DE102014106306A1

DE102014106306A1 - Process for the production of a jewelry part

Info

Publication number: DE102014106306A1
Application number: DE102014106306.6A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Bergfeld; Thorsten Filter; Bernd-Michael Schernowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2015-11-12
Also published as: EP3140063A1; WO2015169465A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schmuckteiles, vorzugsweise eines Uhrengehäuses, aus einer Metalllegierung, wobei eine Schrottcharge zu einer Schmelze eingeschmolzen wird, die Schmelze in einer Kokille (1) zu einem Vorschmiedestück (2) gegossen wird, die Gusshaut des Vorschmiedestücks (2) entfernt wird, das Vorschmiedestück (2) zu einem Schmiedeteil (3) geschmiedet wird und das Schmiedeteil (3) wärmebehandelt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille (1) eine kompakte Form aufweist.The invention relates to a method for producing a jewelery part, preferably a watch case, from a metal alloy, wherein a scrap charge is melted into a melt, the melt is poured in a mold (1) to a pre-forging (2), the cast skin of Vorschmiedestücks (2 ), the forging (2) is forged to a forging (3) and the forging (3) is heat treated. The method is characterized in that the mold (1) has a compact shape.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schmuckteiles aus einer Metalllegierung nach Anspruch 1.The invention relates to a method for producing a decorative part from a metal alloy according to claim 1.

Uhren und andere Schmuckgegenstände aus Metall bilden seit langer Zeit beliebte Accessoires, denen eine wichtige ästhetische Bedeutung zukommt, welche eine hohe Wertigkeit bieten und von denen Langlebigkeit erwartet wird. Dabei stellen insbesondere Uhren einen Schmuckgegenstand dar, welcher grundsätzlich von beiderlei Geschlechtern getragen werden kann. Solche Uhren bieten auch die Möglichkeit der persönlichen Identifikation verbunden – dank ihrer stabilen Konstruktionsweise – mit der möglichen Erwartung der Vererbung, worauf sogar in der entsprechenden Werbung direkt angespielt wird. Insgesamt handelt es sich bei solchen Uhren also um hochwertige persönliche Gegenstände, welche auch und gerade durch ihr tägliches Getragenwerden am Körper eine besondere Bedeutung für den Besitzer entwickeln. Daher zählen einige exklusive Uhren zu den Konsumgütern mit den höchsten Preisen überhaupt. Unter dem Begriff „Uhren” sind hier und nachfolgend tragbare persönliche Uhren wie Armband- und Taschenuhren zu verstehen. Unter dem Begriff „Schmuckgegenstand” ist hier und nachfolgend ein beliebiges, insbesondere tragbares Objekt zu verstehen, welches zumindest teilweise aus einer Metalllegierung besteht. Ein solches Objekt – und damit der Schmuckgegenstand – kann auch zur vorzugsweise dekorativen Anordnung an einem Gebäude, einem Fahrzeug oder einer sonstigen Struktur vorgesehen sein. Unter dem Begriff „Schmuckteil” ist hier und nachfolgend ein solcher Schmuckgegenstand selbst oder ein Bestandteil eines solchen Schmuckgegenstands aus einer Metalllegierung zu verstehen.Watches and other ornaments made of metal have long been popular accessories, which have an important aesthetic significance, which offer a high value and longevity is expected. In particular, watches represent an ornament, which can be worn by both sexes in principle. Such watches also offer the possibility of personal identification linked - thanks to their stable construction method - with the possible expectation of inheritance, which is even played directly in the appropriate advertising. Overall, such watches are therefore high-quality personal items, which also and especially by their daily worn on the body develop a special meaning for the owner. Therefore, some exclusive watches are among the consumer goods with the highest prices ever. The term "watches" here and below to be understood as portable personal watches such as wristwatches and pocket watches. The term "jewelry item" is here and below to understand any, in particular portable object, which at least partially consists of a metal alloy. Such an object - and thus the decorative item - can also be provided for preferably decorative arrangement on a building, a vehicle or other structure. The term "jewelery" is here and below to understand such a jewelery article itself or a part of such a jewelery article made of a metal alloy.

Eine spezielle Möglichkeit, die mit einer Uhr oder einem anderen Schmuckteil aus Metall beim Konsumenten verbundenen Emotionen besonders anzusprechen, besteht darin, bei der Herstellung ein Ausgangsmaterial zu verwenden, welches eine besondere Historie aufweist. Dabei kommt insbesondere Metall infrage, welches z. B. in einem Flugkörper, einem Flugzeug, einem Land- oder Wasserfahrzeug oder in einem Gebrauchsgegenstand wie einem Golfschläger bereits verwendet wurde. Dieser Gebrauchsgegenstand kann auch von dem zukünftigen Besitzer des Schmuckstücks verwendet worden sein, sodass sich mit ihm persönliche Erlebnisse verbinden. Ein solcher, aus einem „emotionsbehafteten Ausgangsmaterial” hergestellter Schmuck ist für den Konsumenten besonders interessant und kann höhere Preise erzielen.One particular way to particularly address the emotions associated with a watch or other metal jewelry in the consumer is to use a source material that has a particular history of manufacture. In this case, in particular metal comes into question, which z. B. in a missile, an aircraft, a land or watercraft or in a commodity such as a golf club has already been used. This commodity may also have been used by the prospective owner of the item of jewelery so that personal experiences are associated with it. Such jewelry, made from an "emotional source material" is particularly interesting for the consumer and can achieve higher prices.

Jedoch liegt ein solches „emotionsbehaftetes Ausgangsmaterial” eben wegen der besonderen Historie nur in verhältnismäßig kleinen Mengen vor und ist an sich bereits teurer in der Anschaffung als ein entsprechendes herkömmliches Ausgangsmaterial. Hinzu kommt, dass dieses Ausgangsmaterial häufig von seiner Zusammensetzung auf andere Anforderungen zugeschnitten ist, als sie z. B. für eine Uhr gewünscht sind. Bei einigen emotionsbehafteten Ausgangsmaterialien kann etwa ein hoher Kohlenstoffanteil im Stahl für eine hohe Festigkeit vorgesehen sein, welcher aber in einem Uhrgehäuse eine inakzeptable Anfälligkeit zur Rostbildung zur Folge hätte. Denn für Uhrengehäuse ist eine Salzwasserbeständigkeit gefordert, da einerseits der Träger mit dem Uhrengehäuse Salzwasser betreten und andererseits das Uhrengehäuse auch durch Körperschweiß einer salzigen Flüssigkeit ausgesetzt sein kann. Insgesamt muss also neben der – ohnehin deutlich abweichenden – Geometrie auch die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials für die Verwendung in einem Schmuckteil angepasst werden. Es sind aber die bekannten Herstellungsverfahren von Schmuckteilen und insbesondere Uhrengehäusen nicht darauf eingerichtet, solches Ausgangsmaterial für ein Schmuckteil zu verarbeiten, da sie aus wirtschaftlichen und technischen Gründen von der Möglichkeit der Skalierung mit größeren Mengen ausgehen.However, because of the particular history, such an "emotion-laden starting material" is only present in relatively small quantities and is itself more expensive to purchase than a corresponding conventional starting material. In addition, this starting material is often tailored to its composition to other requirements, as they z. B. are desired for a clock. For some emotion-bearing starting materials, for example, a high carbon content in the steel may be provided for high strength, but which in an watch case would result in an unacceptable susceptibility to rusting. For watch cases, a salt water resistance is required because on the one hand enter the wearer with the watch case salt water and on the other hand, the watch case may be exposed by body sweat a salty liquid. All in all, in addition to the geometry, which in any case deviates significantly anyway, the composition of the starting material must also be adapted for use in a piece of jewelry. However, the known production methods of jewelry parts and in particular watch cases are not adapted to process such starting material for a piece of jewelry, as they emanate for economic and technical reasons of the possibility of scaling with larger quantities.

Vor diesem Hintergrund besteht das Problem der Erfindung darin, ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Schmuckteiles aus einer Metalllegierung so weiterzubilden und zu verbessern, dass es auch für die wirtschaftliche Verarbeitung eines emotionsbehafteten Ausgangsmaterials zu einem Uhrengehäuse oder zu einem sonstigen Schmuckteil geeignet ist.Against this background, the problem of the invention is to develop and improve a known method for producing a piece of jewelry from a metal alloy so that it is also suitable for the economic processing of an emotional source material to a watch case or other jewelry part.

Das genannte Problem wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Schmuckteils aus einer Metalllegierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.The above problem is solved in a method for producing a metal alloy ornamental part having the features of the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of claim 1.

Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass bei einer erwartbar geringen Menge an Ausgangsmaterial besondere Vorkehrungen insbesondere beim Gießverfahren getroffen werden müssen, um dem durch die geringe Menge bedingten ungünstigen Verhältnis von Gesamtoberfläche zum Volumen des Ausgangsmaterials in den einzelnen Verarbeitungsschritten zu begegnen. Insbesondere ist Schwund an Ausgangsmaterial zu vermeiden, wobei durch die kleine Dimensionierung andere Verlustarten als bei der Herstellung im großen Maßstab in den Vordergrund treten. Zentrale Bedeutung kommt dabei der im geometrischen Sinne kompakten Form der Kokille beim Gießen zu. Auf diese Weise kann der an der Oberfläche des Gussstücks entstehende Schwund nach Möglichkeit verringert werden.Essential for the invention is the recognition that with an expected small amount of starting material special precautions must be taken especially in the casting process to counter the caused by the small amount unfavorable ratio of total surface area to the volume of the starting material in the individual processing steps. In particular, loss of starting material is to be avoided, with smaller types of loss as a result of smaller dimensions than in the production on a large scale in the foreground. Of central importance is the compact shape of the mold during casting. In this way, the shrinkage on the surface of the casting can be reduced as much as possible.

Unter einer solchen Kokille mit einer kompakten Form ist eine Kokille zu verstehen, welche gemäß ihrer Geometrie im Verhältnis zum Volumen eine möglichst kleine Außenfläche aufweist. Diese Außenfläche wird durch die tatsächlichen Wandflächen der Kokille sowie durch offene Flächen der Kokille gebildet, z. B. einen Einlass zum Eingießen der Schmelze. Under such a mold with a compact shape is a mold to understand, which has according to their geometry in relation to the volume of the smallest possible outer surface. This outer surface is formed by the actual wall surfaces of the mold and by open surfaces of the mold, z. B. an inlet for pouring the melt.

Denn gerade an einer solchen Außenfläche bzw. der entsprechenden Oberfläche des Gussstücks entstehen Verluste – z. B. Schlacken oder Gusshaut – und Verunreinigungen oder Unregelmäßigkeiten, welche die Ausbeute des ohnehin geringen Ausgangsmaterials verringern. Im Gegensatz dazu arbeiten herkömmliche Gussverfahren – auch für die Herstellung von Schmuckteilen – bewusst mit wenig kompakten Gussformen in diesem Sinne, um das Gießen selbst und die nachfolgende Verarbeitung zu rationalisieren, wobei Randeffekte an der Oberfläche wie oben beschrieben dann mengenbedingt nur eine geringere Rolle spielen. So werden herkömmlich bei der Herstellung im großen Maßstab flache Brammen mit einer geringen Kompaktheit und deshalb mit einer großen Außenfläche pro Volumen verwendet. Diese an sich ungünstige, da wenig kompakte Geometrie wird aber im herkömmlichen Verfahren durch das große Volumen kompensiert. Dies gilt ebenso für das Stranggussverfahren. Hier und nachfolgend wird für das Gussstück – also für das unmittelbare Ergebnis des Gießprozesses – der Begriff Vorschmiedestück synonym bis zum Abschluss des Schmiedevorgangs verwendet. Zwischen dem Gießen und dem Abschluss des Schmiedens liegt also ein Vorschmiedestück vor.Because precisely on such an outer surface or the corresponding surface of the casting losses occur -. As slags or cast skin - and impurities or irregularities, which reduce the yield of the already low starting material. In contrast, conventional casting processes - also for the production of jewelry parts - consciously work with less compact molds in this sense, to streamline the casting itself and the subsequent processing, with edge effects on the surface as described above then play only a minor role due to volume. Thus, conventionally in the large scale production, flat slabs having a small compactness and therefore having a large outer surface per volume are used. This intrinsically unfavorable but less compact geometry is compensated in the conventional method by the large volume. This also applies to the continuous casting process. Here and below, for the casting - ie for the immediate result of the casting process - the term pre-forging is used interchangeably until the completion of the forging process. Between the casting and the completion of the forging so there is a Vorschmiedestück.

Die Unteransprüche 2 und 3 beschreiben jeweils einen alternativen Ansatz zum Einbringen der Schmelze in die Kokille.The dependent claims 2 and 3 each describe an alternative approach for introducing the melt into the mold.

Dabei wird gemäß Unteranspruch 2 die Schmelze steigend durch einen unteren Zulauf in die Kokille eingebracht. Auf diese Weise können Turbulenzen und damit auch durch diese bedingte Inhomogenitäten in der Schmelze vermieden werden.Here, according to dependent claim 2, the melt is introduced rising through a lower inlet into the mold. In this way, turbulences and thus also due to these inhomogeneities in the melt can be avoided.

Der Unteranspruch 3 betrifft ein Gießen im Kokillengießverfahren, also mit einem Eingießen über eine oben liegende Öffnung der Kokille. Ein solches Gießen vermeidet Schwund in und an den Zuläufen.The dependent claim 3 relates to a casting in Kokillengießverfahren, ie with a pouring over an overhead opening of the mold. Such casting avoids shrinkage in and at the inlets.

Die Ausgestaltungen der Unteransprüche 5 bis 8 beschreiben dabei bevorzugte Geometrien einer Kokille zum Erzielen einer kompakten Form.The embodiments of the dependent claims 5 to 8 describe preferred geometries of a mold to achieve a compact form.

Der Unteranspruch 9 beschreibt ein Lösungsglühen sowie ein Kolsterisieren als jeweils bevorzugte Arten der Wärmebehandlung um eine Oberflächenbeständigkeit zu erreichen, wie sie für am Körper getragene Schmuckteile gewünscht ist.The dependent claim 9 describes a solution annealing and a Kolsterisieren as each preferred types of heat treatment to achieve a surface resistance, as desired for body worn jewelry parts.

Bedingt durch die kleine Menge des Gussmaterials und zur Vermeidung von Schwund durch Gusshäute etc. kann es sein, dass bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren gegenüber einem herkömmlichen Herstellungsverfahren eine vergleichsweise geringe Umformung durch eine Vorumformung, also durch Walzen, Recken oder Stauchen stattfindet. Um dennoch die gewünschte Gefügeeigenschaft zu erreichen, ist gemäß dem bevorzugten Unteranspruch 12 ein Gesenkschmieden vorgesehen.Due to the small amount of casting material and to avoid shrinkage by casting skins, etc., it may be that in the proposed method compared to a conventional manufacturing process, a comparatively small deformation takes place by a pre-forming, ie by rolling, stretching or upsetting. In order nevertheless to achieve the desired structural property, a drop forging is provided according to the preferred subclaim 12.

Der bevorzugte Unteranspruch 17 bezieht sich auf die Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens auf Stahl als Metalllegierung sowie auf speziell in diesem Kontext vorteilhafte Ausgestaltungen.The preferred subclaim 17 relates to the application of the proposed method to steel as a metal alloy as well as especially advantageous in this context embodiments.

Dem gegenüber bezieht sich die bevorzugte Ausgestaltung des Unteranspruchs 18 auf die Anwendung des vorschlagsgemäßen Verfahrens auf eine Aluminiumlegierung.In contrast, the preferred embodiment of the subclaim 18 relates to the application of the proposed method to an aluminum alloy.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:Further details, features, objects and advantages of the present invention will be explained in more detail below with reference to a purely exemplary embodiments of the drawings. In the drawing shows:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Kokille mit einem unteren Zulauf zur Anwendung in einem Verfahren gemäß dem Vorschlag, 1 1 is a schematic view of a first mold with a lower inlet for use in a method according to the proposal;

2 eine schematische Ansicht einer zweiten Kokille mit einem oben liegenden Einguss zur Anwendung in einem Verfahren gemäß dem Vorschlag und eines Vorschmiedestücks aus dieser zweiten Kokille, 2 3 is a schematic view of a second mold with an overhead sprue for use in a method according to the proposal and a pre-forging from this second mold,

3a–b) eine schematische Seitenansicht im Schnitt auf ein Vorschmiedestück sowie eine schematische Draufsicht auf verschiedene Halbfabrikate und Schmiedeteile, welche bei der Ausführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens entstehen können und 3a -B) a schematic side view in section of a pre-forging and a schematic plan view of various semi-finished products and forgings, which may arise in the execution of the proposed method and

4 eine schematische Ansicht einer dritten Kokille mit einem oben liegenden Einguss für etwas größere Gussmengen zur Anwendung in einem Verfahren gemäß dem Vorschlag und eines Vorschmiedestücks aus dieser dritten Kokille. 4 a schematic view of a third mold with an overhead sprue for slightly larger amounts cast for use in a method according to the proposal and a Vorschmiedestücks from this third mold.

