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Die
Erfindung betrifft eine Umformmaschine, wie sie insbesondere zur
Massivumformung zu verwenden ist, sowie ein Verfahren zur Umformung
von Werkstücken.
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Bei
der Massivumformung, bspw. beim Schmieden, bei der Halbwarmumformung
oder bei der Kaltmassivumformung werden die Rohlinge in der Regel
einer dramatischen Umformung unterzogen, in der die Grundform des
Rohlings zur Herstellung des fertig umgeformten Werkstücks tiefgreifend verändert wird.
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Dabei
fließt
das Material zur Erzeugung komplizierter Endformen aus einer relativ
einfachen Form des Rohlings (z.B. Zylinder) stark. Dies äußert sich
in einer drastischen Änderung
des Oberflächen/Volumen-Verhältnisses
des Werkstücks
auf seinem Weg vom Rohling zum Fertigteil. Während dieses Verhältnis bei
der Massivumformung stark, bspw. um den Faktor 2 oder mehr, geändert wird,
ist dies bei der Blechbearbeitung (Tiefziehen und dgl.) nicht der
Fall.
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Beim
Massivumformen entstehen Werkstücke,
die einstückig
aufgebaut sind und infolge dessen für Einsatzfälle prädestiniert sind, in denen das
betreffende Werkstück
großen
Belastungen unterliegt. Komplizierte Formen sind hier jedoch nur
unter Inkaufnahme eines sehr hohen Umformgrads des Materials zu
erhalten. Dieser bedingt nicht nur den Einsatz hoher Umformkräfte und
entsprechend vieler Umformstufen, sondern stellt auch eine gewisse
Einschränkung
hinsichtlich der Eigenschaften und Form des zu erzielenden Werkstücks dar.
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Aus
der WO 98/28097 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils
durch Umformen bekannt, bei dem das Ziel darin liegt, beim Umformen, bspw.
beim Tiefziehen, ein Blechteil zu erhalten, das an verschiedenen
Stellen unterschiedliche Blechdicken aufweist. Dazu wird von einer
Blechplatine ausgegangen, die aus Teilblechen mit unterschiedlichen Blechdicken
zusammengefügt
ist. Außerdem
wird die Blechplatine bei dem Verfahren partiell erwärmt, um an
verschiedenen Stellen des Blechformteils unterschiedliche Dehnungen
zu erzielen.
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Beim
Tiefziehen ergeben sich Dickenänderungen
des Blechteils durch Zugbeanspruchung des betreffenden Blechbereichs.
Eine Dickenverminderung durch Druck zwischen den Werkzeugteilen
ist aufgrund der räumlichen
Ausdehnung und somit großen
Fläche
der Blechteile nicht erreichbar. Insofern unterscheiden sich Tiefziehverfahren
grundsätzlich von
der Massivumformung, bei der das Werkstück durch Druck umgeformt wird.
Entsprechend lassen sich Bereiche unterschiedlicher Dicke an einem
der Massivumformung unterworfenen Werkstück ohne Weiteres durch die
unter Druck erfolgende Umformung erzielen.
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Eine
partielle Erwärmung
eines Werkstücks, wie
sie die WO 99/26740 vorschlägt,
kommt bei der Massivumformung in der Regel nicht in Betracht. Aufgrund
der kompakten Form des Rohlings gleichen sich Temperaturunterschiede
relativ schnell aus.
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Aus
der
DE 2801475 A1 ist
ein Verfahren zum Herstellen von Dosen bekannt, wie sie in der Lebensmittelindustrie
als Getränkedosen
Anwendung finden. Die Dosen werden aus Stahlblech gezogen. Dabei
entsteht ein abzutrennender Dosenrand. Zur Entfernung desselben
ist eine gesonderte Vorrichtung vorgesehen, in der ein Laserschneidgerät zur Anwendung
kommt. Die betreffenden Dosen sind somit mit einer herkömmlichen
Tiefziehvorrichtung und nachfolgend mit einer Lasereinrichtung mechanisch bearbeitet.
