DE102012013565A1 - Method for manufacturing component, involves moving upper tool relative to lower tool for deforming blank to component, and choosing velocity of relative displacement such that deformation of blank extends partially adiabatic - Google Patents

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Abstract

The method involves placing a blank (7) into a lower tool (5) for forming a component (9). An upper tool (3) is moved relative to the lower tool, and the blank is deformed to the component. The velocity of the relative displacement is chosen such that the deformation of the blank extends partially adiabatic. The blank is preheated at the temperature from 80[deg] C to 300[deg] C. The component with specific wall thickness, corners, a delicate structure, and a gearing is prepared. The blank is made of metallic material. Independent claims are included for the following: (1) a device for performing the preparation process of component; and (2) the component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Bauteil gemäß Anspruch 10.The invention relates to a method for producing a component according to claim 1, a device for carrying out the method according to the preamble of claim 9 and a component according to claim 10.

Verfahren und Vorrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aus der DE 10 2007 036 708 A1 gehen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Verzahnungen zur formschlüssigen Kraft- und Bewegungsübertragung, insbesondere zur Herstellung einer Laufverzahnung von Planetenrädern hervor. Dabei wird ein profiliert und massiv ausgebildetes Werkstück aus einem metallischen Werkstoff mit einer sehr hohen Auftreffgeschwindigkeit eines Werkzeugs auf dem Werkstück umgeformt. Solche Zahnräder, insbesondere Planetenräder, sind vergleichsweise massive Bauteile mit vergleichsweise großem und relativ homogenem Querschnitt. Es ist wünschenswert, auch Bauteile mit großen Querschnitts- beziehungsweise Dickenunterschieden, beispielsweise napfförmige Bauteile mit sehr dünnem Boden, sowie Bauteile, die Ecken, filigrane Strukturen oder angestauchte Elemente umfassen, einstufig mit hoher Endkonturnähe herstellen zu können. Dies ist mit bekannten Verfahren bisher kaum möglich: Durch Kaltumformen sind lediglich einfache Geometrien realisierbar, und eine Formfüllung ist begrenzt. Beim Lau- und Halbwarmumformen ist nur eine unvollkommene Ausformung insbesondere filigraner Konturen möglich. Beim Warmumformen besteht die Gefahr eines Verzunderns der Bauteiloberfläche, einer Randendkohlung und eines Verzugs des zu bildenden Bauteils. Ein Präzisionsschmieden, mithilfe dessen grundsätzlich die hier angesprochenen Bauteile herstellbar sind, bringt eine extrem hohe Werkzeugbelastung, mithin kurze Standzeiten für die Werkzeuge mit sich. Schließlich ist das Herstellen mittels Zerspanen mit einem großen Verlust an Werkstoff sowie einer geringeren Festigkeit der Bauteile verbunden.Methods and devices of the type discussed here are known. From the DE 10 2007 036 708 A1 Go forth a method and an apparatus for the production of gears for positive force and motion transmission, in particular for producing a running gear teeth of planetary gears. In this case, a profiled and solid trained workpiece is formed from a metallic material with a very high impact velocity of a tool on the workpiece. Such gears, in particular planet gears, are relatively massive components with a comparatively large and relatively homogeneous cross-section. It is desirable even components with large cross-sectional or thickness differences, for example, cup-shaped components with very thin floor, and components that include corners, filigree structures or upset elements to be able to produce single-stage with high final contour proximity. This is hardly possible with known methods: By cold