DE102013213072A1

DE102013213072A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen

Info

Publication number: DE102013213072A1
Application number: DE102013213072.4A
Authority: DE
Inventors: Viktor Fedorov; Julia Ivanisenko; Brigitte Baretzky; Horst Hahn
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-08
Also published as: EP2821156A1; EP2821156B1

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Umformung von Bauteilen (2) aus Metallwerkstoffen weist wenigstens ein starres, einen Hohlraum (4) zur Aufnahme des Bauteils (2) aufweisendes Umformwerkzeug (3), wenigstens ein um eine Längsachse (5) drehbares, einen Hohlraum (7) zur Aufnahme des Bauteils (2) aufweisendes, sich an das starre Umformwerkzeug (3) anschließendes Umformwerkzeug (6) zur Verformung des Bauteils (2) mittels Torsion und einen Druckstempel (12) zum Aufbringen einer Kraft auf das sich in wenigstens einem der Hohlräume (4, 7) befindende Bauteil (2) auf, um das Bauteil (2) in Längsrichtung (x) durch die Umformwerkzeuge (3, 6) zu befördern. Der Hohlraum (7) des wenigstens einen um eine Längsachse (5) drehbaren Umformwerkzeugs (6) weist in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) unterschiedlich große Querschnitte auf. Der größere Querschnitt des Hohlraums (7) ist in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) nach dem kleineren Querschnitt des Hohlraums (7) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen mit einem starren und einem um eine Längsachse drehbaren Umformwerkzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein Verfahren zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen nach der im Oberbegriff von Anspruch 11 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren sind aus der RU 2021064 A1 bekannt. Dabei wird ein zylindrischer Rohling in einem aus zwei gleichen Teilen aufgebauten Umformwerkzeug verformt. Zur Verformung wird der Rohling zwischen zwei Druckstempeln so gespannt, dass er dicht an die inneren Wandungen des Umformwerkzeugs gepresst wird. Zur Umformung wird der Rohling durch Rotieren beider Teile des Umformwerkzeugs in entgegengesetzten Richtungen rotiert und dabei tordiert. Gleichzeitig wird der Rohling mittels der Druckstempel ständig in axialer Richtung verschoben, sodass jeder Querschnitt des Rohlings den Spalt zwischen den beiden Teilen des Umformwerkzeugs, der die Umformzone bildet, passiert. Dadurch ergibt sich eine starke plastische Verformung des gesamten Rohlings.
Problematisch bei dieser bekannten Vorrichtung und dem damit durchgeführten Verfahren ist jedoch, dass zur Umformung der Rohlinge durch Rotieren unter Druck eine große Kompressionskraft auf dieselben wirken muss, um die Bildung von Mikrorissen zu unterdrücken. Des Weiteren muss eine zusätzliche große Kraft aufgebracht werden, die die Reibungskraft zwischen den Innenwandungen der beiden Teile des Umformwerkzeugs und dem Rohling übersteigt, um eine Verschiebung des Rohlings während der Umformung zu erreichen. Hierfür sind Pressen mit sehr großen Kräften notwendig, was eine starke Einschränkung der Anwendbarkeit des Verfahrens darstellt.
Der größere Nachteil dieser Vorrichtung besteht jedoch darin, dass der untere Teil des Umformwerkszeugs aufgrund der Reibungskraft zwischen den Innenwandungen des Umformwerkzeugs und dem Rohling nach unten gedrückt wird. Dies macht den Einsatz sehr großer und schwerer Axiallager notwendig, um eine Rotation des unteren Teils des Umformwerkzeugs und damit des Rohlings zu realisieren. Aus diesem Grund ist die Lösung gemäß der RU 2021064 A1 nur für verhältnismäßig kleine Bauteile geeignet. Ein weiteres Problem dieses bekannten Standes der Technik besteht darin, dass nur sehr kurze Bauteile hergestellt werden können, da der Rohling von beiden Seiten mittels jeweiliger Druckstempel gespannt sein muss, wodurch die Herstellung längerer Bauteile nicht möglich ist.
Das in der RU 2021064 A1 beschriebene Verfahren baut auf der in Physical Review, 1935, V. 48. P 825 von P. W. Bridgman beschriebenen Methode auf, bei der eine massive plastische Umformung mittels Rotation unter hohem Druck stattfindet. Die Probe wird dabei zwischen zwei Stempeln unter hohem Druck eingespannt, wobei die beiden Stempel gegeneinander drehbar sind. Durch Rotation um einen definierten Winkel können der Probe Verformungen aufgeprägt werden. Allerdings können mit der Methode von Bridgman ebenfalls nur sehr kleine Proben verformt werden.
In der DE 602 24 528 T2 ist die sogenannte Schwedische Methode beschrieben, mit welcher aus einem Pulver Schnellarbeitsstahl hergestellt wird. Dabei wird ein Pulver in Kapseln geschüttet, wonach die Luft aus den Kapseln evakuiert und die Kapseln nachher hermetisch verschweißt werden. Anschließend wird das Pulver bei hohen Temperaturen und einem sehr hohen Druck heißisostatisch zusammengepresst. Mit diesem Verfahren können Stäbe oder Platten als Halbzeuge für weitere Umformprozesse hergestellt werden. Nachteilig ist allerdings der sehr hohe Aufwand dieses Verfahrens.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen zu schaffen, mittels welcher mit möglichst geringem Aufwand auch größere und längere Bauteile hergestellt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Hohlraums des drehbaren Umformwerkzeugs in der Weise, dass der Hohlraum in Bewegungsrichtung des Bauteils zunächst einen kleineren und anschließend einen größeren Querschnitt aufweist, wird die durch den Druckstempel über das Bauteil in das Umformwerkzeug eingebrachte Kraft in verschiedene Kraftkomponenten aufgeteilt, von denen eine Komponente entgegen der Bewegungsrichtung des Bauteils wirkt, sodass die ansonsten in das Umformwerkzeug durch die Reibung zwischen dem Bauteil und dem Umformwerkzeug in Bewegungsrichtung eingeleitete Kraft kompensiert und die nach unten wirkende Kraft erheblich verringert wird. Dadurch kann auf die ansonsten notwendige sehr große Dimensionierung der Axiallager verzichtet werden, was die Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erst ermöglicht.