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Aus
der JP 11-21633 ist es bekannt, zur Herstellung von Kraftfahrzeugtüren bzw.
Türinnenteilen auf
eine Platine mittels eines Lasers durch Aufschweißung von
weiteren Blechen an Stellen zu verstärken, die größeren Belastungen
ausgesetzt sind. Dieses stellenweise verdickte Blech wird nachfolgend
einem Ziehvorgang unterworfen. Die dünnere Platine kann beim Tiefziehvorgang
Rissbildung zeigen. Deshalb wird in der genannten Schrift vorgeschlagen,
die Platine aus verschieden dicken Blechteilen zusammenzufügen. Der
so erhaltene Blechrohling soll den beim Ziehen auftretenden Zugbelastungen
besser gewachsen sein.
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Aus
der
DE 3204445 A1 ist
es hingegen bekannt, zur Codierung von Münzen beim Prägen derselben
ferromagnetische Elemente, bspw. Nickelstreifen, in diese einzudrücken. Dazu
werden an einem scheibenförmigen
Münzrohling,
bspw. streifenförmige
Teile eines Nickelbands mittels Laserstrahl angeschweißt. Im nachfolgenden
Prägevorgang
werden die Nickelteile in den sonstigen Rohling eingedrückt. Zuvor
werden die Rohlinge jedoch weichgeglüht.
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Davon
ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen
zur Massivumformung so zu gestalten, dass Werkstücke mit ggfs. komplizierter
Geometrie mit geringerem Aufwand herstellbar sind.
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Eine
weitere Aufgabe liegt in der Verminderung des Umformgrads beim Massivumformen.
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Diese
Aufgaben werden einzeln oder gemeinsam durch die Umformmaschine
nach Anspruch 1 und das Umformverfahren nach Anspruch 7 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Umformmaschine weist
sowohl wenigstens eine Umformstufe zur Massivumformung, als auch
eine Schweißeinheit
auf, mit der zwei Werkstückteile
zu einem Werkstück
zusammenzufügen
sind. Die Umformmaschine kann ein oder mehrere Umformstufen enthalten.
Die Schweißeinheit
kann vor der ersten, nach der letzten oder zwischen Umformstufen
angeordnet sein. In allen Fällen gestattet
sich die Integration des Schweißvorgangs (Fügevorgang)
in den Umformvorgang, wodurch mehrere Vorteile erzielt werden. Die
Verwendung gefügter
Rohlinge nach Anspruch 7 oder die Integration einer Schweißeinheit
in einer Umformmaschine gestatten die Verminderung des Umformgrads
des Rohlings. Außerdem
lassen sich Werkstückgeometrien
erzielen, die bei Herstellung aus einem einzigen Rohling zu Problemen
führen
würden
oder nicht herstellbar wären.
Insbesondere gilt dies, wenn die einzelnen Teile des gefügten Rohlings
oder des gefügten
Zwischenformlings unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Darüber hinaus
können
unterschiedliche Materialien miteinander kombiniert werden, um an dem
fertigen Werkstück
Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften auszubilden.
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Als
Schweißeinheit
können
Laserschweißeinheiten,
Plasmaschweißeinheiten,
Reibschweißeinheiten,
Elektronenstrahlschweißeinheiten
oder andere Schweißeinrichtungen
dienen. Insbesondere ist es auch möglich, einzelne Halbzeuge,
Rohlinge oder Zwischenformlinge durch Pressverschweißen miteinander
zu verbinden. Die Pressverschweißung kann auch mit anderen
Schweißvorgängen kombiniert
werden. Bspw. kann ein Laserschweißvorgang dazu dienen, zwei
Teile bereichsweise miteinander zu verbinden, die in dem nachfolgenden
Pressvorgang miteinander pressverschweißt werden. Bei der Pressverschweißung können in
der Stufe, in der die Verschweißung
ausgeführt
wird, auch gleichzeitig weitere Formgebungen erzielt werden. Die
Verschweißung
kann dabei zur Vermeidung von Heißrissen bereits im auf Umformtemperatur
angewärmten Zustand
erfolgen. Ebenso kann eine Verschweißung in einem Gesenk erfolgen,
wobei der Prozess vorzugsweise so geführt wird, dass die im Umformvorgang
entstehenden Druckspannungen senkrecht zu der sich ausbildenden
Schweißnaht
verlaufen. Dadurch wird eine innigere Verbindung zwischen den einzelnen
Rohteilen erreicht.
