DE1240369B - Vorrichtung zum Elektrostauchen von Fertigformen etwa in Stangenmitte - Google Patents

Description

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AUSLEGESCHRIFT Deutsche KL: 49 h -1

Nummer: 1240369 Aktenzeichen: M 62000 I b/49 h J 240 369 Anmeldetag: 5. August 1964

Auslegetag: 11. Mai 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Elektrostauchen von zylindrischen oder prismatischen Fertigformen etwa in Stangenmitte, bestehend aus einem geschlossenen Gesenk mit einem in die Gesenkbohrung eingesetzten, zur Steuerung des Stauchdruckes beim Stauchvorgang zurückweichenden Amboßstück für die eine Stromzuführungsseite sowie einer Elektrode und einer Druckeinrichtung auf der anderen Stromzuführungsseite.

Beim Elektrostauchen von stangenförmigen Werkstücken, die in dem zu stauchenden Bereich durch einen durch das Werkstück fließenden elektrischen Strom erwärmt werden, tritt häufig die Aufgabe auf, das stangenförmige Werkstück etwa in seiner Mitte anzustauchen, wobei die angestauchte Form, der sogenannte Stauchkopf, einen relativ großen Abstand beiderseits zum Stangenende besitzt, im Verhältnis zu den beidseitig anschließenden Werkstückschaften also nur kurz ist. Üblicherweise erfolgt eine solche Stauchung in einem Gesenk, das gleichzeitig der Stromzuführung zum Werkstück dient, also die Funktion einer Elektrode mit versieht, während die erforderliche zweite Elektrode außerhalb des Gesenkes an das Werkstück angeschlossen ist. Dabei besteht zumeist die Forderung, daß der Stauchkopf am Ende des Stauchvorganges fertiggeformt und gratfrei sein soll, also keiner Nachbehandlung bedarf, wozu es von Bedeutung ist, daß durch guten elektrischen Kontakt zwischen dem Werkstück und den der Stromübertragung dienenden Teilen des Gesenkes und der zweiten Elektrode Überhitzungen an den Stromübergangsstellen der Werkstückoberfläche beiderseits der Stauchform vermieden werden.

Die bekannten Ausführungsformen von Gesenken erfüllen diese Forderungen nur unvollständig. Geteilte Gesenke, deren Oberteil beispielsweise hydraulisch schwenkbar ist, besitzen den Nachteil, daß am angestauchten Werkstückkopf Grat entsteht, dessen Größe von den Toleranzen des Werkstückschaftes abhängig ist. Außerdem sind solche Gesenke herstellungsmäßig sehr teure Werkzeuge. Bei geschlossenen Gesenken mit einem in die Gesenkbohrung eingesetzten Amboßstück, das gleichzeitig der Stromübertragung auf das Werkstück dient und hierzu einerseits dem Werkstückschaft, andererseits der Gesenkbohrung angepaßte Kontaktflächen aufweist, tritt zwar keine nachteilige Gratbildung auf, dafür darf aber der Werkstückschaft zur Gewährleistung eines einwandfreien, elektrischen Kontaktes mit dem Amboßstück nur außerordentlich kleine Maßabweichungen besitzen (maximal bis etwa ³ Ziod mm), da anderenfalls an den Stromübergangsstellen Uber-Vorrichtung zum Elektrostauchen
von Fertigformen etwa in Stangenmitte

Anmelder:

Maschinenfabrik Hasenclever Aktiengesellschaft, Düsseldorf, Witzelstr. 55

Als Erfinder benannt:

Horst Bachmann, Haan (Rhld.)

hitzungen entstehen, die meistens zur Unbrauchbarkeit des Werkstückes führen.

