DE10222412A1 - Schmiedevorrichtung und zugehöriges Verfahren - Google Patents

Abstract

Bei einer Schmiedevorrichtung, die eine obere und eine untere Form (30, 50) sowie eine teilbare mittlere Form (10) hat, wird, nachdem ein Erzeugnis (60) in ein Loch (16) der mittleren Form eingesetzt ist, eine innere konische Fläche (35) der oberen Form an eine äußere konische Fläche (15) der mittleren Form gemäß einer axialen Bewegung der oberen Form so gepasst, dass die mittlere Form radial nach innen gepresst wird, um ihre radialen Spalte dicht zu schließen. Gemäß einer weitergehenden Bewegung der oberen Form gemeinsam mit der mittleren Form in Richtung der unteren Form werden entgegengesetzte Enden des Erzeugnisses axial komprimiert, so dass verhindert wird, dass sich ein Teil des durch eine Wand des Lochs umgebenen Erzeugnisses radial ausdehnt, aber das andere Teil des Erzeugnisses sich radial ausdehnt. Dann wird, nachdem die obere Form auf eine Ursprungsposition zurückgestellt ist, die mittlere Form radial nach außen aufgeteilt, so dass das geschmiedete Erzeugnis (70), das radial nach außen vorstehende Abschnitte (72, 73) hat, die axial voneinander beabstandet sind, auf einfache Weise von der mittleren Form entfernt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausbilden eines geschmiedeten Erzeugnisses, das zumindest zwei radial nach außen vorstehende Abschnitte hat, die axial voneinander beabstandet sind, mit Formen, auf die eine Presskraft axial aufgebracht wird, und ein zugehöriges Verfahren.

Herkömmlicherweise wurde ein Schmiedeverfahren weit verbreitet zum plastischen Verformen eines Erzeugnisses in eine vorbestimmte Gestalt verwendet. Es ist sehr schwierig oder problematisch, das Produkt zu erzeugen, das einen radial eingeschnittenen Abschnitt (Unterschnittabschnitt) hat, der axial zwischen die zwei radial nach außen vorstehenden Abschnitte zwischengesetzt ist, durch Schmieden mit den Formen zu erzeugen, auf die die Presskraft axial aufgebracht wird, da der Unterschnittabschnitt radial eingeschnitten werden soll, wenn die Presskraft axial auf das Erzeugnis aufgebracht wird.

Für den Fall, dass das Erzeugnis ausgebildet wird, das eine derartige Gestalt hat, wie vorstehend erwähnt ist, ist es bekannt, dass der Unterschnittabschnitt und die zwei radial nach außen vorstehenden Abschnitte mit Formen geschmiedet werden, auf die die Presskraft senkrecht zu seiner Achse aufgebracht wird. Es ist ebenso bekannt, dass, nachdem die zwei radial nach außen vorstehenden Abschnitte außer dem Unterschnittabschnitt durch Schmieden mit den Formen ausgebildet sind, auf die die Presskraft in ihre axiale Richtung aufgebracht wird, der Unterschnittabschnitt durch maschinelles Bearbeiten oder Schleifen ausgebildet wird.

Wenn jedoch der Unterschnittabschnitt zumindest zwei radial eingeschnittene Abschnitte hat, die senkrecht zueinander sind, kann einer der zwei radial eingeschnittenen Abschnitte nicht mit den Formen geschmiedet werden, auf die die Presskraft senkrecht zu einer Achse des Erzeugnisses aufgebracht wird, da die Formen senkrecht zueinander bewegt werden müssen, und müssen noch maschinell bearbeitet oder geschliffen werden. Des Weiteren ist es für einen Fall des Pressens des Erzeugnisses senkrecht zu seiner Achse mit der oberen und der unteren geteilten Form wahrscheinlich, dass ein Teil des Erzeugnisses radial aus einem Zwischenraum oder einem Spalt zwischen Kontaktflächen der geteilten Formen (Teilformen) gequetscht wird, so dass sich Grate bilden können.

Um dieses Problem zu bewältigen, ist ein Schmiedeverfahren, durch das die Bildung von Graten bei der Verwendung einer mittleren Form zusätzlich zu der oberen und der unteren Form unterdrückt wird, in der Druckschrift JP-A-8-281365 vorgeschlagen. Gemäß der Druckschrift JP-A-8-281365 wird ein Schmiedeerzeugnis, dessen radiale Dicke derjenigen des Unterschnittabschnitts entspricht, senkrecht zu seiner Achse zwischen der oberen und der unteren Teilform schichtweise bedeckt, die einen Hohlraum entsprechend den radial nach außen vorstehenden Abschnitten haben, wenn die obere und die untere Form in Kontakt miteinander gelangen. Ein Paar mittlerer Formen, von denen jeder Durchmesser demjenigen des Unterschnittabschnitts entspricht, sind zwischen die obere und die untere Form zwischengesetzt, um sich gleitfähig in eine axiale Richtung des Schmiedeerzeugnisses zu bewegen. Jede der mittleren Formen ist an einem axialen Ende mit einer Abschrägungsfläche der mittleren Form in Kontakt mit einer Gleiterabschrägungsfläche eines Gleiters vorgesehen. Der Gleiter wird senkrecht zu der Achse des Erzeugnisses bewegt, wenn die Presskraft auf die obere Form aufgebracht wird, und die Presskraft senkrecht dazu wird in eine Kraft axial dazu aufgrund der Abschrägungsfläche der mittleren Form und der Gleiterabschrägungsfläche umgeformt, die gleitfähig in Kontakt miteinander sind, so dass sich jede der mittleren Formen nach innen bewegt, um ein axiales Ende des Erzeugnisses zu schieben, um das Erzeugnis plastisch zu verformen und den Hohlraum entsprechend den radial nach außen weisenden Abschnitten mit Material des Erzeugnisses zu füllen.