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Der
Schweißvorgang
kann zur Ausbildung einer ersten Vorform, zu einer weiteren Umformung, zur
Ausbildung von Zwischenformen nach bereits erfolgten Umformungen
separat verformter Teile oder zur weiteren Umformung des gefügten gesamten Teils
eingesetzt werden. Außerdem
kann ein sich beim Fügen
ergebender Verzug durch einen Nachkalibriervorgang eliminiert werden.
Die Nachkalibrierung kann in einer Pressstufe durchgeführt werden. Der
Fügevorgang
(Schweißvorgang)
kann auch direkt in einem Umformwerkzeug im Rahmen der Umformung
erfolgen.
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Es
ist auch möglich,
den Schweißvorgang
an die vorherigen Umformvorgänge
unmittelbar anzuschließen
und als letzten Arbeitsgang vorzunehmen. Dies ist insbesondere beim
Schmieden vorteilhaft, wenn der Schweißvorgang, bspw. der Laserschweißvorgang,
an dem schmiedewarmen Teil ausgeführt wird. Dadurch wird bei
der Laserschweißung
die Ausbildung von Haarrissen vermieden.
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Außerdem kann
bei der Ausführung
des Laserschweißvorgangs
an einem durch die Umformung oder eine vorhergehende Erwärmung halbwarmen oder
warmen Werkstück,
der Energieaufwand der zum Schweißen erforderlich ist, minimiert
werden.
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Die
Ausführung
des Schweißvorgangs
und der Umformvorgänge
in einer einzigen gemeinsamen Maschine führt zu einem kompakten Maschinenaufbau,
zu einer vereinfachten Gestaltung der Fertigung und zu einer verbesserten
Fertigungseffizienz.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es möglich,
den Rohling, wie erwähnt,
aus unterschiedlichen Materialien zusammenzusetzen. Dabei können Materialien
mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, unterschiedlichen
mechanischen Eigenschaften, unterschiedlichen chemischen Eigenschaften
usw. miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können die
Einzelteile des Rohlings unterschiedliche Festigkeitswerte aufweisen.
Beispielsweise kann auch ein Material mit höherer Fließfähigkeit mit einem Material
kombiniert werden, das eine geringere Fließfähigkeit aufweist. Außerdem können Materialien
mit unterschiedlichen Verschleißeigenschaften
miteinander kombiniert werden. Es ist damit möglich, Werkstücke zu erzeugen,
die für
den späteren
Einsatzzweck bereichs- und zonenweise optimierte Werkstoffe aufweisen.
Außerdem
kann z.B. einer der Einzelteile des Rohlings maßhaltig vorbearbeitet sein.
Dies kann beispielswiese in einem spanenden Bearbeitungsvorgang
geschehen. Ist dies der Fall, kann durch die spanende Umformung
beispielsweise eine saubere zunderfreie Oberfläche erzielt werden, die nach
dem Umformvorgang ebenfalls sauber, glatt und maßhaltig ist. Für bestimmte
Anwendungsfälle
können
somit Werkstücke
erzeugt werden, die nach dem Umformvorgang keiner wesentlichen Nachbearbeitung
mehr bedürfen.
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Es
ist auch möglich,
Einzelteile des Rohlings soweit spanend vorzubearbeiten, dass sie
in dem nachfolgenden Umformvorgang lediglich noch eine Kalibrierung
erfahren. Auch dies kann zur Erzeugung von Werkstücken genutzt
werden, an die besondere Ansprüche
gestellt werden.
