DE102005034924B4 - Verfahren zur superplastischen und schnellplastischen Formung von Blechteilen - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur superplastischen und schnellplastischen Formung von Blechteilen, die im Wesentlichen frei von Sichtoberflächenmängeln sind, mit den Schritten: Erwärmen von mindestens einem Metallformwerkzeug auf einen vorbestimmten Temperaturbereich; Einsetzen eines Rohlings aus geschmiertem Metallrohmaterial auf eine Formoberfläche des Metallformwerkzeugs; Drängen des Rohlings auf das Metallformwerkzeug, um ein Element zu formen; Entfernen des geformten Elements von dem Metallformwerkzeug; Entfernen von Metallablagerungen von der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs unter Verwendung einer Reinigungsvorrichtung, die einen programmierbaren Positionierer umfasst, der einen Bürstenaufbau trägt, welcher einen Drehantriebmotor umfasst, der eine zylinderförmige Bürste drehbar trägt, wobei die Bürste eine Vielzahl an sich radial erstreckenden Metalldrahtborsten aufweist, die axial von dem Drehantriebmotor beabstandet sind und ausgebildet sind, um Metallablagerungen von der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs zu entfernen, wobei sich die Metallablagerungen auf der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs während des Formens des Rohlings in einer Formationsrichtung parallel zu der Richtung des Metallflusses während des Formens formiert haben; und Bewegen der zylinderförmigen Bürste mit dem programmierbaren Positionierer entlang eines vorbestimmten Reinigungspfads, wobei die Bürste mit der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs in Eingriff steht, um Metallablagerungen von dieser zu entfernen, wobei sich jede der Metalldrahtborsten bei der Drehung der Bürste in einer jeweiligen Ebene bewegt, die rechtwinklig zu der Formationsrichtung der Metallablagerungen ausgerichtet ist.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur superplastischen und schnellplastischen Formung von Blechteilen.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Superplastische und schnellplastische Formungstechniken setzen Anlagen ein, in denen ein duktiler Metallrohling aus geeignetem metallischen Material zwischen Formoberflächen eines Paars Heißwerkzeugen erwärmt und gestreckt wird, um ein geformtes Element einer gewünschten Form zu erzeugen. Wenn der Rohling zwischen den Formoberflächen der Werkzeuge gestreckt wird, können sich Metallpartikel von dem Rohling auf den Formoberflächen der Werkzeuge sammeln. Im Laufe der Zeit kann die Ansammlung von Metallpartikeln auf den Formoberflächen der Werkzeuge bewirken, dass Vertiefungen und andere Unregelmäßigkeiten auf den Sichtoberflächen des geformten Elements auftreten, die erfordern, dass das Element aussortiert oder manuell repariert wird.
- Derzeitige Verfahren zum Entfernen von solch einer Metallablagerung erfordern, dass die Werkzeuge auf Raumtemperatur abgekühlt und manuell abgeschliffen werden müssen, was zu einem Stillstand der Produktion führt.
- Herkömmliche Verfahren zur Reinigung von Formwerkzeugen mit Hilfe von Bürsten sind aus den Druckschriften
JP 2002 331 397 A JP 7 275 966 A JP 4 280 500 A US 4 774 751 A ist ein Verfahren zur Ermittlung von Defekten und Ablagerungen bei Gusswerkzeugen sowie deren Entfernung bzw. Reinigung bekannt. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur superplastischen und schnellplastischen Formung von Blechteilen, die im Wesentlichen frei von Sichtoberflächenmängeln sind, umfasst die folgenden Schritte: Erwärmen von mindestens einem Metallformwerkzeug auf einen vorbestimmten Temperaturbereich; Einsetzen eines Rohlings aus geschmiertem Metallrohmaterial auf eine Formoberfläche des Metallformwerkzeugs; Drängen des Rohlings auf das Metallformwerkzeug, um ein Element zu formen; Entfernen des geformten Elements von dem Metallformwerkzeug; Entfernen von Metallablagerungen von der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs unter Verwendung einer Reinigungsvorrichtung, die einen programmierbaren Positionierer umfasst, der einen Bürstenaufbau trägt, welcher einen Drehantriebmotor umfasst, der eine zylinderförmige Bürste drehbar trägt, wobei die Bürste eine Vielzahl an sich radial erstreckenden Metalldrahtborsten aufweist, die axial von dem Drehantriebmotor beabstandet sind und ausgebildet sind, um Metallablagerungen von der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs zu entfernen, wobei sich die Metallablagerungen auf der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs während des Formens des Rohlings in einer Formationsrichtung parallel zu der Richtung des Metallflusses während des Formens formiert haben; und Bewegen der zylinderförmigen Bürste mit dem programmierbaren Positionierer entlang eines vorbestimmten Reinigungspfads, wobei die Bürste mit der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs in Eingriff steht, um Metallablagerungen von dieser zu entfernen, wobei sich jede der Metalldrahtborsten bei der Drehung der Bürste in einer jeweiligen Ebene bewegt, die rechtwinklig zu der Formationsrichtung der Metallablagerungen ausgerichtet ist.
- Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bestimmten speziellen Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher ersichtlich.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine bildhafte Ansicht einer geöffneten Formpresse mit Formwerkzeugen, die durch eine Reinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gereinigt werden sollen; -
2 ist eine bildhafte Ansicht der Reinigungsvorrichtung und eines Werkzeugs aus1 , wobei die umgebende Formpresse entfernt ist; und -
3 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Bürstendrehung über der Richtung von Metallpartikellinien auf der Oberfläche eines Formwerkzeugs zeigt. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- In
1 der Zeichnung im Detail bezeichnet Bezugszeichen10 im Allgemeinen eine Elementformungsarbeitsstation, die eine Formpresse11 umfasst. Die Presse11 umfasst eine untere Aufspannplatte12 , auf die ein unteres Stahlformwerkzeug14 montiert ist, und eine sich anhebende und senkende Stößelplatte16 , die ein oberes Stahlformwerkzeug20 trägt. - Beide Platten
12 ,16 werden elektrisch erwärmt, um in dem Werkzeug und den Blechrohlingen22 für eine superplastische Formung oder eine schnellplastische Formung erforderliche Wärmeenergieniveaus herzustellen, wie es in der Technik bekannt ist. Wenn es gewünscht wird, können die Metallrohlinge22 vorgewärmt werden, bevor sie in die Presse11 eingelegt werden. - Die Stößelplatte
16 wird durch Hydraulikzylinder24 bewegt, um die Stößelplatte zyklisch aus einer offenen Position zum Einlegen von Rohlingen in eine geschlossene Rohlingformungsposition und dann zurück in die offene Position zum Entfernen des geformten Teils, die in1 gezeigt ist, zu bewegen. - Die Rohlinge
22 , die in einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung verwendet werden, sind abgeflachte Bleche aus einer Aluminiumlegierung, die mit einem Trockenschmiermittel26 wie beispielsweise Bornitrid beschichtet sind. Das Schmiermittel26 wirkt als ein Trennmittel, um zu verhindern, dass das geformte Element28 an den Formwerkzeugen14 ,20 haftet, und um das Strecken und die Formung des Teils während des Formungsbetriebs zu verbessern. - Wenn es gewünscht wird, können optional CO2-Reinigungsgeräte, wie sie z. B. in der Druckschrift
US 6 516 645 B2 gezeigt sind, periodisch verwendet werden, um Schmiermittelansammlungen, die sich auf den Formoberflächen der Werkzeuge14 ,20 sammeln, zu beseitigen. - Die vorliegende Erfindung stellt eine Reinigungsvorrichtung
32 bereit, die einen programmierbaren Positionierer in Form eines Roboters34 und einen Bürstenaufbau35 umfasst. Jede andere geeignete Form eines programmierbaren Positionierers kann, wenn sie geeignet ist, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung an die Stelle des Roboters gesetzt werden. - Der Roboter
34 umfasst eine Basis36 , die einen Gelenkarm38 mit einem Effektor oder Halter40 , der den Bürstenaufbau35 trägt, trägt, wie es am besten in2 und3 gezeigt ist. Der Bürstenaufbau35 umfasst einen Drehantriebmotor44 , der von jedem geeigneten Typ sein kann, wie beispielsweise elektrisch oder fluidgetrieben. Derzeit wird ein Luftdruckmotor bevorzugt, da die antreibende Luft dazu beiträgt, den Motor zu kühlen. Der Antriebsmotor44 weist eine sich axial erstreckende Antriebswelle46 mit einem distalen Ende auf, das eine zylinderförmige Bürste48 trägt. Die Bürste48 weist eine Vielzahl an sich radial erstreckenden Drahtborsten50 aus unlegiertem Kohlenstoffstahl mit Enden auf, die scharfkantig oder spitz sind. Wenn die Enden abgerundet werden, ist die Reinigungshandlung weniger effektiv, um Metallablagerungen von den Formoberflächen der Werkzeuge14 ,20 zu entfernen. Die Borsten50 können auch aus kohlenstoffreicherem Stahl ausgebildet sein, solange die Härte der Borsten geringer ist als die des Werkzeugmaterials. - In einer beispielhaften Ausführungsform weist die Bürste mit Borsten aus kohlenstoffarmem Stahl einen Durchmesser von 15,24 cm (6 Zoll) und eine Länge von 2,54 cm bis 5,08 cm (1 bis 2 Zoll) auf. Die Borsten weisen einen Querschnittsdurchmesser von ungefähr 0,1524 mm (0,006 Zoll) auf. Länge und Durchmesser der Bürste und der Borsten bewegen sich jedoch in Abhängigkeit von der Härte der Borsten und der Anwendung.