Das vorschlagsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines Schmuckteiles aus einer Metalllegierung. Das Schmuckteil besteht also aus der Metalllegierung. Bei diesem Schmuckteil kann es sich um ein beliebiges Funktionselement eines Schmuckgegenstandes oder auch um den Schmuckgegenstand insgesamt handeln. Insbesondere kann es sich um ein Uhrengehäuse oder den Bestandteil eines Uhrengehäuses handeln, aus welchem Uhrengehäuse dann durch weitere, hier nicht relevante Arbeitsschritte etwa eine vollständige Armbanduhr oder eine Taschenuhr hergestellt werden kann.The proposed method is used to produce a jewelry part of a metal alloy. The jewelry part thus consists of the metal alloy. This piece of jewelry can be any functional element of a jewelery item or even the jewelery item as a whole. In particular, it may be a watch case or the component of a watch case Clock housing act, from which watch case can be made by further, not relevant work steps such as a complete wristwatch or a pocket watch.

Speziell dient das vorschlagsgemäße Verfahren der Herstellung eines Schmuckteiles aus einem „emotionsbehafteten Material”. Darunter ist eine Metallmenge zu verstehen, welche zuvor in einer anderen, bestimmten Vorrichtung verwendet wurde. Infrage kommen dabei insbesondere Metallmengen aus Golfschlägern, Flugkörpern, Flugzeugen, Land- und Wasserfahrzeugen.Specifically, the proposed method of producing a piece of jewelry from an "emotional material" is used. By this is meant a quantity of metal previously used in another particular device. In particular, quantities of metal from golf clubs, missiles, aircraft, land and water vehicles are eligible.

Bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Schrottcharge zu einer Schmelze eingeschmolzen. Diese Schrottcharge – das obige „emotionsbehaftete Material” – umfasst entweder die obigen Vorrichtungen als solche oder Schrott, der aus solchen Vorrichtungen gewonnen wurde.In the proposed method, a scrap batch is first melted down to a melt. This scrap charge - the above "emotion-bearing material" - includes either the above devices per se or scrap derived from such devices.

Danach wird vorschlagsgemäß die Schmelze in einer Kokille 1a–c zu einem Vorschmiedestück 2, welches auch als Block oder Ingot bezeichnet werden kann, gegossen. Vorschlagsgemäß schließt sich daran das Entfernen der Gusshaut des Vorschmiedestücks 2 an. Dabei werden auch äußere Schlackenbestandteile von dem Vorschmiedestück 2 entfernt.Thereafter, according to the proposal, the melt in a mold 1a -C to a pre-forging piece 2 , which can also be referred to as a block or ingot poured. According to the proposal, this is followed by the removal of the casting skin of the pre-forging 2 at. It also outer slag components of the pre-forging are 2 away.

Danach wird das Vorschmiedestück 2 vorschlagsgemäß zu einem Schmiedeteil 3a–c geschmiedet. Solche Schmiedeteile 3a–c sowie die ihnen vorgehenden Halbfabrikate 4a–c sind beispielhaft in der 3b dargestellt. Schließlich wird dann vorschlagsgemäß das Schmiedeteil 3 wärmebehandelt. Diese Wärmebehandlung kann z. B. der Gefügeverbesserung dienen. Auf diese Weise können Gefüge- bzw. Oberflächeneigenschaften des Schmiedeteils 3a–c wie gewünscht beeinflusst werden, wie z. B. seine Härte, Kratzfestigkeit und/oder Rostbeständigkeit.Thereafter, the pre-forging is 2 according to the proposal for a forging 3a -C forged. Such forgings 3a -C as well as the semifinished products 4a -C are exemplary in the 3b shown. Finally, then proposed by the forging 3 heat treated. This heat treatment can, for. B. serve the structural improvement. In this way, structure or surface properties of the forging can 3a -C can be influenced as desired, such. B. its hardness, scratch resistance and / or rust resistance.

Zwischen jedem einzelnen hier genannten Verfahrensschritt des vorschlagsgemäßen Verfahrens sowie vor den genannten Verfahrensschritten und nach den genannten Verfahrensschritten können prinzipiell auch beliebige weitere Verfahrensschritte vorgesehen sein, wofür nachfolgend auch bevorzugte Beispiele genannt werden.In principle, arbitrary further method steps may be provided between each individual method step of the proposed method mentioned here and before the method steps mentioned and after the method steps mentioned, for which purpose preferred examples are also mentioned below.

Das vorschlagsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille 1a–c eine kompakte Form aufweist. Durch die Kompaktheit der Form der Kokille 1a–c – was auch als Kompaktheit der Kokille 1a–c selbst bezeichnet werden kann – wird erreicht, dass die Kokille 1a–c hinsichtlich ihrer Geometrie eine vergleichsweise kleine Außenfläche im Verhältnis zum Volumen hat, sodass der durch die Gusshaut bedingte Schwund vergleichsweise klein bleibt.The proposed method is characterized in that the mold 1a C has a compact shape. Due to the compactness of the shape of the mold 1a -C - what also as compactness of the mold 1a -C itself can be called - is achieved that the mold 1a -C has a comparatively small outer surface in relation to the volume in terms of its geometry, so that the shrinkage caused by the cast skin remains comparatively small.

Vorliegend ist unter einer Kokille 1a–c mit einer kompakten Form eine Kokille 1a–c zu verstehen, welche ein A/V-Verhältnis pro Raumeinheit von mindestens 0,65, vorzugsweise von mindestens 0,7 und insbesondere von mindestens 0,75 aufweist. Das A/V-Verhältnis pro Raumeinheit als Maß der Kompaktheit wird auch als Sphärizität bezeichnet. Die Fläche von Eingüssen, Zuläufen und sonstigen Öffnungen ist für die Beurteilung der Kompaktheit ebenfalls der Außenfläche zuzurechnen. Dieses A/V-Verhältnis pro Raumeinheit ist unabhängig von dem Fassungsvolumen der Kokille 1a–c und nur von ihrer geometrischen Formgebung abhängig. Diese Sphärizität ist für einen beliebigen Körper oder Hohlraum durch die Formel

gegeben. Dabei ist V das Volumen des Körpers oder Hohlraums und A die Außenfläche des Körpers oder Hohlraums, hier also der Kokille 1a–c.Present is under a mold 1a -C with a compact form a mold 1a -C, which has an A / V ratio per unit area of at least 0.65, preferably of at least 0.7 and in particular of at least 0.75. The A / V ratio per unit of space as a measure of compactness is also referred to as sphericity. The area of sprues, inlets and other openings shall also be included in the external area for the assessment of compactness. This A / V ratio per unit of space is independent of the capacity of the mold 1a -C and only dependent on its geometric shape. This sphericity is for any body or cavity through the formula

given. Here, V is the volume of the body or cavity and A is the outer surface of the body or cavity, in this case the mold 1a c.

Die 1, 2 und 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer solchen Kokille 1a–c für die Verwendung in dem vorschlagsgemäßen Verfahren.The 1 . 2 and 4 each show an embodiment of such a mold 1a -C for use in the proposed method.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung, welche der Darstellung der 1 entspricht, wird die Schmelze steigend über einen unteren Zulauf 5 der Kokille 1a in die Kokille 1a eingebracht. Dies geschieht nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. Vorteilhafterweise wird das Verhältnis von Gussquerschnitt zu Einspeisungsquerschnitt groß gewählt. Speziell kann das Verhältnis von Gussquerschnitt zu Einspeisungsquerschnitt mindestens 8 zu 1 betragen. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Steigen mit einer geringen Steiggeschwindigkeit ermöglicht, was Inhomogenitäten im Vorschmiedestück 2 vermeidet. Bevorzugt erfolgt dieses Einbringen in offener Atmosphäre. Um hier Seigerungen zu vermeiden, kann ebenfalls bevorzugt vorgesehen sein, dass die Kokille 1a durch eine äußere Wärmequelle erwärmt wird. Auf diese Weise kann auch bei größeren Höhen der Kokille 1a gewährleistet werden, dass Gase und Partikel aus der Schmelze in der Kokille 1a aufsteigen können.According to a first preferred embodiment, which is the representation of 1 corresponds, the melt is rising over a lower inlet 5 the mold 1a in the mold 1a brought in. This happens according to the principle of communicating tubes. Advantageously, the ratio of the casting cross section to the feed cross section is selected to be large. In particular, the ratio of the casting cross section to the feed cross section can be at least 8 to 1. As a result, a uniform rise is possible with a low rate of rise, which inhomogeneities in the pre-forging 2 avoids. This introduction preferably takes place in an open atmosphere. In order to avoid segregation, it may also be preferred that the mold 1a is heated by an external heat source. In this way, even at greater heights of the mold 1a ensure that gases and particles from the melt in the mold 1a can ascend.