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Weitere
Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie
von Unteransprüchen.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
Presse zum Massivumformen mit Umformwerkzeugen und einer Schweißeinheit,
in schematischer Darstellung,
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2 Umformwerkzeuge
einer Presse zum Massivumformen für gefügte Rohlinge, in schematisierter
Darstellung,
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3 ein
Umformwerkzeug mit einem gefügten
Rohling, in schematisierter Schnittdarstellung,
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4 eine
weitere Ausführungsform
eines Umformwerkzeugs und eines gefügten Rohlings, in schematisierter
Schnittdarstellung, und
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5 die
Umformmaschine nach 1, in einer ausschnittsweisen
perspektivischen Darstellung.
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In 1 ist
eine Umformmaschine 1 veranschaulicht, die ein Maschinengestell 2 mit
einem Tisch 3 und einem Kopf 4 aufweist. Oberhalb
des Tischs 3 ist ein Stößel 5 in
einer in 1 durch einen Pfeil 6 bezeichneten
Richtung bewegbar gelagert, wobei ein in 1 lediglich
schematisch veranschaulichter Antrieb 7 dazu dient, dem
Stößel 6 seine Bewegung
zu erteilen.
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Bei
der in 1 veranschaulichten Umformmaschine 1 ist
zur Massivumformung eines Werkstücks
ein Werkzeug 8 vorgesehen, das in einen oberen Werkzeugteil 9 und
einen unteren Werkzeugteil 10 unterteilt ist. Der obere
Werkzeugteil 9 ist an dem einzigen gemeinsamen Stößel 5 gelagert.
Der untere Werkzeugteil 10 ist auf dem ruhenden Tisch 3 gelagert.
Die Werkzeugteile 9, 10 enthalten jeweils vier Stufenwerkzeuge,
die als Umformstufen 11a, 11b, 11c, 11d in 1 durch
strichpunktierte Linien angedeutet sind. Die Umformstufen 11a, 11b sind
unmittelbar aufeinander folgend in einem Abstand A zueinander angeordnet.
Im gleichen Abstand A sind die Umformstufen 11c, 11d angeordnet.
Der Abstand zwischen der Umformstufe 11b und 11c ist
doppelt so groß und
beträgt
2A.
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Anstelle
einer Umformstufe ist mittig zwischen den Umformstufen 11b, 11c eine
Schweißeinheit 12 angeordnet.
Zu dieser gehört
bspw. ein Laserschweißkopf 13,
der an dem Maschinengestell 2 abgestützt ist, so dass die Schweißeinheit 12 Teil
der Umformmaschine 1 ist. Wie in 5 veranschaulicht, gehört zu der
Schweißeinheit 12 außerdem eine
Aufnahmeeinrichtung 14 für einen Zwischenformling 15, d.h.
ein Werkstück,
das bereits die Umformstufen 11a, 11b durchlaufen
hat. Zur Zuführung
eines Werkstückteils 16 zu
dem Zwischenformling 15 dient eine Zuführeinrichtung 17,
die bspw. durch einen Greiferarm 18 gebildet wird. Dieser
ist zusätzlich
zu einer Transfereinrichtung 19 als unabhängige Transporteinrichtung
ausgebildet. Die Transfereinrichtung 19 wird bspw. durch
einen Schienenträger 21 gebildet, an
dem einzelne willkürlich
zu öffnende
und zu schließende
Greifer 22 vorgesehen sind, um die Werkstücke von
Umformstufe zu Umformstufe bzw. in die Schweißeinheit 12 und aus
dieser heraus zu überführen.
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Bei
der in 1 veranschaulichten Umformmaschine 1 sind
die Umformstufen 11a bis 11d unter dem gemeinsamen
Stößel 5 angeordnet.
Es ist jedoch auch möglich,
bspw. für
die Umformstufen 11a, 11b einen ersten Stößel 5a und
für die
verbleibenden Umformstufen 11c, 11d einen zweiten
Stößel 5b vorzusehen.
Der Stößel 5 ist
dann unterteilt, wie in 1 mit gestrichelten Linien angedeutet.
Außerdem
ist es möglich,
jeder Umformstufe ihren eigenen Stößel zuzuteilen.