Dabei erfolgt die Verformung des Bauteils zum einen mittels des Druckstempels, der das Bauteil in die Hohlräume der wenigstens zwei Umformwerkzeuge einpresst, und zum anderen mittels der Verdrehung des drehbaren Umformwerkzeugs relativ zu dem starren Umformwerkzeug und der sich daraus ergebenden Torsion des Bauteils.
Eine einfach herstellbare und für die Praxis besonders gut einsetzbare Ausführungsform des Hohlraums des wenigstens einen um eine Längsachse drehbaren Umformwerkzeugs kann sich dadurch ergeben, dass dasselbe in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist.
Wenn in einer weiteren vortelihaften Ausgestaltung der Erfindung wenigstens zwei starre Umformwerkzeuge vorgesehen sind, wobei eines der starren Umformwerkzeuge in Bewegungsrichtung des Bauteils vor dem drehbaren Umformwerkzeug angeordnet ist, und wobei das andere starre Umformwerkzeug in Bewegungsrichtung des Bauteils nach dem drehbaren Umformwerkzeug angeordnet ist, so wird eine zusätzliche Umformung des Bauteils an der zusätzlichen Schnittstelle zwischen dem drehbaren und dem zweiten starren Umformwerkzeug erreicht.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Hohlraum des in Bewegungsrichtung des Bauteils nach dem drehbaren Umformwerkzeug angeordneten starren Umformwerkzeugs in Bewegungsrichtung des Bauteils unterschiedlich große Querschnitte aufweist, wobei der kleinere Querschnitt des Hohlraums in Bewegungsrichtung des Bauteils nach dem größeren Querschnitt angeordnet ist. Durch die Verringerung des Querschnitts des Hohlraums des zweiten starren Umformwerkzeugs in Bewegungsrichtung des Bauteils wird eine zusätzliche Umformung des Bauteils erreicht, wodurch sich eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit desselben ergibt. Durch diese Ausgestaltung des Hohlraums des zweiten starren Umformwerkzeugs wird außerdem eine Gegenkraft gegen die Kraft des Druckstempels aufgebracht, wodurch auf einen ansonsten möglicherweise notwendigen Gegenstempel verzichtet werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass der Hohlraum des in Bewegungsrichtung des Bauteils nach dem drehbaren Umformwerkzeug angeordneten starren Umformwerkzeugs in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist. Ein Kegelstumpf stellt, wie bereits oben erwähnt, eine besonders einfache geometrische Form dar, mit der die Verringerung eines Querschnitts eines Hohlraums realisiert werden kann.
Um eine zusätzliche Verformung des Bauteils zu erreichen, kann des Weiteren eine auf den Druckstempel wirkende Schlageinrichtung vorgesehen sein.
Ein zumindest annäherndes Gleichgewicht zwischen der durch die Reibung zwischen dem Bauteil und der Wand des Hohlraums des drehbaren Umformwerkzeugs einerseits und der in Gegenrichtung zu der Bewegungsrichtung des Bauteils wirkenden Kraft andererseits kann erreicht werden, wenn des Weiteren vorgesehen ist, dass der Tangens des Winkels des Kegelstumpfs des Hohlraums des um eine Längsachse drehbaren Umformwerkzeugs gegenüber der Längsachse wenigstens annähernd dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Bauteil und dem drehbaren Umformwerkzeug entspricht.
Wenn des Weiteren mehrere um eine Längsachse drehbare Umformwerkzeuge vorgesehen sind, wobei zwischen jeweils zwei drehbaren Umformwerkzeugen ein starres Umformwerkzeug angeordnet ist, so ergibt sich eine zusätzliche Umformung des Bauteils, die die Festigkeit desselben weiter erhöht.
Eine verfahrensgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von Anspruch 9.
Durch die erfindungsgemäße Torsion des Bauteils mittels des um eine Längsachse drehbaren Umformwerkzeugs in einem kontinuierlichen Prozess können im Prinzip beliebig lange Bauteile aus Metallwerkstoffen hergestellt werden, wobei sich durch die plastische Umformung mittels Torsion und den durch den Druckstempel aufgebrachten hohen Druck eine erhebliche Umformung und Verfestigung ergibt.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteile können zum Beispiel zu hochfestem Konstruktionswalzmaterial, hochfesten kaltgezogenen Drähten oder ähnlichem weiterverarbeitet werden. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus ferromagnetischen Materialien für die Herstellung von Walzblechen und Bandgütern für die Elektrotechnik eingesetzt werden.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Zuführung des Rohmaterials zur Bildung des Bauteils diskontinuierlich erfolgt, wobei durch die Torsion eine Reibverschweißung aufeinanderfolgender Rohmaterialien zu einem kontinuierlichen Bauteil erfolgt. Eine solche diskontinuierliche Zuführung des Rohmaterials bietet sich beispielsweise an, wenn bereits Halbzeuge mit einer bestimmte Länge zur Verfügung stehen, die dann durch das erfindungsgemäße Verfahren zu einem kontinuierlichen Bauteil umgeformt werden können, da sich durch die extreme Torsion der Bauteile eine Reibverschweißung aufeinanderfolgender Rohmaterialien ergibt.
Alternativ dazu kann die Zuführung des Rohmaterials zur Bildung des Bauteils kontinuierlich erfolgen. Auch auf diese Weise ist selbstverständlich die Herstellung eines grundsätzlich beliebig langen Bauteils möglich.