- Während des Betriebs werden die Metallrohlinge
22 nacheinander in die Presse11 eingelegt und durch die Werkzeuge14 ,20 geformt. Während des Formungsprozesses sammeln sich Mengen an Trockenschmiermittel und anderen Fremdstoffen wie beispielsweise Metallpartikeln von den Metallrohlingen22 auf den Formoberflächen der Werkzeuge14 ,20 an. Die Ablagerung von Metallpartikeln ist grafisch in3 erläutert. In3 erläutern Pfeile56 die Formation der Metallpartikel, die die Tendenz haben, sich in einer einzigen Richtung parallel zu der Richtung eines Metallflusses während des Formens der Metallrohlinge22 zu formieren. - Um die Ablagerung von Schmierstoffen auf den Formoberflächen der Werkzeuge
14 ,20 zu verhindern, sprüht eine CO2-Reinigungseinrichtung periodisch zylinderförmige CO2-Kügelchen (Trockeneis) in einem vorbestimmten Muster über die Formoberflächen der Werkzeuge, um Schmiermittel von den Formoberflächen der Werkzeuge zu entfernen. Das Entfernen der Schmiermittel verhindert Oberflächenfehler oder Mängel in Form von Vertiefungen, Schlieren oder anderen Schönheitsfehlern, die auf den geformten Elementen28 ausgebildet sind. Da die CO2-Reinigungseinrichtung keine Metallpartikel von den Formoberflächen der Werkzeuge14 ,20 entfernen kann, entfernt die Reinigungsvorrichtung32 jegliche zurückbleibenden Metallpartikel. - Die Reinigungsvorrichtung
32 arbeitet durch anfängliches Inbetriebsetzen des Antriebsmotors44 , um eine Bürste48 mit einer Reinigungsdrehzahl von ungefähr 1000 Umdrehungen pro Minute zu drehen. Der Roboter34 bewegt dann die Bürste48 in einen Eingriff mit der Formoberfläche des unteren Formwerkzeugs14 . Wenn die Enden52 der Borsten50 mit der Formoberfläche des Werkzeugs14 in Kontakt treten, kratzen die scharfen Enden oder Kanten leicht über die Formoberfläche, um jegliche Metallablagerungen zu entfernen, die durch Pfeile56 angezeigt sind. Der Roboter34 bewegt dann die Bürste48 auf einem vorbestimmten Pfad entlang der Formoberfläche des Werkzeugs14 , um die Metallablagerungen zu entfernen. Der Roboter34 bewegt vorzugsweise die Bürste48 so, dass sich die Bürste48 rechtwinklig zu den Pfeilen56 oder der Formationsrichtung der Metallpartikel dreht, um das Entfernen der Metallpartikel von der Formoberfläche zu maximieren. Nachdem das untere Formwerkzeug gereinigt ist, wird das obere Formwerkzeug20 durch die Reinigungsvorrichtung auf eine ähnliche Art und Weise gereinigt. - Nachdem der Reinigungsbetrieb abgeschlossen ist, zieht der Roboter
34 die Reinigungsvorrichtung von der Formpresse10 zurück, um eine Wiederaufnahme des seriellen Formens von Rohlingen22 zu Elementen28 zu erlauben.
Claims (1)
- Verfahren zur superplastischen und schnellplastischen Formung von Blechteilen, die im Wesentlichen frei von Sichtoberflächenmängeln sind, mit den Schritten: Erwärmen von mindestens einem Metallformwerkzeug auf einen vorbestimmten Temperaturbereich; Einsetzen eines Rohlings aus geschmiertem Metallrohmaterial auf eine Formoberfläche des Metallformwerkzeugs; Drängen des Rohlings auf das Metallformwerkzeug, um ein Element zu formen; Entfernen des geformten Elements von dem Metallformwerkzeug; Entfernen von Metallablagerungen von der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs unter Verwendung einer Reinigungsvorrichtung, die einen programmierbaren Positionierer umfasst, der einen Bürstenaufbau trägt, welcher einen Drehantriebmotor umfasst, der eine zylinderförmige Bürste drehbar trägt, wobei die Bürste eine Vielzahl an sich radial erstreckenden Metalldrahtborsten aufweist, die axial von dem Drehantriebmotor beabstandet sind und ausgebildet sind, um Metallablagerungen von der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs zu entfernen, wobei sich die Metallablagerungen auf der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs während des Formens des Rohlings in einer Formationsrichtung parallel zu der Richtung des Metallflusses während des Formens formiert haben; und Bewegen der zylinderförmigen Bürste mit dem programmierbaren Positionierer entlang eines vorbestimmten Reinigungspfads, wobei die Bürste mit der Formoberfläche des Metallformwerkzeugs in Eingriff steht, um Metallablagerungen von dieser zu entfernen, wobei sich jede der Metalldrahtborsten bei der Drehung der Bürste in einer jeweiligen Ebene bewegt, die rechtwinklig zu der Formationsrichtung der Metallablagerungen ausgerichtet ist.
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