the half-warm forming. These are temperatures well below the forging temperature of the respective alloy, which makes the difference between about 600-900 ° C and about 1200-1400 ° C for steels, for example. These lower temperatures have a significant advantage for the forming tools, since now usually can be worked with simpler steel tools and not only with high temperature resistant steels or even ceramic tools.

Die geringeren Temperaturen bewirken zudem auch noch eine geringere Verzunderung, bzw. Oxidation der metallischen Oberflächen bei den herzustellenden Bauteilen. Dies kann je nach Legierung ein ganz erheblicher Vorteil sein.The lower temperatures also cause even less scaling or oxidation of the metallic surfaces in the components to be produced. This can be a very significant advantage depending on the alloy.

In der Regel sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch für komplexe Bauteile keine oder zumindest wesentlich reduzierte spanabhebende weitere Verfahrensschritte erforderlich, womit sich auch eine bessere Werkstoffausnutzung ergibt. Ebenso lassen sich gegebenenfalls als mehrere gesonderte hintereinender gelagerte Umformprozesse zu einem einzigen erfindungsgemäßen Umformprozess zusammenlegen. Die Prozesskette zur Erzeugung der fertigen Bauteile ist in vorteilhafter Weise verkürzt.In general, with the method according to the invention, even for complex components, no or at least significantly reduced machining further process steps are required, which also results in better material utilization. Likewise, where appropriate, can be combined as a plurality of separate rear-mounted stored forming processes to a single inventive forming process. The process chain for producing the finished components is shortened in an advantageous manner.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in dem vergleichsweise geringen Umform-Druck im Umformwerkzeug. Dies führt zu wesentlich verbesserten Standzeiten der Werkzeuge. Ebenso wird der Platzbedarf der Umformapparate verringert.Another advantage of the method according to the invention is the comparatively low forming pressure in the forming tool. This leads to significantly improved tool life. Likewise, the space requirement of Umformapparate is reduced.

Es ist vorgesehen, den Umform-Druck deutlich unterhalb des zum Schmieden benötigten Umform-Drucks der entsprechenden Legierung zu halten, wobei explizit außerhalb des superplastischen Bereiches gearbeitet wird. Die Temperatur der Halbwarm-Umformung entspricht zwar in der Regel dem Temperaturbereich in welchem Superplastizität beobachtet wird, dagegen ist die gewählte Dehnrate deutlich außerhalb dem superplastischen Gebiet. Es wird die Dehnrate (ε') der Halbwarm-Umformung auf Werte oberhalb 0,1/s eingestellt und der Umform-Druck im Umformwerkzeug mindestens 20% unterhalb des zum Schmieden benötigten Umform-Drucks eingestellt. Der Druck zum Schmieden bezieht sich dabei auf die entsprechende Legierungszusammensetzung, die kein superplastisches Gefüge aufweist. Die Temperatur- und Druckbedingungen des Schmiedens entsprechen in der Regel denjenigen der Warmumformung.It is envisaged to keep the forming pressure well below the forming pressure of the corresponding alloy needed for forging, working explicitly outside the superplastic region. Although the temperature of the semi-hot forming usually corresponds to the temperature range in which superplasticity is observed, the selected strain rate is clearly outside the superplastic region. The strain rate (ε ') of the semi-hot forming is set to values above 0.1 / s and the forming pressure in the forming tool is set at least 20% below the forming pressure required for forging. The forging pressure refers to the corresponding alloy composition which does not have a superplastic structure. The temperature and pressure conditions of forging usually correspond to those of hot working.

Überraschenderweise lässt sich das superplastische Gefüge der Legierungen auch bei hohen Geschwindigkeiten der Umformung bei vergleichsweise geringem Prozessdruck umformen. Dabei ist der zur Umformung erforderliche Prozessdruck abhängig von der jeweiligen Legierung, der exakten Gefügeeinstellung und insbesondere auch von der Umformgeschwindigkeit. Prozessdruck und Umformgeschwindigkeit sind dabei gegenläufig.Surprisingly, the superplastic structure of the alloys can be formed even at high speeds of deformation at relatively low process pressure. The process pressure required for forming is dependent on the respective alloy, the exact microstructure setting and in particular also on the forming speed. Process pressure and forming speed are in opposite directions.

