DE10237990B4 - Method for producing a metallic part of a sanitary fitting - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Herstellen eines metallischen Teiles einer Sanitärarmatur,
bei dem
a) dem metallischen Teil ausgehend von Rohmaterial
unter Wärmeeinwirkung
in einem entsprechenden Werkzeug die gewünschte Form gegeben wird;
b)
danach das metallische Teil mit einer Dekorbeschichtung versehen
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
c) der Formgebungsschritt
a) durch Thixo-Schmieden mittels eines krafteinleitenden Stempels
geschieht, und
d) die Dekorbeschichtung auf dem metallischen
Teil (95) ohne vorausgegangenes Schleifen aufgebracht wird.Method for producing a metallic part of a sanitary fitting, in which
a) the metallic part is given the desired shape starting from raw material under the action of heat in a corresponding tool;
b) then the metallic part is provided with a decorative coating,
characterized in that
c) the shaping step a) is done by Thixo-forging by means of a force-introducing punch, and
d) the decorative coating on the metallic part (95) is applied without previous grinding.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Teiles einer Sanitärarmatur, bei dem
- a) dem metallischen Teil ausgehend von Rohmaterial unter Wärmeeinwirkung in einem entsprechenden Werkzeug die gewünschte Form gegeben wird;
- b) danach das metallische Teil mit einer Dekorbeschichtung versehen wird.
- a) the metallic part is given the desired shape starting from raw material under the action of heat in a corresponding tool;
- b) then the metallic part is provided with a decorative coating.
Bei bekannten Verfahren der eingangs genannten Art, wie sie seit vielen Jahrzehnten gebräuchlich sind, wird das Rohmaterial vollständig aufgeschmolzen und die Formgebung erfolgt in einem Gießvorgang in einem entsprechenden Gießwerkzeug. Die so entstandenen Gußkörper enthalten verhältnismäßig viele Lunker, die sich beim Beschleifen der Oberflächen öffnen, was zu Ausschuß führt.at known methods of the type mentioned, as they have been for many Decades in use are, the raw material is completely melted and the Shaping takes place in a casting process in a corresponding casting tool. The resulting castings contain relatively many Voids that open when grinding the surfaces, resulting in rejects.
Gesenkschmiedeverfahren
verwendet beispielsweise die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches zu weniger Ausschuß führt und damit kostengünstiger durchzuführen ist.task The present invention is a method of the aforementioned Specify type, which leads to less committee and thus more cost-effective perform is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- c) der Formgebungsschritt a durch Thixo-Schmieden mittels eines krafteinleitenden Stempels geschieht, und
- d) die Dekorbeschichtung auf dem metallischen Teil ohne vorausgegangenes Schleifen aufgebracht wird.
- c) the forming step a is done by thixoforging by means of a force-introducing punch, and
- d) the decorative coating is applied to the metallic part without prior grinding.
Erfindungsgemäß wird also beim Formgebungsprozess für das metallische Sanitärarmaturenteil das sog. "Thixo-Schmieden" eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine Art der Metallumformung, bei welcher das Rohmaterial durch Erwärmen in einen Zustand gebracht wird, in dem im Gefüge sowohl feste als auch flüssige Bestandteile vorliegen. "Thixo-Schmieden" stellt also in gewissem Sinne ein Mittelding zwischen den Prozessen "Gießen" und "Schmieden" dar, bei dem die Vorteile und Möglichkeiten dieser Herstellungsarten weitgehend vereinigt sind.Thus, according to the invention during the molding process for the metallic sanitary fitting part the so-called "Thixo-forging" used. It acts it is a kind of metal forming in which the raw material by heating is brought into a state in which in the structure both solid and liquid components available. "Thixo-Schmieden" thus represents in a certain way Meaning a middle ground between the processes "casting" and "forging" in which the Advantages and possibilities These types of production are largely united.