forming only simple geometries are feasible, and a mold filling is limited. During lukewarm and warm forging, only imperfect shaping, especially filigree contours, is possible. When hot forming, there is a risk of scaling of the component surface, a marginal end and a delay of the component to be formed. A precision forging, by means of which in principle the components discussed here are produced, brings an extremely high tool load, thus short life for the tools with it. Finally, the production by means of machining is associated with a large loss of material and a lower strength of the components.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung zur einstufigen Herstellung von Bauteilen und ein Bauteil mit hoher Endkonturnähe zu schaffen, wobei das Verfahren insbesondere auch für Bauteile mit großen Querschnittsbeziehungsweise Dickenunterschieden geeignet ist, wobei zugleich Kräfte auf Werkzeugkomponenten – insbesondere im Vergleich zum Präzisionsschmieden – gering sind.The invention is therefore an object of the invention to provide a method, a device for one-stage production of components and a component with high Endkonturnähe, the method is particularly suitable for components with large cross-sectional relationship thickness differences, at the same time forces on tool components - especially in comparison for precision forging - are low.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Ein Rohling wird in einem Unterwerkzeug für das zu bildende Bauteil angeordnet. Ein Oberwerkzeug wird relativ zu dem Unterwerkzeug verlagert, und der Rohling wird zu dem Bauteil umgeformt. Dabei wird eine Geschwindigkeit für die Relativverlagerung des Oberwerkzeugs zu dem Unterwerkzeug so gewählt, dass die Umformung des Rohlings zumindest teilweise adiabatisch verläuft. Die Werkzeuggeschwindigkeit und insbesondere auch die Umformgeschwindigkeit werden soweit erhöht, dass zumindest ein Teil der Umformarbeit in Wärme umgewandelt wird, die auf einer relevanten Zeitskala des Umformprozesses nicht aus dem Werkstück diffundiert, sondern vielmehr in diesem verbleibt. Hieraus resultiert eine Temperaturerhöhung des Rohlings, wodurch dessen Werkstoff besser in dem Werkzeug fließen kann. So sind ohne Weiteres einstufig und mit hoher Endkonturnähe auch große Querschnittsunterschiede darstellbar, und es sind insbesondere Ecken, filigrane Strukturen sowie angestauchte Elemente durch radialen und/oder axialen Werkstofffluss ausbildbar. Auch Verzahnungen sind entsprechend darstellbar. Zugleich sind die Kräfte, die auf das Unter- und das Oberwerkzeug wirken, vergleichsweise gering, sodass diese eine lange Standzeit aufweisen.The object is achieved by providing a method with the steps of claim 1. A blank is placed in a lower tool for the component to be formed. An upper tool is displaced relative to the lower tool, and the blank is formed into the component. In this case, a speed for the relative displacement of the upper tool to the lower tool is chosen so that the deformation of the blank is at least partially adiabatic. The tool speed and in particular also the forming speed are increased to the extent that at least part of the forming work is converted into heat which does not diffuse out of the workpiece on a relevant time scale of the forming process, but rather remains in the latter. This results in a temperature increase of the blank, whereby its material can flow better in the tool. So are readily one-stage and with high Endkonturnähe large cross-sectional differences can be displayed, and there are in particular corners, filigree structures and upset elements by radial and / or axial flow of material can be formed. Also gears are displayed accordingly. At the same time, the forces acting on the lower and the upper tool are comparatively small, so that they have a long service life.