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Die
insoweit beschriebene Umformmaschine 1 arbeitet wie folgt:
In
Betrieb werden mittels der Transfereinrichtung 19 der ersten
Umformstufe 11a in Arbeitstakt des Stößels 5 der Umformmaschine 1 Rohlinge 24 zugeführt. Der
Stößel 5 schließt und öffnet das
Werkzeug 8 periodisch, wobei die Transfereinrichtung 19 die
Rohlinge 5 von Werkzeugstufe zu Werkzeugstufe weiterbefördert. Die
Rohlinge bzw. Werkstücke
werden dabei mehr und mehr umgeformt. Nach Durchlaufen der beiden
Umformstufen 11a und 11b kommt der Rohling bzw.
das Werkstück
als Zwischenformling 15 an der Laserschweißeinheit 12 an
und wird auf der Aufnahmeeinrichtung 14 abgesetzt. Im vorliegenden Beispiel
ist an den Zwischenformling 15 ein zylindrischer Werkstückteil 16 anzuschweißen, der
einen geringeren Querschnitt aufweist als der Zwischenformling 15.
Die Zuführeinrichtung 17 führt dabei
diesen Werkstückteil 16 zu
dem Zwi schenformling 15 und setzt ihn auf dem Zwischenformling 15 ab.
Die Berührungsfläche zwischen
dem Werkstückteil 16 und
dem Zwischenformling 15, die miteinander zu verbinden sind,
ist horizontal und somit quer zu der Bewegungsrichtung des Stößels 5 (1,
Pfeil 6), d.h. zu der Umformrichtung ausgerichtet.
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Sobald
der Werkstückteil 16 auf
dem Zwischenformling 15 sitzt, wird der Laserkopf 13 angesteuert,
um einen Schweißvorgang
zwischen dem Werkstückteil 16 und
dem Zwischenformling 15 zu bewirken. Im einfachsten Fall
wird hier lediglich eine punktuelle Verschweißung erreicht, die den Werkstückteil 16 an
dem Zwischenformling 15 fixiert, so dass die nunmehr gebildete
Einheit aus Zwischenformling 15 und Werkstückteil 16 von
der Transfereinrichtung 19 der nachfolgenden Umformstufe 11c zugeführt werden
kann, ohne dass der Werkstückteil 16 und
der Zwischenformling 15 dejustiert werden. Bei dem nachfolgenden
Umformgang in der Umformstufe 11c werden dann sowohl der
Zwischenformling 15 als auch der Werkstückteil 16 weiter verformt,
wodurch eine Pressverschweißung
oder auch nur eine weitere Umformung bewirkt werden kann. Durch
die Durchführung
des Laserschweißvorgangs
zwischen den Umformstufen 11b, 11c steht die Zeit
eines Pressenhubs für
das Zuführen
des Werkstückteils 16 und dem
Schweißvorgang
zur Verfügung.
Alternativ kann auf den Laserschweißvorgang verzichtet werden
und der Werkstückteil 16 unmittelbar
auf den Zwischenformling 15 in einer Umformstufe aufgesetzt
werden, um das Verbinden bzw. Verschweißen durch die auftretenden
Pressspannungen zu bewirken.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Schweißeinheit 12 jedoch
nicht nur dazu vorgesehen, den Werkstückteil 16 an dem Zwischenformling 15 zu
fixieren, sondern eine Verschweißung an einer Schweißnaht oder
Schweißfläche zu bewirken. Bspw.
kann die Aufnahmeeinheit 14 dazu als Positioniereinheit
ausgebildet sein, um dem Zwischenformling 15 eine Relativbewegung
zu einem aus dem Laserkopf 13 austretenden Laserstrahl
L zu erteilen. Die Aufnahmeeinrichtung 14 kann dazu als
Drehtisch ausgebildet sein. Zusätzlich
ist der Laserkopf 13 vorzugsweise bewegbar gehalten. Dazu
kann eine Laserkopfpositioniereinheit 25 dienen, mit der
der Laserkopf 13 vertikal (Pfeil V) bewegbar ist. Weitere
Bewegungsrichtungen können
bedarfsweise dazukommen.