Gemäß einer alternativen Variante entsprechend der Darstellung der 2 und 4 wird die Schmelze über einen oben liegenden Einguss 6 der Kokille 1b–c eingegossen. Durch diesen Ansatz, welcher dem Kokillengießverfahren entspricht, werden Verluste vermieden, welche z. B. beim Stranggießen in dem Verteiler oder in sonstigen Zuführanordnungen wie Rohren zu der Kokille 1b–c anfallen würden. Beim Gießen von langen Strängen, wie regelmäßig bei großen Materialmengen in der Schmelze vorgesehen, fallen solche Verluste kaum ins Gewicht, können aber bei der vorliegenden Verarbeitung von geringen Mengen an Ausgangsmaterial bedeutend werden.According to an alternative variant according to the illustration of 2 and 4 The melt is poured over an overhead sprue 6 the mold 1b Cast -c. By this approach, which corresponds to the Kokillengießverfahren, losses are avoided, which z. B. in continuous casting in the distributor or in other Zuführanordnungen such as pipes to the mold 1b -C would apply. When casting long strands, as regularly with large amounts of material in the melt Such losses are of little consequence, but may be significant in the present processing of small amounts of starting material.

Ebenso ist es bevorzugt, dass die Kokille 1b–c eine im Wesentlichen geschlossene Wandung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kokille 1b–c einen im Wesentlichen geschlossenen Boden aufweisen. Die Kokille 1b–c kann dabei aus mehreren Kokillenteilen und insbesondere Kokillenhälften gebildet sein, wobei die entsprechenden Grenzlinien die Geschlossenheit der Wandung oder des Bodens nicht beeinträchtigen. Die Geschlossenheit der Wandung bzw. des Bodens bedeutet hier allerdings, dass keine Zu- oder Abflussrohre o. dgl. in die Kokille 1b–c führen, wobei der vorschlagsgemäß oben liegenden Einguss 6 der Kokille 1b–c und damit die oben liegende Öffnung nicht zur Wandung oder zu dem Boden zählt.Likewise, it is preferred that the mold 1b C has a substantially closed wall. Alternatively or additionally, the mold 1b C have a substantially closed bottom. The mold 1b In this case, -c may be formed from a plurality of mold parts and in particular mold halves, the corresponding boundary lines not impairing the closeness of the wall or of the bottom. The closed nature of the wall or of the floor here means, however, that there are no inflow or outflow pipes or the like in the mold 1b -C lead, with the suggestion above sprue 6 the mold 1b -C and so that the top opening does not count towards the wall or the floor.

Vorzugsweise erfolgt das Eingießen der Schmelze über den oben liegenden Einguss 6 der Kokille 1b–c im Vakuum. Auf diese Weise können Gaseinschlüsse im Vorschmiedestück 2 vermieden werden.Preferably, the pouring of the melt takes place via the overhead sprue 6 the mold 1b -C in a vacuum. In this way, gas inclusions in the pre-forging can 2 be avoided.

Unabhängig von den obigen Varianten wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des vorschlagsgemäßen Verfahrens vor dem Gießen der Schmelze in die Kokille 1a–c Legierungsmaterial zu der Schmelze zulegiert. Alternativ oder zusätzlich kann das Zulegieren von Legierungsmaterial zu der Schmelze während des Gießens in die Kokille (1a–c) erfolgen. Art und Umfang der Zulegierung richten sich nach dem Zielwerkstoff einerseits und der Zusammensetzung der Schrottcharge bzw. der aus ihr gewonnenen Schmelze anderseits. Beispielsweise kann es sich bei dem Zielwerkstoff um einen austenitischen Stahl wie 1.4571 oder 1.4404 handeln. Wenn andererseits die Schrottcharge z. B. aus der Stahlsorte St 52-3 besteht, so soll beispielsweise Cr, Ni und Mo hinzulegiert werden. Eine etwaig gewünschte Veränderung und insbesondere eine Reduktion des Kohlenstoffs wird untenstehend noch beschrieben. Es kann auch sein, dass die Schrottcharge eine zu hohe Konzentration an bestimmten Legierungsbestandteilen aufweist, welche in dem Zielwerkstoff nur in einer niedrigeren Konzentration gewünscht sind, aber sich speziell nur schwer aus der Schmelze z. B. über ein Vakuumverfahren entfernen lassen. In so einem Fall können zwecks Verringerung der relativen Konzentration auch die übrigen Materialien hinzulegiert werden. Dabei kann es sich bei dem hinzulegierten Material auch um den Hauptlegierungsbestandteil wie Eisen oder Aluminium handeln, wobei das hinzulegierte Material dann regelmäßig nicht „emotionsbehaftet” ist.Regardless of the above variants, according to a preferred embodiment of the proposed method prior to casting the melt into the mold 1a -C alloying material added to the melt. Alternatively or additionally, the alloying of alloy material to the melt during casting into the mold ( 1a -C). The type and extent of alloying depends on the target material on the one hand and the composition of the scrap batch or the melt obtained from it on the other hand. For example, the target material may be an austenitic steel such as 1.4571 or 1.4404. On the other hand, if the scrap batch z. B. from steel grade St 52-3 is, so should be added, for example, Cr, Ni and Mo. Any desired change and, in particular, reduction of the carbon will be described below. It may also be that the scrap batch has too high a concentration of certain alloying components, which are desired in the target material only in a lower concentration, but especially difficult from the melt z. B. can be removed via a vacuum process. In such a case, for the purpose of reducing the relative concentration, the remaining materials may also be added. In this case, the material to be alloyed may also be the main alloy constituent, such as iron or aluminum, with the material to be alloyed not being "emotionally charged" on a regular basis.

Aus der geringen Menge des Ausgangsmaterials und dem sich daraus ergebenden geringen Gewicht der Schrottcharge ergibt sich auch ein entsprechend kleines Fassungsvermögen der Kokille 1a–c. Daher ist es bevorzugt, dass die Kokille 1a–c ein Fassungsvermögen von weniger als 100 kg Schmelze aufweist. Die Kokille 1a–c kann dabei auch ein Fassungsvermögen von weniger als 80 kg Schmelze oder gar von weniger als 3 kg Schmelze aufweisen. Die Kokillen 1a–b der 1 und 2 haben speziell ein Fassungsvermögen von 2 kg Schmelze und die Kokille 1c der 4 ein Fassungsvolumen von 80 kg Schmelze. Die Gewichtsangaben sind jeweils auf Stahl und damit speziell auf eine Stahlschmelze bezogen.From the small amount of the starting material and the resulting low weight of the scrap batch also results in a correspondingly small capacity of the mold 1a c. Therefore, it is preferable that the mold 1a -C has a capacity of less than 100 kg of melt. The mold 1a -C can also have a capacity of less than 80 kg melt or even less than 3 kg melt. The molds 1a -B the 1 and 2 specifically have a capacity of 2 kg melt and the mold 1c of the 4 a capacity of 80 kg melt. The weights are in each case based on steel and thus especially on a molten steel.

Das in der 3a gezeigte Vorschmiedestück 2 ist aus einem Guss in der Kokille 1b der 2 entstanden. Die 3b zeigt verschiedene Schmiedeteile 3a–c, welche aus Halbfabrikaten 4a–c geschmiedet wurden. Die Halbfabrikate 4a–c sind dabei durch Umformschritte aus einem Vorschmiedestück 2 wie dem aus der 3a, auf welche Umformschritte unten stehend noch beispielhaft eingegangen wird, hervorgegangen.That in the 3a shown forge piece 2 is of a mold in the mold 1b of the 2 emerged. The 3b shows different forgings 3a -C, which from semi-finished products 4a -C were forged. The semi-finished products 4a -C are thereby forming steps from a pre-forging 2 like that from the 3a , on which forming steps below still exemplified, emerged.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend der 1 und 2 ist vorgesehen, dass die Kokille 1a–b im Wesentlichen kreiszylindrisch geformt ist. Alternativ kann die Kokille 1c auch entsprechend der 4 im Wesentlichen würfelförmig geformt sein. Sofern die Kokille 1b einen oben liegenden Einguss 6 aufweist, so kann dieser Einguss 6 einer oberen Deckfläche der kreiszylindrischen Form entsprechen.According to a preferred embodiment according to the 1 and 2 is provided that the mold 1a -B is shaped substantially circular cylindrical. Alternatively, the mold 1c also according to the 4 be substantially cube-shaped. Unless the mold 1b an overhead sprue 6 so this sprue can 6 an upper top surface of the circular cylindrical shape correspond.