Es ist möglich, dass das Unterwerkzeug festgehalten wird, während nur das Oberwerkzeug verlagert wird. Es ist auch möglich, dass das Oberwerkzeug festgehalten wird, während nur das Unterwerkzeug verlagert wird. Schließlich ist es möglich, sowohl das Oberwerkzeug als auch das Unterwerkzeug zu verlagern. Wesentlich ist lediglich, dass eine Relativverlagerung des Oberwerkzeugs relativ zu dem Unterwerkzeug mit einer hinreichenden Geschwindigkeit bewirkt wird.It is possible that the lower tool is held stationary while only the upper tool is displaced. It is also possible that the upper tool is held, while only the lower tool is displaced. Finally, it is possible to relocate both the upper tool and the lower tool. It is only essential that a relative displacement of the upper tool relative to the lower tool is effected with a sufficient speed.

Bevorzugt ist das Unterwerkzeug als Matrize beziehungsweise Teil-Negativform für das zu bildende Bauteil ausgebildet. Entsprechend ist vorzugsweise das Oberwerkzeug als Stempel beziehungsweise als komplementäre Teil-Negativform für das zu bildende Bauteil ausgebildet. In maximal einander angenähertem Zustand verbleibt so zwischen dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug ein Raum, welcher zumindest im Wesentlichen einer Endkontur des zu bildenden Bauteils entspricht. Dieser Raum wird beim Umformen mit dem Werkstoff des Rohlings gefüllt, wodurch das Bauteil gebildet wird. Da die so erzeugte Form bereits im Wesentlichen der Endkontur entspricht, bedarf es keiner aufwendigen und teuren Nachbearbeitungsschritte. Insbesondere ist es nicht nötig, Werkstoff in erheblichem Umfang von dem Bauteil abzutragen, um dessen Endkontur letztlich zu verwirklichen.Preferably, the lower tool is designed as a die or partial negative mold for the component to be formed. Accordingly, the upper tool is preferably designed as a punch or as a complementary partial negative mold for the component to be formed. In a maximally approximate state, a space thus remains between the lower tool and the upper tool, which at least substantially corresponds to a final contour of the component to be formed. This space is filled during forming with the material of the blank, whereby the component is formed. Since the shape thus produced already essentially corresponds to the final contour, no elaborate and expensive post-processing steps are required. In particular, it is not necessary to remove material to a considerable extent from the component in order to ultimately realize its final contour.

Neben der hier beschriebenen vorteilhaften Ausführung als Vertikalpresse ist auch eine Horizontalpressen-Anordnung möglich.In addition to the advantageous embodiment described here as a vertical press and a horizontal press arrangement is possible.

Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Geschwindigkeit für die Relativverlagerung von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug so gewählt wird, dass die Umformung des Rohlings vollständig adiabatisch verläuft. Die Umformarbeit verbleibt dann vollständig als Wärme in dem Rohling, sodass sich das Verfahren besonders effizient gestaltet.A method is preferred which is characterized in that the speed for the relative displacement of the upper tool and lower tool is selected such that the deformation of the Blanks completely adiabatic runs. The forming work then remains completely as heat in the blank, so that the process is particularly efficient.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Geschwindigkeit auf Umformeigenschaften eines Werkstoffs, den der Rohling umfasst oder aus dem der Rohling besteht, abgestimmt wird. Es zeigt sich, dass die Umwandlung zumindest eines Teils der Umformarbeit in Wärme von werkstoffspezifischen Parametern abhängt. Dementsprechend sind sowohl die Geschwindigkeit für die Relativverlagerung von Ober- und Unterwerkzeug zueinander als auch eine in dem Rohling verwirklichte Umformgeschwindigkeit werkstoffabhängig. Für jeden Werkstoff ist es möglich, eine optimale Geschwindigkeit zu finden und entsprechend für das Verfahren auszuwählen.A method is also preferred which is characterized in that the speed is adapted to the forming properties of a material comprising the blank or of which the blank is made. It turns out that the conversion of at least part of the forming work into heat depends on material-specific parameters. Accordingly, both the speed for the relative displacement of the upper and lower tool to one another and a forming speed realized in the blank are material-dependent. For each material it is possible to find an optimal speed and to select accordingly for the process.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Geschwindigkeit abhängig von dem Werkstoff und einer auszuformenden Bauteilgeometrie gewählt wird. Es wird demnach nicht nur der Werkstoff berücksichtigt, sondern die letztlich zu bildende Geometrie des Bauteils wird in die Betrachtung miteinbezogen. Abhängig hiervon kann es werkstoffspezifisch von Vorteil sein, die Geschwindigkeit an die konkret vorliegenden Bedingungen anzupassen.A method is also preferred which is characterized in that the speed is selected depending on the material and a component geometry to be formed. Accordingly, not only the material is considered, but the geometry of the component to be ultimately formed is included in the consideration. Depending on the material, it may be advantageous to adapt the speed to the actual conditions.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Umformgeschwindigkeit von mindestens 102 s–1 bis höchstens 105 s–1 gewählt wird. Die Umformgeschwindigkeit ist dabei definiert als die Ableitung des Umformgrades nach der Zeit. Vorzugsweise wird eine Umformgeschwindigkeit gewählt, bei welcher der Werkstoff des Rohlings optimale Umformeigenschaften aufweist, die zu einer homogenen Umformung und damit zu homogenen Bauteileigenschaften führen. Dabei ist die optimale Umformgeschwindigkeit abhängig von dem Werkstoff und der Bauteilgeometrie. Letztlich wird die Geschwindigkeit für die Relativverlagerung des Ober- und des Unterwerkzeugs zueinander so gewählt, dass eine optimale Umformgeschwindigkeit angepasst an die konkreten Bedingungen, insbesondere den Werkstoff und die Bauteilgeometrie, erreicht wird.A method is also preferred which is characterized in that a forming speed of at least 10 2 s -1 to at most 10 5 s -1 is selected. The forming speed is defined as the derivation of the degree of deformation over time. Preferably, a forming speed is selected in which the material of the blank has optimum forming properties, which lead to a homogeneous deformation and thus to homogeneous component properties. The optimal forming speed depends on the material and the component geometry. Ultimately, the speed for the relative displacement of the upper and the lower tool to each other is chosen so that an optimal forming speed adapted to the specific conditions, in particular the material and the component geometry is achieved.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Rohling vorgewärmt wird. Hierdurch ist es möglich, den Wert für die Umformgeschwindigkeit und damit auch für die Werkzeuggeschwindigkeit zu reduzieren. Bevorzugt wird der Rohling auf eine Temperatur von mindestens 80°C bis höchstens 300°C vorgewärmt. In diesem Fall sinkt – abhängig von dem Werkstoff des Rohlings – die optimale Umformbeziehungsweise Werkzeuggeschwindigkeit um beispielsweise das zwanzigfache im Vergleich zu den für einen bei Raumtemperatur vorliegenden Rohling geltenden Werten. Es ist so möglich, ein hohes Fließ- und Formfüllungsvermögen des Werkstoffs bei zugleich deutlich verringerten Kräften auf das Werkzeug und damit nochmals erhöhten Standzeiten für das Werkzeug zu verwirklichen.A method is also preferred which is characterized in that the blank is preheated. This makes it possible to reduce the value for the forming speed and thus also for the tool speed. Preferably, the blank is preheated to a temperature of at least 80 ° C to at most 300 ° C. In this case, depending on the material of the blank, the optimum forming or tooling speed decreases twenty times, for example, as compared to those for a blank at room temperature. It is thus possible to realize a high flow and shape filling capacity of the material at the same time significantly reduced forces on the tool and thus again increased service life for the tool.

Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein Bauteil mit inhomogener Wandstärke, mit mindestens einer Ecke, mit mindestens einer filigranen Struktur, mit mindestens einem angestauchten Bereich und/oder mit mindestens einer Verzahnung hergestellt wird. Insbesondere werden bevorzugt Bauteile mit sehr dünnen Bauteilsegmenten, die eine Dicke von weniger als 0,1 mm aufweisen, hergestellt. Dies ist mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kaum möglich. Auch bei diesen komplizierten Bauteilgeometrien resultiert bei dem Verfahren eine sehr gute Abbildung der Werkzeugkonturen, wobei nur geringe Kräfte auf das Werkzeug wirken.A method is also preferred which is distinguished in that a component with inhomogeneous wall thickness, with at least one corner, with at least one filigree structure, with at least one upset region and / or with at least one toothing is produced. In particular, components with very thin component segments having a thickness of less than 0.1 mm are preferably produced. This is hardly possible with methods known from the prior art. Even with these complicated component geometries results in the process a very good mapping of the tool contours, with only small forces acting on the tool.

Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein Rohling gewählt wird, der einen metallischen Werkstoff umfasst. Vorzugsweise besteht der Rohling aus dem metallischen Werkstoff. Als Werkstoff kommen insbesondere Metalle oder Metalllegierungen in Frage. Besonders bevorzugt umfasst der Rohling Stahl beziehungsweise besteht aus diesem.Finally, a method is preferred which is characterized in that a blank is selected which comprises a metallic material. Preferably, the blank is made of the metallic material. As a material, in particular metals or metal alloys in question. Particularly preferably, the blank comprises steel or consists of this.

Die Aufgabe wird auch gelöst, in dem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine Hochgeschwindigkeitspresse aus, die dem Antrieb eines Oberwerkzeugs und/oder eines mit dem Oberwerkzeug zum Umformen eines Rohlings zusammenwirkenden Unterwerkzeugs dient. Eine Geschwindigkeit für eine Relativverlagerung des Unterwerkzeugs relativ zu dem Oberwerkzeug ist dabei so einstellbar, dass eine Umformung des Rohlings zumindest teilweise adiabatisch verläuft. Dabei ergeben sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden.The object is also achieved, in which an apparatus for performing the method according to one of the previously described embodiments with the features of claim 9 is provided. The device is characterized by a high-speed press, which serves to drive an upper tool and / or a lower tool cooperating with the upper tool for forming a blank. A speed for a relative displacement of the lower tool relative to the upper tool is adjustable so that a deformation of the blank is at least partially adiabatic. This results in the advantages that have already been described in connection with the method.

Es ist möglich, dass die Hochgeschwindigkeitspresse lediglich das Oberwerkzeug antreibt, wobei das Unterwerkzeug festgehalten wird. Alternativ ist es möglich, dass lediglich das Unterwerkzeug durch die Hochgeschwindigkeitspresse angetrieben wird, wobei das Oberwerkzeug festgehalten wird. Schließlich ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug beide durch mindestens eine Hochgeschwindigkeitspresse angetrieben werden, sodass sie aufeinander zu verlagert werden. Wesentlich ist, dass mithilfe der mindestens einen, vorzugsweise genau einen Hochgeschwindigkeitspresse eine Relativverlagerung zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug bewirkbar ist, deren Geschwindigkeit so einstellbar ist, dass eine Umformung des Rohlings zumindest teilweise adiabatisch verläuft.It is possible that the high-speed press only drives the upper tool, with the lower tool being held fast. Alternatively, it is possible that only the lower tool is driven by the high-speed press, the upper tool is held. Finally, an embodiment is possible in which the upper tool and the lower tool are both driven by at least one high-speed press, so that they are displaced toward each other. It is essential that with the help of at least one, preferably exactly one High-speed press a relative displacement between the upper tool and the lower tool is effected, the speed of which is adjustable so that a deformation of the blank is at least partially adiabatic.

Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst, indem ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 geschaffen wird. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es nach einem Verfahren gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt ist. Hierdurch ergeben sich in Zusammenhang mit dem Bauteil die gleichen Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren und der Vorrichtung beschrieben wurden.Finally, the object is also achieved by providing a component having the features of claim 10. This is characterized in that it is produced by a method according to one of the embodiments described above. This results in connection with the component, the same advantages that have already been described in connection with the method and the device.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.

Dabei zeigen:Showing:

1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung; 1 A schematic representation of an embodiment of a device;

2a) ein Ausführungsbeispiel eines Rohlings, und 2a ) An embodiment of a blank, and

2b) ein Ausführungsbeispiel eines aus dem Rohling gemäß 2a) mithilfe des Verfahrens hergestellten Bauteils. 2 B ) An embodiment of the blank according to 2a ) produced by the method.