Da das vorstehend erwähnte Schmiedeverfahren einen Vorteil im Hinblick auf das Verhindern der Bildung von Graten hat, wird das Erzeugnis durch die Schmiedekraft, die in die axiale Richtung des Erzeugnisses wirkt, plastisch verformt, die von der Presskraft umgewandelt wird, die in die senkrechte Richtung davon wirkt. Jedoch müssen die oberen und unteren Formen, um die Bildung der Grate zu verhindern, stark durch die senkrechte Presskraft geschoben werden, die größer als die axiale Schmiedekraft ist, um sich nicht voneinander zu trennen. Dieses Schmiedeverfahren erfordert eine größere Schmiedevorrichtung, die einen Nachteil mit sich bringt, insbesondere wenn eine höhere Schmiedekraft zum plastischen Verformen des Erzeugnisses erforderlich ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Vorrichtung zum Ausbilden eines Schmiedeerzeugnisses, das zumindest zwei radial nach außen vorstehende Abschnitte hat, die axial voneinander beabstandet sind, mit Formen, auf die eine Presskraft axial aufgebracht wird, im wesentlichen ohne Ausbildung der Grate zu schaffen.

Es ist außerdem die Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Verfahren zu schaffen.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, hat die Schmiedevorrichtung obere, mittlere und untere Formen sowie ein Vorspannelement. Die mittlere Form ist in Umfangsrichtung bei vorbestimmten Winkelintervallen in eine Vielzahl von Formstücken geteilt, die radial nach außen bewegbar sind. Die mittlere Form ist außen an ihrem axialen Ende mit einer Kontaktfläche und einer konischen Fläche, deren Durchmesser kleiner in Richtung der Kontaktfläche ist, und innen an ihrer Mitte mit einem axialen Durchgangsloch versehen, das einen Hohlraum kleinen Durchmessers und einen Hohlraum großen Durchmessers bildet, dessen Durchmesser größer als derjenige des Hohlraums kleinen Durchmessers ist. Die obere Form ist innen an ihrem axialen Ende an einer Seite der mittleren Form mit einer Sitzfläche und einer inneren konischen Fläche versehen, deren Durchmesser kleiner in Richtung der Sitzfläche ist. Wenn sich die obere Form axial in Richtung der mittleren Form bewegt, gelangt die innere konische Form in Kontakt mit der äußeren konischen Fläche und gleitet an dieser, bis die Sitzfläche in Kontakt mit der Kontaktfläche gelangt. Demgemäß wird die mittlere Form radial nach innen gepresst, um einen radialen Spalt zwischen den in Umfangsrichtung angrenzenden Formstücken dicht zu schließen. Die untere Form kann in den Hohlraum großen Durchmessers eingesetzt werden, wenn die obere Form gemeinsam mit der mittleren Form axial in Richtung der unteren Form bewegt wird. Das Vorspannelement, das axial zwischen der mittleren und der unteren Form angeordnet ist, gestattet es der mittleren Form, sich axial in Richtung der unteren Form zu bewegen, nur nachdem die Sitzfläche in Berührung mit der Kontaktfläche gelangt.

Mit der Schmiedevorrichtung, die vorstehend erwähnt ist, werden axiale Enden des Schmiedeerzeugnisses axial zwischen der oberen und der unteren Form komprimiert bzw. zusammengedrückt, wenn sich die obere Form in Richtung der unteren Form bewegt, so dass, während verhindert wird, dass sich ein Teil des Erzeugnisses, das durch eine Wand des Hohlraums kleinen Durchmessers umgeben ist, radial ausdehnt, das andere Teil der Erzeugnisses sich radial in den Hohlraum großen Durchmessers ausdehnt.

Nach dem Ausbilden des Schmiedeerzeugnisses wird die obere Form auf eine Ursprungsposition zurückgestellt, so dass eine Kupplung zwischen den Inneren und unteren konischen Flächen außer Eingriff gebracht wird. Demgemäß wird das Schmiedeerzeugnis einfach von der mittleren Form durch Bewegen der Formstücke radial nach außen entfernt bzw. entnommen.

