DE102008036226B4 - Method for producing a hollow shaft - Google Patents
Method for producing a hollow shaft Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008036226B4 DE102008036226B4 DE102008036226.3A DE102008036226A DE102008036226B4 DE 102008036226 B4 DE102008036226 B4 DE 102008036226B4 DE 102008036226 A DE102008036226 A DE 102008036226A DE 102008036226 B4 DE102008036226 B4 DE 102008036226B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- forging
- preform
- hollow shaft
- intermediate mold
- semi
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
- B21K1/12—Making machine elements axles or shafts of specially-shaped cross-section
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
- B21J1/04—Shaping in the rough solely by forging or pressing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
- B21J5/10—Piercing billets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle (1) aus Halbzeugen (9) mit den folgenden Schritten:- Herstellen einer Vorform durch Schmieden;- Durchführen einer Wärmebehandlung der Vorform;- Umformen der Vorform in eine zumindest teilweise hohle Zwischenform (5) durch Bohrungsdrücken; und- Rundkneten der Zwischenform (5) zu einer Hohlwelle (1) mit einer im Verlauf der Hohlwelle (1) im Wesentlichen gleichen Wandstärke.Method for producing a hollow shaft (1) from semi-finished products (9) comprising the following steps: - producing a preform by forging - performing a heat treatment of the preform - forming the preform into an at least partially hollow intermediate form (5) by drilling pressure; and - rotary swaging the intermediate mold (5) to a hollow shaft (1) with a in the course of the hollow shaft (1) substantially the same wall thickness.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle aus Halbzeugen.The invention relates to a method for producing a hollow shaft of semi-finished products.
Bei der Herstellung von Getrieben für Kraftfahrzeuge ist es wünschenswert, das Gesamtgewicht des Getriebes bei steigendem Leistungsvermögen des Getriebes so gering wie möglich zu halten. Eine Möglichkeit zur Gewichtseinsparung kann beispielsweise durch die Gestaltung einer Getriebewelle als Hohlwelle erreicht werden. Durch den Einsatz einer oder mehrerer im Getriebe vorhandenen Wellen als Hohlwellen wird das Leistungsgewicht des Getriebes erhöht, d.h. bei gleichem übertragbarem Drehmoment sinkt das Gesamtgewicht des Getriebes. Damit reduziert sich auch das Gesamtgewicht eines Kraftfahrzeuges, in welches das Getriebe eingebaut wird, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert wird.In the manufacture of automotive transmissions, it is desirable to keep the overall weight of the transmission as low as possible as the performance of the transmission increases. One way to save weight can be achieved for example by designing a gear shaft as a hollow shaft. The use of one or more shafts in the transmission as hollow shafts increases the power-to-weight ratio of the transmission, i. at the same transmittable torque decreases the overall weight of the transmission. This also reduces the total weight of a motor vehicle, in which the transmission is installed, whereby the fuel consumption is reduced.
Die technische Notwendigkeit, eine oder mehrere Wellen in einem Getriebe als Hohlwelle auszuformen, kann auch konstruktive Gründe haben. Eine zunehmende Wellenanzahl in einem Kraftfahrzeuggetriebe führt zu einer Erhöhung des Getriebegewichtes, so dass im Rahmen von Ressourcenschonung, wie beispielsweise Material- und Kraftstoffeinsparung und Umweltverträglichkeit (Emissionsminderung), Maßnahmen zur Gewichtsreduktion der einzelnen Getriebewellen ergriffen werden müssen. Bei einem Welle-in-Wellegetriebe, beispielsweise bei einem Doppelkupplungsgetriebe, ist es sogar erforderlich, die Wellen teilweise oder vollständig hohl auszuführen.The technical need to form one or more shafts in a transmission as a hollow shaft, may also have constructive reasons. An increasing number of shafts in a motor vehicle transmission leads to an increase in the transmission weight, so that measures must be taken to reduce the weight of the individual transmission shafts in the context of resource conservation, such as material and fuel economy and environmental compatibility (emission reduction). In a shaft-in-shaft transmission, for example in a dual-clutch transmission, it is even necessary to make the waves partially or completely hollow.