Für UHC-Stähle mit superplastischem Gefüge wird bevorzugt bei einem Prozessdruck unterhalb von 150 bis 180 MPa und einer Umformgeschwindigkeit (Dehnrate (ε')) oberhalb von 0,1/s gearbeitet. Besonders bevorzugt wird ein Prozessdruck der Umformung unterhalb 100 bis 150 MPa gewählt. Die Auslegung des Prozesses kann auf geringen Prozessdruck oder auf hohe Umformgeschwindigkeiten optimiert werden. Besonders bevorzugte Umformungsgeschwindigkeiten liegen oberhalb 0,5/s. Für Al-Legierungen mit superplastischem Gefüge liegt die Dehnrate bei niedrigeren Drücken erheblich höher. Bevorzugt wird hier bei Drücken unterhalb 80 MPa und Dehnraten oberhalb 1/s gearbeitet. For UHC steels with superplastic structure it is preferred to work at a process pressure below 150 to 180 MPa and a deformation rate (strain rate (ε ')) above 0.1 / s. Particularly preferred is a process pressure of the forming chosen below 100 to 150 MPa. The design of the process can be optimized for low process pressure or high forming speeds. Particularly preferred transformation rates are above 0.5 / s. For Al alloys with superplastic structure, the strain rate at lower pressures is significantly higher. Preference is given to working at pressures below 80 MPa and strain rates above 1 / s.

In der erfindungsgemäßen Ausführung ist vorgesehen, die Dehnung des Rohteils bei der Halbwarm-Umformung unterhalb von 50% der durch eine superplastische Umformung erreichbaren Dehnungswerte und bei Dehnraten (ε) durchzuführen, die mindestens das 100 fache derjenigen für die superplastische Umformung betragen. Hierbei wird explizit auf die hohen erreichbaren superplastischen Dehnungen verzichtet, zu Gunsten einer hohen Dehnrate. Dies entspricht den sehr vorteilhaften kurzen Prozesszeiten. Überraschenderweise kann mit den sehr hohen Dehnraten ein Umformgrad erreicht werden, mit dem sich auch komplexe Bauteilgeometrien erreichen lassen. Bei Stählen mit superplastischem Gefüge wird bevorzugt bei Dehnungen (Umformgraden) oberhalb 100% gearbeitet und besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 500%. Unter den angegebenen Werten sind dabei über die Bauteilgeometrie gemittelte Werte zu verstehen. Die bevorzugten Dehnraten liegen in einem Bereich des 100 bis 1000fachen der für die superplastische Umformung erforderlichen geringen Dehnraten.In the embodiment according to the invention, it is provided to carry out the expansion of the blank in the half-warm forming below 50% of the elongation values achievable by superplastic forming and at strain rates (ε) which are at least 100 times that for the superplastic forming. This explicitly dispenses with the high achievable superplastic strains, in favor of a high strain rate. This corresponds to the very advantageous short process times. Surprisingly, with the very high strain rates, a degree of deformation can be achieved with which even complex component geometries can be achieved. For steels with a superplastic structure, it is preferable to work at expansions (degrees of deformation) above 100% and particularly preferably in the range from 100 to 500%. The stated values are to be understood as values averaged over the component geometry. The preferred strain rates are in a range of 100 to 1000 times the low strain rates required for superplastic forming.

In einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die Halbwarm-Umformung in einem Temperaturbereich statt, der dem Prozessfenster für die superplastische Umformung entspricht. Das Prozessfenster ist im Wesentlichen durch die Parameter Temperatur, Dehnung und Dehnungsrate gegeben. Für Stähle, insbesondere UHC-Stähle liegt der bevorzugte Temperaturbereich bei 600–900°C, besonders bevorzugt bei 750 bis 850°C. UHC-Stähle mit Al-Gehalt oberhalb 2% werden besonders bevorzugt bei 800–950°C umgeformt. Die Al-Legierungen werden bevorzugt in einem Temperaturbereich von 300–400°C umgeformt.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the semi-warm forming takes place in a temperature range which corresponds to the process window for the superplastic forming. The process window is essentially given by the parameters temperature, strain and strain rate. For steels, in particular UHC steels, the preferred temperature range is 600-900 ° C., more preferably 750 to 850 ° C. UHC steels with an Al content above 2% are particularly preferably converted at 800-950 ° C. The Al alloys are preferably formed in a temperature range of 300-400 ° C.

Bevorzugt werden Legierungen verwendet, die für die entsprechende superplastische Umformung eine Dehnratensensitivität (m) oberhalb 0,4 aufweisen. Besonders bevorzugt werden Legierungen mit m > 0,7.Preference is given to using alloys which have a strain rate sensitivity (m) above 0.4 for the corresponding superplastic forming. Particularly preferred are alloys with m> 0.7.