Wenn die obere Form und/oder die mittlere Form an einer Seite entgegengesetzt des Hohlraums großen Durchmessers bezüglich des Hohlraums kleinen Durchmessers mit einem weiteren großen Hohlraum versehen ist, dessen Durchmesser größer als derjenige des Hohlraums kleinen Durchmessers ist, und wenn die axialen Enden des Erzeugnisses axial zwischen der oberen und der unteren Form komprimiert bzw. zusammengedrückt werden, wird das Erzeugnis in dem Hohlraum kleinen Durchmessers und sowohl in dem großen als auch dem weiteren Hohlraum großen Durchmessers positioniert, so dass sowohl der große als auch der weitere Hohlraum großen Durchmessers es gestattet, dass sich das Erzeugnis radial ausdehnt, während der Hohlraum kleinen Durchmessers eine radiale Außendehnung des Erzeugnisses beschränkt, um ein geschmiedetes Erzeugnis auszubilden, das zwei radial nach außen vorstehende Abschnitte hat, die axial voneinander beabstandet sind.

Es ist vorzuziehen, dass das Erzeugnis einen Abschnitt kleinen Durchmessers und einen Abschnitt großen Durchmessers hat, dessen Durchmesser größer als derjenige des Abschnitts kleinen Durchmessers ist. Für diesen Fall ist die obere Form und/oder die mittlere Form an einer Seite entgegengesetzt zu dem Hohlraum großen Durchmessers bezüglich des Hohlraums kleinen Durchmessers mit einem weiteren Hohlraum großen Durchmessers versehen, in den der Abschnitt großen Durchmessers untergebracht wird, und wenn das Erzeugnis in das axiale Durchgangsloch eingesetzt wird, ist der Abschnitt kleinen Durchmessers in den Hohlräumen kleinen und großen Durchmessers positioniert, und wobei des Weiteren, wenn die axialen Enden des Erzeugnisses axial zwischen der oberen und der unteren Form komprimiert bzw. zusammengedrückt werden, der Hohlraum großen Durchmessers gestattet, dass sich das Erzeugnis radial ausdehnt, während der Hohlraum kleinen Durchmessers und der weitere Hohlraum großen Durchmessers eine radiale Ausdehnung des Erzeugnisses beschränken, um ein Schmiedeerzeugnis auszubilden, das zwei radial nach außen vorstehende Abschnitte hat, die voneinander axial beabstandet sind.

Des Weiteren ist vorzugsweise ein Durchmesser D₁ der Kontaktfläche geringfügig größer als ein Durchmesser D₂ der Sitzfläche, so dass, wenn die innere konische Fläche an der äußeren konischen Fläche gleitet, die mittlere Form radial geschrumpft ist.

Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion von zugehörigen Teilen aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen erkennbar, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schmiedevorrichtung an einer Stufe, bei der eine obere Form mit einer mittleren Form gekoppelt ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht der Schmiedevorrichtung an einer Stufe, bei der ein Erzeugnis vor dem Schmieden in die mittlere Form eingesetzt ist, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ist eine schematische Vorderansicht der mittleren Form der in Fig. 2 gezeigten Schmiedevorrichtung, die radial nach innen bewegt ist;

Fig. 4 ist eine schematische Vorderansicht der mittleren Form der in Fig. 2 gezeigten Schmiedevorrichtung, die radial nach außen bewegt ist;

Fig. 5A ist eine schematische Draufsicht des Erzeugnisses vor dem Schmieden gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5B ist eine schematische Draufsicht des Erzeugnisses nach dem Schmieden gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht der Schmiedevorrichtung an einer Stufe, bei dem das Erzeugnis gerade geschmiedet wird.

Eine Schmiedevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht eine Schmiedevorrichtung 1 aus einer mittleren Form 10, einer oberen Form 30, einer unteren Form 50 und einem Vorspannelement 40. Ein Schmiedeerzeugnis 60 (Erzeugnis, das durch die Schmiedevorrichtung 1 zu schmieden ist) wird im voraus beispielsweise durch Schmieden oder Gießen roh in eine Gestalt einer Säule ausgebildet, die aus einem Abschnitt 61 großen Durchmessers, einem ersten Abschnitt 62 kleinen Durchmessers und einem zweiten Abschnitt 63 kleinen Durchmessers besteht, wie in Fig. 5A gezeigt ist. Ein geschmiedetes Erzeugnis 70 (Erzeugnis, das durch die Schmiedevorrichtung 1 plastisch verformt wurde) hat einen ersten radial nach außen vorstehenden Abschnitt 72, einen zweiten radial nach außen vorstehenden Abschnitt 73, einen ersten radial eingeschnittenen Abschnitt 71 (Unterschnittabschnitt), der zwischen den ersten und zweiten radial nach außen vorstehenden Abschnitt 72 und 73 zwischengesetzt ist, und einen zweiten radial eingeschnittenen Abschnitt 74, wie in Fig. 5B gezeigt ist. Der Durchmesser und die axiale Länge des Abschnitts 61 großen Durchmessers sind im Wesentlichen gleich oder geringfügig größer als diejenigen des ersten radial nach außen vorstehenden Abschnitts 72. Der Durchmesser des ersten Abschnitts 62 kleinen Durchmessers ist im Wesentlichen gleich oder geringfügig größer als derjenige des Unterschnittabschnitts. Der Durchmesser des zweiten Abschnitts kleinen Durchmessers ist im Wesentlichen gleich oder geringfügig kleiner als derjenige des zweiten radial eingeschnittenen Abschnitts 74.