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Bei
einer solchen Konfiguration wird der Werkstückteil 16 von der
Schweißeinheit 12 vollständig mit
dem Zwischenformling 15 verschweißt, bevor die Transfereinrichtung 19 den
Weitertransport in die nächste
Umformstufe 11c bewirkt.
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Grundsätzlich kann
in der Schweißeinheit 12 anstelle
des Laserkopfs 13 auch ein anderer Schweißkopf vorgesehen
sein, der den Schweißvorgang
aufgrund anderer Werksprinzipien bewirkt. Anstelle des Laserschweißkopfs kann
ein Plasmaschweißkopf,
eine Reibschweißvorrichtung,
eine Elektronenstrahlschweißvorrichtung
oder auch eine Pressschweißvorrichtung
vorgesehen sein. In jedem Fall aber ist der Schweißvorgang
in der Umformmaschine 1 vor den Umformstufen, zwischen
den Umformstufen oder nach den Umformstufen in den Fertigungsablauf
integriert, so dass die Massivumformvorgänge und der Schweißvorgang
mit einer einzigen Maschine bewirkt werden können. Dies gilt sowohl für das Kaltumformen,
das Halbwarmumformen als auch für
das Warmumformen.
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Unabhängig davon
kann, wie in 2 veranschaulicht ist, das erfindungsgemäße Verfahren
auch in einer Umformmaschine 1a verwirklicht werden, die von
vorne herein mit Rohlingen 26 versorgt wird, die in- oder
außerhalb
der Umformmaschine 1a aus Teilrohlingen 27, 28 unterschiedlichen Querschnitts
zusammengefügt
worden sind. Die Teilrohlinge 27, 28 können aus
gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen und sind miteinander
vorzugsweise verschweißt.
Dabei ist es vorteilhaft, den Schweißvorgang an dem Rohling 26 auszuführen, wenn
dieser bereits auf seine Umformtemperatur erwärmt ist. Außerdem kann die Schweißwärme zur
Erwärmung des
Rohlings 26 auf Umformtemperatur beitragen, was die Energieeffizienz
des gesamten Bearbeitungsverfahrens erhöht. Außerdem können auf diese Weise Heißrisse an
dem Rohling 26 vermieden oder reduziert werden.
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Die
Teilrohlinge 27, 28 sind in einer Ebene miteinander
verschweißt,
die quer zu der Bewegungsrichtung des Stößels des oberen Werkzeugteils 9 orientiert
ist. Die bei dem Umformvorgang auftretenden Druckspannungen sind
somit im Wesentlichen rechtwinklig zu der Schweißfläche bzw. Schweißnaht orientiert.
Durch die Druckspannungen senkrecht zur Schweißnaht bzw. Schweißfläche, entsteht
somit bei dem Umformvorgang eine innige Verbindung zwischen den
einzelnen Rohteilen bzw. Teilrohlingen 27, 28.
Dadurch wird es bspw. auch möglich,
die Teilrohlinge 27, 28 bspw, lediglich mit einer ringförmigen oder
bogenförmigen
Schweißnaht
im Außenbereich
miteinander zu verbinden. Die Verschweißung erfolgt bei den nachfolgenden
Umformvorgängen
in den Umformstufen 11a bis 11d oder schon in
der ersten Umformstufe 11a durch den Pressdruck.
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Wie
in 2 veranschaulicht, entsteht mit zunehmender Umformung
ein Werkstück,
dessen Rohlingsteile 27b, 28b; 27c, 28c mehr
und mehr ineinander übergehen,
so dass an dem fertigen Werkstück 30 eine
Schweißnaht
kaum noch zu erkennen ist. Der Schweißnahtbereich ist, wie das übrige Werkstück, der
Massivumformung unterzogen worden, d.h. das betreffende Material
des Schweißnahtbereichs
wurde, wie das übrige
Mate rial des Werkstücks,
unter Druckspannung zum Fließen
gebracht.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform
eines gefügten
Rohlings 26 veranschaulicht, der aus zwei Teilrohlingen 27, 28 zusammengesetzt
ist. Die Verbindung ist hier in kurzen Schweißpunkten oder Schweißnahtabschnitten 31 hergestellt.
