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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen mit einem Schaft, der entlang seiner Längsachse zu mindestens einer Helix verformt ist und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
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Aus der Befestigungs- und Verbindungstechnik sind Bauteile aus Metall bekannt, die aus einem Schaft- und Kopfabschnitt bestehen, wobei der Schaftabschnitt in der Regel als zylinderförmiger Bolzen oder Stift ausgebildet ist, der auf seiner Mantelfläche mit einem Gewinde versehen ist. Hierbei handelt es sich um Schrauben, Gewindebolzen, Dübel oder Anker als Befestigungs- oder Verbindungsmittel.
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Bekannt sind auch rotierbare Schnecken aus Metall, die als Transportschnecken, Dosier- und Förderschnecken, sowie Mischschnecken oder Getriebeschnecken zum Einsatz kommen. Auch diese Bauteile besitzen einen Schaft- und einen Kopfabschnitt. Auf der Mantelfläche des Schaftes sind wendelartige bzw. spiralförmig verlaufende Elemente angeordnet. Bei Getriebeschnecken handelt es sich um nutenförmige Gewindestrukturen in Form einer Spirale zur Kraftübertragung. Der Kopfabschnitt dieser Schnecken dient zum Einspannen in ein Futter, das mit einem Rotationsantrieb in Verbindung steht.
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Aus der
WO 2010/142458 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung länglicher Bauteile aus Metall mit wendelförmigen Nuten, insbesondere Spiralbohrer oder Schnecken, bekannt. Ein Rohling wird ohne vorherige Erwärmung in eine Führungsmatrize eingeführt und nachfolgend in einem Backenwerkzeug mit mindestens zwei beweglichen Backen, deren Innenwandung mindestens einen Abschnitt mit einer als Negativ ausgebildeten Kontur zur Bildung wendelförmiger Nuten aufweist, kalt umgeformt. Der Kaltumformvorgang wird durch einen in axialer Richtung bewegbaren Pressstempel, der am freien Ende des in der Führungsmatrize befindlichen Rohlings angreift, ausgelöst. Aufgrund der anliegenden Presskraft wird der Rohling ohne vorherige Erwärmung mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung des geschlossenen Backenwerkzeuges gepresst. Dabei werden während des Kontaktes mit der Werkzeugkontur durch plastische Kaltverformung wendelförmige Nuten auf der Mantelfläche des Rohlings erzeugt. Nach Beendigung des Kaltpressvorganges wird das Backenwerkzeug geöffnet und der zu einem Bohrer oder einer Schnecke umgeformte Rohling aus diesem entfernt.
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Zusätzlich können noch weitere, vorgelagerte Kaltumformstufen vorgesehen sein, in denen Schaft und/oder Kopf des Rohlings vorgeformt werden.
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Aus der
EP 2 156 909 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Befestigungs- oder Verbindungsmitteln mit radialen Außenkonturen, insbesondere Schrauben oder Gewindebolzen, aus metallischem Vollmaterial bekannt.
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Ein vorgefertigter Rohling wird in ein mehrteiliges Backenwerkzeug mit im Ausgangszustand geöffneten Backen so eingelegt, dass sich mindestens an den Stellen, wo die Backen geöffnet sind, in axialer Richtung erstreckende Ausnehmungen befinden. Die einzelnen Backen des Presswerkzeuges besitzen an ihrer Innenseite zur Ausbildung der radialen Außenkontur eine entsprechende Innenprofilierung als Negativ. Durch Schließen der Backen mittels radialer Krafteinwirkung wird auf den schaftförmigen Abschnitt des fertigen Rohlings ein Gewinde gepresst. Durch in den schaftförmigen Abschnitt des Rohlings eingeformte Ausnehmungen wird verhindert, dass während des Pressvorganges Material zwischen die Backen des Backenwerkzeuges gelangt. Im Bereich der sich in axialer Richtung erstreckenden Ausnehmungen wird während des Pressvorganges keine radiale Außenkontur erzeugt.