Die mittlere Form 10 besteht aus einer Vielzahl von Formstücken 12, die in Umfangsrichtung bei 90°-Intervallen geteilt sind und jeweils radial nach außen bewegbar sind, wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt ist. Wenn die mittlere Form 10 am weitesten radial innen positioniert ist, ist die mittlere Form 10 mit einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, wie in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigt ist. Die mittlere Form 10 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 13 und einem hohlen Kegelstumpfabschnitt 14, dessen Durchmesser kleiner in Richtung der oberen Form 30 wird. Der hohle Kegelstumpfabschnitt 14 ist an einem axialen Ende an einer Seite der oberen Form 30 mit einer ringförmigen flachen bzw. ebenen Fläche versehen, die eine Kontaktfläche 17 bildet. Eine Seitenfläche des hohlen Kegelstumpfabschnitts 14 bildet eine äußere konische Fläche 15. Die mittlere Form 10 ist an ihrer axialen Mitte mit einem ersten Loch 18 großen Durchmessers, das an einer Seite der oberen Form 30 gelegen ist, einem zweiten Loch 19 großen Durchmessers, das an einer Seite der unteren Form 50 gelegen ist, und einem Loch 16 kleinen Durchmessers versehen, das axial zwischen den ersten und zweiten Löchern 18 und 19 großen Durchmessers verbindet. Eine Grenze zwischen dem ersten Loch 18 großen Durchmessers und dem Loch 16 kleinen Durchmessers bildet eine erste Stufe 11. Eine Grenze zwischen dem Loch 16 kleinen Durchmessers und dem zweiten Loch 19 großen Durchmessers bildet eine zweite Stufe 20.

Ein Innendurchmesser des ersten Lochs 18 großen Durchmessers ist im Wesentlichen demjenigen des radial nach außen vorstehenden Abschnitts 72 des geschmiedeten Erzeugnisses 70 gleich. Ein Innendurchmesser und eine axiale Länge des Lochs 16 kleinen Durchmessers sind im Wesentlichen denjenigen des Unterschnittabschnitts 71 des geschmiedeten Erzeugnisses 60 gleich. Ein Innendurchmesser des zweiten Lochs 19 großen Durchmessers ist größer als derjenige des zweiten radial nach außen vorstehenden Abschnitts 73 des geschmiedeten Erzeugnisses 70.

Die obere Form 30, die an einer entgegengesetzten Seite zu der unteren Form 70 bezüglich der mittleren Form 10 positioniert ist, besteht aus einem säulenförmigen Hauptkörper 31 und einem Ringabschnitt 32, der an die axiale Endfläche des Hauptkörpers 31 an einer Seite der mittleren Form 10 beispielsweise durch Schrauben befestigt ist. Ein Einschnitt 33, dessen Durchmesser im Wesentlichen demjenigen des ersten radial nach außen vorstehenden Abschnitts 72 des geschmiedeten Erzeugnisses 70 ist, ist an der axialen Endfläche des Hauptkörpers 31 an einer Seite der mittleren Form 10 vorgesehen. Der Hauptkörper 31 ist des Weiteren an der axialen Endfläche an einer Seite der mittleren Form 10 mit einer flachen bzw. ebenen Sitzfläche 34 versehen, die innerhalb des Ringabschnitts 32 und außerhalb des Einschnitts 33 positioniert ist und in Kontakt mit der Kontaktfläche 17 der mittleren Form 10 gelangen kann. Die obere Form 30 kann mit der mittleren Form 10 gekoppelt werden und in dieselbe pressgepasst werden. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Summe einer axialen Länge des Einschnitts 33 und einer axialen Länge des ersten Lochs 18 großen Durchmessers im Wesentlichen einer axialen Länge des ersten radial nach außen vorstehenden Abschnitts 72 gleich.

Der Ringabschnitt 32 ist an seinem inneren Umfang mit einer inneren konischen Fläche 35 versehen, die in Berührung mit der äußeren konischen Fläche 15 der mittleren Form 10 gelangt und an dieser gleitet. Der Neigungswinkel der inneren konischen Fläche 35 zu der Achse des Ringabschnitts 32 ist im Wesentlichen demjenigen der äußeren konischen Fläche 15 gleich. Der Neigungswinkel ist in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr 20°.