Bereits vor der Torsion des Bauteils mittels der Verdrehung des beweglichen Umformwerkzeugs gegenüber dem starren Umformwerkzeug kann sich ergeben, wenn durch den Druckstempel eine derartige Kraft aufgebracht wird, dass das Bauteil so in den Hohlraum des starren Umformwerkzeugs eingepresst wird, dass der Hohlraum im Wesentlichen ausgefüllt ist.
Die Umformung des Bauteils kann dadurch verbessert werden, dass auf den Druckstempel in bestimmten zeitlichen Abständen eine Schlagkraft aufgebracht wird. Auf diese Weise wird das Bauteil zusätzlich zu der Umformung durch den hydrostatischen Druck mittels des Druckstempels und der Torsion mittels der Verdrehung des drehbaren Umformwerkzeugs gegenüber dem starren Umformwerkzeug auch durch Schmieden verformt.
Die Umformung des Bauteils kann weiter verbessert werden, wenn jeder Querschnitt des Bauteils um mehrere Umdrehungen tordiert wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Bauteils während der Umformung gemessen und das Bauteil entsprechend der Messungen temperiert wird. Auf diese Weise ist eine zu jedem Zeitpunkt optimale Umformung des Bauteils möglich, da dieses dann auf einer für die Umformung geeigneten Temperatur gehalten werden kann.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Vorrichtung aus 1;
3 eine Prinzipdarstellung der Kraftverteilung in dem Hohlraum des drehbaren Umformwerkzeugs;
4 eine erste Ausführungsform eines Rohlings zur Verarbeitung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;
5 eine zweite Ausführungsform eines Rohlings zur Verarbeitung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren; und
6 eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung aus 1.
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Umformung von Bauteilen 2 aus Metallwerkstoffen. Als Metallwerkstoffe kommen die unterschiedlichsten Materialien in Frage, wie beispielsweise Aluminiumwerkstoffe, Stahlwerkstoffe, Titanwerkstoffe und ähnliches, sowie Legierungen aus verschiedenen Metallen bzw. bei solchen Legierungen üblichen Zusatzstoffen.
Während in 1 die Vorrichtung 1 in größerem Umfang, d. h. mit einer größeren Anzahl an zusätzlichen Bauteilen dargestellt ist, zeigt 2 eine vereinfachte Darstellung der Vorrichtung 1 mit deren wichtigsten Bauteilen. Die Vorrichtung 1 weist wenigstens ein starres Umformwerkzeug 3 auf, das wiederum einen Hohlraum 4 zur Aufnahme des Bauteils 2 aufweist. In der mit ”x” bezeichneten Bewegungsrichtung des Bauteils 2, auf die zu einem späteren Zeitpunkt noch näher eingegangen wird, ist nach dem starren Umformwerkzeug 3 ein um eine Längsachse 5 drehbares Umformwerkzeug 6 angeordnet. Das drehbare Umformwerkzeug 6, das sich an das starre Umformwerkzeug 3 anschließt, weist ebenfalls einen Hohlraum 7 zur Aufnahme des Bauteils 2 auf.
Im vorliegenden Fall schließt sich an das drehbare Umformwerkzeug 6 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 ein weiteres starres Umformwerkzeug 8 an, das ebenfalls einen Hohlraum 9 zur Aufnahme des Bauteils 2 aufweist. In Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 ist also das erste starre Umformwerkzeug 3 vor dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und das zweite starre Umformwerkzeug 8 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 nach dem drehbaren Umformwerkzeug 6 angeordnet. Die Hohlräume 4, 7 und 9 sind dabei koaxial zueinander angeordnet.
Da das Bauteil 2 in seiner Bewegungsrichtung x zuerst in dem oberen starren Umformwerkzeug 3 und erst später in dem unteren, starren Umformwerkzeug 8 bearbeitet wird, wird das starre Umformwerkzeug 3 zur besseren Unterscheidung nachfolgend als erstes starres Umformwerkzeug 3 und das untere Umformwerkzeug als zweites starres Umformwerkzeug 8 bezeichnet. In Bewegungsrichtung x schließen sich an das zweite starre Umformwerkzeug 8 mehrere Auflageelemente an, denen jedoch keine größere Bedeutung zukommt.
Die Umformwerkzeuge 3, 6 und 8 sind zweiteilig ausgebildet und weisen jeweils ein Innenteil 3a, 6a und 8a sowie am das Innenteil 3a, 6a und 8a umgebendes Außenteil 3b, 6b und 8b auf. Die Innenteile 3a, 6a und 8a können aus einem anderen Material bestehen als die Außenteile 3b, 6b, 8b. Zwischen dem Außenteil 3b des ersten starren Umformwerkzeugs 3 und dem Außenteil 6b des drehbaren Umformwerkzeugs 6 ist im vorliegenden Fall ein Lagerelement 11 angeordnet, das eine Abstützung des starren Umformwerkzeugs 3 an dem drehbaren Umformwerkzeug 6 bzw. umgekehrt bildet. In ähnlicher Weise ist zwischen dem Außenteil 6b des drehbaren Umformwerkzeugs 6 und dem Außenteil 8b des zweiten starren Umformwerkzeugs 8 ein Lagerelement 12 angeordnet, das ebenfalls eine Abstützung des drehbaren Umformwerkzeugs 6 an dem starren Umformwerkzeug 8 bzw. umgekehrt darstellt.
Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 einen Druckstempel 12 auf, mit dem eine Kraft auf das sich in wenigstens einem der Hohlräume 4, 7 und/oder 9 befindenden Bauteil 2 aufgebracht werden kann, um das Bauteil 2 in Längsrichtung durch die Umformwerkzeuge 3, 6 und 8 zu bewegen bzw. zu befördern. Hierbei bringt der Druckstempel 12 vorzugsweise eine derartige Kraft auf das Bauteil 2 auf, dass dieses gegen die Innenwände des Hohlraums 4 des ersten starren Umformwerkzeugs 3 gepresst wird. Das Bauteil 2 wird also durch den von dem Druckstempel 12 aufgebrachten hydrostatischen Druck in dem ersten starren Umformwerkzeug 3 umgeformt. Durch den Druckstempel 12 wird vorzugsweise eine derartige Kraft aufgebracht, dass das Bauteil 2 durch dieses Einpressen den Hohlraum 4 und gegebenenfalls auch die Hohlräume 7 und 9 im Wesentlichen ausfüllt.