Die Teilrohlinge 27, 28 haben jeweils eine zylindrische
Grundform, aber abweichende Querschnitte. Alternativ können andere
Rohlingsformen zur Anwendung kommen. Bspw. kann sowohl der Teilrohling 27 als auch
der Teilrohling 28 prismatisch ausgebildet sein.
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Eine
anderweitige Ausführung
eines Rohlings 26 ist in 4 veranschaulicht.
Hier ist der Rohling aus zwei Teilrohlingen 27, 28 zusammengesetzt, die
nicht, wie bislang dargestellt, koaxial zueinander angeordnet sind.
Vielmehr ist der Teilrohling 28 an eine Seitenfläche des
Teilrohlings 27 angeschlossen. Beide Teilrohlinge 27, 28 sind über eine
Schweißnaht 32 miteinander
verbunden. Diese kann in einem beliebigen Schweißverfahren hergestellt worden
sein, wobei jedoch das Laserschweißverfahren bevorzugt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass, wie bei den anderen Rohlingsformen
auch, durch die Laserschweißung
eine Schweißnaht
erzielt wird, deren Qualität der
des umgebenden Materials nahekommt, so dass die Schweißnaht beim
nachfolgenden Massivumformvorgang keine dem Fließen des Werkstoffs entgegenstehenden
Bereiche ausbildet. Insbesondere können Versprödungsbereiche, Änderungen
der Korngrößen und
sonstige Ausbildung von Inhomogenitäten, die einem Massivumformvorgang
entgegenstehen könnten,
auf ein Minimum reduziert werden. Dies insbesondere, wenn der Schweißvorgang
an dem Rohling 26 bzw. dem Werkstück bei Umformtemperatur durchgeführt wird.
Rohlinge 26, wie sie in 4 veranschaulicht
sind, eignen sich insbesondere als Vorformen für asymmetrische Werkstücke mit langen
seitlichen Ausbuchtungen, wie bspw. Zahnräder mit angeformten Hebeln,
Gelenkköpfen
oder dgl.
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Zur
Erweiterung des Anwendungsbereichs der Massivumformung, d.h. der
Kaltmassivumformung, der Halbwarmumformung und der Schmiedetechnik
werden Rohlinge weiterverformt, die aus zwei Halbzeugen, vorzugsweise
unterschiedlicher Querschnitte, miteinander verbunden sind. Die
Verbindung kann dadurch durch Laserschweißen, Plasmaschweißen, Reibschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder
Pressschweißen
erfolgen. Bei Pressverschweißung
können
in der Stufe 12, in der die Verschweißung ausgeführt wird, auch gleichzeitig
weitere Formgebungen erzielt werden. Die Verschweißung kann
dabei zur Vermeidung von Heißrissen
bereits im auf Umformtemperatur angewärmten Zustand erfolgen. Die
Verschweißung
kann im Gesenk erfolgen, so dass zum Beispiel durch Druckspannungen
senkrecht zur Schweißnaht
eine innigere Verbindung zwischen den Rohteilen hergestellt wird.
Eine Anwendung ist zur Ausbildung einer ersten Vorform, zur weiteren
Umformung, zur Ausbildung von Zwischenformen nach bereits erfolgten
Umformungen der einzelnen Teile und weiterer Umformung des gefügten gesamten
Teils möglich.
Durch Nachkalibrierung kann der Verzug nach dem Fügen eliminiert werden.
Die Fügung
kann direkt in einem Umformwerkzeug im Rahmen der Umformung erfolgen.
Außerdem
kann ein umgeformtes Teil in schmiedewarmem Zustand mit einem anderen
Teil verschweißt werden,
ohne dass sich eine weitere Umformoperation anschließt. Dadurch
lassen sich bei Laserschweißung
Heißrisse
vermeiden.