Nachdem die Formstücke 12 radial nach innen auf eine Position bewegt werden, an der die Formstücke 12 nahezu in Kontakt miteinander gelangen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das Schmiedeerzeugnis 60 in das Loch 16 kleinen Durchmessers der mittleren Form 10 von einer Öffnung des ersten Lochs 18 großen Durchmessers an einer Seite der oberen Form 30 so eingesetzt, dass der Abschnitt 61 großen Durchmessers durch die erste Stufe 17 gehalten ist. Hier ist der Durchmesser D₁ der Kontaktfläche 17 größer als der Durchmesser D₂ der Sitzfläche. Wenn die obere Form 30 sich in eine axiale Richtung des Schmiedeerzeugnisses 60 bewegt und in die mittlere Form 10 pressgepasst wird, nehmen die jeweiligen Formstücke 12 der mittleren Form 10 Kräfte auf, die radial nach innen von der oberen Form 30 wirken, um die mittlere Form 10 zu schrumpfen.

Durch Ändern des Neigungswinkels der inneren konischen Fläche 35 und/oder der äußeren konischen Fläche 15 oder der Durchmesser D₁ oder D₂ kann ein Schrumpfungsgrad der mittleren Form 10 beim Presspassen der oberen Form 30 in die mittlere Form 10 eingestellt werden.

Das Vorspannelement 40, welches beispielsweise eine Feder oder eine Hydraulikpresse ist, ist eingestellt, so dass es eine voreingestellte Last hat. Wenn eine axiale Kraft der oberen Form 30, die das Vorspannelement 40 über die mittlere Form 10 axial presst, die voreingestellte Last übersteigt, beginnt die mittlere Form 10, sich in Richtung der unteren Form 50 gegen eine Vorspannkraft des Vorspannelements 40 zu bewegen. Bevor die axiale Kraft der oberen Form 30 die voreingestellte Last des Vorspannelements 40 erreicht, bewegt sich die mittlere Form 10 nicht axial und wird die obere Form 30 an der mittleren Form 10 zu einem Ausmaß pressgepasst, so dass die Kontaktfläche 17 in Kontakt mit der Sitzfläche 35 gelangt.

Die untere Form 50, die an einer entgegengesetzten Seite zu der oberen Form 30 bezüglich der mittleren Form 10 positioniert ist, hat einen Einschnitt 51, dessen Durchmesser und axiale Tiefe im Wesentlichen dem Durchmesser und einer axialen Länge des zweiten radial eingeschnittenen Abschnitts 74 des geschmiedeten Erzeugnisses 70 gleich sind. Ein Durchmesser der unteren Form 50 ist im Wesentlichen gleich oder geringfügig kleiner als derjenige des zweiten Lochs 19 großen Durchmessers. Wenn sich die obere Form 30 zusammen mit der mittleren Form 10 in Richtung der unteren Form 50 bewegt, wird die untere Form 50 in das zweite Loch 19 großen Durchmessers eingesetzt und tritt der zweite Abschnitt 63 kleinen Durchmessers in den Einschnitt 51 ein. Wenn sich die obere Form 30 weitergehend in Richtung der unteren Form 50 bewegt, gelangen beide axialen Enden des Schmiedeerzeugnisses 60 in Berührung mit einem Boden des Einschnitts 33 bzw. einem Boden des Einschnitts 51, so dass ein Teil des Schmiedeerzeugnisses 60 plastisch verformt wird, um sich in das zweite Loch 19 großen Durchmessers zwischen der zweiten Stufe 20 und einem axialen Ende der unteren Form 50 auszudehnen.

Ein Schmiedeverfahren der Vorrichtung, die vorstehend erwähnt ist, wird im Folgenden beschrieben.

Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Formstücke 12 radial nach innen bewegt werden, wird das Schmiedeerzeugnis 60 in die mittlere Form 10 eingesetzt und durch die erste Stufe 11 gehalten. Dann wird die innere konische Fläche 35 der oberen Form 30 in die äußere konische Fläche 15 der mittleren Form 10 pressgepasst, bis die Sitzfläche 34 in Kontakt mit der Kontaktfläche 17 gelangt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Da die inneren und äußeren konischen Flächen 35 und 15 aneinander gemäß einer axialen Bewegung der oberen Form 30 in Richtung der mittleren Form 10 gleiten und der Durchmesser D₁ der Kontaktfläche 17 größer als der Durchmesser D₂ der Sitzfläche 34 ist, nimmt die mittlere Form 10 eine Kraft auf, die in eine Richtung zum Bewegen der Formstücke 12 radial nach innen wirkt, so dass die Formstücke 12 in Umfangsrichtung aneinander gepresst werden. Demgemäß wird jeder radiale Spalt zwischen angrenzenden Formstücken 12 dicht zu einem Ausmaß geschlossen, so dass auch dann, wenn die mittlere Form 10 eine Kraft aufnimmt, die radial nach außen von innen wirkt, wenn das Schmiedeerzeugnis 60 plastisch verformt wird, kein Material des Schmiedeerzeugnisses 60 in den radialen Spalt gequetscht wird, so dass die Grate ausgebildet werden. Da die voreingestellte Last auf das Vorspannelement 40 aufgebracht ist, verursacht hier das Vorspannelement 40, das die mittlere Form 10 an einer Ausgangsposition verbleibt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, gegen die axiale Bewegung der oberen Form 30.