Das Thixo-Schmieden ist abzugrenzen gegen das Thixo-Gießen. Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß das Rohteil induktiv oder konvektiv auf eine Temperatur zwischen Solidus- und Liquidustemperatur erwärmt wird. Beim hier interessierenden Thixo-Schmieden wird das Werkstück manuell oder automatisiert in eine geöffnete Werkzeughälfte gelegt. Gleichzeitig mit der Schließbewegung des Werkzeugs oder im unmittelbaren Anschluß daran findet die Umformung statt. An deren Ende füllt das Werkstück einen Großteil des Formhohlraumes aus. Das Werkstück wird während des Erstarrungsvorganges unter Druck gehalten und anschließend manuell oder automatisch entnommen.The Thixo-Schmieden is to be distinguished against the thixo-casting. Both methods have in common that the blank inductively or convective to a temperature between solidus and liquidus temperature heated becomes. In the interest here Thixo-forging, the workpiece is manual or automated into an open one tool half placed. Simultaneously with the closing movement of the tool or in the immediate aftermath the forming takes place. At the end of the workpiece fills a large part of the mold cavity. The workpiece gets under during the solidification process Pressured and then taken manually or automatically.
Das Thixo-Schmieden kann im offenen oder im geschlossenen Gesenk erfolgen.The Thixoforging can be done in open or closed die.
Beim Thixo-Gießen dagegen wird das teilflüssige Rohteil manuell oder auomatisiert in die Gießkammer einer Druckgußmaschine eingelegt. Der Werkstoff wird nach Schließen des Werkzeugs in den Formhohlraum gepreßt, bis das Werkstück einen Großteil des Formhohlraums ausfüllt. Werkzeug und Gießkolben werden während der Erstarrungsphase unter Druck gehalten. Danach wird das Werkstück manuell oder automatisiert entfernt.At the Thixocasting on the other hand, the semi-liquid becomes Blank manually or auomatisiert in the casting chamber of a die-casting machine inserted. The material is in the mold cavity after closing the tool pressed, until the workpiece a large part of the mold cavity fills. Tool and casting piston be while the solidification phase held under pressure. Thereafter, the workpiece becomes manual or removed automatically.
Das Thixo-Schmieden weist gegenüber dem Thixo-Gießen die Vorteile kürzerer Fließwege, größerer Fließquerschnitte, geringerer Werkstoffgeschwindigkeiten, weniger Gaseinschlüsse, geringeren Werkzeugverschleißes und geringeren Kreislaufmaterialanteils auf. Das Thixo-Schmieden bietet die Möglichkeit, während der Erstarrungsphase über den gesamten Querschnitt des Werkstücks nachzupressen. Vor allem aber enthalten die fertiggestellten Werkstücke weniger Lunker.The Thixo-forging faces the thixo-casting the advantages of shorter Flow paths, larger flow cross sections, lower material speeds, less gas inclusions, lower tool wear and lower circulating material content. The Thixo-Schmieden offers the possibility, while the solidification phase over to press the entire cross-section of the workpiece. Especially but the finished workpieces contain less voids.
Thixo-Schmieden und Thixo-Gießen sind ihrerseits wieder zu unterscheiden von den verwandten, jedoch bei noch höheren Formgebungstemperaturen stattfindenden Verfahren des Thixo-Moulding, des Vexo-Casting und des New-Rheo-Casting; wegen dieser weiteren Verfahren wird auf die einschlägige Literatur verwiesen.Thixoforging and thixo-casting For their part, they are again distinguished from their relatives, however at even higher Forming temperatures held process of Thixo-molding, the Vexo casting and New Rheo casting; because of this further procedure will refer to the relevant literature directed.
Die erfindungsgemäß nach dem Thixo-Schmiedeverfahren hergestellten metallischen Sanitärarmaturenteile weisen eine so hohe Lunkerfreiheit auf, daß die Ausschußrate gegenüber dem bekannten Gießverfahren erheblich sinkt. Gleichwohl können wie beim Gießen ziehbare Kerne im Werkzeug verwendet werden.The According to the invention according to Thixo forging process manufactured metallic sanitary fitting parts have such a high freedom from voids, that the reject rate over the known casting process decreases considerably. Nevertheless, you can like casting drawable cores are used in the tool.