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Lediglich bei Schrauben ist eine von vorgenannter klassischer Bauform abweichende Ausführung (
DE 31 16 101 C2 ) bekannt. Bei diesem Schraubelement ist der Schaft zu einer Spirale oder Wendel, auch Helix genannt, verformt. Der als Helix ausgebildete Schaft bildet das Schraubgewinde.
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Ein derartiges Schraubelement wird zum Verbinden halbstarrer Materialien eingesetzt. Die Herstellung dieses Schraubelementes erfolgt durch Wickeln eines abgelängten Drahtabschnittes. Bei diesem Schraubelement ist die Wendelsteigung am kopfseitigen Ende kleiner als am spitzseitigen Bereich. Die Herstellung durch Wickeln von Draht ist, insbesondere dann, wenn stabilere Schraubelemente benötigt werden, mit einem hohen Aufwand verbunden. Außerdem lassen sich so nur Schraubelemente mit einer einzigen Wendel herstellen.
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Aus der
EP 0 019 994 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von ringförmigen Reibbelägen für Reibungskupplungen oder Bremsen bekannt, wobei mittels einer Strangpressvorrichtung als Vorformling ein helixförmiges Produkt als Band gefertigt wird.
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Bekannt ist auch ein Strangpressvorrichtung (
JP 04037411 A ) zur Herstellung eines verdrillten Hohlprofils, wobei um einen geraden Strang mit einem in axialer Richtung verlaufenden Hohlraum mehrere spiralförmig gebogene Stränge gebildet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen zu schaffen, das für eine wirtschaftliche Massenfertigung von Bauteilen mit stabileren Helices geeignet ist und mit geringfügigen technologischen Veränderungen die Herstellung unterschiedlicher Ausführungsvarianten, insbesondere auch solcher mit mehreren Wendeln bzw. Helices, ermöglicht, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist Gegenstand von Anspruch 15. Die Ansprüche 16 bis 25 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen von Merkmalen der Vorrichtung.
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Zur Herstellung der helixartigen Bauteile wird ein stabförmiger Rohling aus Vollmaterial oder eine als längliches Bauteil ausgebildete Hülse eingesetzt. Der Rohling kann auch aus einer Hülse bestehen, die an einem Ende einen aus Vollmaterial bestehenden Abschnitt besitzt.
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Der Rohling kann vorgefertigt werden, z. B. im Rahmen einer komplexen Fertigung in einer Mehrstufenpresse. Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann auch ein vorgeformter Rohling eingesetzt werden, der aus einem schaftförmigen Abschnitt mit einem oder mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden, exzentrisch angeordneten Strängen besteht. Sowohl ein aus Vollmaterial bestehender Stab oder dgl. als auch eine Hülse kann zu einem Rohling mit einem Strang oder zwei Strängen oder sogenanntem „Bein” bzw. „Beinen” vorgeformt werden.
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Im nachfolgenden Fließpressvorgang wird/werden ein einzelner stabförmiger Strang oder mehrere parallel zueinander angeordnete Stränge zu einer Helix oder mehreren ineinander verwundenen Helices umgeformt.
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Der vorgefertigte bzw. vorgeformte Rohling wird in eine Führung eingeführt bzw. eingeschoben und nachfolgend in mindestens einem mehrteiligen Backenwerkzeug mit mindestens zwei beweglichen Backen, deren Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten wendelförmigen Kontur versehen ist, durch Fließpressen umgeformt.
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Bei der Führung kann es sich um eine Führungsmatrize handeln oder die Backen des Backenwerkzeuges können eine entsprechende Führung besitzen.
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Dabei ist wesentlich, dass der Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung des Backenwerkzeuges gegenüber der Mittellinie des Werkzeuges oder des Bauteils in einer Versatzrichtung verschoben ist. Die Führung für den Rohling ist Bestandteil des Werkzeuges. Der Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung des Backenwerkzeuges liegt demzufolge nicht in der Mittellinie des Bauteils bzw. der den Rohling aufnehmenden Führung.
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Die zum Fließpressen erforderliche Umformkraft wird mittels eines am freien Ende des Rohlings angreifenden Pressstempels erzeugt.