Nachdem die mittlere Form 10 in die obere Form 30 schrumpfgepasst ist, bewegt sich die mittlere Form 10 zusammen mit der oberen Form in Richtung der Basisform. Das Schmiedeerzeugnis 60, das durch die mittlere Form 10 gehalten ist, ist zwischen der oberen Form 30 und der unteren Form 50 schichtweise bedeckt und wird axial gepresst. Da ein Teil des Schmiedeerzeugnisses 60 durch den Einschnitt 33 umgeben ist, wird das erste Loch 18 großen Durchmessers, das Loch 16 kleinen Durchmessers und der Einschnitt 51 sowie ihre wesentliche Verformung dadurch beschränkt, wobei ein nicht beschränkter Teil des Schmiedeerzeugnisses 60 plastisch verformt wird und radial in das zweite Loch 19 großen Durchmessers zwischen der zweiten Stufe 20 und der unteren Form 50 radial ausgedehnt wird, um den zweiten Abschnitt 73 großen Durchmessers des geschmiedeten Erzeugnisses 70 auszubilden. Nach dem Ausbilden des geschmiedeten Erzeugnisses 70 wird die obere Form 30 auf eine Ursprungsposition zurückgestellt, und nachdem die obere Form 30 von der mittleren Form 10 getrennt ist, werden die Formstücke 12 radial nach außen bewegt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, so dass das geschmiedete Erzeugnis 70 von der Schmiedevorrichtung 1 entnommen wird bzw. entfernt wird.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das vorstehend erwähnt ist, wird eine radiale Ausdehnung eines Teils des Schmiedeerzeugnisses 60 entsprechend dem Unterschnittabschnitt 71 durch die Formstücke 12 beschränkt, die radial nach innen durch eine Kraft gepresst werden, die von einer Kraft, die darauf in einer Axialrichtung des Schmiedeerzeugnisses 60 aufgebracht wird, umgewandelt wird, während ein anderer Teil des Schmiedeerzeugnisses 60 entsprechend dem zweiten Abschnitt 73 großen Durchmessers radial durch eine Kraft verformt wird, die auf das Schmiedeerzeugnis 60 in seine Axialrichtung aufgebracht wird.

Wenn jeder Neigungswinkel der inneren und äußeren konischen Flächen 35 und 15 festgesetzt ist, so dass er weniger als 45° beträgt, ist die Presskraft der Formstücke 12 radial nach innen größer als die Kraft, die axial auf die Formstücke 12 aufgebracht ist. Demgemäß bewegen sich die Formstücke 12 niemals radial nach außen, so dass der radiale Spalt zwischen den angrenzenden Formstücken 12 sich bildet, wenn das Schmiedeerzeugnis 60 durch die Kraft plastisch verformt wird, die axial auf dieses aufgebracht wird, die im Wesentlichen der Kraft gleich ist, die axial auf die Formstücke 12 aufgebracht wird.

Anstatt sowohl das erste Loch 18 großen Durchmessers in der Mitte der Form 10 und den Einschnitt 33 an der oberen Form 30 vorzusehen, kann eines von dem ersten Loch 18 großen Durchmessers und von dem Einschnitt 33 weggelassen werden, so dass das andere von dem ersten Loch 18 großen Durchmessers und dem Einschnitt 33 abgewandelt wird, um den Abschnitt 61 großen Durchmessers des Schmiedeerzeugnisses vollständig aufzunehmen.

Des Weiteren kann der zweite Abschnitt 63 kleinen Durchmessers des Schmiedeerzeugnisses 60 weggelassen werden. Für diesen Fall hat das Schmiedeerzeugnis nur den Abschnitt 60 großen Durchmessers und den ersten Abschnitt 62 kleinen Durchmessers, so dass der zweite radial eingeschnittene Abschnitt 74 des geschmiedeten Erzeugnisses 70 direkt aus dem ersten Abschnitt 62 kleinen Durchmessers mit dem Einschnitt 51 der unteren Form 50 ausgebildet werden kann.

Des Weiteren kann anstatt des Vorsehens des Abschnitts 61 großen Durchmessers und der ersten und zweiten Abschnitte 62 und 63 kleinen Durchmessers im voraus, das Schmiedeerzeugnis 60 im voraus nur den ersten Abschnitt 62 kleinen Durchmessers haben, der ein flacher bzw. ebener Pol ist. Wenn für diesen Fall das Schmiedeerzeugnis 60 plastisch durch die Kraft verformt wird, die axial auf beide axialen Enden des Schmiedeerzeugnisses 60 aufgebracht wird, werden der erste radial nach außen vorstehende Abschnitt 72 und der zweite radial nach außen vorstehende Abschnitt 73 gleichzeitig durch radiales Ausdehnen des Schmiedeerzeugnisses 60 nicht nur in das zweite Loch 19 großen Durchmessers, sondern auch in einen Zusatzraum des Einschnitts 33 und das erste Loch 18 großen Durchmessers ausgebildet.