Gemäß einem bereits bekannten Verfahrensablauf wird die Hohlwelle durch Kombination von zwei Verfahrensschritten hergestellt. In einem ersten Schritt wird ein massives Ausgangsmaterial durch einen Umformprozess, beispielsweise Gesenkschmieden, zu einem Grundkörper geformt. In einem nachfolgenden Bearbeitungsvorgang wird dann zur Herstellung der Hohlwelle eine Bohrung in Längsrichtung des Grundkörpers spanabhebend hergestellt. Durch diesen spanabhebenden Verfahrensschritt wird ein erheblicher Teil des eingesetzten Materials nicht genutzt. Dieses als Tieflochbohren bezeichnete Verfahren erfordert spezielle Maschinen und Werkzeuge (Tieflochbohrer) und bringt somit erhöhte Herstellungskosten mit sich. Mit den oben beschriebenen Verfahren ist es ferner nicht möglich, Hinterschnitte in der Bohrung, d.h. entlang der inneren Oberfläche der hergestellten Hohlwelle zu erzeugen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist aus heutiger Sicht, dass das Erfordernis der Ressourcenschonung aufgrund der spanabhebenden Bearbeitung nicht erfüllt wird.According to an already known method sequence, the hollow shaft is produced by combining two method steps. In a first step, a solid starting material is formed by a forming process, such as drop forging, to a basic body. In a subsequent machining operation, a bore in the longitudinal direction of the base body is then machined to produce the hollow shaft. By this machining step, a significant portion of the material used is not used. This process, known as deep hole drilling, requires special machinery and tools (deep hole drills) and thus brings with it increased manufacturing costs. Further, with the methods described above it is not possible to have undercuts in the bore, i. along the inner surface of the hollow shaft produced. A disadvantage of this method is from today's point of view that the requirement of resource conservation due to the machining is not met.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Verfahren weiterzubilden und eine Abfolge von Prozessschritten anzugeben, die es ermöglicht, eine Hohlwelle in einer Großserienfertigung in Bezug auf Fertigungszeit, Material-, und Ressourceneinsatz als auch Investitionsaufwand optimal herzustellen.Object of the present invention is to develop the known methods and to provide a sequence of process steps, which makes it possible to optimally produce a hollow shaft in a large-scale production in terms of production time, material, and resource use as well as investment.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by a method having the features of
Die erfindungsgemäße Verfahrensfolge zur Herstellung einer Hohlwelle beispielsweise für Kraftfahrzeuggetriebe aus Halbzeugen, beinhaltet die folgenden Schritte:
- - Herstellen einer Vorform durch Schmieden;
- - Durchführen einer Wärmebehandlung der Vorform;
- - Umformen der Vorform in eine zumindest teilweise hohle Zwischenform durch Bohrungsdrücken; und
- - Rundkneten der Zwischenform zu einer Hohlwelle mit einer im Verlauf der Hohlwelle im Wesentlichen gleichen Wandstärke.
- - making a preform by forging;
- - performing a heat treatment of the preform;
- - Forming the preform in an at least partially hollow intermediate form by drilling pressures; and
- - Rotary kneading of the intermediate form to a hollow shaft with a substantially uniform in the course of the hollow shaft wall thickness.
In einem ersten Schritt erfolgt die Herstellung einer Vorform einer Welle durch einen Schmiedevorgang. Dazu wird aus einem Halbzeug ein zur Herstellung der Welle benötigtes Teilstück bzw. Rohling abgetrennt und durch einen Schmiedevorgang in eine für die weiteren Verfahrensschritte erforderliche Vorform gebracht. Diese Vorform wird dann einer für das ausgewählte Material geeigneten Wärmebehandlung unterzogen, um sie für den weiteren Fertigungsprozess vorzubereiten. In vorteilhafter Weise erfolgt im Anschluss an die Wärmebehandlung das Umformen der Vorform in eine zumindest teilweise hohle Zwischenform durch Bohrungsdrücken als Basis für die weitere Fertigungsfolge. Das Bohrungsdrücken ist unter anderem aus der
Ein wesentlicher Vorteil des Bohrungsdrückens gegenüber dem bekannten Verfahren des Tieflochbohrens ist der weit höhere Grad der Materialausnutzung durch die reine Umformung von Material. Das Verfahren lässt sich deshalb besonders vorteilhaft zur Herstellung einer Hohlwelle aus preisintensiven Werkstoffen einsetzen, da der auftretende Materialverlust bei einem Umformprozess sehr gering ist. Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft dieses Verfahrens liegt darin, dass der Zeitaufwand zur Herstellung einer Hohlwelle deutlich unterhalb des Aufwandes beim Tieflochbohren liegt. Diesem Vorteil kommt besonders im Rahmen einer Fertigung mit hohen Stückzahlen eine große Bedeutung zu.A significant advantage of the Bohrungsdrückens over the known method of deep hole drilling is the far higher degree of material utilization by the pure transformation of material. The method can therefore be used particularly advantageously for producing a hollow shaft made of cost-intensive materials, since the material loss occurring in a forming process is very low. Another advantageous feature of this method is that the time required to produce a hollow shaft is well below the cost of deep hole drilling. This advantage is particularly important in the context of a production with high quantities of great importance.