Zu den bevorzugten Legierungen gehören diejenigen, deren maximale superplastische Dehnung oberhalb 500% liegt. Besonders bevorzugt werden Legierungen eingesetzt mit Dehnungen oberhalb 800%. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei der Umformung des Rohlings ohne Probleme Dehnungen im Bereich von 100 bis 400% erreicht werden können. Mit diesen Umformgraden lässt sich bereits ein sehr großer Bereich an technisch relevanten Bauteilen abdecken.Preferred alloys include those whose maximum superplastic elongation is above 500%. Particularly preferred alloys are used with strains above 800%. This ensures that strains in the range of 100 to 400% can be achieved without problems during the forming of the blank. These degrees of deformation already cover a very large range of technically relevant components.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Prozesszeit der Umformung auf Werte unterhalb 10 s eingestellt. Je nach gewähltem Umformverfahren liegt der bevorzugte Bereich zwischen 1 und 5 s. dabei sind die Prozessparameter wie Umformtemperatur und Prozessdruck entsprechend anzupassen. Niedrigere Umformzeiten sind ebenso möglich, sind aber nicht unbedingt erforderlich, da die Rüstzeiten für das Umformwerkzeug zu den geschwindigkkeitsbestimmenden Größen der Gesamtprozesszeit werden.In a preferred embodiment of the invention, the process time of the forming is set to values below 10 s. Depending on the chosen forming process, the preferred range is between 1 and 5 s. The process parameters such as forming temperature and process pressure must be adapted accordingly. Lower forming times are also possible, but are not essential, since the set-up times for the forming tool become the speed-determining factors of the total process time.

Bei den erfindungsgemäß bevorzugten Legierungen handelt es sich um Stähle, Al- und Ti-Legierungen.The inventively preferred alloys are steels, Al and Ti alloys.

Besonders bevorzugt sind die Stähle ausgewählt aus den UHC-Stählen (Ultra High Carbon Stähle). Der C-Gehalt der Stähle liegt dabei oberhalb 0,9 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 1,2 bi 2%.The steels are particularly preferably selected from the UHC steels (Ultra High Carbon steels). The C content of the steels is above 0.9 wt .-% and particularly preferably in the range of 1.2 bi 2%.

Besonders geeignete UHC-Stähle weisen die folgenden Zusammensetzungen auf, wobei die Angaben in Gew.-% sind:

  • – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 0,5–7; Mn 1–10; Rest Fe und Verunreinigungen
  • – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 1–16; Mn 0–2,2; Rest Fe und Verunreinigungen
  • – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 0,25–5; 0,5–5 Mo; Mn: 0–2; Rest Fe und Verunreinigungen
  • – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–3; Cr: 1–7; Si: 0,5–5%; Mn 0–2,2; Rest Fe und Verunreinigungen
  • – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 1–7; Ni: 0,25–5; Mn 0–2,2; Rest Fe und Verunreinigungen
Particularly suitable UHC steels have the following compositions, the data being in% by weight:
  • - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 0.5-7; Mn 1-10; Residual Fe and impurities
  • - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 1-16; Mn 0-2.2; Residual Fe and impurities
  • - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 0.25-5; 0.5-5 Mo; Mn: 0-2; Residual Fe and impurities
  • - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-3; Cr: 1-7; Si: 0.5-5%; Mn 0-2.2; Residual Fe and impurities
  • - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 1-7; Ni: 0.25-5; Mn 0-2.2; Residual Fe and impurities

Typische Vertreter der entsprechenden Gruppe sind:
1,3 C, 1.5 Al, 7 Cr, 0.5 Mn, Rest Fe,
1,3 C, 1.5 Al, 1 Cr, 2 Mo, 0.5 Mn, Rest Fe;
1,3 C, 1 Al, 3 Cr, 2 Si, 0.5 Mn, Rest Fe;
1,3 C, 1.5 Al, 4 Cr, 1 Ni, 0.5 Mn, Rest Fe;
1,3 C, 3 Al, 1.5 Cr, 2 Mn, Rest Fe;
1,3 C, 7 Al, 3 Cr, 3 Mn, Rest Fe.
Typical representatives of the corresponding group are:
1.3 C, 1.5 Al, 7 Cr, 0.5 Mn, balance Fe,
1.3 C, 1.5 Al, 1 Cr, 2 Mo, 0.5 Mn, balance Fe;
1.3 C, 1 Al, 3 Cr, 2 Si, 0.5 Mn, balance Fe;
1.3 C, 1.5 Al, 4 Cr, 1 Ni, 0.5 Mn, balance Fe;
1.3 C, 3 Al, 1.5 Cr, 2 Mn, balance Fe;
1.3 C, 7 Al, 3 Cr, 3 Mn, balance Fe.

Ein weiterer gut geeigneter UHC-Stahl weist, neben Eisen und üblichen stahlbegleitenden Verunreinigungen die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% auf:
0,8 bis 2,5% C,
0,1 bis 0,85 Sn,
3,5 bis 15% Al,
0,5 bis 4% Cr,
0,01 bis 4% Si,
bis zu 4% Ni, Mn, Mo, Nb, Ta, V, und/oder W, und
bis zu 3% an Ti, Be und/oder Ga.
Another well-suited UHC steel, in addition to iron and common steel-accompanying impurities, the following alloy components in wt .-%:
0.8 to 2.5% C,
0.1 to 0.85 Sn,
3.5 to 15% Al,
0.5 to 4% Cr,
0.01 to 4% Si,
up to 4% Ni, Mn, Mo, Nb, Ta, V, and / or W, and
up to 3% of Ti, Be and / or Ga.