Bei der Schmiedevorrichtung, die die obere und die untere Form 30, 50 sowie die teilbare mittlere Form 10 hat, wird, nachdem das Erzeugnis 60 in das Loch 16 der mittleren Form eingesetzt ist, die innere konische Fläche 35 der oberen Form an die äußere konische Fläche 15 der mittleren Form gemäß der axialen Bewegung der oberen Form so gepasst, dass die mittlere Form radial nach innen gepresst wird, um ihre radialen Spalte dicht zu schließen. Gemäß einer weitergehenden Bewegung der oberen Form gemeinsam mit der mittleren Form in Richtung der unteren Form werden entgegengesetzte Enden des Erzeugnisses axial komprimiert, so dass verhindert wird, dass sich ein Teil des durch eine Wand des Lochs umgebenen Erzeugnisses radial ausdehnt, aber das andere Teil des Erzeugnisses sich radial ausdehnt. Dann wird, nachdem die obere Form auf eine Ursprungsposition zurückgestellt ist, die mittlere Form radial nach außen aufgeteilt, so dass das geschmiedete Erzeugnis 70, das radial nach außen vorstehende Abschnitte 72, 73 hat, die axial voneinander beabstandet sind, auf einfache Weise von der mittleren Form entfernt wird.

Claims (7)

1. Schmiedevorrichtung zum plastischen Verformen eines Erzeugnisses (60) mit:
einer mittleren Form (10), die in Umfangsrichtung an vorbestimmten Winkelintervallen geteilt ist, um eine Vielzahl von Formstücken (12) zu bilden, die radial nach außen bewegbar sind, um voneinander entfernt zu sein, wobei die mittlere Form außen an ihrem axialen Ende mit einer Kontaktfläche (17) und einer äußeren konischen Fläche (15), deren Durchmesser kleiner in Richtung der Kontaktfläche wird, und innen an ihrer Mitte mit einem axialen Durchgangsloch versehen ist, das einen Hohlraum (16) kleinen Durchmessers und einen Hohlraum (19) großen Durchmessers bildet, dessen Durchmesser größer als derjenige des Hohlraums kleinen Durchmessers ist;
einer oberen Form (30), die innen an einem axialen Ende an einer Seite der mittleren Form mit einer Sitzfläche (34) und einer inneren konischen Fläche (35) versehen ist, deren Durchmesser in Richtung der Sitzfläche kleiner wird, wobei die innere konische Fläche in Kontakt mit der äußeren konischen Fläche gelangt und an dieser gleitet, bis die Sitzfläche in Kontakt mit der Kontaktfläche gelangt, wenn die obere Form sich axial in Richtung der mittleren Form bewegt, wodurch die mittlere Form radial nach innen gepresst wird, so dass ein radialer Spalt zwischen den in Umfangsrichtung angrenzenden Formstücken sich dicht schließt;
einer unteren Form (50), die in den Hohlraum großen Durchmessers einzusetzen ist, wenn die mittlere Form axial in Richtung der unteren Form durch die obere Form bewegt wird;
einem Vorspannelement (40), das axial zwischen der mittleren und der unteren Form angeordnet ist, um zu gestatten, dass sich die mittlere Form zusammen mit der oberen Form axial in Richtung der unteren Form bewegt, nachdem die Sitzfläche in Kontakt mit der Kontaktfläche gelangt; und
ein Presskraftzuführelement (55), das verursacht, dass sich die obere Form axial bewegt, nachdem das Erzeugnis in das axiale Durchgangsloch von einer Öffnung davon an einer Seite der oberen Form zum Positionieren in den Hohlräumen kleinen und großen Durchmessers eingesetzt ist,
wobei gemäß der axialen Bewegung der oberen Form axiale Enden des Schmiedeerzeugnisses axial zwischen den oberen und unteren Formen komprimiert werden, so dass, während verhindert wird, dass ein Teil des durch eine Wand des Hohlraums kleinen Durchmessers umgebenen Erzeugnisses sich radial ausdehnt, das andere Teil des Erzeugnisses sich radial in den Hohlraum großen Durchmessers ausdehnt.