Bei Vorrichtungen zum Elektrostauchen endseitiger Stauchformen an stangenförmigen Werkstücken ist es bekannt, zur Beeinflussung des Stromüberganges auf die Stauchform und das Werkstück das Amboßstück aus elektrisch isolierendem Werkstoff, insbsondere Keramik, und die den Stromübergang vermittelnden Kontaktstellen aus besser leitendem Werkstoff als das Amboßstück aufzubauen. Weiter ist es bei solchen Vorrichtungen bekannt, während des Stauchvorganges zur Steuerung des Stauchdruckes das Amboßstück im Gesenk gegen einen Stauchgegendruck zurückweichen zu lassen.

Die Wasserkühlung der Werkzeuge ist ebenfalls bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gesenk zum Elektrostauchen von Fertigformen etwa in Stangenmitte so auszubilden, daß sich einerseits am Werkstück kein Grat bilden kann, andererseits auch bei größeren Maßabweichungen des Werkstückschaftes stets ein einwandfreier elektrischer Kontakt zwischen dem Werkstückschaft und den gesenkseitig die Stromzuführung bewirkenden Teilen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, daß eine in Längsrichtung geteilte, koaxial zur Gesenkbohrung eines Gesenkhalters angeordnete und an das Amboßstück angeschlossene Kontakthülse mit Kontaktbacken im Bereich des dem Amboßstück nächstliegenden Hülsenteiles sowie hinter dem Gesenk ein die geteilte Kontakthülse über die Kontaktbacken gegen den Werkstückschaft drückender Elektrodenhalter vorgesehen sind. Somit erfolgt die Stromzuführung zum Werkstück nicht mehr über das Amboßstück, sondern über die infolge

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ihrer Teilung nachgiebige Kontakthülse, die unter dem Einfluß des sie zusammendrückenden Elektrodenhalters auch größere Maßabweichungen des Werkstückschaftes auszugleichen vermag und auf diese Weise einen stets gleichen, einwandfreien Kontaktschluß mit dem Werkstück gewährleistet. Gleichzeitig stützt die Kontakthülse das Amboßstück in axialer Richtung gegen den Stauchdruck ab, wozu sie zweckmäßig an dem dem Amboßstück abgewandten Ende an einen Stauchdorn angeschlossen ist. Amboßstück und Kontakthülse bewegen sich mit der eingestellten Ausweichgeschwindigkeit während des Stauchens im Gesenk zurück.

Im einzelnen kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Um sicherzustellen, daß die Stromübertragung auf das Werkstück ausschließlich über die Kontakthülse erfolgt, kann zwischen der Kontakthülse und dem Amboßstück eine elektrische Isolationsschicht vorgesehen werden, es genügt jedoch häufig bereits, die Kontakthülse aus elektrisch wesentlich besser leitendem Werkstoff als das Amboßstück auszuführen. Als Grenzfall in dieser Hinsicht kann das Amboßstück aus elektrisch isolierendem Werkstoff, insbesondere Keramik, bestehen. Diesen an sich bekannten Merkmalen kommt jedoch im Rahmen der Erfindung keine selbständige Bedeutung zu.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zur Bildung der Kontaktbacken die Bohrung der Kontakthülse in einiger Entfernung von dem Amboßstück aufgeweitet, so daß nur in dem zum Stauchkopfende liegenden Teil der Kontakthülse eine elektrische Stromübertragung zum Werkstückschaft vorhanden ist, gleichzeitig aber auch eine vorteilhafte elastische Nachgiebigkeit der über den größten Teil ihrer Länge hohlliegenden Kontakthülse gegenüber dem Druck des Elektrodenhalters erreicht wird. Der vordere Teil der Kontakthülse und das Amboßstück weisen zweckmäßig gleichen äußeren Durchmesser auf, der geringfügig kleiner als der Durchmesser der Gesenkbohrung ist, um sicherzustellen, daß der Stromübergang vom Elektrodenhalter in die Kontakthülse stets im hinteren Teil derselben erfolgt, wo der vom Elektrodenhalter aufgebrachte Kontaktdruck wirksam ist. Der Elektrodenhalter selbst besteht in vorteilhafter Ausführungsform aus zwei Elektrodenhalterhälften, deren eine mit dem Gesenkhalter fest verbunden und deren andere schwenkbar angeordnet und zur Verschwenkung und zum Andrücken der Kontakthülse mit einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung versehen ist. Der Betätigungsdruck kann beliebig eingestellt werden. Nach dem Stauchvorgang öffnet sich der Elektrodenhalter, die geteilte Kontakthülse wird damit nicht mehr verspannt, und das Werkstück kann ohne Widerstand aus dem Gesenk herausgezogen werden. Um die von der Stauchform des Werkstückes auf die Gesenkhalter übertragene Wärme abführen zu können, besitzt der Gesenkhalter in bekannter Weise Kühlrippen und Kühlkanäle.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß das erfindungsgemäße Gesenk einerseits hinsichtlich der Werkstückverformung geschlossen ist, also eine Gratbildung an der Stauchform verhindert, andererseits jedoch infolge der geteilten Kontakthülse hinsichtlich der Stromübertragung auf das Werkstück die Eigenschaften eines geteilten Gesenkes aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Gesenk ist also unabhängig