Eine zusätzliche Umformung des Bauteils 2 wird durch eine Rotation des drehbaren Umformwerkzeugs 6 um seine Längsachse 5 erreicht. Da das Bauteil 2 an der inneren Wandung des Hohlraums 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6 anliegt und weil zwischen dem Bauteil 2 und der inneren Wandung des Hohlraums 7 eine hohe Reibung herrscht, wird das Bauteil 2 bei der Drehung des drehbaren Umformwerkzeugs 6 um seine Längsachse 5 ebenfalls bewegt und, in Abhängigkeit des Winkels, um den das drehbare Umformwerkzeug 6 gedreht wird, tordiert bzw. durch Torsion umgeformt.
Mit der Vorrichtung 1 kann also ein Verfahren zur Umformung des Bauteils 2 durchgeführt werden, bei dem dasselbe durch Verdrehen des drehbaren Umformwerkzeugs 6 und durch Aufbringen einer Kraft durch den Druckstempel 12 gleichzeitig durch Torsion und hydrastatischen Druck umgeformt wird. Der Winkel, um den das drehbare Umformwerkzeug 6 gedreht wird, ist dabei beliebig. Je nach gewünschtem Umformgrad können auch mehrere Umdrehungen des drehbaren Umformwerkzeugs 6 vorgesehen sein. Grundsätzlich ist die Anzahl der Umdrehungen, um die das drehbare Umformwerkzeug 6 rotiert wird, beliebig und hängt vom gewünschten Umformgrad ab.
Der Hohlraum 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6 weist in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 unterschiedlich große Querschnitte auf, wie dies in 2 deutlich zu erkennen ist. Hierbei ist der größere Querschnitt des Hohlraums 7 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 nach dem kleineren Querschnitt des Hohlraums 7 angeordnet. Dies führt dazu, dass die durch den Druckstempel 12 auf das Bauteil 2 aufgebrachte Kraft in mehrere Komponenten aufgeteilt wird, wie dies in 3 anschaulich dargestellt ist. Im vorliegenden Fall weist der Hohlraum 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6 die Form eines Kegelstumpfs auf, der sich nach unten, d. h. in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2, öffnet.
Im Einzelnen handelt es sich dabei um eine Druckkraft N des Bauteils 2 auf die innere Wand des Hohlraums 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6, um eine horizontale Komponente S der Druckkraft N, um eine vertikal nach oben gerichtete Komponente H der Druckkraft N und um eine nach unten gerichtete Reibungskraft R des Bauteils 2 gegenüber der Wand des Hohlraums 7 des Umformwerkzeugs 6. Durch die horizontale Komponente S der Druckkraft N entsteht eine Reaktionskraft S₁ der Wand des Hohlraums 7. Des Weiteren entsteht durch die Druckkraft N eine Reaktionskraft N₁ der Wand des Hohlraums 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6.
Da das Material des Bauteils 2 unter dem durch den Druckstempel 12 aufgebrachten hydrostatischen Druck als eine sehr zähe Flüssigkeit betrachtet werden kann, gelten für einen solchen Stoff bestimmte hydrostatische Gesetze. Deshalb gilt für die nach unten gerichtete Reibungskraft R des Bauteils 2 gegen die innere Wand des Hohlraums 7: R = N₁ × f, wobei f der Reibungskoeffizient des Materials des Bauteils 2 gegenüber der inneren Wand des Hohlraums 7 bei hohem Druck ist. Um die Reibungskraft R zu kompensieren, wird die nach oben gerichtete Kraft H benötigt. Wenn die Beziehung R ungefähr gleich H eingehalten wird, können auch bei Aufbringung einer sehr hohen Last auf das drehbare Umformwerkzeug 6 schwere Lager vermieden werden. Auch wenn dieses Kräftegleichgewicht nicht erreicht wird, ergibt sich zumindest eine erhebliche Entlastung der Lagerelemente 10 und 11. Diese Beziehung R ungefähr gleich H wird dadurch eingehalten, dass der Hohlraum 7 wie oben beschrieben in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 zunächst einen kleineren und in Bewegungsrichtung x anschließend einen größeren Querschnitt aufweist.
Um die genannte Beziehung R ungefähr gleich H möglichst exakt einzuhalten, entspricht der Tangens (tg) des Winkels α des Kegelstumpfs des Hohlraums 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6 gegenüber der Längsachse 5 wenigstens annähernd dem Reibungskoeffizienten f zwischen dem Bauteil 2 und der inneren Wand des Hohlraums 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6. Für die Kraft H gilt also: H = tgα × N. Da N = N₁ gilt, muss die folgende Bedingung berücksichtigt werden, um die Kraft R zu kompensieren: R = H und N1 × f = tgα × N, woraus tgα = f folgt.
Der Reibungskoeffizient f ist zwar von vielen unterschiedlichen Faktoren abhängig, seine Größe ist jedoch zumindest ungefähr bekannt und kann für ein konkretes Material experimentell ermittelt werden. Um dennoch eventuell insbesondere zwischen dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und dem starren Umformwerkzeug 8 auftretende Kräfte zu kompensieren, ist das Lagerelement 11 vorgesehen. Dieses muss jedoch, wie bereits erwähnt, erheblich geringer dimensioniert werden, als dies bei bekannten Lösungen der Fall wäre. Aus demselben Grund ist auch das Lagerelement 10 zwischen dem ersten starren Umformwerkzeug 3 und dem drehbaren Umformwerkzeug 6 vorgesehen, da auch hier gewisse Kräfte auftreten können. Statt der Lagerelemente 10 und 11 können auch reibungsmindernde Einlagen oder ähnliches zwischen dem ersten starren Umformwerkzeug 3 und dem drehbaren Umformwerkzeug 6 sowie zwischen dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und dem zweiten starren Umformwerkzeug 8 vorgesehen sein.