Dabei wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Dekorbeschichtung auf dem metallischen Teil ohne voraus gegangenes Schleifen aufgebracht.there is in the inventive method the decorative coating on the metallic part without having gone ahead Loops applied.
Aus der Veröffentlichung: Baur, J., Messmer, G., Herstellung komplexer Bauteile hoher Festigkeit durch Thixo-Schmieden; Umformtechnik 02/2001, Seite 44–49, Meisenbach-Verlag, ist an sich bekannt, daß das Thixo-Schmieden von Messing, wie es für Trinkwasserarmaturen verwendet wird, zu hoher Oberflächengüte führen kann. Daß jedoch das Schleifen vor dem Aufbringen einer Dekorbeschichtung entbehrlich ist, kann dieser Druckschrift nicht entnommen werden.From the publication: Baur, J., Messmer, G., Production of complex components of high strength through thixo-forging; Umformtechnik 02/2001, page 44-49, Meisenbach-Verlag, it is known that the thixo-forging of brass, as it is used for drinking water fittings, can lead to high surface quality. However, that the grinding before dispensing a decorative coating is unnecessary, this document can not be removed.
Die bekannten durch Gießen hergestellten Sanitärarmaturenteile mußten vor dem Aufbringen der Dekorschicht geschliffen und poliert werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teile weisen dagegen nach dem Thixo-Schmieden eine so hohe Oberflächengüte auf, daß ein nachträgliches Schleifen und teilweise auch Polieren vor der Aufbringung der Dekorschicht entbehrlich ist. Die Dekorschicht kann also direkt auf die metallischen Sanitärteile, so wie sie den Thixo-Schmiedevorgang verlassen und nach einer einfachen Reinigung und ggfs. Politur, aufgebracht werden. Dies reduziert die Herstellungskosten der Sanitärarmaturenteile ganz erheblich.The known by casting manufactured sanitary fitting parts had be sanded and polished before applying the decorative layer. The process according to the invention manufactured parts have, however, after the Thixo-forging one so high surface quality, the existence subsequent Sanding and sometimes polishing before applying the decorative layer is dispensable. The decorative layer can therefore directly on the metallic sanitary parts, just as they leave the Thixo forging process and look for a simple one Cleaning and, if necessary. Polish, be applied. This reduces the manufacturing cost of sanitary fitting parts quite considerably.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Erwärmung des Rohmaterials auf die zum Thixo-Schmieden erforderliche Temperatur induktiv. Das induktive Erwärmen besitzt nicht nur einen hohen thermischen Wirkungsgrad sondern kann auch sehr rasch geschehen, was zur Erzielung hoher Taktzeiten und zur Verhinderung von Kornwachstum bei der Herstellung von Sanitärarmaturenteilen günstig ist.Conveniently, the heating of the Raw material to the temperature required for thixo forging inductive. Inductive heating not only has a high thermal efficiency but can also happen very quickly, resulting in the achievement of high cycle times and for preventing grain growth in the manufacture of sanitary fitting parts Cheap is.
Im Falle der induktiven Erwärmung kann die Messung des Erregerstromes, der durch die Induktionsspule fließt, gleichzeitig als Temperaturmessung dienen. Gesonderte Temperatursensoren sind also nicht erforderlich. Der Übergang von der festen Phase des Rohmaterials in eine sich zum Thixo-Schmieden eignende metallische Suspension ist durch einen deutlichen, schnellen Rückgang des Erregerstromes gekennzeichnet. Dieser "Knick" im zeitlichen Verlauf des Erregerstromes kann elektronisch erkannt und dazu verwandt werden, den Entnahmevorgang des Rohmaterials aus der Induktionsspule und die Überführung dieses Rohmaterials in das Werkzeug einzuleiten.in the Case of inductive heating can be the measurement of the excitation current passing through the induction coil flows, simultaneously serve as a temperature measurement. Separate temperature sensors are not required. The transition from the solid phase of the raw material into a metal suitable for thixoforging Suspension is characterized by a significant, rapid decline in the Excitation current marked. This "kink" in the temporal course of the exciter current can be electronically detected and used, the removal process of the raw material from the induction coil and the transfer of this To introduce raw materials into the tool.