von den Maßabweichungen des Werkstückschaftes stets eine einwandfreie Stromübertragung auf das Werkstück gewährleistet, so daß im Ergebnis auch bei größeren Werkstücktoleranzen Überhitzungen des Werkstückes beiderseits der Stauchformen, die zu unzulässigen Abweichungen der Werkstückoberfläche damit zu Ausschuß führen, vermieden werden.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden

ίο Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Elektrostauchen im Axialschnitt, und zwar zu Beginn eines Stauchvorganges,

F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 bei beendetem Stauchvorgang.

Im einzelnen zeigen die Fig. 1 und 2 eine Vorrichtung zum Elektrostauchen, insbesondere von Fertigformen in Stangenmitte, bei welchen also die Stauchform 1 kurz im Vergleich zum Werkstückschaft 2 ist. Im Ausführungsbeispiel besteht das geschlossene Gesenk aus einem ungeteilten Gesenkhalter 3, wobei in die Gesenkbohrung 4 ein in axialer Richtung bewegliches, die Übergangsform 5 zwischen Stauchkopf 1 und Werkstückschaft 2 umschließendes Amboßstück 6 sowie feststehende, die Mantelfläche des Stauchkopfes 1 umschließende Gesenkbuchsen 7 eingesetzt sind. An das Amboßstück 6 ist eine in Längsrichtung geteilte, koaxial zur Gesenkbohrung 4 angeordnete Kontakthülse 8 angeschlossen, deren Teile während des Stauchvorganges mittels eines Elektrodenhalters 9 gegen den Werkstückschaft 2 gepreßt wird. An dem dem Amboßstück 6 abgewandten Ende der Kontakthülse 8 ist ein Stauchdorn 10 angeschlossen, der über die Kontakthülse 8 das Amboßstück 6 gegen den in Richtung des Pfeiles A auf das Werkstück ausgeübten Stauchdruck aufnimmt. Amboßstück 6, Kontakthülse 8 und Stauchdorn 10 bewegen sich während des Stauchvorganges mit der eingestellten Ausweichgeschwindigkeit im Gesenk zurück, wie ein Vergleich der F i g. 1 und 2 erkennen läßt. Die Stromübertragung erfolgt in Richtung der Pfeile 11 von dem Elektrodenhalter 9 über die Kontakthülse 8 auf den Werkstückschaft 2, von wo der Strom den zu stauchenden Bereich des Werk-Stückes, also die Stauchform 1, durchfließt und erhitzt und anschließend von einer außerhalb des Werkstückes an dem anderseitigen Werkstückschaft angeschlossenen Elektrode 12 abgenommen wird. Im Ausführungsbeispiel besteht die Kontakthülse 8 aus elektrisch wesentlich besser leitendem Werkstoff als das Amboßstück 6, so daß die Stromübertragung auf das Werkstück praktisch ausschließlich im vorderen Teil 8 a der Kontakthülse 8, nicht dagegen über das Amboßstück 6 erfolgt. Dabei besteht außerdem die Möglichkeit, zwischen Kontakthülse 8 und Amboßstück 6 eine elektrische Isolationsschicht vorzusehen. Die den Werkstückschaft 2 aufnehmende Bohrung der Kontakthülse 8 besitzt in einiger Entfernung von dem Amboßstück 6 einen aufgeweiteten TeilSfe, wodurch gewährleistet ist, daß die Stromübertragung auf das Werkstück nur in dem dem Stauchkopfl nächstliegenden Teil des Werkstückschaftes 2 erfolgt. Im übrigen besitzen der vordere Teil der Kontakthülse 8 und das Amboßstück 6 gleichen äußeren Durchmesser, der geringfügig kleiner als der Durchmesser der Gesenkbohrung 4 bzw. der Gesenkbuchsen 7 ist. Der Elektrodenhalter 9 besteht aus zwei hinter dem Gesenk angeordneten Elektroden-