Aus 2 geht des Weiteren hervor, dass auch der Hohlraum 9 des zweiten starren Umformwerkzeugs 8 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 unterschiedlich große Querschnitte aufweist. Im Gegensatz zu dem Hohlraum 7 des drehbaren Umformwerkzeugs 6 ist jedoch der kleinere Querschnitt des Hohlraums 9 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 nach dem größeren Querschnitt des Hohlraums 9 angeordnet. Ähnlich wie im Falle des Hohlraums 7 ist auch der Hohlraum 9 des zweiten starren Umformwerkzeugs 8 in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet. Statt der Kegelstumpfform der Hohlräume 7 und 9 ist auch eine andere Form möglich, bei der der Querschnitt sich verändert, wie beispielsweise eine Pyramidenform. Durch die über ihre Länge unterschiedlichen Querschnitte der Hohlräume 7 und 9 ergibt sich eine weitere plastische Verformung der Bauteile 2.
Vorzugsweise ist der kleinere Durchmesser des Hohlraums 9 kleiner als der Durchmesser des Hohlraums 4, so dass sich innerhalb der Vorrichtung 1 ein Druck aufbaut. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Austrittsquerschnitt aus dem Hohlraum 9 auf mehrere einzelne Querschnitte zu verteilen. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, wenn die Summe sämtlicher Querschnitte kleiner ist als der Querschnitt des Hohlraums 4 des ersten starren Umformwerkzeugs 3.
Zusätzlich werden der Durchmesser von sämtlichen Hohlräumen 4, 7 und 9 sowie der Winkel α der Hohlräume 7 und 9 sowie der Durchmesser der Austrittsöffnung an der Unterseite des Hohlraums 9 des zweiten starren Umformwerkzeugs 8 so gewählt, dass ihr gemeinsamer Widerstand groß genug ist, um das Bauteil 2 innerhalb der Vorrichtung 1 unter hohem Druck tordieren zu lassen.
Bei dem mit der Vorrichtung 1 durchgeführten Verfahren zum Umformen des wenigstens einen Bauteils 2 wird die Torsion des Bauteils 2 mittels des drehbaren Umformwerkzeugs 6 in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt. Die Zuführung des Rohmaterials zur Bildung des Bauteils 2 kann diskontinuierlich, d. h. zum Beispiel in Form einzelner Rohteile, erfolgen. In diesem Fall ergibt sich durch die Torsion der im Prozess aufeinanderfolgenden Rohteile eine Reibverschweißung, so dass das letztendlich hergestellte Produkt, das insbesondere ein weiterverarbeitbares Halbzeug darstellt, dennoch ein kontinuierliches Bauteil 2 ist. Die mit der Vorrichtung 1 hergestellten Halbzeuge können beispielsweise für hochfestes Konstruktionswalzmaterial, hochfeste kaltgezogene Drähte und ähnlichem weiterverarbeitet werden. Des Weiteren können Halbzeuge aus ferromagnetischen Materialien zur Herstellung von Walzblechen und Bandgütern für die Elektroindustrie hergestellt werden. Auch im Flugzeug- und Automobilbau sowie in der Energiewirtschaft können die durch das Verfahren hergestellten Halbzeuge verwendet werden.
Alternativ kann die Zuführung des Rohmaterials zur Bildung des Bauteils 2 auch kontinuierlich erfolgen. Beispielsweise kann eine Zuführleitung in den Hohlraum 4 vorgesehen sein, durch welche dann auch Pulver, Späne oder andere lose Rohmaterialien eingegeben werden können, um mittels des hydrostatischen Drucks und anschließender Torsion das Bauteil 2 als Halbzeug herzustellen. Auch Kombinationen dieser Zuführungsarten sind möglich.
Grundsätzlich können als Rohmaterialien für das Bauteil 2 metallische Pulver, beispielsweise aus Schnellarbeitsstahl, amorphem Pulver oder Granulat, Bänder, beispielsweise auch Bänder aus Hartmagnetlegierungen auf Seltenerdenbasis, die durch Schnellabschreckverfahren hergestellt sind, oder auch Abfälle, wie beispielsweise Stanzabfälle, eingesetzt werden.
In 4 ist eine beispielhafte Form eines Rohmaterials 2a dargestellt, das zu Beginn des Prozesses in die Hohlräume 7 und 9 der Umformwerkzeuge 6 und 8 eingelegt wird. Dieses Rohmaterial 2a ist im Wesentlichen an die Form der Hohlräume 7 und 9 angepasst, so dass sichergestellt ist, dass auch zu Beginn des Prozesses die Hohlräume 7 und 9 ausgefüllt sind. Die nachfolgend zugeführten Rohmaterialien können dann eine zylindrische Form aufweisen, wie beispielsweise in 5 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 2b bezeichnet. 4 zeigt also einen profilierten Ausgangsrohling 2a, wohingegen 5 einen zylindrischen Ausgangsrohling 2b zeigt.
Nach dem Einlegen des profilierten Ausgangsrohlings 2a von 4 wird der zylindrische Ausgangsrohling 2b von 5 auf den profilierten Ausgangsrohling 2a gestellt und die beiden Rohlinge 2a und 2b werden mittels des Druckstempels 12 zusammengespannt, bis sie dicht in die Hohlräume 4, 7 und gegebenenfalls 9 eingepresst sind. Erst anschließend wird das drehbare Umformwerkzeug 6 rotiert. Aufgrund der Reibung zwischen der Oberfläche der Rohlinge 2a und 2b und der Innenwand der Hohlräume 4, 7 und gegebenenfalls 9 wird das Drehmoment des drehbaren Umformwerkzeugs 6 auf die Rohlinge 2a und 2b übertragen. So lange die Vorrichtung 1 kontinuierlich produziert, ist es nicht erforderlich, ein weiteres Rohteil 2a einzulegen, sondern es müssen lediglich noch zylindrische Rohteile 2b eingelegt werden, da dann ja sämtliche Hohlräume 4, 7 und 9 ausgefüllt sind.