Alternativ zur induktiven Erwärmung kommt die konduktive Erwärmung durch ein heißes gasförmiges Medium in Betracht.alternative for inductive heating comes the conductive warming through a hot one gaseous Medium into consideration.
Zweckmäßig ist, wenn während des Thixo-Schmiedens der zeitliche Verlauf des Innendrucks im Werkzeug gemessen wird. Hierdurch lassen sich Rückschlüsse auf die Qualität des jeweils hergestellten Sanitärarmaturenteiles ziehen.It is expedient if during Thixoforging the time course of the internal pressure in the tool is measured. This allows conclusions to be drawn on the quality of each manufactured sanitary fitting part pull.
Gleiches gilt, wenn der während des Thixo-Schmiedens stattfindende Werkzeugweg gemessen wird. Aus diesem lassen sich insbesondere Informationen darüber gewinnen, ob der Werkzeughohlraum an den Berührflächen vor Beginn des Thixo-Schmiedens frei von Tropfen des Rohmaterials war.The same applies if during the Thixo forging toolpath is measured. Out In particular, this information can be obtained whether the tool cavity at the contact surfaces before the start of thixo-forging was free of drops of raw material.
Bevorzugt wird diejenige Vorgehensweise, bei welcher ein bewegliches Teil des Werkzeugs, in dem das Thixo-Schmieden stattfindet, mit großer Geschwindigkeit bis kurz vor diejenige Stelle gefahren wird, an der eine Berührung mit dem Rohmaterial erfolgt, die Berührung mit dem Rohmaterial mit niedriger Geschwindigkeit erfolgt und die Verdrängung des Rohmaterials in dem Formhohlraum des Werkzeugs wieder mit höherer Geschwindigkeit erfolgt. Das rasche Heranfahren der beweglichen Werkzeughälfte hat den Sinn, den Herstellungsvorgang insgesamt zu beschleunigen und eine Abkühlung des auf Temperatur gebrachten Rohmaterials auf dem Wege zwischen dem Erwärmungsofen und dem Werkzeug zu verhindern. Durch die verglichen damit langsame Berührung der beweglichen Werkzeughälfte mit dem Rohmaterial wird ein Spritzen von Rohmaterial ebenso wie der Einschluß von Gas in dem Rohmaterial, der zu Porenbildung führen würde, vermieden. Die erneut höhere Geschwindigkeit beim Verdrängen des Rohmaterials in dem Formhohlraum dient wieder der Beschleunigung des Gesamtvorganges und verhindert ein vorzeitiges Erstarren des Rohmaterials im Formhohlraum.Prefers becomes the procedure in which a moving part of the tool in which the thixo-forging takes place, with great speed until just before the place is driven, at the touch with the raw material, the touch done with the raw material at low speed and the displacement the raw material in the mold cavity of the tool again at a higher speed he follows. The rapid approach of the movable mold half has the sense of speeding up the overall manufacturing process and a cool down of the raw material brought to temperature on the way between the heating oven and prevent the tool. Compared with that slow contact the movable tool half with the raw material will be a splash of raw material as well the inclusion of Gas in the raw material, which would lead to pore formation avoided. The again higher Speed when displacing the raw material in the mold cavity again serves the acceleration the entire process and prevents premature freezing of the Raw materials in the mold cavity.