Gemäß einer ersten bevorzugten Variante kann ein Grunddurchmesser 7a–d der Kokille 1a–b größer als ein Maximaldurchmesser 8 des Schmiedeteils 3b sein. Dabei ist eine Kreiszylinderform mit parallelen Fortsätzen auch als im Wesentlichen kreiszylindrisch anzusehen. Ein Halbfabrikat 4c mit Fortsätzen 9, welche Fortsätzen der Kokille des Halbfabrikats 4c entsprechen, ist in der 3b dargestellt. Auf diese Weise kann das Vorsehen von Fortsätzen auch an dem Schmiedeteil 3c erleichtert werden. In diesem Fall, in dem der Grunddurchmesser 7a–d der Kokille 1a–b größer als der Maximaldurchmesser 8 des Schmiedeteils 3b ist, werden die gewünschten Eigenschaften des Schmiedeteils 3b bevorzugt durch das Gewährleisten eines vorteilhaften Feingliedrigkeitsverhältnisses erreicht, was untenstehend näher beschrieben wird.According to a first preferred variant, a basic diameter 7a -D the mold 1a -B greater than a maximum diameter 8th of the forging 3b be. In this case, a circular cylindrical shape with parallel projections should also be regarded as essentially circular-cylindrical. A semi-finished product 4c with extensions 9 , which extensions of the mold of the semifinished product 4c is in the 3b shown. In this way, the provision of extensions also on the forging 3c be relieved. In this case, in which the basic diameter 7a -D the mold 1a -B greater than the maximum diameter 8th of the forging 3b is, are the desired properties of the forging 3b preferably achieved by ensuring an advantageous Feingliedrigkeitsverhältnisses, which is described in more detail below.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Variante kann ein Grunddurchmesser 7a–d der Kokille 1a–b kleiner als ein Maximaldurchmesser 8 des Schmiedeteils 3b sein. Dabei kann der entsprechende Durchmesser des Vorschmiedestücks 2 bzw. der aus ihm entstandenen Halbfabrikate 4a–c durch eine Umformung und insbesondere durch eine Vorumformung soweit vergrößert werden, dass er größer als oder gleich dem Maximaldurchmesser 8 der Schmiedeteile 3a–b ist. Dies erlaubt es, durch diese Umformung einen angestrebten Umformgrad zu erreichen.According to a second preferred variant, a basic diameter 7a -D the mold 1a -B smaller than a maximum diameter 8th of the forging 3b be. In this case, the corresponding diameter of Vorschmiedestücks 2 or the resulting semi-finished products 4a -C by one Forming and in particular by pre-forming be increased so far that it is greater than or equal to the maximum diameter 8th the forgings 3a -B is. This makes it possible to achieve a desired degree of deformation by this transformation.

Um möglichst geringe Materialverluste zu erreichen, ist es bevorzugt, dass ein solcher Grunddurchmesser 7a–d nur unwesentlich größer oder kleiner als der Maximaldurchmesser 8 ist, weswegen bevorzugt der Grunddurchmesser 7a–d im Wesentlichen dem Maximaldurchmesser 8 des Schmiedeteils 3b entspricht. Speziell in so einem Fall ist dann anzustreben, dass zum Erreichen eines hinreichenden Umformgrades das Feingliedrigkeitsverhältnis – auf das untenstehend noch näher eingegangen wird – und hier speziell das Verhältnis des Gewichts des Schmiedeteils 3a–c zu dem Gewicht des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c kleiner als 0,5 ist.In order to achieve the lowest possible material losses, it is preferred that such a basic diameter 7a -D only slightly larger or smaller than the maximum diameter 8th is why the base diameter is preferred 7a -D essentially the maximum diameter 8th of the forging 3b equivalent. Especially in such a case, it is desirable to achieve a sufficient degree of deformation by using the fine-grained ratio, which will be discussed in more detail below, and in particular the ratio of the weight of the forging 3a -C to the weight of the pre-forging 2 or semi-finished product 4a -C is less than 0.5.

Um die bereits oben beschriebene Kompaktheit zu erreichen ist bevorzugt vorgesehen, dass die größte Ausdehnung der Kokille 1a–c höchstens das Fünffache der kleinsten Ausdehnung der Kokille 1a–c beträgt. Weiter vorzugsweise beträgt die größte Ausdehnung der Kokille 1a–c höchstens das Vierfache der kleinsten Ausdehnung der Kokille 1a–c oder sogar höchstens das Dreifache der kleinsten Ausdehnung der Kokille 1a–c. Unter einer Ausdehnung der Kokille 1a–c in diesem Sinne ist die Ausdehnung der Kokille 1a–c entlang einer jeweiligen Achse in einem kartesischen Koordinatensystem zu verstehen. Speziell bei einer – wie oben beschrieben – im Wesentlichen kreiszylindrisch geformten Kokille 1a–b kann die kleinste Ausdehnung der Kokille 1a–b als der Grunddurchmesser 7a–b und die größte Ausdehnung als die Höhe 10a–b der Kokille 7a–b angesetzt werden. Unter der Höhe 10a–b der Kokille 1a–b ist hier die wirksame Höhe 10a–b zu verstehen, also diejenige Höhe, die auch der Höhe des entstehenden Vorschmiedestücks 2 entspricht.In order to achieve the compactness already described above, it is preferably provided that the greatest extent of the mold 1a -C at most five times the smallest dimension of the mold 1a -C is. More preferably, the largest dimension of the mold 1a -C at most four times the smallest dimension of the mold 1a -C or even at most three times the smallest extent of the mold 1a c. Under an extension of the mold 1a -C in this sense is the extension of the mold 1a -C along a respective axis in a Cartesian coordinate system. Especially with a - as described above - essentially circular cylindrical shaped mold 1a -B can be the smallest extension of the mold 1a -B as the basic diameter 7a -B and the largest extent as the height 10a -B the mold 7a -B. Under the height 10a -B the mold 1a -B is the effective height here 10a -B, that is, the height, which is also the height of the resulting forging 2 equivalent.

Daher ist dann bevorzugt vorgesehen, dass die Höhe 10a–b der Kokille 1a–b höchstens das Fünffache, vorzugsweise das Vierfache, insbesondere das Dreifache des Grunddurchmessers 7a–b beträgt. Speziell die in der 2 dargestellte Kokille in Gestalt eines Kreiszylinders weist eine Höhe 10b von 200 mm und einen Grunddurchmesser 7b von 55 mm auf, sodass die größte Ausdehnung der Kokille 1b weniger als das Vierfache der kleinsten Ausdehnung der Kokille 1b beträgt.Therefore, it is then preferably provided that the height 10a -B the mold 1a -B at most five times, preferably four times, in particular three times the basic diameter 7a -B is. Especially in the 2 Shown mold in the form of a circular cylinder has a height 10b of 200 mm and a basic diameter 7b of 55 mm, so the largest expansion of the mold 1b less than four times the smallest extent of the mold 1b is.

Alternativ zur im Wesentlichen kreiszylindrischen Form der Kokille 1a–b ist die Kokille 1c der 4 im Wesentlichen quaderartig geformt.Alternatively to the substantially circular cylindrical shape of the mold 1a -B is the mold 1c of the 4 essentially cuboid-shaped.

Als besonders vorteilhaft zur Erzeugung besonderer Oberflächen- und Gefügeeigenschaften hat sich bei austenitischen Stählen das Lösungsglühen – welches auch als Homogenisieren bezeichnet wird – erwiesen, wobei das Lösungsglühen vorzugsweise von der Wärmebehandlung umfasst ist oder die Wärmebehandlung bildet.In the case of austenitic steels, solution heat treatment, which is also referred to as homogenization, has proved particularly advantageous for producing special surface and structural properties, the solution heat treatment preferably being comprised by the heat treatment or forming the heat treatment.

Weitere bevorzugte Möglichkeiten zur Erhöhung der Oberflächenhärte umfassen ein Kolsterisieren, welches ebenfalls bevorzugt von der Wärmebehandlung umfasst ist. Bei diesem Kolsterisieren wird Kohlenstoff in das Vorschmiedestück 2 eindiffundiert, wobei im Gegensatz zum herkömmlichen Aufkohlen der eindiffundierte Kohlenstoff nicht offen an den Korngrenzen, sondern vielmehr an den Zwischengitterplätzen eingelagert wird. Das Ergebnis ist eine verbesserte Härte unter Vermeidung einer erhöhten Rostanfälligkeit.Other preferred ways to increase the surface hardness include a Kolsterisieren, which is also preferably included in the heat treatment. In this Kolsterisieren carbon is in the Vorschmiedestück 2 diffused, in contrast to conventional carburizing the diffused carbon is not stored open at the grain boundaries, but rather at the interstitial sites. The result is an improved hardness while avoiding increased rust susceptibility.