Nach der Herstellung der hohlen Zwischenform durch Bohrungsdrücken kommt als weiterer Verfahrensschritt zur Gestaltung der äußeren Wellenkontur ein Rundkneten zum Einsatz. Das Rundkneten ist unter anderem aus der
Auch bei dem Rundkneten handelt es sich um ein inkrementelles Umformverfahren, bei dem die Umformung in vielen kleinen Einzelschritten vollzogen wird. Gegenüber bekannten kontinuierlichen Verfahren besteht der Vorteil darin, dass eine homogenere Werkstoffumformung erfolgt. Dies wiederum ermöglicht hohe Umformgrade, da das Formänderungsvermögen des Werkstoffs im gesamten Bauteilquerschnitt gleichmäßig ausgenutzt wird. Das Rundkneten ermöglicht einen ununterbrochenen Verlauf der Materialfasern im Werkstück, was gegenüber spanend bearbeiteten Wellen zu besseren mechanischen Eigenschaften führt. Weiterhin erhöht eine, durch die Umformung, eingebrachte Kaltverfestigung des Werkstoffs beispielsweise die Bauteilfestigkeit. Das Verfahren des Rundknetens zeichnet sich weiter durch eine hohe Genauigkeit aus. Damit ist es möglich für die Abmessungen ein enges Toleranzfeld einzuhalten, sodass sich eine spanende Nachbearbeitung der Hohlwelle zumeist erübrigt. In vorteilhafter Weise kann dadurch Werkstoff eingespart und die Prozesskette verkürzt werden, was sich bei einer Großserienproduktion vorteilhaft auf die Stückkosten des einzelnen Bauteiles auswirkt.Also in rotary swaging is an incremental forming process in which the forming is performed in many small steps. Compared to known continuous processes, the advantage is that a more homogeneous material transformation takes place. This in turn allows high degrees of deformation, since the material's ability to change its shape is utilized equally throughout the entire component cross-section. The rotary swaging allows a uninterrupted flow of material fibers in the workpiece, which leads to better mechanical properties compared to machined shafts. Furthermore, a work hardening introduced by the forming, for example, increases the strength of the component. The method of rotary kneading is further characterized by a high accuracy. This makes it possible to maintain a narrow tolerance range for the dimensions, so that machining of the hollow shaft is usually superfluous. Advantageously, thereby material can be saved and the process chain can be shortened, which has an advantageous effect on the unit cost of the individual component in a large-scale production.
Bei der Auswahl eines Halbzeuges zur Herstellung einer Hohlwelle spielen neben der Verfügbarkeit des entsprechenden Werkstoffes in der gewünschten Ausgangsform auch wirtschaftliche Belange eine entscheidende Rolle. Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise die Verwendung eines zylindrischen Stangenmaterials als Ausgangshalbzeug für die Hohlwelle. Dieses Halbzeug hat gegenüber anderen Halbzeugen den Vorteil, dass es beispielsweise günstiger zu beschaffen ist als ein rohrförmiges Halbzeug.When selecting a semifinished product for producing a hollow shaft in addition to the availability of the corresponding material in the desired starting shape and economic issues play a crucial role. An advantage of the method according to the invention is preferably the use of a cylindrical rod material as a starting semi-finished product for the hollow shaft. This semi-finished product has the advantage over other semi-finished products that it is, for example, cheaper to obtain than a tubular semi-finished product.
Um das Material für den Schmiedeprozess vorzubereiten, wird das Halbzeug auf eine Temperatur von vorzugsweise 1000°C bis 1200°C erwärmt. Nach dieser Erwärmung wird durch einen Abschervorgang ein Materialrohling vom stangenförmigen Halbzeug abgetrennt, welcher dann für die weitere Verfahrensfolge in der benötigten Größe zur Verfügung steht. Alternativ besteht die Möglichkeit den Materialrohling von einem nicht erwärmten Halbzeug auf die benötigte Größe abzuscheren und erst danach für den folgenden Schmiedevorgang zu erwärmen.In order to prepare the material for the forging process, the semi-finished product is heated to a temperature of preferably 1000 ° C to 1200 ° C. After this heating a material blank is separated from the bar-shaped semifinished product by a shearing process, which is then available for the further process sequence in the required size. Alternatively, it is possible to shear the material blank from a non-heated semi-finished product to the required size and then to heat it for the following forging process.