Besonders bevorzugt wird, wenn die Masse des Rohmaterials geringfügig größer als die Masse des fertigen metallischen Teiles ist und wenn der Formhohlraum des Werkzeugs einen Überlauf aufweist, in den überschüssiges Rohmaterial gedrückt wird. Mit dieser Verfahrensart sind zwei Vorteile verbunden: Zum einen neigt das "an der Front" vorgeschobene Rohmaterial in gewissem Umfang zur Verunreinigung, da hier bevorzugt Gase und ggf. auch Schmier- und Trennmittel, die in dem Werkzeug verwendet werden, aufgenommen werden. Diese Verunreinigungen sammeln sich in dem Überlauf und können dann von dem fertiggestellten Sanitärarmaturenteil abgeschnitten werden. Befindet sich die Stelle, an welcher der Überlauf mit dem restlichen Sanitärarmaturenteil verbunden ist, an einer entsprechenden, den Blicken des Benutzers entzogenen Stelle, so erfordert auch das Abtrennen des überschüssigen Materials keine mechanische Nachbearbeitung. Der zweite Vorteil ist darin zu sehen, daß bei Vorhandensein eines Überlaufes im Formhohlraum des Werkzeuges die Masse des Rohmaterials, von der bei der Herstellung des Sanitärarmaturenteiles ausgegangen wird, nicht genau eingestellt zu werden braucht. Überschüssige Masse entweicht einfach in den Überlauf.Especially is preferred when the mass of the raw material is slightly larger than the mass of the finished metallic part is and if the mold cavity of the tool an overflow has, in the excess raw material is pressed. There are two advantages to this type of procedure: First tends the "at the Front "advanced Raw material to some extent for contamination, as preferred here Gases and possibly also lubricants and release agents in the tool be used. Collect these impurities yourself in the overflow and can then cut off from the finished sanitary fitting part become. Is the place where the overflow is with the rest of sanitary fitting part is connected, at a corresponding, the views of the user Extracted place, so also requires the separation of the excess material no mechanical post-processing. The second advantage is in it to see that at Presence of an overflow in the mold cavity of the tool, the mass of raw material from the at the production of the sanitary fitting part is assumed, does not need to be set exactly. Excess mass just escapes into the overflow.
Dabei ist es günstig, wenn der die Form des metallischen Teils bestimmende Bereich des Formhohlraums des Werkzeugs mit dem Überlauf durch eine Engstelle verbunden ist. Diese Engstelle sorgt dafür, daß sich in dem Formhohlraum ein ausreichend hoher Innendruck ausbilden kann, auch wenn der Überlauf nicht vollständig ausgefüllt ist.It is advantageous if the shape of the metallic part defining region of the mold cavity of the tool is connected to the overflow through a bottleneck. This constriction ensures that a sufficiently high internal pressure can form in the mold cavity, even if the overflow is not completely filled.
Das metallische Teil, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, ist bevorzugt ein Armaturenkörper, an den auch beim Thixo-Schmieden ein Auslauf angeformt werden kann.The metallic part, which is produced by the method according to the invention, is preferably a fitting body, At the Thixo-forging an outlet can be formed.
Bevorzugt ist das Rohmaterial eine Messinglegierung, wie dies an und für sich für Sanitärarmaturenteile bekannt ist.Prefers the raw material is a brass alloy, as it is in and of itself for plumbing fixture parts is known.
Der erfindungsgemäße Herstellungsprozeß von Armaturen nach dem Thixo-Schmiedeverfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben; es zeigen:Of the inventive manufacturing process of valves after The Thixo forging method is described below with reference to the drawing described in detail; show it:
In
Vor
dem in
Er kann beispielsweise durch Absägen von einer zylindrischen Stange und ggfs. spanabhebende Nachbearbeitung gefertigt werden.He can for example by sawing from a cylindrical rod and, if necessary, be made.
Die
Vorbehandlung
Es kommt darauf an, daß einerseits der Flüssigphasenanteil im Rohteil ausreichend hoch ist, um Thixo-Schmiedbarkeit zu ermöglichen, daß dieser Anteil aber andererseits nicht dazu führt, daß nennenswerte Materialmengen vom Rohteil abtropfen, weil sonst an der fertigen Armatur evtl. Material fehlen oder das Schmiedewerkzeug durch abtropfendes Material verschmutzt würde, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird.It depends on the one hand the liquid phase fraction sufficiently high in the blank to allow thixo-forgeability, that share but on the other hand does not cause that noteworthy Drain material from the stock, otherwise at the finished Valve may lack material or the forging tool due to dripping material would be polluted, as more closely below is described.