In der Regel werden auch bei kleineren Kokillen 1a–c aus einem einzelnen Vorschmiedestück 2 mehrere Schmuckteile und damit Schmiedeteile 3a–c herzustellen sein. Daher ist bevorzugt vorgesehen, dass vor dem Schmieden das Vorschmiedestück 2 in Halbfabrikate 4a–c getrennt wird. Entweder im Rahmen dieses Trennens oder bereits beim vorangehenden Entfernen der Gusshaut des Vorschmiedestücks 2 wird das Kopfstück 11 und das Fußstück 12 von dem Vorschmiedestück 2 entfernt. In der 3a sind beispielhafte Trennlinien 13 am Vorschmiedestück 2 jeweils für das Kopfstück 11, das Fußstück 12 und die Halbfabrikate 4a–c dargestellt. Verschiedene solche Halbfabrikate 4a–c und aus ihnen hergestellte Schmiedeteile 3a–c, bei denen es sich hier um Uhrengehäuse handelt, sind in der 3b dargestellt. Bevorzugt erfolgt das Trennen des Vorschmiedestücks 2 in Halbfabrikate 4a–c durch ein Drahttrennen, welches besonders Material sparend ist, oder durch ein Sägen.In general, even with smaller molds 1a -C from a single forge piece 2 several pieces of jewelry and thus forgings 3a -C to be produced. Therefore, it is preferably provided that before forging the Vorschmiedestück 2 in semi-finished products 4a -C is disconnected. Either as part of this separation or already during the previous removal of the casting skin of the pre-forging 2 becomes the head piece 11 and the foot piece 12 from the pre-forging 2 away. In the 3a are exemplary dividing lines 13 at the forge piece 2 each for the head piece 11 , the foot piece 12 and semi-finished products 4a -C shown. Various such semi-finished products 4a -C and forgings made from them 3a -C, which are watch cases, are in the 3b shown. Preferably, the separation of Vorschmiedestücks 2 in semi-finished products 4a -C by a wire cutting, which is particularly material-saving, or by sawing.

Prinzipiell können beim Schmieden ein oder mehrere Vorumformungsschritte vorgesehen sein, welche untenstehend näher beschrieben werden und wobei von diesen allerdings wegen des geringen Volumens des Vorschmiedestücks 2 ein vergleichsweise geringer Umformgrad zu erwarten sein kann. Um dennoch die gewünschte Festigkeit des Schmiedeteils 3a–c zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Schmieden ein geometriebetontes Schmieden und insbesondere ein Gesenkschmieden umfasst. Im Gegensatz zum Gießen ist beim Gesenkschmieden kein nachträgliches Entfernen der Gusshaut oder ein ähnlicher Vorgang mit relativ hohem Materialverlust erforderlich. Beim Gesenkschmieden wird ein Schmiedeaggregat mit Gesenkoberteil und Gesenkunterteil zum Schmieden verwendet werden. Während bei warm – entsprechend einer Schmiedetemperatur von etwa 1150°C – umgeformten Vorschmiedestücken 2 vor der Weiterverarbeitung allenfalls ein Strahlen oder Beizen erforderlich ist, kann bei halbwarm – Schmiedetemperatur von etwa 530°C – umgeformten Vorschmiedestücken 2 auf ein Strahlen verzichtet werden. Entsprechendes gilt auch für kalt umgeformte Vorschmiedestücke 2.In principle, one or more pre-forming steps can be provided during forging, which are described in greater detail below, and of these, however, because of the small volume of the pre-forging 2 a comparatively low degree of deformation can be expected. Nevertheless, the desired strength of the forging 3a -C, it is preferred that the forging comprises a forge-driven forging, and in particular a die forging. In contrast to casting, drop forging does not require subsequent removal of the casting skin or a similar process with relatively high material loss. In die forging, a forging unit with die top and die base will be used for forging. While with hot - corresponding to a forging temperature of about 1150 ° C - formed Vorschmiedestücken 2 if necessary, blasting or pickling is required before further processing, at half-warm - forging temperature of about 530 ° C - formed forged pieces 2 to dispense with a beam. The same applies to cold formed forged pieces 2 ,

Zum Erreichen des oben beschriebenen und bevorzugten Verhältnisses des Gewichts des Schmiedeteils 3a–c zu dem Gewicht des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c kleiner als 0,5 wird dann möglichst viel Material durch die Gratbahn geführt, welche die Trennlinie zwischen Gesenkoberteil und Gedenkunterteil bildet. Dieses Gesenkschmieden kann auch dazu eingerichtet sein, bei dem Schmiedeteil 3a–c ein sehr feinkörniges Gefüge herzustellen, welches auch als Schmiedegefüge bezeichnet wird und vorteilhafte Eigenschaften des Schmiedeteils 3a–c sicherstellt.To achieve the above-described and preferred ratio of the weight of the forging 3a -C to the weight of the pre-forging 2 or semi-finished product 4a -C less than 0.5 then as much material is passed through the ridge path, which forms the dividing line between the die top and commemorative lower part. This drop forging can also be adapted to the forging 3a -C to produce a very fine-grained microstructure, which is also referred to as Schmiedegefüge and advantageous properties of the forging 3a -C ensures.

Weiter kann das Schmiedeaggregat einen Dorn zum Herstellen einer Ausnehmung im Schmiedeteil beim Gesenkschmieden aufweisen. Dieser Dorn kann auch zur Vorbereitung einer Lochung des Schmiedeteils dienen.Further, the forging can have a mandrel for producing a recess in the forging during die forging. This mandrel can also be used to prepare a perforation of the forging.

Der Schritt des Schmiedens kann vor dem Gesenkschmieden weitere Schmiedeschritte umfassen, wobei hier speziell Schmiedeschritte zur Änderung des Feingefüges des Schmiedeteils infrage kommen, wie beispielsweise Walzen, Recken oder Stauchen.The step of forging may include further forging steps prior to die-forging, in which case forging is particularly suitable for altering the precision of the forging, such as rolling, stretching or compression.

Weiter ist bevorzugt, dass das Schmieden – ggf. einschließlich des Gesenkschmiedens und weiterer Schmiedeschritte – eine Umformung mit einem Umformgrad von mindestens 6 umfasst. Der Umformgrad kann dabei als Verhältnis der Ausgangsquerschnittfläche – also etwa eine Querschnittsfläche des Vorschmiedestücks 2 vor dem Schmieden – zur Endquerschnittsfläche – etwa eine Querschnittsfläche des Schmiedeteils 3a–c nach dem Schmieden – verstanden werden, wobei für den Umformgrad im vorliegenden Sinne unerheblich ist, ob die Ausgangsquerschnittfläche oder die Endquerschnittsfläche jeweils kleiner bzw. größer ist. Bei einer Ausgangsquerschnittfläche, welche sechsmal größer als die Endquerschnittsfläche ist, ergibt sich also dieser bevorzugte Umformgrad von 6. Folglich ergibt sich ebenso dieser bevorzugte Umformgrad von 6, wenn die Endquerschnittsfläche sechsmal größer als die Ausgangsquerschnittfläche ist.It is further preferred that the forging - optionally including the drop forging and further forging steps - comprises a deformation with a degree of deformation of at least 6. The degree of deformation can be used as a ratio of the starting cross-sectional area - that is about a cross-sectional area of the pre-forging 2 before forging - to the final cross-sectional area - about a cross-sectional area of the forging 3a -C after forging - be understood, it being irrelevant to the degree of deformation in the present sense, whether the starting cross-sectional area or the end cross-sectional area is smaller or larger. For a starting cross-sectional area which is six times larger than the final cross-sectional area, this preferred degree of deformation of 6 results. Consequently, this preferred degree of deformation of 6 results if the final cross-sectional area is six times larger than the starting cross-sectional area.

Ebenso kann das Herstellungsverfahren – speziell das Schmieden einschließlich des Gesenkschmiedens und etwaiger weiterer Schmiedeschritte – im Ergebnis bevorzugt ein gewünschtes Feingliedrigkeitsverhältnis bewirken, wodurch wiederum vorteilhafte Gefügeeigenschaften realisiert werden können. Ein Feingliedrigkeitsverhältnis in diesem Sinne ist ganz allgemein eine Angabe darüber, eine wie starke Umformung des Vorschmiedestücks stattgefunden hat, wobei eine stärkere Umformung prinzipiell ein vorteilhafteres Materialgefüge bewirkt. Ein solches Feingliedrigkeitsverhältnis kann hier einerseits definiert werden als das – oben bereits beschriebene – Verhältnis des Gewichts des Schmiedeteils 3a–c zu dem Gewicht des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c, welches Verhältnis bevorzugt kleiner als 0,5 ist. Das Gewicht des Schmiedeteils 3a–c ist also bevorzugt kleiner als das des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c. Alternativ kann ein solches angestrebtes Feingliedrigkeitsverhältnis, welches vorzugsweise auch in diesem Fall kleiner als 0,5 ist, als Verhältnis eines Durchmessers des Vorschmiedestücks 2 – entsprechend dem obigen Grunddurchmesser 7a–d – bzw. des Halbfabrikats 4a–c zum Durchmesser des Schmiedeteils 3a–c – entsprechend dem obigen Maximaldurchmesser 8 – definiert werden. Hier ist also vorzugsweise der Durchmesser des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c kleiner als der Durchmesser des Schmiedeteils 3a–c. Schließlich kann das Feingliedrigkeitsverhältnis auch als Verhältnis einer Dicke des Schmiedeteils 3a–c zu einer Dicke des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c definiert werden, wobei auch hier bevorzugt dieses Verhältnis kleiner als 0,5 ist. Folglich ist bevorzugt die Dicke des Schmiedeteils 3a–c kleiner als diejenige des Vorschmiedestücks 2 bzw. des Halbfabrikats 4a–c.Likewise, the production process - especially the forging including the drop forging and any further forging steps - may result in a desired fineness ratio as a result, which in turn may provide advantageous structural properties. A fineness ratio in this sense is quite generally an indication of how much deformation of the pre-forging has taken place, with a stronger deformation in principle causes a more advantageous material structure. On the one hand, such a fineness ratio can be defined here as the ratio, described above, of the weight of the forged part 3a -C to the weight of the pre-forging 2 or semi-finished product 4a C, which ratio is preferably less than 0.5. The weight of the forging 3a Thus, -c is preferably smaller than that of the pre-forging 2 or semi-finished product 4a c. Alternatively, such target fine-ratio, which is also preferably less than 0.5 in this case, as a ratio of a diameter of Vorschmiedestücks 2 - according to the above basic diameter 7a -D - or semi-finished product 4a -C to the diameter of the forging 3a -C - according to the above maximum diameter 8th - To be defined. So here is preferably the diameter of Vorschmiedestücks 2 or semi-finished product 4a -C smaller than the diameter of the forging 3a c. Finally, the high-fines ratio can also be expressed as the ratio of a thickness of the forging 3a -C to a thickness of the pre-forging 2 or semi-finished product 4a -C are defined, whereby also here preferably this ratio is smaller than 0.5. Consequently, the thickness of the forging is preferred 3a -C smaller than that of the pre-forging 2 or semi-finished product 4a c.

Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schmelze vakuumbehandelt wird. Diese Vakuumbehandlung erfolgt vorzugsweise vor dem und/oder während des obigen Zulegierens. Hier ist auch eine Behandlung mittels eines luftverdünnten Raums als Vakuumbehandlung zu verstehen. Dabei kann einerseits – insbesondere durch eine Vakuumdesoxidation – ein Sauerstoffgehalt und alternativ oder zusätzlich ein Kohlenstoffgehalt der Schmelze reduziert werden.Furthermore, it is preferably provided that the melt is vacuum-treated. This vacuum treatment is preferably carried out before and / or during the above addition. Here is also a treatment by means of an air-diluted room to be understood as a vacuum treatment. In this case, on the one hand, in particular by means of vacuum deoxidation, an oxygen content and, alternatively or additionally, a carbon content of the melt can be reduced.

Die Reduktion des Sauerstoffgehalts dient der Verminderung der Schlackenbildung sowie von Inhomogenitäten im Vorschmiedestück 2, welche durch die Verbindung von freiem Sauerstoff mit ggf. später zulegiertem Chrom entstehen können. Durch die Reduktion des Kohlenstoffgehalts – welcher insbesondere in Stahl aus einer Verwendung mit hohen Härteanforderungen in höherer Konzentration vorhanden sein kann – wird das Rostverhalten verbessert. Bei einer solchen Reduktion des Sauerstoffgehalts durch eine Vakuumbehandlung der Schmelze wird vorzugsweise ein Spülstein eingesetzt. Dieser dient zur Beschleunigung der Vakuumbehandlung und zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Vakuumbehandlung.The reduction of the oxygen content serves to reduce slag formation and inhomogeneities in the pre-forging 2 , which can be caused by the combination of free oxygen with possibly later chromium alloyed. By reducing the carbon content - which may be present in particular in steel from a use with high hardness requirements in higher concentration - the rust behavior is improved. In such a reduction of the oxygen content by a vacuum treatment of the melt, a purge plug is preferably used. This serves to accelerate the vacuum treatment and to improve the efficiency of the vacuum treatment.

Die Reduktion des Kohlenstoffgehalts kann die Reduktion des Kohlenstoffgehalts um eine ganze Zehnerpotenz umfassen und speziell dazu dienen, einen Kohlenstoffgehalt kleiner 0,03% zu erreichen. Die Reduktion des Kohlenstoffgehalts erfolgt vorzugsweise durch Sauerstoffblasen bei gleichzeitig reduziertem Druck. Der freie Sauerstoff verbindet sich mit dem in der Schmelze vorhandenen Kohlenstoff und entgast aus der Schmelze. Alternativ ist auch die Zugabe eines Eisenoxids unter ständiger Reduzierung des Drucks möglich.The reduction of the carbon content can include the reduction of the carbon content by a whole power of ten and specifically serve to achieve a carbon content of less than 0.03%. The reduction of the carbon content takes place preferably by oxygen blowing at the same time reduced pressure. The free oxygen combines with the carbon present in the melt and degas from the melt. Alternatively, the addition of an iron oxide under constant reduction of pressure is possible.

Da bei einer späteren Zulegierung von Metallen eine Anreicherung bzw. eine Wiederanreicherung der Schmelze mit Sauerstoff stattfinden kann, wird vorzugsweise im Anschluss eine weitere Vakuumdesoxidation, wahlweise ebenfalls unter Verwendung eines Spülsteins, vorgenommen.Since enrichment or re-enrichment of the melt with oxygen can take place in the event of subsequent alloying of metals, further vacuum deoxidation, optionally also using a purging plug, is preferably subsequently carried out.

Bei der sich an die Vakuumbehandlung anschließenden Zulegierung kann der Sauerstoffgehalt weiter dadurch gesenkt werden, dass sauerstoffaffine Elemente zulegiert werden, zu welchen insbesondere Chrom zählt.In the subsequent to the vacuum treatment Zulegierung the oxygen content can be further reduced by the fact that oxygen-affine elements are alloyed, which includes in particular chromium.

Auf die nach dem Gießen auszuführenden Schritte zurückkehrend, ist bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren bevorzugt vorgesehen, dass nach dem Entfernen der Gusshaut auch eine Elektroschlackeumschmelzung durchgeführt werden kann. Diese Elektroschlackeumschmelzung bietet sich dann an, wenn besondere Reinheitsanforderungen eingehalten werden sollen. Nach der Elektroschlackeumschmelzung kann das Vorschmiedestück 2 geputzt werden.Returning to the steps to be carried out after the casting, it is preferably provided in the proposed method that after removal of the cast skin also an electroslag remelting can be performed. This electroslag remelting is useful if special purity requirements are to be met. After electroslag remelting, the pre-forging can 2 be cleaned.

Vorzugsweise erfolgt nach dem Entfernen der Gusshaut eine Oberflächenfehlerprüfung des Vorschmiedestücks 2. Gegebenenfalls erfolgt die obige Elektroschlackeumschmelzung zwischen dem Entfernen der Gusshaut und dieser Oberflächenfehlerprüfung.Preferably, after removal of the casting skin, a surface defect inspection of the pre-forging is performed 2 , Optionally, the above electroslag remelting occurs between removal of the casting skin and this surface defect inspection.

Bezüglich des Entfernens der Gusshaut wird diese bei kleinen Schmelzen herkömmlich bis zu einer Tiefe von 5 bis 10 mm vom Vorschmiedestück 2 entfernt, wodurch oberflächennahe Fehler und Inhomogenitäten zuverlässig erfasst werden. Im vorliegenden Fall würde dies angesichts des insgesamt kleinen Volumens des Vorschmiedestücks 2, des hohen Preises des Materials des Vorschmiedestücks 2 und des volumenbedingt ungünstigen Verhältnisses von Außenfläche zu Volumen zu einem inakzeptabel hohen Schwund an Material führen. Daher wird vorliegend die Gusshaut bevorzugt nur mit einer geringen Tiefe entfernt. Die Oberflächenfehlerprüfung dient dann dazu, die nunmehr nicht mehr zuverlässig ausgeschlossenen Oberflächenfehler zu identifizieren. Je nach Art und Häufigkeit des Vorkommens können diese dann punktuell entfernt werden oder es kann auf der entsprechenden Außenfläche des Vorschmiedestücks 2 ein großflächigerer Abtrag von dem Vorschmiedestück 2 erfolgen. Als hier besonders gut geeignete Methode der Oberflächenfehlerprüfung hat sich bei austenitischen Stählen oder anderen nichtmagnetischen Metallen die Rot-Weiß-Prüfung, welche auch als Rot-Weiß-Farbeindringprüfung bezeichnet wird, herausgestellt, weswegen diese bevorzugt von der Oberflächenfehlerprüfung umfasst ist. Bei ferritischen Stählen kommt stattdessen eine magnetische Rissprüfung zur Anwendung.With respect to the removal of the casting skin, this is conventionally used in small smelting to a depth of 5 to 10 mm from the pre-forging 2 removed, which reliably detects near-surface defects and inhomogeneities. In the present case, this would be in view of the overall small volume of the pre-forging 2 , the high price of the material of the forging 2 and the volume-related unfavorable ratio of outer surface to volume lead to an unacceptably high shrinkage of material. Therefore, in the present case, the casting skin is preferably removed only with a small depth. The surface defect test then serves to identify the now no longer reliably excluded surface defects. Depending on the type and frequency of occurrence, these can then be removed selectively or it may be on the corresponding outer surface of the pre-forging 2 a larger-scale removal of the pre-forging 2 respectively. As austenitic steels or other non-magnetic metals, austenitic steels or other nonmagnetic metals have been found to exhibit the red-white test, which is also referred to as red-white dye penetration testing, which is why it is preferably included in the surface defect test. For ferritic steels, a magnetic crack test is used instead.