Wie bereits oben erwähnt ist 1 eine detailliertere Darstellung der Vorrichtung 1, bei der auch zusätzliche Bauteile zu erkennen sind. So ist in 1 zusätzlich zu den bereits in 2 dargestellten Bauteilen eine Schlageinrichtung 13 dargestellt, die auf den Druckstempel 12 wirkt und mit der in bestimmten zeitlichen Abständen eine Schlagkraft auf den Druckstempel 12 aufgebracht werden kann, um zusätzlich zu der Umformung des Bauteils 2 mittels hydrostatischem Druck und Torsion auch eine Umformung mittels Schmieden zu erreichen. Die Schlageinrichtung 13 weist im vorliegenden Fall einen Hydrohammer 14 auf, der wiederum einen Schläger 15 aufweist, der über eine Druckstempelhalterung 16 auf den Druckstempel 12 schlägt.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise wenn das obere Ende des Bauteils 2 bis zu der Trennebene zwischen dem ersten starren Umformwerkzeug 3 und dem drehbaren Umformwerkzeug 6 geschoben wurde, der Druckstempel 12 nach oben angehoben und es wird ein neues Bauteil 2 in den Hohlraum 4 des ersten starren Umformwerkzeugs 3 eingelegt. Die Zuführung erfolgt in diesem Fall also diskontinuierlich, wie oben kurz angedeutet.
Während des Durchgangs der Bauteile 2 durch den Anschluss zwischen dem ersten starren Umformwerkzeug 3 und dem drehbaren Umformwerkzeug 6 wird auch die körnige Mikrostruktur des jeweiligen Bauteils 2 dank der Torsion, dem hydrostatischen Druck und gegebenenfalls dem Schmieden zerkleinert. Eine weitere Umformung des Bauteils 2 ergibt sich beim Durchgang durch den Bereich zwischen dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und dem zweiten starren Umformwerkzeug 8. Das sich letztendlich ergebende Bauteil 2 weist dadurch ein dichtes und homogenes Gefüge auf. Dem zweiten starren Umformwerkzeug 8 kann ein weiteres Umformwerkzeug im Sinne eines Strangpresswerkzeugs nachgeschaltet werden, das dem Bauteil 2 einen beliebigen Querschnitt verleiht. Beispielsweise können quadratische, kreisförmige, ellipsenförmige, sechseckige und ähnliche Profile hergestellt werden.
Durch die hohe Schlagenergie des Hydrohammers 14, die beispielsweise zwischen 200 J und 25 kJ liegen kann, sowie einer Schlagfrequenz von bis zu 40 Hz ist es möglich, die während der Torsionsverarbeitung durch das drehbare Umformwerkzeug 6 entstehenden Reibungskräfte zu überwinden, so dass das Bauteil 2 durch sämtliche Hohlräume 4, 7 und 9 schrittweise durchgeschoben werden kann.
Dabei wird mit dem Schlag des Schlägers 15 des Hydrohammers 14 die Druckstempelhalterung 16, der Druckstempel 12 und das Bauteil 2 nach unten verschoben. Da das Außenteil 3b des ersten starren Umformwerkzeug 3 mittels zweier Platten 17 an einer Säule 18 gelagert ist, ist dabei die Verschiebung des drehbaren Umformwerkzeugs 6 relativ klein, da die Platten 17 sowie das starre Umformwerkzeug 8, das ebenfalls mittels zweier Platten 19 an der Säule 18 gelagert ist, sich dieser Verschiebung entgegensetzen. Aus diesem Grund wird das Bauteil 2 stärker als das drehbare Umformwerkzeug 6 verschoben. Die Verschiebung des Bauteils 2 durch die Einwirkung der Schlageinrichtung 13 hängt von der Reibungskraft, der Spannkraft des Bauteils 2, der Schlagenergie und der Steifigkeit der gesamten Vorrichtung 1 ab. Eine beispielhafte Verschiebung des Bauteils 2 durch einen Schlag der Schlageinrichtung 13 kann 0,01 bis 0,5 mm betragen. Dadurch ergibt sich bei einer angenommenen Schlagfrequenz von 10 Hz die Geschwindigkeit der Verschiebung des Bauteils 2 von 0,1 bis 5 mm/s. Durch diesen verhältnismäßig langsamen Vorschub des Bauteils 2 durch die Torsions-Umformzonen wird ein ausreichender Umformgrad erzielt. Die Höhe der Umformzone zwischen dem ersten starren Umformwerkzeug 3 und dem drehbaren Umformwerkzeug 6 einerseits und zwischen dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und dem zweiten starren Umformwerkzeug 8 kann beispielsweise 1 cm betragen. Da die Dauer eines Schlags, d. h. die Einwirkung der Schlageinrichtung 13 auf den Druckstempel 12, sehr kurz ist und nur einige Millisekunden beträgt, wird die Rotation des drehbaren Umformwerkzeugs 6 praktisch nicht unterbrochen.