Bevorzugt wird ein Al/C-Verhältnis oberhalb 2/1 gewählt. Besonders bevorzugt liegt dieses Verhältnis oberhalb 3/1.Preferably, an Al / C ratio above 2/1 is selected. This ratio is particularly preferably above 3/1.

Einen weiteren Vorteil weisen die UHC-Stähle mit hohem Al-Gehalt auf. Dabei sind Al-Gehalte oberhalb ca. 3% zu verstehen. Durch das Al wird die Verzunderung des Stahls weiter zurückgedrängt. Beim Halbwarm-Umformen findet bei diesen Stählen in der Regel so wenig Oberflächenoxidation beziehungsweise Verzunderung statt, dass auf eine Oberflächennachbehandlung zur Entfernung der Zunderschicht verzichtet werden kann. Die nach dem Umformen erhältliche Oberfläche entspricht im wesentlichen dem gebrauchsfertigen Zustand.Another advantage is the high Al content UHC steels. Al contents above about 3% are to be understood. The Al further reduces the scaling of the steel. When semi-hot forming usually takes place in these steels so little surface oxidation or scaling that can be dispensed with a surface treatment to remove the scale layer. The surface available after forming substantially corresponds to the ready-to-use state.

Aufgrund ihres Al-Gehaltes sind die aufgeführten UHC-Stähle nicht auf eine besondere Schutzgasatmosphäre angewiesen. Die Halbwarm-Umformung findet daher bevorzugt unter Luftzutritt statt.Due to their Al content, the listed UHC steels are not dependent on a special protective gas atmosphere. The semi-warm forming therefore takes place preferably under air access.

Die Umformung der Ti-Legierungen wird dagegen typischerweise unter Schutzgas, insbesondere unter Ar durchgeführt.Conversely, the transformation of the Ti alloys is typically carried out under protective gas, in particular under Ar.

Als weiterer Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt und ohne Al kann für das erfindungsgemäße Verfahren die folgende Zusammensetzung gewählt werden (Angaben in Gew.-%): C < 0,05%, Si < 1,2%, Mn < 2,8%, Cr: 15–23%, Ni: 3–9%, Mo: 1–1,9%, N: 0,09–0,25%, Rest Fe und Verunreinigungen.As a further low-carbon steel and without Al, the following composition can be selected for the process according to the invention (data in% by weight): C <0.05%, Si <1.2%, Mn <2.8%, Cr : 15-23%, Ni: 3-9%, Mo: 1-1.9%, N: 0.09-0.25%, remainder Fe and impurities.

Zu den besonders geeigneten Al- oder Ti-Legierungen zählen die folgenden in Gew.-% angegebenen Zusammensetzungen:

  • – 70–79 Zn, Rest Al;
  • – 6–8 Al, 4–6 V, Rest Ti;
  • – 4–6 Al, 2–3 Fe, Rest Ti.
Particularly suitable Al or Ti alloys include the following compositions in weight percent:
  • - 70-79 Zn, balance Al;
  • 6-8 Al, 4-6 V, balance Ti;
  • - 4-6 Al, 2-3 Fe, balance Ti.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in bevorzugter Weise als near-net-shape Verfahren geführt, so dass das Bauteil nach der Umformung in möglichst gebrauchsfertigem Zustand anfällt und nur noch gegebenenfalls an besonderen Funktionsflächen nachbearbeitet werden muss. Des weiteren ist es zweckmäßig die Prozesswärme der Halbwarm-Umformung zu nutzen, um das geeignete Gefüge des Bauteils einzustellen. Dabei wird das Bauteil nach der Umformung geregelt abgekühlt. Stähle und Al-Legierungen werden dabei in bekannter Weise beim Abkühlen gehärtet. Da sich an die Halbwarm-Umformung kein weiterer formgebender Prozessschritt mehr anschließt, wird diese Vorgehensweise erst möglich. Im Vergleich hierzu ist beim konventionellen Vorgehen diese Vorgehensweise ungeeignet, da formgebende Schritte, beispielsweise durch Drehen oder Bohren, zweckmäßigerweise nur am ungehärteten Bauteil durchgeführt werden; die Härtung wird nach der abschließenden Formgebung durch einen weiteren thermischen Prozessschritt durchgeführt.The method according to the invention is preferably carried out as a near-net-shape method, so that the component is obtained in the most ready-to-use state after the forming and only has to be subsequently reworked on special functional surfaces. Furthermore, it is expedient to use the process heat of the semi-warm forming in order to set the appropriate structure of the component. In this case, the component is cooled regulated after the forming. Steels and Al alloys are hardened in a known manner during cooling. Since no further forming process step is connected to the semi-warm forming, this procedure is only possible. In comparison, this procedure is unsuitable in the conventional approach, since shaping steps, for example by turning or drilling, are expediently carried out only on the uncured component; the curing is carried out after the final shaping by a further thermal process step.