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Durch den auf den Rohling ausgeübten Pressdruck wird dieser mindestens teilweise durch die exzentrisch angeordnete Öffnung des geschlossenen Backenwerkzeuges gepresst. Dabei findet während des Kontaktes mit der Werkzeuginnenkontur eine plastische Verformung unter Ausbildung eines wendelförmigen Stranges statt.
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Der Schaft des Rohlings wird mindestens zu einem stabilen Strang mit nahezu konstantem Querschnitt als Helix umgeformt. Dies wird nur ermöglicht durch den Versatz zwischen dem Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung des Backenwerkzeuges gegenüber der vom Flächenschwerpunkt der zentralen Öffnung der Führung ausgehenden Normalen.
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Nach Beendigung des Pressvorganges wird das Backenwerkzeug geöffnet und das hergestellte Bauteil mit einem oder mehreren als Helix umgeformten Strang/Strängen aus diesem entnommen.
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Unter Helices in vorgenanntem Sinn sind Kurven mit konstantem, zunehmendem, oder abnehmendem Radius zu verstehen.
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Eine bevorzugte Verfahrensvariante besteht darin, dass in einem Fließpressvorgang beabstandet zueinander synchron zwei oder mehrere Stränge als Helices gebildet werden können, wobei sich die einzelnen Strängen berührungslos umeinanderwinden, nach Art einer zweigängigen Schraube.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante kann auch darin bestehen, dass in der Mitte des Rohlings, entlang der Längsmittelachse, ein erster gerader Strang gepresst wird und der zweite Strang, dessen Längsmittelachse zur Längsmittelachse des ersten Stranges versetzt ist, als Einfach-Helix gepresst wird, die sich während des Pressvorganges um den ersten Strang windet. Der erste gerade Strang kann an seinem Ende eine Spitze aufweisen, die z. B. im Fall einer Schraube als Zentrierspitze dient.
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Der gerade Strang kann auch bereits im Rahmen einer Vorfertigung des Rohlings erzeugt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Bauteil kann auch aus mindestens zwei parallel zueinander beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden stabilen strangförmigen Armen mit konstantem oder sich in Pressrichtung verringerndem Querschnitt jeweils in Form einer Helix bestehen. Der ursprüngliche Schaft des Rohlings ist zu mindestens zu zwei am Kopfabschnitt beginnenden helixförmigen Strängen umgeformt. Die Stränge sind so zueinander angeordnet, dass deren Flächenschwerpunkte zur Längsmittellinie des Kopfabschnittes um ein bestimmtes Maß, also einem Versatz, beabstandet sind. Das Maß des Versatzes liegt in der Regel im Millimeterbereich.
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Derartige Befestigungs- bzw. Verbindungsmittel ermöglichen eine Vielzahl unterschiedlicher Gestaltungs- und Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie und im Bauwesen. Zum Fließpressen von zwei oder mehreren Strängen als Helices kann zentrisch in die Öffnung des Backenwerkzeuges ein stabiler Dorn eingeführt und fixiert werden. Die während des Pressvorganges gebildeten helixförmigen Stränge winden sich um den Dorn bzw. umschließen diesen. Nach Beendigung des Pressvorganges wird der Dorn wieder entfernt und das Backenwerkzeug zur Entformung geöffnet. Der Dorn kann bis in die Öffnung des Backenwerkzeuges ragen oder auch aus dem Werkzeug herausragen.
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Bei Einsatz einer Hülse als Rohling wird der Dorn bis zum oberen Ende der Hülse oder auch darüber hinausragend eingeschoben. Der untere Abschnitt des Pressstempels ist ebenfalls als Hülse ausgebildet, der sich während des Pressvorganges über den Dorn schiebt. Das hergestellte Bauteil ist nach dem Pressvorgang länger als der eingesetzte Rohling. Es findet eine Längenänderung statt. Durch den Pressvorgang erfolgt gleichzeitig eine Materialverfestigung der Helixstränge.
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Alle Verfahrensschritte, ausgehend von einem abgelängten Stab oder Drahtabschnitt, können in einer Mehrstufenpresse durchgeführt werden.