Ist der Rohling in der benötigten Größe vorhanden, so wird in der erfindungsgemäßen Verfahrensfolge der Schmiedeprozess durchgeführt. Dieser erfolgt in vorteilhafter Weise als Warmschmiedevorgang, bei dem das Material eine Temperatur von etwa 1000° C bis 1200° C aufweist. Insbesondere vorteilhaft ist ein Gesenkschmieden.If the blank is present in the required size, the forging process is carried out in the process sequence according to the invention. This takes place in an advantageous manner as a hot forging process, in which the material has a temperature of about 1000 ° C to 1200 ° C. Particularly advantageous is a drop forging.
Das Gesenkschmieden ermöglicht es, der Vorform durch die Kontur eines Gesenkes die wesentlichen Geometrieparameter der späteren Hohlwelle aufzuprägen. In diesem Verfahrensschritt werden der Vorform schon die notwendigen Materialanhäufungen für eine spätere Bearbeitung angeformt, um diese dann beispielsweise zu Bunden oder Lagersitze fertig zu bearbeitenDrop forging makes it possible to impress the preform by the contour of a die, the essential geometry parameters of the later hollow shaft. In this process step, the preform already formed the necessary accumulations of material for later processing, to then finish this example, to coils or bearing seats finished
Der gesamte Schmiedevorgang weist in vorteilhafter Weise die Hauptarbeitschritte Stauchen, Vorformen und Fertigformen auf, mit denen der Rohling in die Geometrie der Vorform überführt wird. Falls es notwendig ist, kann dem Schmiedevorgang noch ein Abgraten nachgeschaltet werden, um die Außenkontur von eventuell vorhandenen Überständen, beispielsweise eines Schmiedegrates, zu befreien.The entire forging process advantageously has the main working steps of upsetting, preforming and finish forming, with which the blank is transferred into the geometry of the preform. If necessary, the forging process can be followed by a burring to the Outer contour of any existing supernatants, such as a Schmiedegrates to liberate.
Während des Schmiedevorganges kann es erforderlich sein, zur Verbesserung der Fließeigenschaften des verwendeten Materials einen Kühlschmierstoff aufzubringen, um die Materialeigenschaften an die Erfordernisse des Schmiedeprozesses anzupassen.During the forging process, it may be necessary to apply a cooling lubricant to improve the flow properties of the material used in order to adapt the material properties to the requirements of the forging process.
Das Schmieden wird beispielsweise auf einer horizontalen Schmiedepresse durchgeführt, die bevorzugt mit einer Hubzahl bis zu 80 Hüben pro Minute betrieben werden kann. Diese Ausführungsform der Presse ermöglicht es, den Schmiedevorgang unter optimalen Randbedingungen hinsichtlich Präzision des Produktes als auch Ausbringung von Bauteilen pro Zeiteinheit durchzuführen.The forging is carried out, for example, on a horizontal forging press, which can preferably be operated with a stroke rate of up to 80 strokes per minute. This embodiment of the press makes it possible to carry out the forging process under optimum boundary conditions with regard to precision of the product as well as application of components per unit of time.
Nach dem Schmiedevorgang kann die Vorform aus der Schmiedehitze zur Weiterverarbeitung gesteuert abgekühlt werden, um in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Ausgangsmaterials bestimmte Gefüge und damit auch bestimmte Werkstückeigenschaften der Vorform einzustellen. Als Variante zur gesteuerten Abkühlung ist auch eine Abkühlung an der Luft denkbar. Diese Variante hat aber hinsichtlich des sich während des Abkühlvorganges ausbildenden Materialgefüges den Nachteil, dass hier möglicherweise Gefüge entstehen, die für eine Weiterbearbeitung in einem nachfolgenden Umformungsprozess nur bedingt geeignet sind. Dem Vorgang des Schmiedens und dem nachfolgenden Abkühlen kann ein Strahlprozess folgen, um falls erforderlich die Vorform von vorhandenem Zunder zu befreien.After the forging process, the preform can be cooled controlled from the forging heat for further processing to adjust certain microstructure and thus certain workpiece properties of the preform depending on the properties of the starting material. As a variant for the controlled cooling and cooling in the air is conceivable. However, this variant has the disadvantage, with regard to the material structure forming during the cooling process, that microstructures possibly arise here which are only of limited suitability for further processing in a subsequent shaping process. The process of forging and subsequent cooling may be followed by a blasting process to free the preform of existing scale, if necessary.