Zu den bevorzugten Verfahrensvarianten der Halbwarm-Umformung gehören das Fließpressen, das Querwalzen, das Bohrungsdrücken, das Rundkneten, das Verzahnungswalzen, das Stauchkneten, das Schmieden oder die Innenhochdruckumformung, die im wesentlichen hinsichtlich der Prozesstemperatur und des Prozessdrucks auf das erfindungsgemäße Verfahren angepasst werden.The preferred process variants of semi-hot forming include extrusion, cross rolling, bore pressing, rotary swaging, gear rolling, upset kneading, forging or hydroforming, which are substantially adapted to the process of the invention in terms of process temperature and process pressure.

Durch die Kombination des erfindungsgemäßen Halbwarm-Umformens mit den bekannten Formgebungsverfahren lassen sich Getriebewellen, Fließpressteile, Schmiedeteile oder Gesenkschmiedeteile herstellen, wie sie sonst nur in mehreren Prozessschritten, mit höheren Anlage- oder Betriebskosten zugänglich sind.The combination of the inventive semi-warm forming with the known shaping processes can be used to produce gear shafts, extrusions, forgings or drop forgings, which are otherwise only accessible in several process steps, with higher investment or operating costs.

Durch das erfindungsgemäße Halbwarm-Fließpressen werden bevorzugt unterschiedlichste Massenbauteile des Maschinenbaus gefertigt. Hierzu gehören beispielsweise Zahnräder, Ritzel, kurze Profilteile und so weiter.By means of the semi-hot extrusion molding according to the invention, a great variety of mass components of mechanical engineering are preferably produced. These include, for example, gears, pinions, short profile parts and so on.

Im Folgenden sollen die unterschiedlichen Verfahren der Halbwarm-Umformung am Beispiel von Getriebehohlwellen beispielhaft erläutert werden.In the following, the different methods of semi-hot forming on the example of transmission hollow shafts are exemplified.

Zu den besonders geeigneten Verfahren gehört das Querwalzen. Die bekannten Verfahren sind dabei lediglich an die Verfahrensparameter des erfindungsgemäßen Halbwarm-Verfahrens anzupassen. Beispielsweise wird in der DE 199 05038 A1 ein Querwalzprozess beschrieben, bei dem in Richtung einer Werkstückdrehachse ein bewegbarer profilierter Dorn angeordnet ist, der eine definierte Geometrie aufweist. Dieser wird durch eine mit dem Dorn gekoppelte Dornvorschubeinrichtung zur geführten Bewegung des Dorns entlang der Werkstückdrehachse mit einer Axialkraft beaufschlagt. Die Relativbewegung des Dorns ist auf die Bewegung des Querwalzwerkzeuges abgestimmt. Weitere Querwalzverfahren sind beispielsweise aus der DE 100 66 177 A1 bekannt, bei denen ein rotationssymmetrischer Rohling, beispielsweise ein runder Stab, zwischen zwei oder mehreren Werkzeugen so lange unidirektional oder hin und her gerollt wird, bis die auf den Werkzeugen ausgebildete Zahnstruktur auf die Mantelfläche des Rohlings übertragen worden ist.Among the most suitable methods is transverse rolling. The known methods are merely adapted to the process parameters of the semi-warm process according to the invention. For example, in the DE 199 05038 A1 a transverse rolling process is described in which in the direction of a workpiece axis of rotation, a movable profiled mandrel is arranged, which has a defined geometry. This is acted upon by a coupled to the mandrel mandrel feed device for guided movement of the mandrel along the workpiece axis of rotation with an axial force. The relative movement of the mandrel is matched to the movement of the cross rolling tool. Other transverse rolling methods are for example from DE 100 66 177 A1 in which a rotationally symmetrical blank, for example a round rod, is unidirectionally rolled or reciprocated between two or more tools until the tooth structure formed on the tools has been transferred to the outer surface of the blank.

Durch das erfindungsgemäße Halbwarm-Fließpressen lassen sich Vollwellen mit gebrauchsfertigen Oberflächen anspruchsvoller Oberflächengeometrie herstellen. So ist es auch möglich bereits Zahnräder auf der Oberfläche vorzusehen. Insbesondere können in diesem Verfahrensschritt auch mehrere Zahnradkränze unabhängig voneinander eingebracht werden. In einem anschließenden Prozessschritt ist das Ausbohren der Vollwelle zur Hohlwelle erforderlich.The half-hot extrusion molding according to the invention makes it possible to produce solid shafts with ready-to-use surfaces of demanding surface geometry. So it is also possible already to provide gears on the surface. In particular, several gear rings can be introduced independently of each other in this process step. In a subsequent process step, the drilling of the solid shaft to the hollow shaft is required.