1 zeigt eine Vorrichtung 1, die ein Oberwerkzeug 3 und ein Unterwerkzeug 5 umfasst. Durch eine nicht dargestellte Presse ist das Oberwerkzeug 3 entlang einer durch einen Pfeil P gekennzeichneten Richtung relativ zu dem Unterwerkzeug 5 verlagerbar. 1 shows a device 1 that is an upper tool 3 and a lower tool 5 includes. By a press, not shown, the upper tool 3 along a direction indicated by an arrow P relative to the lower tool 5 displaced.

Dieses ist hier als Matrize ausgebildet, in der ein Rohling 7 zur Umformung angeordnet ist.This is designed here as a die in which a blank 7 is arranged for forming.

Das Oberwerkzeug 3 ist als Stempel ausgebildet, der zusammen mit der Matrize in maximal aufeinander zu verlagertem Zustand eine Negativform eines zu bildenden Bauteils darstellt, in der Gestalt, dass zwischen dem Oberwerkzeug 3 und dem Unterwerkzeug 5 ein Raum verbleibt, welcher der Negativform entspricht, und welcher bei dem Umformprozess mit dem Material beziehungsweise Werkstoff des Rohlings 7 gefüllt wird.The upper tool 3 is formed as a stamp, which represents a negative mold of a component to be formed together with the die in maximally displaced to each other state, in the form that between the upper tool 3 and the lower tool 5 a space remains, which corresponds to the negative mold, and which in the forming process with the material or material of the blank 7 is filled.

Dabei wird eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Oberwerkzeug 3 und dem Unterwerkzeug 5 so gewählt, dass die Umformung des Rohlings 7 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig adiabatisch verläuft, wobei die Umformarbeit zumindest teilweise in Wärme umgewandelt wird, die in dem Rohling 7 verbleibt, also während der Zeit der Umformung nicht an die Umgebung, insbesondere an das Unterwerkzeug 5 oder das Oberwerkzeug 3 abgegeben wird. Vorzugsweise wird eine sehr hohe Auftreffgeschwindigkeit für das Oberwerkzeug 3 auf den Rohling 7 gewählt, die bevorzugt mindestens 1 m pro Sekunde, besonders bevorzugt mindestens 2 bis höchstens 100 m pro Sekunde beträgt.In this case, a relative speed between the upper tool 3 and the lower tool 5 chosen so that the reshaping of the blank 7 at least partially, preferably completely adiabatically, wherein the forming work is at least partially converted to heat in the blank 7 remains, ie during the time of forming not to the environment, in particular to the lower tool 5 or the top tool 3 is delivered. Preferably, a very high impact velocity for the upper tool 3 on the blank 7 which is preferably at least 1 m per second, more preferably at least 2 to at most 100 m per second.

Eine Taktfrequenz der Vorrichtung 1 beträgt vorzugsweise zwischen mindestens 10 bis höchstens 800 gefertigten Bauteilen pro Minute. So sind bei nur geringem Verschleiß des Oberwerkzeugs 3 und des Unterwerkzeugs 5 sehr hohe Taktfrequenzen realisierbar und zahlreiche Bauteile pro Zeiteinheit fertigbar.A clock frequency of the device 1 is preferably between at least 10 to at most 800 manufactured components per minute. So are only slight wear of the upper tool 3 and the lower tool 5 very high clock frequencies feasible and numerous components per unit of time manufacturable.

2a) zeigt ein Ausführungsbeispiel des Rohlings 7, der als kreisrunde Platte mit einer Höhe h ausgebildet ist. Mit dem Pfeil P ist auch in 2 eine Umformrichtung angedeutet, die sich entlang einer Symmetrieachse A des Rohlings 7 erstreckt. 2a ) shows an embodiment of the blank 7 formed as a circular plate with a height h. With the arrow P is also in 2 a forming direction indicated along an axis of symmetry A of the blank 7 extends.