Bevorzugt umfasst das Schmieden eine Vorumformung des Vorschmiedestücks 2, welche vorzugsweise ein Walzen, ein Recken und alternativ oder zusätzlich ein Stauchen umfasst. Diese Arten der Umformung werden hier insgesamt als Vorumformung bezeichnet. wobei nicht notwendig eine weitere, sich anschließende Umformung nach einer solchen Vorumformung vorgesehen sein muss. Speziell bei einem solchen Walzen, Recken oder Stauchen wird – wie bereits oben beschrieben – ein hoher Umformgrad angestrebt. Vorzugsweise wird der Umformgrad von mindestens 6 im Wesentlichen durch die Vorumformung erreicht. Alternativ kann dieser Umformgrad von mindestens 6 mindestens zur Hälfte durch das Gesenkschmieden, ggf. einschließlich eines Stauchens, erreicht werden, insbesondere wenn die oben beschriebenen Verhältnisse von Gewicht, Durchmesser und Dicken des Schmiedeteils 3a–c zu dem Vorschmiedestück 2 bzw. dem Halbfabrikat 4a–c eingehalten werden. Im Anschluss daran kann ein weiteres Entfernen der Schmiedehaut erfolgen. Ebenso kann nach der Massivumformung bzw. nach dem weiteren Entfernen der Schmiedehaut im Anschluss an die Massivumformung eine weitere Oberflächenfehlerprüfung erfolgen, welche ihrerseits bevorzugt eine Rot-Weiß-Prüfung bzw. eine magnetische Rissprüfung umfasst.Forging preferably includes pre-forming the pre-forging 2 which preferably comprises rolling, stretching and, alternatively or additionally, upsetting. These types of deformation are referred to herein as pre-forming. whereby it is not necessary to provide a further, subsequent forming after such a pre-forming. Especially in such a rolling, stretching or compression is - as already described above - a high degree of deformation sought. Preferably, the degree of deformation of at least 6 is achieved essentially by the pre-forming. Alternatively, this degree of deformation of at least six at least half by the drop forging, possibly including a compression, can be achieved, in particular if the above-described ratios of weight, diameter and thickness of the forging 3a -C to the pre-forging 2 or the semi-finished product 4a -C be complied with. Following this, a further removal of the forge can be done. Likewise, after the massive forming or after the further removal of the forging skin following the massive forming, a further surface defect check may take place, which in turn preferably comprises a red-white test or a magnetic crack test.

Gemäß einer ersten bevorzugten Variante des Ausgangsmaterials handelt es sich bei der Metalllegierung um einen Stahl. Insbesondere kann es sich um einen austenitischen Stahl handeln.According to a first preferred variant of the starting material, the metal alloy is a steel. In particular, it may be an austenitic steel.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Variante des Ausgangsmaterials handelt es sich bei der Metalllegierung um eine Aluminiumlegierung.According to a second preferred variant of the starting material, the metal alloy is an aluminum alloy.

Eine solche Aluminiumlegierung soll regelmäßig Kupfer und Zink, jeweils mit einem Zielwert zwischen 1,5% und 2% bzw. zwischen 5% und 6%, zum Erhöhen der Grundfestigkeit aufweisen. Da Aluminium, die genannten Legierungsbestandteile sowie Magnesium als weiterer potenzieller Legierungsbestandteil jeweils einen unterschiedlichen Schmelzpunkt aufweisen, kann es bei der Erstarrung der Schmelze in der Kokille 1a–c zu Zeitunterschieden und damit zu einer Trennung der Legierungsbestandteile kommen. Daraus wiederum können als Inhomogenitäten sogenannte Heiß- bzw. Warmrisse und Lunker entstehen. Dieser Effekt kann vermieden werden, wenn die Schmelze so schnell abgekühlt wird, dass trotz dieser Unterschiede im Schmelzpunkt die Erstarrung dennoch im Wesentlichen gleichzeitig stattfindet. Daher ist es bevorzugt, dass die Kokille 1a–c während des Eingießens der Schmelze durch eine äußere Kühlvorrichtung gekühlt wird.Such an aluminum alloy should regularly have copper and zinc, each with a target between 1.5% and 2%, and between 5% and 6%, to increase the base strength. Since aluminum, the abovementioned alloying constituents and magnesium as a further potential alloy constituent each have a different melting point, it may be during the solidification of the melt in the mold 1a -C to time differences and thus to a separation of the alloy components come. In turn, inhomogeneities can result in so-called hot or hot cracks and blowholes. This effect can be avoided if the melt is cooled down so rapidly that, despite these differences in melting point, solidification still occurs substantially simultaneously takes place. Therefore, it is preferable that the mold 1a C is cooled during the pouring of the melt by an external cooling device.

Zum Erhöhen der Kratzfestigkeit kann hier weiter vorzugsweise das Vorschmiedestück 2 mit einer amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet werden. Ein solcher Vorgang wird auch als DLC-Beschichtung bezeichnet. Verschiedene Arten solcher amorphen Kohlenstoffschichten werden nach VDI 2840 spezifiziert.In order to increase the scratch resistance, the pre-forging piece may be further preferred here 2 coated with an amorphous carbon layer. Such a process is also referred to as DLC coating. Various types of such amorphous carbon films are becoming new VDI 2840 specified.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

VDI 2840 [0067]

Claims

Method for producing a jewelery part, preferably a watch case, from a metal alloy, wherein a scrap charge is melted down into a melt, the melt in a mold ( 1a -C) to a pre-forged piece ( 2 ), the cast skin of the forging ( 2 ), the pre-forging ( 2 ) to a forging ( 3a -C) is forged and the forging ( 3a C) is heat-treated, characterized in that the mold ( 1a C) has a compact shape.

A method according to claim 1, characterized in that the melt, preferably in the open atmosphere, rising above a lower inlet ( 5 ) of the mold ( 1a ) in the mold ( 1a ) is introduced.

A method according to claim 1, characterized in that the melt, preferably in a vacuum, via an overhead sprue ( 6 ) of the mold ( 1b C) is poured, preferably, that the mold ( 1b C) has a substantially closed wall and / or a substantially closed bottom.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that before and / or during the casting of the melt into the mold ( 1a C) alloying material is added to the melt.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mold ( 1a C) has a capacity of less than 100 kg molten steel, preferably less than 80 kg molten steel, in particular less than 3 kg molten steel.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mold ( 1a B) is substantially circular cylindrical in shape, preferably that a basic diameter ( 7a -D) the mold ( 1a B) essentially a maximum diameter ( 8th ) of the forging ( 3b ), in particular, that the sprue ( 6 ) corresponds to an upper top surface of the circular cylindrical shape.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a basic diameter ( 7a -D) the mold ( 1a B) greater or smaller than a maximum diameter ( 8th ) of the forging ( 3b ).

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the largest extent of the mold ( 1a -C) not more than five times the smallest dimension of the mold ( 1a -C) is, preferably, at most four times the smallest extent of the mold ( 1a C), in particular, at most three times the smallest extent of the mold ( 1a c).

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the heat treatment comprises a solution annealing and / or a Kolsterisieren.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that after removal of the casting skin an electroslag remelting is performed.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that before forging the pre-forging ( 2 ) in semi-finished products ( 4a -C) is separated, preferably, wherein the separation is carried out by wire cutting and / or sawing.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the forging comprises a georgetriebetontes forging, in particular a drop forging comprises.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the forging comprises a deformation by a degree of deformation of at least 6.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the melt, preferably before and / or during the alloying, is vacuum-treated, in particular, an oxygen content and / or a carbon content of the melt is reduced.

Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that after removal of the cast skin, a surface defect test of the pre-forging ( 2 ), preferably that the surface defect test comprises a red-white test or a magnetic crack test.

Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the forging a pre-deformation of the pre-forging ( 2 ), wherein the pre-forming comprises a rolling, stretching and / or upsetting, in particular that after the pre-forming a further surface defect inspection, in particular comprising a red-white test or a magnetic crack test, is carried out, more preferably that Forming degree of at least 6 is achieved essentially by the pre-forming.

Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the metal alloy is a steel.

Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the metal alloy is an aluminum alloy, preferably that the mold ( 1a C) during the casting of the melt into the mold ( 1a C) is cooled by an external cooling device.