Das Querwalzen von Getriebewellen aus Stahl kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit sehr produktiven Taktzeiten von 1 bis 5 s erfolgen. Die Temperatur der Halbwarm-Umformung ermöglicht es, die Stahlwellen mittels Stahlwerkzeugen umzuformen. Bevorzugt werden hohle Getriebewellen hergestellt; entweder aus Vollwellen mit nachträglichem Ausbohren oder aus Rohren. Dabei ist es erforderlich, dass die Innenkontur des Rohres beim Querwalzen gestützt wird. Dies kann durch Dorne, insbesondere bewegliche Dorne erfolgen. Aufgrund der geringen Prozesstemperatur können auch die Dorne aus preisgünstigen Stählen hergestellt werden. Im Vergleich zum gängigen Querwalzen können erheblich dickwandigere Rohre als Vormaterial eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Querwalzen die gesamte Außenkontur der Getriebewelle in gebrauchsfertigem Zustand eingebracht. Die Außenkontur kann beispielsweise Zahnräder tragen, die während dem Halbwarm-Querwalzen eingebracht werden. Gegebenenfalls wird beim Querwalzen noch nicht die fertige Oberflächenstruktur der Rohraußenseite eingebracht, sondern erst in einem danach folgenden Prozessschritt des Halbwarm-Radialschmiedens. Hierdurch lassen sich größere geometrische Freiheitsgrade insbesondere auch in der Wellen-Innenkontur realisieren.The transverse rolling of gear shafts made of steel can be carried out by the novel process with very productive cycle times of 1 to 5 s. The temperature of the semi-warm forming makes it possible to transform the steel shafts by means of steel tools. Preferably, hollow transmission shafts are produced; either from solid shafts with subsequent drilling or from pipes. It is necessary that the inner contour of the tube is supported during cross rolling. This can be done through mandrels, in particular movable mandrels. Due to the low process temperature, the mandrels can also be made from low-cost steels. Compared to conventional cross rolling, considerably thicker walled tubes can be used as starting material. Particularly preferably, the entire outer contour of the gear shaft is introduced ready for use in cross-rolling invention. The outer contour may, for example, carry gears that are introduced during the semi-warm transverse rolling. Optionally, the finished surface structure of the pipe outside is not yet introduced during transverse rolling, but only in a subsequent process step of the semi-warm Radialschmiedens. As a result, larger geometric degrees of freedom can be realized in particular in the shaft inner contour.

Für die Herstellung von Getriebewellen mit Wandstärkenvergrößerung im Bereich der Flansche wird konventionell ein Kombinationsverfahren aus Rundkneten und Stauchkneten bei Raumtemperatur verwendet. Beim erfindungsgemäßen Halbwarm-Stauchkneten (oder axial-radial-Umformen) kann die Getriebewelle in einem einzigen Verfahrensschritt mit hoher Präzision und mit komplexer geometrischer Ausgestaltung hergestellt werden. Während beim konventionellen Verfahren mehrfach erwärmt und zum Flansch gestaucht werden muss, beziehungsweise mehrmaliges Aufspannen zum Reduzieren des langen und des kurzen Wellenschaftes erforderlich ist, kann beim erfindungsgemäßen Halbwarm-Rundkneten/Stauchkneten in einem Prozessschritt die gesamte Umformung erfolgen. Gegebenenfalls können in demselben oder einem darauf folgenden Halbwarm-Umformschritt durch geeignete Werkzeuge noch Zahnräder eingebracht werden. Die Umformgrade des erfindungsgemäßen Verfahrens reichen in aller Regel dazu aus, auf den Getriebewellen bereits Zähne der üblichen Geometrie und Tiefe einzubringen.For the production of gear shafts with wall thickness enlargement in the area of the flanges, a combination method of rotary kneading and upset kneading at room temperature is conventionally used. In the semi-hot upset swaging (or axial-radial-forming) according to the invention, the gear shaft can be produced in a single method step with high precision and with a complex geometrical configuration. While in the conventional method must be heated several times and compressed to the flange, or repeated clamping is required to reduce the long and the short shaft shank, the entire transformation can be carried out in a semi-rotary swaging / upset kneading according to the invention in one process step. Optionally, gears may also be introduced in the same or a subsequent semi-hot forming step by means of suitable tools. The degrees of deformation of the method according to the invention are generally sufficient to already introduce teeth of the usual geometry and depth on the gear shafts.

Bei höchsten geometrischen Ansprüchen kann es aber auch zweckmäßig sein, Zahnräder oder andere Oberflächenstrukturen durch spanabhebende Verfahren, wie Drehen oder Fräsen oder durch elektrochemische Verfahren, wie beispielsweise das PECM-Verfahren aufzubringen. Eine Grob-Kontur kann in jedem Falle mittels des Halbwarm-Umformens schon vorgesehen werden und den Arbeitsaufwand der Feinbearbeitung erheblich erleichtern.In the case of the highest geometric requirements, it may also be expedient to apply gearwheels or other surface structures by means of cutting processes, such as turning or milling, or by electrochemical processes, such as, for example, the PECM process. A coarse contour can already be provided in any case by means of the semi-warm forming and considerably simplify the work of fine machining.