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Erforderlichenfalls kann der Rohling vor dem Fließpressvorgang noch erwärmt werden. Die Rohlinge können aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen, wie z. B. Aluminium, Kupfer, Stahl oder Legierungen, die durch Fließpressen umformbar sind. Die durch den Fließpressvorgang erzeugten helixförmigen Stränge können unterschiedliche Querschnittsformen besitzen, wie z. B. rund, oval, elliptisch, mehreckig (Vierkant, Sechskant). Die Öffnung des Backenwerkzeuges ist an die entsprechende Querschnittsform angepasst. Die Öffnung der Backen kann auch eine sich in Pressrichtung verändernde Querschnittsform aufweisen, die beispielweise an der Eintrittsstelle in das Backenwerkzeug rund ist und an der Austrittsstelle elliptisch oder oval.
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Je nach gewünschter Ausführung der Helix/Helices des Bauteils kann die formbildende Kontur der Backen, ggf. in Verbindung mit dem Dorn, unterschiedlich sein, insbesondere hinsichtlich Bogenlänge, Krümmung und Torsion bzw. Gangsteigung der Helix.
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Bei Ausführungen mit zwei oder mehr Strängen in Form einer Helix können die einzelnen Helices bzw. Stränge zueinander unterschiedlich parallel beabstandet sein oder es können auch zwei oder mehrere ineinander verwundene Helices gebildet werden, die sich nicht berühren. Möglich ist auch eine Ausführung mit einem gerade verlaufenden Strang und einer Helix, die um diesen Strang gewundenen ist.
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Die Innenkontur der Backenwerkzeuge ist beispielsweise so ausgebildet, dass die benachbarten Helices in Abhängigkeit von der Anzahl der Helices in der Ganghöhe versetzt sind. Bei einer Ausführung mit zwei Helices sind diese um eine halbe Umdrehung bzw. Ganghöhe versetzt.
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Zur Herstellung erfindungsgemäßer Bauteile mit mehreren Helixsträngen kann ein mehrteiliges Backenwerkzeug eingesetzt werden, das exzentrisch angeordnete Pressöffnungen besitzt, die durch die umfangseitigen Backen und einen zentralen Kern bzw. Einsatz begrenzt sind. Es können auch kleine einzelne Backenwerkzeuge zum Einsatz kommen, wobei für jeden Helixstrang ein Backenwerkzeug vorgesehen ist.
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Bei Bauteilen mit zwei oder mehr Strängen in Form einer Helix kann die äußere Begrenzung der Helices größer oder kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Rohlings bzw. dem Außenumfang des Kopfabschnittes sein.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere Schrauben, Gewindebolzen und Verankerungselemente, wie Betonanker Dübel oder dgl., herstellen.
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Beim Einschrauben in Löcher oder Bohrungen werden die Helixstränge leicht zusammengedrückt.
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Ebenfalls lassen sich nach dieser Verfahrensweise rotierbare Schnecken herstellen, die in Misch-, Förder- und Dosieraggregaten eingesetzt werden oder als Getriebeschnecken zur Kraftübertragung Verwendung finden.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile, wie Befestigungs- oder Verbindungsmittel oder Schnecken, können nachträglich noch durch weitere Umformvorgänge, z. B. zur Ausbildung des Kopfabschnittes, behandelt werden. Auch der bzw. die zu einer Helix umgeformten Stränge können erforderlichenfalls nachträglich noch umgeformt werden.
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Durch nachträgliches Stauchen kann die Gangsteigung der Helix verringert werden, wobei zwangsläufig auch die Länge des Stranges geringer wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Beispielen erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
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1 drei unterschiedliche Ausführungsvarianten erfindungsgemäß hergestellter Bauteile in perspektivischer Darstellung
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2 verschiedene Ausführungsvarianten an Rohlingen in vereinfachter Darstellung als Längsschnitt;
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3 die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit einem helixartigen Strang, in vereinfachter Darstellung,
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4 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 3 in vergrößerter Darstellung,
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5 die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit zwei helixartigen Strängen, in vereinfachter Darstellung,
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6 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 5, in vergrößerter Darstellung, und
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7 die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung eines Dübels mit zwei helixartigen Strängen, in vereinfachter Darstellung.