Die
Erhitzung
In
Mittels
einer geeigneten Auswerteelektronik, die hier nicht näher beschrieben
wird, kann das Unterschreiten eines Stromwerts im Bereich des steilen Verlaufs
Im
Blockdiagramm von
Die
Schmierung
Das
Einlegen
Auch Greifflächen aus Glimmer haben sich in der Praxis bewährt. Anforderungen an das Material der Greifflächen sind Thermoschockbeständigkeit, geringe Wärmekapazität bei gleichzeitig guter thermischer Isolationswirkung, geringe Adhäsionsneigung zum teilflüssigen Material des Rohteils, glatte Oberfläche und einfache Austauschbarkeit.Also gripping surfaces made of mica have proven themselves in practice. Requirements for the material of gripping surfaces are thermal shock resistance, low Heat capacity at the same time good thermal insulation effect, low adhesion tendency to the partially liquid material of the blank, smooth surface and easy interchangeability.
Die Anforderung an den Greifer liegt hauptsächlich darin, daß er niedrige Greifkräfte reproduzierbar aufbringen kann, da die erwärmten Rohteile sehr niedrige Fließspannungen aufweisen.The The main requirement for the gripper is that it is low gripping forces can muster reproducible, since the heated blanks very low flow stresses exhibit.
Der
Transport der erwärmten
Rohteile von der Vorbehandlung
Das
anschließende
Thixo-Schmieden
Da
eine weitestgehende automatisierte Fertigung erfolgen soll, muß der Prozess
gut überwacht werden,
damit die Qualität
der Erzeugnisse sichergestellt ist. Dazu erfolgt im Werkzeug eine
Druckmessung
In
einem solchen Fall ergibt auch die Messung des Werkzeugwegs
Das
obere Diagramm in
Die
Auswertung des Werkzeugwegs
Bei
unvollständiger
Schließung
infolge eines Fremdkörpers
auf dem Werkzeug (z. B. 0,5 mm zu geringer Werkzeugweg
Die
Auswertung des Innendruckverlaufs
Durch
Auswertung der beiden Signale "Werkzeugweg
Werkzeugweg ist normal UND Innendruckverlauf
wie
Toolpath is normal AND internal pressure waveform like
Werkzeugweg
ist normal UND Innendruckverlauf wie bei
Werkgzeugweg
ist zu gering UND der Innendruckverlauf wie bei
Die
Prozessüberwachung
des Thixo-Schmiedens
Der
Stößelweg
Unmittelbar
nach dem Aufsetzen muß der Stößel jedoch
wieder stark beschleunigt werden, um zu verhindern, daß das Material
des Rohteils einfriert. Die eigentliche Formgebungsstrecke
In
der rechten Bildhälfte
von
Aus
der Stößelgeschwindigkeit
Wie
bereits erwähnt,
wird der Stößelweg
Der
Kanal zwischen Presslingform und Überlaufraum
Durch
ausreichend großzügige Dimensionierung
des Überlaufraums
Das Werkzeug wird in bekannter Weise auf erhöhter Temperatur – beispielsweise 300° C – gehalten, damit das thixotrope Rohteil während der Umformung nicht "einfriert".The tool is held in a known manner at elevated temperature - for example, 300 ° C - so that the thixotropic blank during Umfor does not "freeze".
Die
Entnahme
Ein
entscheidender Vorteil des Thixo-Schmiedens liegt in der einfachen
und kostengünstigen
Nachbearbeitung
Das Entfernen
The removal
Weil
die Nachbearbeitung
Claims (12)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2002137990 DE10237990B4 (en) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | Method for producing a metallic part of a sanitary fitting |
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DE2002137990 DE10237990B4 (en) | 2002-08-20 | 2002-08-20 | Method for producing a metallic part of a sanitary fitting |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE10237990A1 DE10237990A1 (en) | 2004-03-11 |
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EP1013357A1 (en) * | 1997-08-08 | 2000-06-28 | Toto Ltd. | Full enclosed die forging method, full enclosed die forging apparatus, and product of forging |
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2002
- 2002-08-20 DE DE2002137990 patent/DE10237990B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Baur, J., Messmer, G.: Herstellung komplexer Bauteile hoher Festigkeit durch Thixo-Schmieden, Umformtechnik, S. 44-49, Ausg. 02/2001, Meisen- bach-Verlag * |
Also Published As
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