Durch die Schlageinrichtung 13 und das mit derselben durchgeführte Schmieden des Bauteils 2 werden durch die Torsion mittels des drehbaren Umformwerkzeugs 6 in dem Bauteil 2 entstehende Mikrorisse geheilt. Diese Mikrorisse können bei der massiven plastischen Umformung von Materialien mit geringer Duktilität entstehen und würden ansonsten die Qualität des mit der Vorrichtung 1 hergestellten Halbzeugs vermindern. Dadurch, dass das Schmieden diese Mikrorisse heilt, kann auf die ansonsten notwendige Anwendung hoher Temperaturen verzichtet werden. Die Zeitspanne zwischen der Bildung des Mikrorisses und dem diesen heilenden Schlag durch die Schlageinrichtung 13 beträgt bei einer Schlagfrequenz von 20 Hz lediglich 0,05 s. Durch den hydrostatischen Druck, der durch den Druckstempel 12 auf das Bauteil 2 ausgeübt wird, wird ein vollständiges Reißen des Bauteils 2 aufgrund der Torsion vermieden.
Durch die starke plastische Verformung und die durch die Schlageinrichtung 13 zusätzlich aufgebrachte Schlagbelastung wird in der engen Kontaktzone zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bauteilen 2 Wärme erzeugt. Durch die Zusammenwirkung der Torsion und der sich dadurch ergebenden starken Scherverformung unter hohem hydrostatischem Druck und der sich ergebenden Wärme werden die aufeinanderfolgenden Bauteile 2 miteinander verschweißt. Durch Variation der mechanischen Auswirkungen des Scherungsgrads und der Scherungsrate sowie der Schlagbelastung wird die Temperatur des Prozesses begrenzt.
Da bei der massiven plastischen Verformung bis zu 95% der Verformungsenergie in Wärme umgewandelt wird, ergibt sich eine Begrenzung der Verformungsrate durch die Rate der Wärmeleitung von dem Bauteil 2 zu dem jeweiligen Umformwerkzeug 3, 6 oder 8 und zu einer möglicherweise eingesetzten Kühlflüssigkeit. Vorzugsweise sollte die Temperatur des Bauteils 2 während der Bearbeitung unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Materials des Bauteils 2 gehalten werden. Aus diesem Grund kann eine Temperierung der Vorrichtung 1 erforderlich sein. Im Zuge einer solchen Temperierung kann auch vorgesehen sein, die Temperatur des Bauteils 2 während der Umformung zu messen und das Bauteil 2 entsprechend der Messungen zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Eine entsprechende Temperaturmesseinrichtung ist in den Figuren nicht dargestellt. Möglicherweise ist auch eine Temperierung der Rohteile 2a bzw. 2b vor dem Eingeben derselben in die Vorrichtung 1 sinnvoll. Auch nach der Umformung kann ein Kühlen des mittels der Vorrichtung 1 hergestellten Halbzeugs erfolgen. Beispielsweise kann zur Kühlung flüssiger Stickstoff eingesetzt werden. Bei bestimmten Materialien kann es auch erforderlich sein, das Bauteil 2 zu heizen, um eine bessere Umformung zu erreichen.
Zum Antrieb des drehbaren Umformwerkzeugs 6 ist eine Antriebseinrichtung 20 vorgesehen, die im vorliegenden Fall einen Elektromotor 21 und ein Schneckengetriebe 22 aufweist. Das Schneckengetriebe 22 kann beispielsweise eine von dem Elektromotor 21 angetriebene Schnecke 23 und ein das drehbare Umformwerkzeug 6 antreibendes Schneckenrad 24 aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Antriebseinrichtung 20 denkbar. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung 20 auch ein Zahnradgetriebe, ein Kettenantrieb oder ähnliches aufweisen.
Die Höhe der Spalte zwischen dem ersten starren Umformwerkzeug 3 und dem drehbaren Umformwerkzeug 6 sowie zwischen dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und dem zweiten starren Umformwerkzeug 8 können mittels zweier Verstellscheiben 25 verstellt werden.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1, bei der zusätzlich zu dem ersten starren Umformwerkzeug 3, dem drehbaren Umformwerkzeug 6 und dem zweiten starren Umformwerkzeug 8 noch ein zweites drehbares Umformwerkzeug 26 und ein drittes starres Umformwerkzeug 27 vorgesehen sind. Das zweite drehbare Umformwerkzeug 26 weist einen Hohlraum 28 auf, der analog zu dem Hohlraum 7 des ersten drehbaren Umformwerkzeugs 6 ausgeführt sein kann, d. h. der zwei unterschiedlich große Querschnitte aufweist, wobei der größere Querschnitt des Hohlraums 28 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 nach dem kleineren Querschnitt des Hohlraums 28 angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Hohlraum 28 ebenfalls eine Kegelstumpfform auf. Das dritte starre Umformwerkzeug 27 weist einen Hohlraum 29 auf, der im Wesentlichen dem Hohlraum 9 des zweiten starren Umformwerkzeugs 8 entspricht, d. h. dessen Querschnitt unterschiedlich groß ist, wobei der kleinere Querschnitt des Hohlraums 29 in Bewegungsrichtung x des Bauteils 2 nach dem größeren Querschnitt des Hohlraums 29 angeordnet ist. Wiederum ist der Hohlraum 29 vorzugsweise in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet, analog dem Hohlraum 9 des zweiten starren Umformwerkzeugs 8. Das drehbare Umformwerkzeug 26 weist eine Antriebseinrichtung 30 auf, die ähnlich zu der oben beschriebenen Antriebseinrichtung 20 ausgebildet sein kann.
Grundsätzlich kann auch eine größere Anzahl von um die Längsachse 5 drehbarer Umformwerkzeuge vorgesehen sein, wobei jeweils zwischen zwei drehbaren Umformwerkzeugen ein starres Umformwerkzeug angeordnet ist. Dabei können die drehbaren Umformwerkzeuge in einer Richtung oder in Gegenrichtungen rotieren. Der Einsatz mehrerer drehbarer Umformwerkzeuge, wie beispielsweise der drehbaren Umformwerkzeuge 6 und 26, ist insbesondere bei der Verarbeitung von Bauteilen 2 mit sehr großem Durchmesser zu bevorzugen, da das Bauteil 2 eine größere Anzahl an Ebenen passiert, in denen derselbe tordiert wird. Diese wiederholte Torsion ist für das Homogenisieren des Gefüges und für die Erhöhung der Dichte des Bauteils 2 zusammen mit der plastischen Verformung in den Umformwerkzeugen 3, 6, 8, 26 und 27 sehr vorteilhaft.