2. Schmiedevorrichtung zum plastischen Verformen des Erzeugnisses gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Form und/oder die mittlere Form an einer Seite entgegengesetzt zu dem Hohlraum großen Durchmessers bezüglich des Hohlraums kleinen Durchmessers mit einem weiteren großen Hohlraum (33, 18) versehen ist, dessen Durchmesser größer als derjenige des Hohlraums kleinen Durchmessers ist und, wenn die axialen Enden des Erzeugnisses axial zwischen den oberen und den unteren Formen komprimiert werden, das Erzeugnis in dem Hohlraum kleinen Durchmessers und sowohl in dem großen Hohlraum als auch dem weiteren Hohlraum großen Durchmessers positioniert ist, so dass sowohl der große Hohlraum als auch der weitere Hohlraum großen Durchmessers gestatten, dass sich das Erzeugnis radial ausdehnt, während der Hohlraum kleinen Durchmessers eine radiale Ausdehnung des Erzeugnisses beschränkt, um ein geschmiedetes Erzeugnis (70) auszubilden, das zwei radial nach außen vorstehende Abschnitte (72, 73) hat, die axial voneinander beabstandet sind.

3. Schmiedevorrichtung zum plastischen Verformen eines Erzeugnisses gemäß Anspruch 1, wobei das Erzeugnis einen Abschnitt (62) kleinen Durchmessers und einen Abschnitt (61) großen Durchmessers hat, dessen Durchmesser größer als derjenige des Abschnitts kleinen Durchmessers ist, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Form und/oder die mittlere Form an einer Seite entgegengesetzt zu dem Hohlraum großen Durchmessers bezüglich des Hohlraums kleinen Durchmessers mit einem weiteren Hohlraum (33, 18) großen Durchmessers versehen ist, in dem der Abschnitt großen Durchmessers aufgenommen ist und, wenn das Erzeugnis in das axiale Durchgangsloch eingesetzt wird, der Abschnitt kleinen Durchmessers in den Hohlräumen kleinen und großen Durchmessers positioniert wird, wobei des Weiteren, wenn die axialen Enden des Erzeugnisses axial zwischen den oberen und den unteren Formen komprimiert werden, der Hohlraum großen Durchmessers gestattet, dass sich das Erzeugnis radial ausdehnt, während der Hohlraum kleinen Durchmessers und der weitere Hohlraum großen Durchmessers eine radiale Ausdehnung des Erzeugnisses beschränken, um ein geschmiedetes Erzeugnis (70) auszubilden, das zwei radial nach außen vorstehende Abschnitte (72, 73) hat, die voneinander beabstandet sind.

4. Schmiedevorrichtung zum plastischen Verformen des Erzeugnisses gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (D₁) der Kontaktfläche geringfügig größer als ein Durchmesser (D₂) der Sitzfläche ist, so dass, wenn die innere konische Fläche an der äußeren konischen Fläche gleitet, die mittlere Form radial geschrumpft wird.

5. Schmiedevorrichtung zum plastischen Verformen des Erzeugnisses gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neigungswinkel der inneren konischen Fläche zu ihrer Achse im Wesentlichen demjenigen der äußeren konischen Fläche gleich ist.

6. Schmiedeverfahren zum plastischen Verformen eines Erzeugnisses (60) mit einer oberen, einer mittleren und einer unteren Form (30, 10, 50) mit den folgenden Schritten:
axiales Einsetzen des Erzeugnisses in ein Loch (16), das in der mittleren Form vorgesehen ist, die aus einer Vielzahl von Formstücken (12) ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung bei vorbestimmten Winkelintervallen geteilt sind und radial nach außen bewegbar sind, wobei jedes der Formstücke an einem axialen Ende mit einer äußeren Abschrägungsfläche (15) versehen ist;
axiales Bewegen der oberen Form, die an einem axialen Ende an einer Seite der mittleren Form mit einer inneren Abschrägungsfläche (35) versehen ist, in Richtung der mittleren Form, so dass die innere Abschrägungsfläche an die äußeren Abschrägungsflächen pressgepasst wird, wodurch die mittlere Form radial geschrumpft wird, um einen radialen Spalt zwischen den in Umfangsrichtung angrenzenden Formstücken dicht zu schließen;
weitergehendes axiales Bewegen der oberen Form zusammen mit der mittleren Form in Richtung der unteren Form, um axial entgegengesetzte Enden des Erzeugnisses zu komprimieren, so dass, während verhindert wird, dass sich ein Teil des durch eine Wand des Lochs umgebenen Erzeugnisses radial ausdehnt, das andere Teil des Erzeugnisses sich radial ausdehnt; und
axiales Rückstellen der oberen Form auf eine Ursprungsposition, so dass das Erzeugnis von der mittleren Form durch radial nach außen gerichtetes Bewegen der mittleren Formstücke aus der mittleren Form entfernt wird.

7. Schmiedeverfahren zum plastischen Verformen des Erzeugnisses gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Form an einer Seite der unteren Form bezüglich des Lochs mit einem weiteren Loch (19) versehen ist, dessen Durchmesser größer als derjenige des Lochs ist und in das die untere Form gleitfähig eingesetzt wird, wenn die axialen Enden des Erzeugnisses axial komprimiert werden, so dass sich das andere Teil des Erzeugnisses radial in dem anderen Loch ausdehnt.