Vor den weiteren Umformungsschritten wird zur Verbesserung der Materialeigenschaft ein Wärmebehandlungsprozess in Form eines Glühprozesses durchgeführt. Hierbei können verschiedene Formen eines Normalglühens zum Einsatz kommen. Vorzugsweise kommt hier ein BF Glühen zum Einsatz. Bei diesem Glühverfahren handelt es sich um ein Glühen zur Erzielung einer bestimmten Zugfestigkeit. Es weist ein Erwärmen der Vorform auf etwa 850 - 950°C mit einem anschließendem Abkühlen und nachfolgendem Anlassen bei ca. 500 - 550°C auf. Vorteilhaft bei dieser Art der Wärmebehandlung ist eine geringe Prozesszeit, die dieses Verfahren besonders wirtschaftlich werden lässt. Als alternatives Glühverfahren kann auch ein BG Glühen zum Einsatz kommen. Das BG Glühen erfolgt bei etwa 900 - 1000°C mit anschließender geregelter Abkühlung zur Erzeugung eines Ferrit-Perlit-Gefüges. Schließlich ist auch der Einsatz eines GKZ Glühens mit dem Ziel, möglich ein Gefüge aus kugeligen Carbiden zu erzeugen, da dieses Verfahren die Kaltumformbarkeit des Materials verbessert.Before the further forming steps, a heat treatment process in the form of an annealing process is performed to improve the material property. In this case, different forms of Normalglühens can be used. Preferably, a BF annealing is used here. This annealing process is annealing to achieve a certain tensile strength. It has a heating of the preform to about 850 - 950 ° C with a subsequent cooling and subsequent tempering at about 500 - 550 ° C. An advantage of this type of heat treatment is a short process time, which makes this process particularly economical. As an alternative annealing method, a BG annealing can also be used. The BG annealing is carried out at about 900-1000 ° C with subsequent controlled cooling to produce a ferrite-pearlite microstructure. Finally, the use of GKZ annealing with the goal of being able to produce a structure of spherical carbides is also possible, since this method improves the cold workability of the material.
Nachdem der Wärmebehandlungsprozess abgeschlossen ist, erfolgt erfindungsgemäß das Umformen der Vorform in eine zumindest teilweise hohle Zwischenform durch Bohrungsdrücken. Vorzugsweise wird das Bohrungsdrücken als Warmumformungsverfahren mit einer erwärmten Vorform durchgeführt. Die Temperatur der Vorform liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 400°C bis 800°C. Es ist auch eine Anwendung des Bohrungsdrückens als Kaltumformverfahren denkbar. Das Bohrungsdrücken selbst kann sowohl von einer Seite als auch von beiden Seiten des Werkstückes bzw. der Vorform durchgeführt werden. Für die Entscheidung welche Prozessvariante zum Einsatz kommen soll, können Parameter wie Bauteilgröße, Bauteilform u.a. Berücksichtigung finden.After the heat treatment process has been completed, according to the invention, the preform is converted into an at least partially hollow intermediate form by means of bore pressures. Preferably, the bore pressing is performed as a hot forming process with a heated preform. The temperature of the preform is preferably in a range of about 400 ° C to 800 ° C. It is also an application of the Bohrungsdrückens as Kaltumformverfahren conceivable. The hole pressing itself can be performed both from one side and from both sides of the workpiece or preform. For the decision which process variant should be used, parameters such as component size, component shape u.a. Consideration.
Zur Optimierung des Bohrdrückprozesses ist es vorteilhaft, ein Schmiermittel auf die Vorform und/oder das Werkzeug aufzutragen. Das Schmiermittel ermöglicht eine Verbesserung der Oberflächengüte der entstehenden Bohrung in der Zwischenform und führt zu einer Erhöhung der Werkzeugstandzeiten, was den Prozess hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit verbessert. Der Auftrag dieses Schmiermittels kann zum einen derart erfolgen, dass das Schmiermittel in flüssiger Form während des Bohrdrückprozesses auf das Werkstück aufgesprüht wird. Zum anderen ist auch ein Auftrag des Schmiermittels auf das Werkstück vor dem Bohrungsdrückprozess in Form von Tauchen oder ähnlichem denkbar. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass das Schmiermittel nach dem Auftrag trocknen sollte, um sicherzustellen, dass es während der Umformung auch an den gewünschten Stellen zur Verfügung steht.To optimize the Bohrdrückprozesses it is advantageous to apply a lubricant to the preform and / or the tool. The lubricant makes it possible to improve the surface quality of the resulting hole in the intermediate mold and leads to an increase in tool life, which improves the process in terms of its efficiency. The order of this lubricant can on the one hand be such that the lubricant is sprayed in liquid form during the Bohrdrückprozesses on the workpiece. On the other hand, an application of the lubricant to the workpiece before the Bohrungsdrückprozess in the form of diving or the like is conceivable. However, it should be noted that the lubricant should dry after application to ensure that it is available at the desired locations during forming.