Claims (9)

halterhälften 9 a, 9 b, von welchen die eine 9 b feststehend an den Gesenkhalter 3 angeschlossen, die andere 9 a verschwenkbar in Richtung des Pfeiles 13 angeordnet ist. Zur Verschwenkung dieser Elektrodenhalterhälfte 9 a und zum Andrücken der Kontakthülse 8 gegen den Werkzeugschaft 2 ist die Elektrodenhalterhälfte9ß mit einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Zylinder-Kolben-Anordnung versehen. Weiter weist der ungeteilte Gesenkhalter 3 Kühlkanäle 3 a mit Kühlwasserzuführungsanschlüssen 3 b auf und zwischen den Kühlkanälen Kühlrippen zur intensiven Kühlung des Gesenkhalters. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Elektrostauchen von zylindrischen oder prismatischen Fertigformen etwa in Stangenmitte, bestehend aus einem geschlossenen Gesenk mit einem in die Gesenkbohrung eingesetzten, zur Steuerung des Stauchdruckes beim Stauchvorgang zurückweichenden Amboß- ao stück für die eine Stromzuführungsseite sowie einer Elektrode und einer Druckeinrichtung auf der anderen Stromzuführungsseite, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Längsrichtung geteilte, koaxial zur Gesenkbohrung (4) eines Gesenkhalters (3) angeordnete und an das Amboßstück (6) angeschlossene Kontakthülse (8) mit Kontaktbacken im Bereich des dem Amboßstück nächstliegenden Hülsenteiles sowie hinter dem Gesenk ein die geteilte Kontakthülse (8) über die Kontaktbacken gegen den Werkstückschaft drückender Elektrodenhalter (9) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geteilte Kontakthülse (8) an dem dem Amboßstück (6) abgewandten Ende an einen Stauchdorn (10) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zur Beeinflussung des Stromüberganges auf das Werkstück das Amboßstück isoliert ist

und hierzu zwischen Kontakthülse (8) und Amboßstück (6) eine elektrische Isolationsschicht vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthülse (8) aus elektrisch wesentlich besser leitendem Werkstoff als das Amboßstück (6) besteht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Amboßstück (6) aus elektrisch isolierendem Werkstoff, insbesondere Keramik, besteht.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Kontaktbacken die Bohrung (8 b) der Kontakthülse (8) in einiger Entfernung von dem Amboßstück (6) aufgeweitet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil der Kontakthülse (8) und das Amboßstück (6) gleichen äußeren Durchmesser aufweisen, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Gesenkbohrung (4).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter (9) aus zwei Elektrodenhälften (9 a, 9 b) besteht, deren eine (9 b) mit dem Gesenkhalter (3) fest verbunden und deren andere (9 a) schwenkbar angeordnet und zur Verschwenkung und zum Andrücken der Kontakthülse (8) mit einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesenkhalter (3) in bekannter Weise Kühlrippen und Kühlkanäle (3 a) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 960 946;
französische Patentschrift Nr. 1 053 346;
britische Patentschrift Nr. 934977;
USA.-Patentschriften Nr. 2 647 979, 2 581774.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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