2b) zeigt ein Ausführungsbeispiel eines fertigen Bauteils 9, das durch Umformen des Rohlings 7 mithilfe des Verfahrens in der Vorrichtung 1 hergestellt ist. Das Bauteil 9 weist hier eine Wandstärke d, in der Größenordnung der Höhe h des Rohlings 7 auf. Ein Boden 11 des Bauteils 9 weist dagegen eine Dicke d2 auf, die sehr viel geringer ist als die Wandstärke d1 und damit ebenfalls sehr viel geringer als die Höhe h des Rohlings 7. Vorzugsweise beträgt bei einem Ausführungsbeispiel des Bauteils 9 die Wandstärke d1 0,5 mm, während die Dicke d2 des Bodens ungefähr 0,1 mm beträgt. Dieses Ausführungsbeispiel des Bauteils 9 wird vorzugsweise aus einem Rohling 7 hergestellt, dessen Höhe h ungefähr 1 mm beträgt. 2 B ) shows an embodiment of a finished component 9 by reshaping the blank 7 using the method in the device 1 is made. The component 9 here has a wall thickness d, in the order of the height h of the blank 7 on. A floor 11 of the component 9 on the other hand has a thickness d 2 , which is much smaller than the wall thickness d 1 and thus also much less than the height h of the blank 7 , Preferably, in one embodiment of the component 9 the wall thickness d 1 0.5 mm, while the thickness d 2 of the bottom is about 0.1 mm. This embodiment of the component 9 is preferably made from a blank 7 manufactured, the height h is about 1 mm.

Damit zeigt sich, dass das Bauteil 9 einen sehr inhomogenen Querschnitt, insbesondere sehr verschiedene Wandstärken aufweisen kann. Es ist hier quasi als napfförmiges Bauteil 9 mit sehr dünnem Boden ausgebildet. Ebenso ist es möglich, mithilfe des Verfahrens ohne Weiteres Ecken auszuformen, beziehungsweise filigrane Strukturen insbesondere durch radialen oder axialen Werkstofffluss darzustellen. Auch angestauchte Elemente oder Verzahnungen sind ohne Weiteres darstellbar.This shows that the component 9 may have a very inhomogeneous cross section, in particular very different wall thicknesses. It is almost like a cup-shaped component here 9 formed with very thin floor. Likewise, it is possible by means of the method readily form corners, or represent filigree structures in particular by radial or axial flow of material. Even upset elements or gears are readily representable.

Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Verfahrens und der Vorrichtung 1 ein sehr hohes Fließ- und Formfüllungsvermögen des Werkstoffs eines Rohlings 7 erzielbar ist. Dabei sind hohe Umformgrade und sehr dünne Bauteilsegmente, insbesondere mit Dicken unter 0,1 mm verwirklichbar. Es ist eine sehr gute Abbildung der Werkzeugkonturen, insbesondere einer Negativform des Werkstücks gegeben, sodass eine hohe Endkonturnähe eines hergestellten Bauteils 9 erzielbar ist. Hierdurch entfällt eine aufwendige Nachbearbeitung, sodass die Herstellung des Bauteils nur im Wesentlichen einstufig verläuft. Zugleich wirken nur geringe Kräfte auf die Vorrichtung 1, insbesondere auf das Oberwerkzeug 3 und das Unterwerkzeug 5, sodass diese mit aktuell verfügbaren, herkömmlichen Werkstoffen realisierbar sind und einen geringen Bauraum brauchen. Zugleich weisen sie hohe Standzeiten auf.Overall, it turns out that by using the method and the device 1 a very high flow and form filling capacity of the material of a blank 7 is achievable. In this case, high degrees of deformation and very thin component segments, in particular with thicknesses below 0.1 mm can be realized. There is a very good mapping of the tool contours, in particular given a negative shape of the workpiece, so that a high end contour near a manufactured component 9 is achievable. This eliminates a costly rework, so that the production of the component is essentially only one stage. At the same time only small forces act on the contraption 1 , in particular on the upper tool 3 and the lower tool 5 , so that they can be realized with currently available, conventional materials and need a small space. At the same time, they have a long service life.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007036708 A1 [0002] DE 102007036708 A1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (9), mit folgenden Schritten: Anordnen eines Rohlings (7) in ein Unterwerkzeug (5) für das zu bildende Bauteil (9); Verlagern eines Oberwerkzeugs (3) relativ zu dem Unterwerkzeug (5), und Umformen des Rohlings (7) zu dem Bauteil (9), wobei eine Geschwindigkeit für die Relativverlagerung so gewählt wird, dass die Umformung des Rohlings (7) zumindest teilweise adiabatisch verläuft.Method for producing a component ( 9 ), with the following steps: arranging a blank ( 7 ) into a lower tool ( 5 ) for the component to be formed ( 9 ); Relocate an upper tool ( 3 ) relative to the lower tool ( 5 ), and forming the blank ( 7 ) to the component ( 9 ), wherein a speed for the relative displacement is chosen so that the deformation of the blank ( 7 ) is at least partially adiabatic. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit so gewählt wird, dass die Umformung des Rohlings (7) vollständig adiabatisch verläuft.A method according to claim 1, characterized in that the speed is selected so that the deformation of the blank ( 7 ) is completely adiabatic. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit auf Umformeigenschaften eines Werkstoffs, den der Rohling (7) umfasst oder aus dem der Rohling (7) besteht, abgestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the speed on forming properties of a material, the blank ( 7 ) or from which the blank ( 7 ) is agreed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit abhängig von dem Werkstoff und einer auszuformenden Bauteilgeometrie gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the speed is selected depending on the material and a component geometry to be formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umformgeschwindigkeit vom mindestens 102 s–1 bis höchstens 105 s–1 gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a forming speed of at least 10 2 s -1 to at most 10 5 s -1 is selected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (7) vorgewärmt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 80°C bis höchstens 300°C.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blank ( 7 ) is preheated, preferably to a temperature of at least 80 ° C to at most 300 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (9) mit inhomogener Wandstärke, mindestens einer Ecke, mindestens einer filigranen Struktur, mindestens einem angestauchten Bereich und/oder mindestens einer Verzahnung hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a component ( 9 ) is produced with inhomogeneous wall thickness, at least one corner, at least one filigree structure, at least one upset region and / or at least one toothing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling (7) gewählt wird, der einen metallischen Werkstoff umfasst, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff besteht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a blank ( 7 ), which comprises a metallic material, preferably consists of a metallic material. Vorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Hochgeschwindigkeitspresse zum Antrieb eines Oberwerkzeugs (3) und/oder eines mit dem Oberwerkzeug (3) zum Umformen eines Rohlings (7) zusammenwirkenden Unterwerkzeugs (5), wobei eine Geschwindigkeit für eine Relativverlagerung des Oberwerkzeugs (3) relativ zu dem Unterwerkzeug (5) so einstellbar ist, dass eine Umformung eines Rohlings (7) zumindest teilweise adiabatisch verläuft.Contraption ( 1 ) for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, characterized by a high-speed press for driving an upper tool ( 3 ) and / or one with the upper tool ( 3 ) for forming a blank ( 7 ) cooperating lower tool ( 5 ), wherein a speed for a relative displacement of the upper tool ( 3 ) relative to the lower tool ( 5 ) is adjustable so that a deformation of a blank ( 7 ) is at least partially adiabatic. Bauteil (9), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.Component ( 9 ) prepared by a process according to any one of claims 1 to 8.
DE201210013565 2012-07-06 2012-07-06 Method for manufacturing component, involves moving upper tool relative to lower tool for deforming blank to component, and choosing velocity of relative displacement such that deformation of blank extends partially adiabatic Withdrawn DE102012013565A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007036708A1 (en) 2007-08-03 2008-04-30 Daimler Ag Production of a toothed arrangement for planetary wheels in automatic transmissions of vehicles comprises preparing a profiled sturdy metallic workpiece, positioning the workpiece within a tool and adiabatically deforming

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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