Vor den weiteren Umformungsschritten kann es zur Verbesserung der Materialeigenschaft vorteilhaft sein, erneut einen Wärmebehandlungsprozess in Form eines Glühprozesses durchzuführen. Auch hier stehen die vorstehend erläuterten Glühverfahren zur Auswahl. Die Entscheidung, ob und welches der Verfahren zum Einsatz kommt, ist von den Materialeigenschaften und dem Verformungsgrad der Zwischenform abhängig und kann für jeden Prozess neu festgelegt werden.Before the further forming steps, to improve the material property, it may be advantageous to carry out again a heat treatment process in the form of an annealing process. Again, the above-mentioned annealing process to choose from. The decision as to which and which of the methods is used depends on the material properties and the degree of deformation of the intermediate form and can be redefined for each process.
Das Fertigformen der Getriebewelle aus der Zwischenform erfolgt dann durch Rundkneten. Dieser Verfahrensschritt kann direkt nach dem Bohrungsdrücken oder nach dem vorgenannten zusätzlichen Wärmbehandlungsprozess erfolgen.The finished forming the gear shaft from the intermediate form is then done by rotary swaging. This process step can take place directly after the bore pressure or after the aforementioned additional heat treatment process.
Bei dem Verfahrenschritt des Rundknetens entsteht eine Hohlwelle mit optimaler Wandstärke, geringen Wandstärkenunterschieden und einem für die Bauteilfestigkeit optimalen Faserverlauf. Vorzugsweise wird das Rundkneten zur Erstellung der Hohlwelle als Warmumformverfahren mit einer erwärmten Zwischenform durchgeführt. Die Temperatur der Zwischenform liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von etwa 400°C bis 800°C. Alternativ ist der Einsatz des Rundknetens als Kaltumformungsverfahren vorgesehen.In the process step of rotary kneading creates a hollow shaft with optimum wall thickness, small differences in wall thickness and an optimal fiber resistance for component strength. Preferably, the rotary kneading is performed to create the hollow shaft as a hot forming process with a heated intermediate form. The Temperature of the intermediate form is preferably in a range of about 400 ° C to 800 ° C. Alternatively, the use of rotary kneading is provided as a cold forming process.
Erfolgt das Rundkneten bei erwärmter Zwischenform, wird das fertige Bauteil vor der Weiterverarbeitung gesteuert abgekühlt, um je nach Eigenschaften des Ausgangsmaterials bestimmte Gefüge und damit auch bestimmte gewünschte Eigenschaften des Werkstückes einzustellen. Als Verfahrensvariante zur gesteuerten Abkühlung ist eine Abkühlung an der Luft denkbar. Diese Variante kann, wie vorstehend erläutert, Nachteile hinsichtlich des sich während des Abkühlvorganges ausbildenden Materialgefüges haben. Das dabei entstehende Gefüge ist für eine Weiterbearbeitung im folgenden Fertigungsprozess möglicherweise nur bedingt geeignet. Gegebenenfalls wirkt sich das Gefüge auch störend auf die Eigenschaften des fertigen Bauteiles aus.If the rotary kneading with heated intermediate form, the finished component is controlled cooled before further processing to adjust depending on the properties of the starting material certain microstructure and thus certain desired properties of the workpiece. As a variant of the method for controlled cooling, cooling in air is conceivable. This variant can, as explained above, have disadvantages with regard to the material structure forming during the cooling process. The resulting structure may only be suitable for further processing in the following manufacturing process. Optionally, the structure also has a disturbing effect on the properties of the finished component.
In der vorstehenden Beschreibung werden die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zur Herstellung einer einstückigen Getriebehohlwelle beschrieben. Sollte es aus Gründen der geometrischen Anforderungen erforderlich sein, eine Welle zwei oder mehrstückig auszuführen, so kann der erfindungsgemäße Verfahrensablauf um einen Verfahrensschritt Fügen, beispielsweise ein Schweißen, ergänzt werden. In diesem Verfahrensschritt werden zwei oder mehr Teilwellenabschnitte zu einer Gesamtwelle verbunden. Dabei kann die Gestaltung der Vorformen derart sein, dass diese in dem Bereich der Fügestelle mit einer Vertiefung, beispielsweise einer Bohrung, versehen sind. Diese Bohrungen bilden nach dem Fügevorgang einen innenliegenden Hohlraum in der Zwischenform.In the above description, the method steps according to the invention for producing a one-piece gear hollow shaft are described. If, for reasons of geometric requirements, it is necessary to design a shaft in two or more parts, the method sequence according to the invention can be supplemented by a method step joining, for example welding. In this method step, two or more partial wave sections are connected to form a total wave. In this case, the design of the preforms can be such that they are provided in the region of the joint with a depression, for example a bore. These holes form after the joining process an internal cavity in the intermediate form.