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In der 1 sind verschiedene Bauteile 1 gezeigt, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Abbildung a) zeigt eine Senkkopfschraube, Abbildung b) einen Befestigungsanker und Abbildung c) einen Dübel. Jedes dieser metallischen Bauteile 1 besteht aus einem Kopfabschnitt 2 und zwei sich an diesen in axialer Richtung anschließende Stränge 3 und 4, die als Wendel bzw. Helices ausgebildet sind.
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Die beiden parallel zueinander beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden stabilen Stränge 3, 4 sind ineinander verschlungen, ohne sich zu berühren.
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Jeder Strang 3, 4 ist so am Kopfabschnitt 2 angeordnet, dass der Flächenschwerpunkt des jeweiligen Stranges 3, 4 zur Mittelinie M in einer Versatzrichtung Z verschoben ist, wie in 2 für den Strang 4 gezeigt.
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Die einzelnen Bauteile gemäß 1 unterscheiden sich lediglich in der Querschnittsform sowie der Gangsteigung der Stränge 3, 4 und dem Kopfabschnitt 2.
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Der Fließpressvorgang für die in Abbildung a) gezeigte Senkkopfschraube erfolgte ausgehend von einem Rohling aus Vollmaterial. Der Kopfabschnitt 2 besteht somit auch aus Vollmaterial. Dieser ist am oberen Ende zu einem Senkkopf 5 umgeformt. Wie an sich bei Schrauben üblich, ist der Senkkopf mit einem nicht näher gezeigten Antrieb, z. B. Schlitz oder Torx, für eine Einschraubhilfe ausgerüstet.
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Zum Fließpressen der in den Abbildungen b) und c) gezeigten Bauteile 1 wurden hülsenförmige Rohlinge eingesetzt.
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Der Kopfabschnitt 2 des Ankers gemäß Abb. b) ist als Hülse 6 ausgebildet. Die beiden Stränge 3 und 4 besitzen eine ovale Querschnittsform und sind vergleichsweise stabil ausgebildet. Ein derartiger Anker kann z. B. als Betonanker eingesetzt werden.
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Der Kopfabschnitt 2 des Dübels gemäß Abb. c) ist ebenfalls als Hülse 6 ausgebildet. Die Gangsteigung der Helices bzw. der beiden Stränge 3, 4 des Dübels gemäß Abb. c) ist deutlich kleiner als die des in Abb. b) gezeigten Ankers. Die Hülse 6 des Dübels kann mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube versehen sein.
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In 2 sind verschiedene Varianten an vorgefertigten Rohlingen gezeigt, die zum Fließpressen der erfindungsgemäßen Bauteile 1 eingesetzt werden können.
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Die Rohlinge 7, 7' bestehen aus einem Schaftabschnitt 8 und einem Kopfabschnitt 2. In Abb. a) ist ein erster Rohling 7 gezeigt, der aus Vollmaterial besteht, z. B. als zylinderförmiger Stab. Dieser kann in einer vorgelagerten Umformstufe durch Stauchen eines Drahtabschnittes hergestellt werden.
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In Abbildung b) ist ebenfalls ein zweiter Rohling 7' gezeigt, der sich vom Rohling 7 gemäß Abb. a) dadurch unterscheidet, dass der Schaftabschnitt 8 bereits zwei im Querschnitt ovale Stränge 8a und 8b besitzt, die in vorgelagerten Umformstufen gebildet wurden. Die beiden Stränge 8a, 8b verlaufen gerade. Die Mittelachsen M1 der beiden Stränge 8a und 8b liegen außerhalb der Mittelachse M des Rohlings 7'. Wie nachfolgend noch erläutert, werden die beiden Stränge 8a, 8b jeweils durch Fließpressen zu einer Helix umgeformt.
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Der in Abbildung c) gezeigte dritte Rohling 7 ist eine vorgefertigte Metallhülse 6. Bei dem in Abbildung d) gezeigten Rohling 7' ist der Schaftabschnitt 8 der Metallhülse 6 bereits zu zwei im Querschnitt ovalen Strängen 8a und 8b umgeformt, in analoger Weise wie bei der in Abb. b) gezeigten Ausführung.