Eine weitere Verfahrensvariante stellt die Halbwarm-Innenhochdruckumformung dar. Zur Herstellung einer Hohlwelle wird an das Ausgangsrohr ein Innendruck angelegt und der Werkstoff in Richtung der Rohrlänge nachgeführt. Beim konventionellen Verfahren für typische Getriebewellen sind Druckverhältnisse von bis zu 10000 bar erforderlich, was eine kostengünstige Massenfertigung nicht möglich macht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren reichen dagegen für Getriebewellen bereits Prozessdrücke um 1000 bis 3000 bar aus. In der Regel müssen Zahnräder in einem weiteren Prozessschritt eingebracht werden.Another variant of the method is the half-warm hydroforming. To produce a hollow shaft, an internal pressure is applied to the output tube and the material is tracked in the direction of the tube length. In the conventional method for typical transmission shafts pressure ratios of up to 10,000 bar are required, which makes a cost-effective mass production impossible. By contrast, with the method according to the invention, process pressures of 1000 to 3000 bar are already sufficient for gear shafts. As a rule, gears must be introduced in a further process step.

Für das erfindungsgemäße Halbwarm-Umformen können die bekannten Grundverfahren auch in geeigneter Weise kombiniert beziehungsweise nacheinander ausgeführt werden. Insbesondere weisen die bereits umgeformten Bauteile noch erhebliche Dehnungsreserven auf, da in jedem der erfindungsgemäßen Umformschritte nur ein Bruchteil der maximal möglichen Dehnung durchgeführt wird. Erst nach mehreren Umformschritten wird die maximale superplastische Dehnung erreicht. Je nach verwendeter Legierung ist es dabei erforderlich Prozessschritte unmittelbar aufeinander folgen zu lassen, damit kein Umkristallisieren der superplastischen Gefüge durch Abkühlen und Wiederaufheizen erfolgen kann.For the half-warm forming according to the invention, the known basic processes can also be suitably combined or carried out in succession. In particular, the already formed components still have considerable expansion reserves, since only a fraction of the maximum possible elongation is carried out in each of the forming steps according to the invention. Only after several forming steps, the maximum superplastic strain is achieved. Depending on the alloy used, it is necessary to allow process steps to follow one another directly, so that no recrystallization of the superplastic microstructure can take place by cooling and reheating.

Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, zunächst durch Halbwarm-Fließpressen aus Vollmaterial einen Rohling einer Getriebewelle herzustellen und diesen dann mittels Halbwarm-Bohrungsdrücken zu einer Hohlwelle mit feiner Innen- und mit Außenkontur umzuformen. Dabei kann insbesondere die Innenkontur bereits die gebrauchsfertige Kontur sein, wodurch ansonsten aufwändige oder gar unmögliche Nachbearbeitung im Inneren entfällt.For example, it may be expedient first to produce a blank of a gear shaft by means of semi-hot extrusion of solid material and then to convert this by means of semi-hot bore pressures into a hollow shaft with fine inner and outer contours. In this case, in particular, the inner contour may already be the ready-to-use contour, which otherwise eliminates the need for elaborate or even impossible post-processing inside.

Claims (18)

Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen durch Halbwarm-Umformung von Rohlingen aus Legierungen mit superplastischem Gefüge, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnung des Rohlings bei der Halbwarm-Umformung unterhalb von 50% der durch eine superplastische Umformung erreichbaren Dehnungswerte und bei Dehnraten (ε') durchgeführt wird, die mindestens das 100 fache derjenigen für die superplastische Umformung betragen.Process for the production of metallic components by hot forging of blanks of alloys with superplastic structure, characterized in that the elongation of the blank in the half-warm forming below 50% of the achievable by a superplastic forming strain values and at strain rates (ε ') at least 100 times that for superplastic forming. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbwarm-Umformung in einem Temperaturbereich durchgeführt wird, welcher dem Prozessfenster der superplastischen Umformung entspricht.A method according to claim 1, characterized in that the semi-warm forming is carried out in a temperature range corresponding to the process window of the superplastic forming. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbwarm-Umformung unterhalb der Schmiedetemperatur der Legierung stattfindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semi-warm forming takes place below the forging temperature of the alloy. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Legierungen verwendet werden, die bei Vorliegen eines superplastischen Gefüges eine Dehnratensensitivität (m) oberhalb 0,4 aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that alloys are used which, in the presence of a superplastic structure, have a strain rate sensitivity (m) above 0.4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legierung ausgewählt wird, deren maximale superplastische Dehnung oberhalb 500% liegt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that an alloy is selected whose maximum superplastic strain is above 500%. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung zu einer Dehnung des Rohlings im Bereich von 100 bis 400% führt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the deformation leads to an elongation of the blank in the range of 100 to 400%. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbwarm-Umformung auf eine Prozesszeit unterhalb 10 s eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semi-warm forming is set to a process time below 10 s. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Legierungen UHC-Stähle verwendet werden, die im wesentlichen die folgenden Zusammensetzungen aufweisen (in Gew.-%): – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 0,5–7; Mn 1–10; Rest Fe und Verunreinigungen – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 1–16; Mn 0–2,2; Rest Fe und Verunreinigungen – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 0,25–5; 0,5–5 Mo; Mn: 0–2; Rest Fe und Verunreinigungen – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–3; Cr: 1–7; Si: 0,5–5; Mn 0–2,2; Rest Fe und Verunreinigungen – C: 0,9–2,2; Al: 1,5–10; Cr: 1–7; Ni: 0,25–5; Mn 0–2,2; Rest Fe und Verunreinigungen – 0,8 bis 2,5 C; 0,1 bis 0,85 Sn; 3,5 bis 15 Al; 0,5 bis 4 Cr; 0,01 bis 4 Si; bis zu 4 Ni, Mn, Mo, Nb, Ta, V, und/oder W, und bis zu 3 an Ti, Be und/oder Ga; Rest Fe und Verunreinigungen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that UHC steels used as alloys which have essentially the following compositions (in% by weight): - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 0.5-7; Mn 1-10; Residual Fe and impurities - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 1-16; Mn 0-2.2; Residual Fe and impurities - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 0.25-5; 0.5-5 Mo; Mn: 0-2; Residual Fe and impurities - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-3; Cr: 1-7; Si: 0.5-5; Mn 0-2.2; Residual Fe and impurities - C: 0.9-2.2; Al: 1.5-10; Cr: 1-7; Ni: 0.25-5; Mn 0-2.2; Residual Fe and impurities - 0.8 to 2.5 C; 0.1 to 0.85 Sn; 3.5 to 15 Al; 0.5 to 4 Cr; 0.01 to 4 Si; up to 4Ni, Mn, Mo, Nb, Ta, V, and / or W, and up to 3 on Ti, Be and / or Ga; Residual Fe and impurities. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbwarm-Umformung unter Luftzutritt erfolgt.A method according to claim 8, characterized in that the semi-warm transformation takes place with access of air. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesswärme genutzt wird, um das Bauteil geregelt abzukühlen.A method according to claim 6 or 7, characterized in that the process heat is used to cool the component regulated. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abkühlen vergütet wird.A method according to claim 6, 7 or 8, characterized in that is tempered during cooling. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Al-Legierungen verwendet werden, die im wesentlichen die folgenden Zusammensetzungen aufweisen (in Gew.-%): – 70–79% Zn, Rest Al; – 6–8% Al, 4–6% V, Rest Ti; – 4–6% Al, 2–3% Fe, Rest Ti.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that Al alloys are used which have substantially the following compositions (in wt .-%): - 70-79% Zn, balance Al; 6-8% Al, 4-6% V, balance Ti; - 4-6% Al, 2-3% Fe, balance Ti. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Legierung ein Stahl der folgenden Zusammensetzung gewählt wird: – C < 0,05%, Si < 1,2%, Mn < 2,8%, Cr: 15–23%, Ni: 3–9%, Mo: 1–1,9%, N: 0,09–0,25%, Rest Fe und Verunreinigungen.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that as alloy, a steel of the following composition is chosen: C <0.05%, Si <1.2%, Mn <2.8%, Cr: 15-23%, Ni: 3-9%, Mo: 1-1.9%, N: 0.09 -0.25%, balance Fe and impurities. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbwarm-Umformung als Fließpressen, Querwalzen, Bohrungsdrücken, Rundkneten, Verzahnungswalzen, Stauchkneten, Innenhochdruckumformung oder Kombinationen hieraus durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semi-warm forming as extrusion, cross rolls, bore pressures, swaging, Verzahnungswalzen, upset kneading, hydroforming or combinations thereof is performed. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Halbwarm-Umformungen am gleichen Bauteil nacheinander ausgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of semi-warm transformations are carried out on the same component in succession. Getriebewellen, Zahnräder, Ritzel oder Profilteile erhältlich nach einem der vorangegangenen Verfahren.Transmission shafts, gears, pinions or profile parts obtainable according to one of the preceding methods. Getriebewellen, Zahnräder, Ritzel oder Profilteile nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus UHC-Stählen mit einem superplastischen Gefüge gebildet sind.Transmission shafts, gears, pinions or profile parts according to claim 16, characterized in that they are formed from UHC steels with a superplastic structure. Getriebewellen, Zahnräder, Ritzel oder Profilteile nach Anspruch 17 für die Verwendung in einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 14.Gear shafts, gears, pinions or profile parts according to claim 17 for use in a method of claims 1 to 14.
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