Hier findet als Fügeverfahren bevorzugt ein Reibschweißen Anwendung. Der Einsatz anderer Fügeverfahren, beispielsweise Pressen, Löten oder auch anderer Schweißverfahren ist ebenfalls denkbar.Here is preferably used as a joining method, a friction welding. The use of other joining methods, for example pressing, soldering or other welding methods is also conceivable.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, von denen:
-
1 : eine schematische Schnittdarstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Hohlwelle zeigt; -
2 : eine schematische Schnittdarstellung einer Zwischenform nach dem Bohrungsdrücken zeigt; und -
3 : eine symbolische Darstellung des Verfahrensablaufes zeigt.
-
1 : shows a schematic sectional view of a hollow shaft produced by the method according to the invention; -
2 Fig. 3 shows a schematic sectional view of an intermediate mold after the bore presses; and -
3 : shows a symbolic representation of the procedure.
Die
In
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hohlwellehollow shaft
- 22
- Wandungwall
- 33
- Materialanhäufungmaterial accumulation
- 4, 4', 4"4, 4 ', 4 "
- Bohrungdrilling
- 55
- Zwischenformintermediate form
- 66
- Schmiedekonturwrought contour
- 7a, 7b7a, 7b
- Materialanhäufungmaterial accumulation
- 88th
- Wärmeanlageheating system
- 99
- HalbzeugWorkpiece
- 1010
- Abschervorrichtungshearing
- 1111
- Rohlingblank
- 1212
- Schmiedepresseforging press
- 1313
- Gesenkdie
- 14a, 14b14a, 14b
- Glühofenannealing furnace
- 1515
- Maschine zum BohrungsdrückenMachine for drilling press
- 1616
- Maschine zum RundknetenMachine for rotary kneading
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008036226.3A DE102008036226B4 (en) | 2008-08-02 | 2008-08-02 | Method for producing a hollow shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008036226.3A DE102008036226B4 (en) | 2008-08-02 | 2008-08-02 | Method for producing a hollow shaft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008036226A1 DE102008036226A1 (en) | 2010-02-04 |
DE102008036226B4 true DE102008036226B4 (en) | 2018-12-27 |
Family
ID=41461655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008036226.3A Active DE102008036226B4 (en) | 2008-08-02 | 2008-08-02 | Method for producing a hollow shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008036226B4 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011088863A1 (en) | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Cdp Bharat Forge Gmbh | Method for forging rotationally symmetrical forging object e.g. gear wheel, involves inserting mandrel into blank by cupping top side towards bottom side of blank so that cavity is formed in blank |
DE102012005106B4 (en) | 2012-03-14 | 2017-02-23 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing a hollow shaft and device therefor |
DE102013226929A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method and device for producing a hollow shaft by radial forming and hollow shaft produced therewith |
EP3106240A1 (en) | 2015-06-15 | 2016-12-21 | Fundacíon Tecnalia Research & Innovation | Rotary extrusion machine |
US9982706B2 (en) * | 2015-07-31 | 2018-05-29 | Hyundai Motor Company | Method of manufacturing light rotor shaft for eco-friendly vehicles |
DE102015221842A1 (en) | 2015-11-06 | 2017-05-11 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for producing a gear shaft |
CN105710273B (en) * | 2016-01-18 | 2017-11-03 | 上海理工大学 | Car constant-speed universal drive shaft circle-feeding technological parameter of swaging determines method |
CN106238657B (en) * | 2016-08-24 | 2018-11-09 | 江苏金源高端装备股份有限公司 | A kind of propeller shaft forging technology |
CN106077415B (en) * | 2016-08-24 | 2018-12-25 | 江苏金源高端装备股份有限公司 | A kind of forging technology of nuclear island spindle |
CN106270355B (en) * | 2016-08-24 | 2018-11-09 | 江苏金源高端装备股份有限公司 | A kind of transmission shaft forging technology |
CN107442725B (en) * | 2017-09-11 | 2019-02-15 | 上海理工大学 | Swage inside and outside circularity quality and avoiding of no plug is swaged the control method of folding |
DE102017222296A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | Zf Friedrichshafen Ag | Method of making a shaft and shaft |
DE102021114179A1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-12-01 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Hollow shaft for an electric motor and method for its manufacture |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10308849A1 (en) | 2003-02-27 | 2004-09-09 | Technische Universität Chemnitz | Production procedure for producing hollow body from e.g. solid bar, involves cooling formation area of solid bar during formation of hollow section in order to improve firmness and ductility of hollow body |