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Die vorgeformten Stränge 8a und 8b kann man auch als sogenannte „Beine” bezeichnen. Die Stränge 8a und 8b können auch andere Querschnittsformen besitzen.
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Der Vorteil bei einem Einsatz von Rohlingen mit vorgeformten Strängen besteht darin, dass mit geringeren Presskräften gearbeitet werden kann. Außerdem spielen hier auch die Festigkeit des eingesetzten Materials sowie deren Verpressbarkeit eine Rolle.
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In 3 sind die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit einem helixartigen Strang, in chronologischer Reihenfolge, ausgehend von einem aus Vollmaterial bestehenden Rohling 7 als zylindrischer Stab, gezeigt.
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Die für den Fließpressvorgang erforderliche Vorrichtung besteht aus einem Backenwerkzeug 10 mit vier beweglichen Backen 11, einer Führungsmatrize 12 und einem Pressstempel 13, über den die erforderliche Presskraft aufgebracht wird.
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Backenwerkzeuge mit beweglichen Backen zum Fließpressen von Metallen sind an sich bekannter Stand der Technik.
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Ein derartiges Backenwerkzeug besteht aus einem äußeren, in axialer Richtung verschiebbaren Ring 16, in dem die Backen 11 radial beweglich gelagert sind. Der Ring 16 ist auf einer kegelförmigen Mantelfläche der Backen 11 geführt, die sich in Richtung der Öffnungsbewegung, wie im Verfahrensschritt C zu sehen, verjüngt. Der Ring 16 besitzt eine mit dieser korrespondierende kegelförmige Innenfläche 16.
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Zur Öffnung und zum Schließen des Backenwerkzeuges wird der Ring 16 entweder in Pressrichtung oder in entgegengesetzter Richtung bewegt. Bei Anordnung des Backenwerkzeuges innerhalb einer Mehrstufenpresse wird die Bewegung des Ringes 16 über ein nicht näher gezeigtes Angriffselement durch die Zustellbewegung des Schlittens der Mehrstufenpresse ausgelöst. Die Öffnungs- und Schließbewegung der Backen 11 kann auch in anderer Art und Weise erfolgen.
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Die hülsenförmige Führungsmatrize 12 besitzt eine zentrale Öffnung 12a, deren Querschnittsform an die Querschnittsform des Rohlings 7 angepasst ist. Der Rohling 7, der einen Kopfabschnitt 2 und eine Schaftabschnitt 8 besitzt, wird in die zentrale Öffnung 12a der Führungsmatrize 12 eingeführt (Verfahrensschritt A).
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Zur Auslösung des Pressvorganges wird der Pressstempel 13 zugestellt und in Kontakt mit dem Rohling 7 gebracht.
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Das Backenwerkzeug 10 ist konstruktiv so ausgelegt, dass der Flächenschwerpunkt F der durch die Innenseite der Backen 11 begrenzten Austrittsöffnung gegenüber der in Längsrichtung verlaufenden Mittellinie M des Werkzeuges oder des Rohlings 7 bzw. Bauteils 1 in einer Versatzrichtung Z verschoben ist, wie in 4 gezeigt. Nur durch diesen Versatz ist es möglich, während der Fließpressvorganges über die als Negativ ausbildete Innenkontur 11a der Backen 11 den Schaftabschnitt 8 des Rohlings 7 zu mindestens einem stabilen Strang 4 als Helix zu verformen. Die Verformung des Schaftabschnittes zu einem gewendelten Strang 4 ist vereinfacht als Verfahrensschritt B gezeigt. Durch die hohen Presskräfte findet während des Fließpressvorganges eine Längenänderung statt. Das fertige Bauteil 1 ist länger als der eingesetzte Rohling 7. Nach dem Öffnen der Backen 11 des Backenwerkzeuges 12 wird das fertige helixartige Bauteil 1 entnommen (Verfahrensschritt C). Der Pressstempel 13 übernimmt dabei noch die Funktion als Auswerfer.
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An diesem Bauteil können erforderlichenfalls nachträglich noch spezielle Umformvorgänge vorgenommen werden, wie z. B. die Umformung des verbliebenen Kopfabschnittes zu einem Schraubenkopf (1, Abb. a)).
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In 5 sind die Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit zwei helixartigen Strängen, ausgehend von einem zylinderförmigen Rohling als Vollmaterial, gezeigt. Das Backenwerkzeug unterscheidet sich von dem gemäß 3 dadurch, dass dieses zwei Austrittsöffnungen 15 besitzt. Der Flächenschwerpunkt F (angedeutet durch eine gestrichelte Linie) jeder der beiden Austrittsöffnungen 15 ist gegenüber der Mittellinie des Werkzeuges oder des Bauteils in je einer Versatzrichtung Z verschoben, wie in 6 gezeigt.
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Zusätzlich ist zentrisch noch ein stabiler Dorn 14 angeordnet, der sich bis zur in Pressrichtung zeigenden Stirnseite des in die Führungsmatrize 12 eingeschobenen Rohlings 7 erstreckt (Verfahrensschritt A). Nach dem Schließen der Backen 11 des Backenwerkzeuges 12 gemäß Verfahrensschritt B und der Bewegung des Pressstempel 13 in axialer Richtung wird der Rohling unter hohem Druck durch die Werkzeugöffnungen 15 gepresst, wobei aufgrund der wendelförmigen Innenkontur synchron zwei Helixstränge 3 und 4 gebildet werden, die sich mit gleicher Gangsteigung um den Dorn 14 winden, ohne miteinander in Berührungskontakt zu gelangen. Nach Beendigung des Fließpressvorganges wird der Dorn entfernt, das Backenwerkzeug geöffnet und das Bauteil 1 entnommen.
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In 7 sind die Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung eines Dübels gezeigt. Der Rohling 7 besteht aus einer Hülse 6, die der in 2, Abb. c) gezeigten Ausführung entspricht.
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Die Hülse 6 wird in die Führungsmatrize 12 eingeschoben und von unten wird mittig ein Dorn 14 in die Hülse eingeführt. Der Außendurchmesser des Dornes 14 ist auf den Innendurchmesser der Hülse 6 abgestimmt, sodass dieser mit dem üblichen Spiel bis an das obere Ende der Hülse 6 eingeschoben wird. Der Dorn 14 wirkt während des Pressvorganges zusätzlich noch als stabilisierendes Element für die Hülse 6.
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Der untere Abschnitt des Pressstempels 13 ist ebenfalls als Hülse ausgebildet, wie in der Abbildung zu Verfahrensschritt A zu sehen. Während des Fließpressvorganges greift die in Pressrichtung zeigende ringförmige Stirnseite des Stempels an dem oberen Ende der Hülse 6 an und drückt diese langsam durch die Werkzeugöffnung 15. Dabei schiebt sich der hülsenförmige Abschnitt des Pressstempels 13 über den feststehenden Dorn 14.
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Durch den Fließpressvorgang wird der Schaftabschnitt 8 der Hülse 6 zu zwei wendelförmigen Strängen 3 und 4 umgeformt, die sich um den Dorn 14 winden (Verfahrensschritt B). Nach Beendigung des Pressvorganges wird der Dorn 14 vollständig zurückgefahren und das Backenwerkzeug 10 zur Entformung des Bauteils 1, des Dübels, geöffnet.
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Alternativ kann zur Herstellung eines derartigen Dübels, wie in 1, Abb. c) gezeigt, als Rohling auch eine Hülse mit zwei Strängen 8a und 8b, sogenannten „Beinen” gemäß 2, Abb. d), eingesetzt werden.
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Der Kopfabschnitt 2 des gezeigten Dübels kann nachträglich noch umgeformt werden. Die freien Enden der Helices können nachträglich noch zu einer Spitze verformt werden.
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Alle Arbeitsschritte können in besonders wirtschaftlicher Weise auf einer Mehrstufenpresse durchgeführt werden.
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Nach der beschriebenen Verfahrensweise lassen sich auch erfindungsgemäße Bauteile- mit drei oder vier Helices herstellen.