Des Weiteren ist es bei der Vorrichtung 1 gemäß 6 auch möglich, die Bauteile 2 mit einer höheren Geschwindigkeit durch die Hohlräume 4, 7, 9, 28 und 29 der Umformwerkzeuge 3, 6, 8, 26 und 27 zu schieben.
Da der Winkel α auch von dem Material des Bauteils 2 abhängt, können das drehbare Umformwerkzeug 6 und gegebenenfalls auch das drehbare Umformwerkzeug 26 sowie weitere mögliche drehbare Umformwerkzeuge austauschbar ausgeführt sein.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung 1 und dem damit durchgeführten Verfahren zur Umformung der Bauteile 2 sind die Parameter aller mechanischen Einwirkungen auf das Bauteil 2 bzw. die Rohlinge 2a und 2b, wie zum Beispiel Druck, Rotationsgeschwindigkeit des drehbaren Umformwerkzeugs 6 und gegebenenfalls des drehbaren Umformwerkzeugs 26, sowie Schlagenergie und Schlagfrequenz der Schlageinrichtung 13, unabhängig voneinander verstellbar. Dadurch kann die Bearbeitung von Bauteilen 2 aus unterschiedlichen Materialien optimal eingestellt werden. Der Durchmesser der Bauteile 2 ist dabei im Wesentlichen nur durch die Festigkeit der Umformwerkzeuge 3, 6 und gegebenenfalls 8, 26 und 27 begrenzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

RU 2021064 A1 [0002, 0004, 0005]
DE 60224528 T2 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen, mit wenigstens einem starren, einen Hohlraum zur Aufnahme des Bauteils aufweisenden Umformwerkzeug, mit wenigstens einen um eine Längsachse drehbaren, einen Hohlraum zur Aufnahme des Bauteils aufweisenden, sich an das starre Umformwerkzeug anschließenden Umformwerkzeug zur Verformung des Bauteils mittels Torsion und mit einem Druckstempel zum Aufbringen einer Kraft auf das sich in wenigstens einem der Hohlräume befindenden Bauteil, um das Bauteil in Längsrichtung durch die Umformwerkzeuge zu befördern, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) des wenigstens einen um eine Längsachse (5) drehbaren Umformwerkzeugs (6) in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) unterschiedlich große Querschnitte aufweist, wobei der größere Querschnitt des Hohlraums (7) in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) nach dem kleineren Querschnitt des Hohlraums (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) des wenigstens einen um eine Längsachse (5) drehbaren Umformwerkzeugs (6) in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei starre Umformwerkzeuge (3, 8) vorgesehen sind, wobei eines der starren Umformwerkzeuge (3) in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) vor dem drehbaren Umformwerkzeug (6) angeordnet ist, und wobei das andere starre Umformwerkzeug (8) in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) nach dem drehbaren Umformwerkzeug (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (9) des in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) nach dem drehbaren Umformwerkzeug (6) angeordneten starren Umformwerkzeugs (8) in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) unterschiedlich große Querschnitte aufweist, wobei der kleinere Querschnitt des Hohlraums (9) in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) nach dem größeren Querschnitt des Hohlraums (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (9) des in Bewegungsrichtung (x) des Bauteils (2) nach dem drehbaren Umformwerkzeug (6) angeordneten starren Umformwerkzeugs (8) in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine auf den Druckstempel (12) wirkende Schlageinrichtung (13).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tangens des Winkels (α) des Kegelstumpfs des Hohlraums (7) des um eine Längsachse (5) drehbaren Umformwerkzeugs (6) gegenüber der Längsachse (5) wenigstens annähernd dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Bauteil (2) und dem drehbaren Umformwerkzeug (6) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere um eine Längsachse (5) drehbare Umformwerkzeuge (6, 26) vorgesehen sind, wobei zwischen jeweils zwei drehbaren Umformwerkzeugen (6, 26) ein starres Umformwerkzeug (3, 8, 27) angeordnet ist.
Verfahren zur Umformung von Bauteilen aus Metallwerkstoffen, wobei ein Bauteil durch Verdrehen eines um eine Längsachse drehbaren, einen Hohlraum zur Aufnahme des Bauteils aufweisenden Umformwerkzeugs gegenüber einem starren, einen Hohlraum zur Aufnahme des Bauteils aufweisenden, sich an das starre Umformwerkzeug anschließenden Umformwerkzeugs mittels Torsion umgeformt wird, und wobei mittels eines Druckstempels eine Kraft zur Beförderung des Bauteils in Längsrichtung durch die Umformwerkzeuge auf das Bauteil aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsion des Bauteils (2) mittels des um eine Längsachse (5) drehbaren Umformwerkzeugs (6) in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Rohmaterials (2a, 2b) zur Bildung des Bauteils (2) diskontinuierlich erfolgt, wobei durch die Torsion eine Reibverschweißung aufeinanderfolgender Rohmaterialien zu einem kontinuierlichen Bauteil (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Rohmaterials (2a, 2b) zur Bildung des Bauteils (2) kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Druckstempel (12) eine derartige Kraft aufgebracht wird, dass das Bauteil (2) so in den Hohlraum (4) des starren Umformwerkzeugs (3) eingepresst wird, dass der Hohlraum (4) im Wesentlichen ausgefüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Druckstempel (12) in bestimmten zeitlichen Abständen eine Schlagkraft aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Querschnitt des Bauteils (2) um mehrere Umdrehungen tordiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Bauteils (2) während der Umformung gemessen und das Bauteil (2) entsprechend der Messungen temperiert wird.