DE102005036681A1 (en) | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Neumayer Tekfor Gmbh | Transmission for motor vehicle, has main or output shaft composed of base body and two toothed wheels that are fabricated together or in distinct manner and are fixed on shaft by press fitting |
EP1745870A1 (en) | 2005-07-22 | 2007-01-24 | Johann Hay GmbH & Co. KG, Automobiltechnik | Method of manufacturing base bodies of hollow axles |
-
2008
- 2008-08-02 DE DE102008036226.3A patent/DE102008036226B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10308849A1 (en) | 2003-02-27 | 2004-09-09 | Technische Universität Chemnitz | Production procedure for producing hollow body from e.g. solid bar, involves cooling formation area of solid bar during formation of hollow section in order to improve firmness and ductility of hollow body |
DE102005036681A1 (en) | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Neumayer Tekfor Gmbh | Transmission for motor vehicle, has main or output shaft composed of base body and two toothed wheels that are fabricated together or in distinct manner and are fixed on shaft by press fitting |
EP1745870A1 (en) | 2005-07-22 | 2007-01-24 | Johann Hay GmbH & Co. KG, Automobiltechnik | Method of manufacturing base bodies of hollow axles |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
GLASS, R.; POPP, M.: Inkrementelles Hohlformen von hohlen Bauteilen des Antriebsstrangs. In: 22. Jahrestreffen der Kaltmassivumformer, Düsseldorf, 14./15.02.2007, S. 1-10. * |
NEUGEBAUER, R.; GLASS, R.: Schweres leicht geformt. In: Das IndustrieMagazin, 3/2006, S. 24-27. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102008036226A1 (en) | 2010-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008036226B4 (en) | Method for producing a hollow shaft | |
DE102012005106B4 (en) | Method for producing a hollow shaft and device therefor | |
DE112006000619B4 (en) | Method for producing a steering rack | |
EP3049200B1 (en) | Method for the hot forging of a seamless hollow body of material that is difficult to form | |
DE102012017525B4 (en) | Method for the forming production of a gear wheel with external teeth, as well as a gear wheel with external teeth that can be produced by this method | |
DE102006016099B4 (en) | Method for producing a transmission hollow shaft | |
EP2641673B1 (en) | Method and apparatus for producing a connecting section as part of a tool | |
DE102013226929A1 (en) | Method and device for producing a hollow shaft by radial forming and hollow shaft produced therewith | |
EP1745870A1 (en) | Method of manufacturing base bodies of hollow axles | |
DE10100868A1 (en) | Process and forming machine and tool for producing flange-shaped products | |
DE102005024908B4 (en) | Method for producing a bevel gear | |
EP1848554B1 (en) | Method and device for producing components | |
EP1252947B1 (en) | Method for the manufacture of an axle element for a motor vehicle | |
DE102010061905A1 (en) | Method for producing the insertion end of a drill | |
EP2205371B1 (en) | Method for producing pipe-in-pipe systems | |
EP2148752B1 (en) | Method for producing hollow shaft base bodies | |
EP2180964B1 (en) | Process for deforming a hollow part | |
DE112006003990B4 (en) | Method for forming hollow profiles | |
WO2008003305A1 (en) | Method for the production of a rotationally symmetrical part, and part produced according to said method | |
DE102010026760A1 (en) | Producing hollow shaft for gear box of motor vehicle, comprises joining two shaft parts in axial direction of hollow shaft by friction welding, and forming collar of shaft from a material externally placed in axial direction of shaft | |
DE102007005886B4 (en) | Method for producing a commercial vehicle steering knuckle | |
EP2106309B1 (en) | Method for the production of a forged part, forged part, and forging die | |
DE102010035590B4 (en) | Method and device for manufacturing a structural component | |
DE102008000427A1 (en) | Method for manufacturing steering rack for steering system of motor vehicle, involves providing pipe element and carrying out shaping method for shaping pipe element | |
AT514503B1 (en) | Rack cold formed with thread groove |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |