DE1247118B - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltlochen und Kaltfliesspressen von hochlegiertem Stahl - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1247118 Int. Cl.:

Β2ί j

Deutsche Kl.: 49h-2

Nummer: 1247 118

Aktenzeichen: M 42952 I b/49 h

Anmeldetag: 6. Oktober 1959

Auslegetag: 10. August 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kaltlochen von hochlegiertem Stahl zur Fertigstellung von rohrförmigen Werkstücken oder für die Herstellung von Ausgangsprodukten für die spanlose Weiterverarbeitung. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Vorgänge:

Das Einsetzen eines Rohteiles in die Matrize, das Vorlochen mit geringer Tiefe, das Einbringen von Schmiermittel in die Vorlochung und schließlich das Lochen mit Ausstoßen des Restbutzens.

Es ist bekannt, rohrförmige Werkstücke aus hochlegiertem Stahl durch spanlose Verformung herzustellen. Hierfür werden in der Regel Warmloch- und Warmpreßverfahren verwendet, die jedoch wegen der notwendigerweise zur Anwendung kommenden hohen Temperaturen, wie sie erforderlich sind, um eine entsprechende Verformbarkeit des Materials zu erzielen, mit einer ganzen Reihe von Nachteilen behaftet sind. Man hat daher schon nach Wegen gesucht, solche Werkstücke durch Kaltverformung herstellen zu können. Während die Kaltverformung bei weichen Materialien, wie beispielsweise bei Nichteisenmetallen, in verhältnismäßig weitem Rahmen heute schon durchgeführt wird, stieß sie bei schwer verformbaren Materialien, wie beispielsweise bei hochlegiertem Stahl, auf außerordentliche Schwierigkeiten, die ihre Anwendung begrenzten. Es mußte daher, wie bereits eingangs erwähnt, zu sehr hohen Temperaturen, d. h. zur Warmverformung, Zuflucht genommen werden, wenn eine stärkere Verformung des Materials erforderlich war. insbesondere zeigt sich nämlich bei solchen schwer verformbaren Materialien mit zunehmendem Verformungsgrad eine Verschlechterung der Oberflächengüte, die durch Riefen und Rißbildung in dem Material gekennzeichnet ist. Darüber hinaus besteht die Gefahr des Auftretens Örtlicher Überhitzungen, was zu Mikroschweißstellen und zum Anfressen des Materials an den Werkzeugen führt. Die Folge davon ist, daß die an sich schon hochbeanspruchien Werkzeuge nach einer unerträglich kurzen Betriebszeit bereits zerstört werden und obendrein die Qualität der erzeugten Werkstücke nicht einwandfrei ist.

Man hat bereits erkannt, daß die Weiterentwicklung der Kaltverformung — wie übrigens auch die der Warmverformung in einem gewissen Maße -— im wesentlichen ein Problem der zweckmäßigen Schmierung des in das zugeordnete Werkzeug, d. h. in der Regel in die Matrize, eingesetzten Werkstückes an den Berührungsflächen zu dem Werkzeug, zu dem auch ein etwaiger Lochdorn zu rechnen ist, ist. Während beim Warmverformen in der Regel Verfahren und Vorrichtung zum Kaltlochen und Kaltfließpressen von hochlegiertem Stahl

Anmelder:

Industrielle de Precision Marti — I. P. M., S. A.. Vieux-Charmont, Doubs (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann und Dr.-Ing. R. Rüger, Patentanwälte, Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:

Frederic Marti, Vieux-Charmont, Doubs (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 6. Oktober 1958 (776 033),

vom 11. Dezember 1958 (781 436) - -

Schmiermittel verwendet werden, die bei der verwendeten Temperatur eine flüssige oder sirupartige Konsistenz haben, ist die Anwendung derartiger Schmiermittel, wie auch die Methode der Zuordnung des Schmiermittels zu dem Werkstück, für Kaltverformungsverfahren, bei denen wesentlich höhere Drücke und Beanspruchungen auftreten, durchweg nicht brauchbar. So ist es z. B. bekannt, beim Warmpressen den Lochdorn an der arbeitenden ebenen Stirnfläche mit Einsenkungen, Rillen oder kurzen Fortsätzen zu versehen, die die Aufgabe haben, das Schmiermittel während des Lochvorganges zu halten, das praktisch dann in einer Ausnehmung des Lochdornes sitzt. Eine derartige Lochdornausbildung ist für das Kaltlochen grundsätzlich deshalb unzulässig, weil sie zu einer unzulässig hohen Beanspruchung der Dorne und der Matrizen und daneben auch zu unbrauchbaren Werkstücken führen würde. Abgesehen von noch weiteren bei der Warmverformung üblichen Verfahren zur Schmiermittelcinbringung, die alle für das Kaltlochen ungeeignet sind, ist auch schon vorgeschlagen worden, bei der Kaltherstellung von Inbusschrauben, bei der es sich ebenfalls um eine Teillochung des Werkstückes handelt, in der Weise vorzugehen, daß das Schmiermittel in Form einer Metallfolie verwendet wird, die den während des Lochens in das Material eindringenden Lochdorn schmiert. Um zu verhindern, daß die Folie beim Niedergehen des Lochdornes seitlich wegge-

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druckt wird, wird derart vorgegangen, daß ein ent- wobei das wahrend des Lochens längs des Stempelsprechend bemessenes Folienstuck in eine mit einem schaftes vordringende Material so viel Schmiermittel eigenen Stempel erzeugte Vorlochhohlung einge- mitnimmt, daß stets eine einwandfreie Schmierung bracht wird, die etwa nach A-t einer flachen Schale über die gesamte Wandung des sich ausb.Idenden ausgebildet ist und in der das Folienmetall von dem 5 Loches gegeben ist

niedergehenden L ochdorn dadurch gehalten wird. Beim Lochen von rohrförmigen Werkstücken ist

daß der lochdorn zuerst mit seiner zylindrischen es an sich üblich, den Stempel lediglich bis in den

Umfangsberandung, d h der Berandungskante, die Bereich der Werkstuckunterkante vorzuschieben und

Vorlochhohlung verschließt, bevor der eigentliche anschließend den den sogenannten Restbutzen ent-

Lochvorgang einsetzt io haltenden Unterteil des Werkstuckes abzuschneiden

Die Verwendung einer Weichmetallfohe zui Dieses Abschneiden des Bodenstuckes, welches einen

Schmierung ist jedoch nicht bei allen Werkstucken eigenen Arbeitsgang darstellt, ist aufwendig und

möglich Das Material der Folie bildet namhch einen bringt darüber hinaus den Nachteil mit sich, daß in

dünnen Überzug auf der Innenwandung des erzeug- dem Bereich der Schnittfuhrung in dem Material

ten I oches Bei Kolbenbolzen etwa, fur die ein auf 15 Risse oder Riefen auftreten können die bei einer

der Kaltverformung beruhendes Herstellungsverfah- nachfolgenden Kaltweiterverformung in Gestalt eines

ren zu schaffen mit ein Ziel der Erfindung ist, ware Kaltpressens zur Frzielung der endgültigen Abmes-

ein solcher Überzug aus zwei Gründen unzulässig sungen des Werkstuckes m einer schlechten Ober-

Zum einen erhöht er in einem gewissen Maße das flächenqualitat m diesem Bereich zum Ausdruck

Gewicht des Kolbenbolzens, was trotz der an sich 20 kommen Beim Warmverformen ist es auch bekannt,

kleinen Gewichtsvermehrung infolge der hohen Mas- den Restbutzen sodann auszustoßen, wobei zur Ma-

sentragheitskrafte, denen die Kolben beim Lauf eines tenalersparnis auch schon Paletten aus genngerwer-

Verbrennungsmotors unterworfen sind, ungunstig tigerem Material vor den Lochstempel gesetzt wur-

ware, zum anderen verhindert der Überzug aber bei den Wird em solches Werkstuck durch Kaltpressen

dem fertigen Werkstück das Aufkohlen 35 weiterverformt, so stellen sich in dem Bereich des

Ziel der Frfindung ist es, einen Weg zu weisen, Restbutzens Oberflachennsse und -riefen ein, die ein

auch langeie und schwerere rohrformige Werkstucke Ablangen des fertigen Werkstückes erforderlich

aus legiertem Stahl durch Kaltverformung herstellen machen

zu können, wobei eine einwandfreie Ob erflach enbe- Im Gegensatz hierzu tritt bei dem erfindungsge-

schaffenheit gewahrleistet ist, wahrend gleichzeitig 30 maßen Verfahren beim Niedergehen des Stempels in

die Werkzeuge eine beträchtliche, dem industriellen den Bereich der Werkstuckunterkante eine Fheßwir-

Einsatz angemessene Standzeit aufweisen Das erfin- kung des Materials ein, durch die das Material in

dungsgemaße Verfahren zum Kaltlochen von legier- den sich verkleinernden Ringspalt zwischen der be-

tem Stahl ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Ver- nachbarten Matrizenwandung und den Stempel selbst

formung hochlegierter Werkstoffe trockenes, pulver- 35 hineingedruckt wird, bis schließlich die Wandstarke

formiges Schmiermittel, insbesondere Molybdanbi- des m den Rmgspalt geflossenen Materials so gering

sulfid, in eine \om Stempel abschließbare Vorloch- wird, daß lediglich ein dunntr Steg verbleibt und

form eingebracht wird und bei der Durchlochung der schließlich das Material des Butzens selbst abreißt

Restbutzen gegen Widerstand unter Ausbildung eines Demgemäß bleibt bei dem neuen Verfahren am unte-

dunnen, gegen Ende des Lochvorganges abreißen- 40 ren Rand der Bohrung des Werkstückes nach dem

den und das Werkstuck mit dem Restbutzen vor- Lochen em kleiner Grat stehen, der auf einfache

übergehend verbindenden Steges in einen gegenüber Weise wieder entfernt werden kann Die tatsachliche

dem Lochstempeldurchmesser geringfügig erweiter- Abtrennung des Materials des Bodenstuckes von je-

ten Matrizenraum ausgepreßt wird nem des Werkstuckes erfolgt somit nicht im unteren

Trockenes pulverformiges Schmiermittel, insbe- 45 Bereich des Werkstuckes selbst, wie es beim Aussondere Molybdanbi sulfid, ist bekannt Solches stanzen des Restbutzens der Fall ware, sondern erst Schmiermittel wurde auch schon im Rahmen der in dem Grat außerhalb der unteren Stirnflache des Kaltverformung eingesetzt, und zwar in der Regel in gelochten Werkstuckes Die hierbei beim Abtrennen der Weise, daß beispielsweise die Werkzeuge mit auftretenden Risse sind unerheblich weil der Grat dem Schmiermittelpulver eingerieben wurden oder 50 ohnehin entfernt wird Demgemäß zeichnet sich das gedaß die Werkstucke selbst mit einem Überzug von lochte Werkstuck durch eine einwandfreie Beschaffen-Molvbdanbisulfld versehen wurden Dies geschah heit der Lochinnenwandung bis in den unmittelbaren beispielsweise dadurch, daß das Werkstuck in eine Bereich der unteren Stirnwandung des Werkstuckes Schmiermittelsuspension eingetaucht oder mit dieser aus, so daß das Ablangen etwaiger Teile nach einer angestrichen wurde Em solches Vorgehen gestattet 55 etwa anschließenden Fließpreßverformung entfallt
es jedoch nicht, aus hochlegiertem Stahl rohrformige Gelegentlich ist es erforderlich, die gelochten Werkstucke größerer Abmessungen herzustellen, da Werkstucke zur Überfuhrung in ihre endgültige Form insbesondere die I ochstempel be· tieferem Eindnn- noch einer Nachbearbeitung zu unterziehen Diese gen in das Material festfressen wurden Nachbearbeitung kann beispielsweise durch Fheß-

Das neue Verfallt en gestattet es, aus hochlegier- 60 pressen geschehen Wahrend des Lochens tritt, wie tem Stahl rohiformige Werkstucke, beispielsweise bei jeder Kaltverformung, eine gewisse Gefugever-Kolbenbolzen, durch Kaltlochen herzustellen, die änderung ein, die es bisher als unerläßlich erscheisich durch eine einwandfreie Oberflachenqualitat nen ließ, zwischen den einzelnen Verarbeitungsstuauszeichnen während gleichzeitig die zugehörigen fen, d h anschließend an das Kaltlochen, ζ Β eine Werkzeuge über eine lange Standzeit verfugen 65 Wärmebehandlung m der Nahe des Umwandlungs-Das in die Vorlochform eingebrachte pulverformige punktes des Metalls voizusehen Durch dieses so-Schmiermittel wird wahrend des Lochvorganges in genannte Normalglühen wurden die inneren Span-Gestalt eines Preßkissens vor den Stempel gehalten, nungen zum Verschwinden gebracht

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Bei einem erfi η dungs gemäß gelochten Werkstück Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des

jedoch ist, wie sich gezeigt hat, eine Wärmebehand- neuen Verfahrens beschrieben, das sich auf die Her-

lung in der Nähe des Umwandlungspunktes nicht er- stellung von Kolbenbolzen von zylindrischer Gestalt

forderlich, da insbesondere auch in dem unteren, durch Kaltlochen und Kaltfließpressen bezieht. Die

dem Restbutzen zugeordneten Bereich des Werkstük- 5 Zeichnung dient zur Erläuterung des beschriebenen

kes zufolge des besonderen Lochvorganges und der Ausführungsbeispiels. Es zeigt

hierbei auftretenden Fließvorgänge in dem Werk- F i g. 1 ein zylindrisches Rohteil in seinem ur-

stück ein Gefüge besteht, das in einem Schliffbild sprünglichen Zustand vor dem Lochen in perspek-

ohne weiteres veranschaulicht werden kann und bei- tivischer Darstellung,

spielsweise den Fig. 8 und 9 zu entnehmen ist, wel- io Fig. 2 das aus Lochstempel, Matrize und Aus-

ches praktisch über die gesamte Wandungshöhe sehr werfer bestehende Werkzeug zum Lochen mit ein-

einheitlich ist, und zwar bis an die untere Stirnfläche. gesetztem Rohteil nach dem Vorlochen im axialen

Es ist darum, wie weiter gefunden wurde, grundsätz- Schnitt,

lieh unnötig, die bekannte Wärmebehandlung in der F i g. 3 das Werkzeug nach F i g. 2 nach dem

Nähe des Umwandlungspunktes vorzunehmen. Ab- 15 Lochen des eingesetzten Rohteils im axialen Schnitt,

hängig von den Eigenschaften des verwendeten Ma- F i g. 4 das Werkzeug nach F i g. 2 und 3 nach

terials genügt es vielmehr, wie sich überraschender- dem Ausstoßen des Restbutzens des eingesetzten

weise herausgestellt hat. das gelochte Werkstück Rohteiles im axialen Schnitt,

allerhöchstens anschließend an die Lochung einer F i g. 5 den gelochten Rohteil nach dem AusWärmebehandlung wesentlich unterhalb des Um- 20 stoßen des Restbutzens in perspektivischer Darstelwandlungspunktes des Materials, vorzugsweise bei lung,

lediglich 300 bis 400° C auszusetzen, um die gegebe- Fi g. 6 eine Fließpreßmatrize mit Preßstempelhal-

nenfalls für das anschließende Kraftfließpressen nö- ter, Preßstempel sowie den in der Fließpreßmatrize

tige Gefügeverbesserung zu erzielen. Häufig kann enthaltenen Werkstücken im axialen Schnitt,

von dieser Wärmebehandlung sogar Abstand genom- 25 Fig. 7 das Werkstück nach dem Fließpressen in

men werden. Der Vorteil der geringen, für die Ge- perspektivischer Darstellung,

fügeverbesserung gegebenenfalls anzuwendenden F i g. 8 ein Ätzbild des axial durchschnittenen Temperatur besteht darin, daß keine Oxydation Rohteiles nach dem Lochen gemäß Fig. 3,
der Werkstückoberfläche eintritt, während auch F i g. 9 ein Ätzbild des axial durchschnittenen das feste Schmiermittel in keiner Weise beeinflußt 30 Rohteiles nach dem Ausstoßen des Restbutzens gewird, maß Fig. 4 und

Daneben wurde gefunden, daß die bei der Fig. 10 eine Fließpreßmatrize mit einem mit

Lochung sich einstellende Kristallgitterorientierung einem Ringsteg versehenen Preßstempel sowie zwei

bei einer nachfolgenden Kaltfließpreßverformung in in der Matrize enthaltenen Werkstücken im axialen

sehr günstiger Weise berücksichtigt werden kann, 35 Schnitt.

und zwar in der Weise,, daß das gelochte, mit einem Die in der Zeichnung dargestellten Rohteile oder

Schmiermittelüberzug versehene Werkstück durch an Werkstücke können selbstverständlich statt eines

sich bekanntes Kaltfließpressen mit gegenüber dem runden Querschnitts auch einen elliptischen oder

Lochvorgang umgekehrt in die zugeordnete Fließ- vieleckigen Querschnitt oder einen Querschnitt ir-

preßmatrize eingesetztem Werkstück weiterverformt 40 gendeiner anderen Gestalt aufweisen, wobei nur die

wird. Durch das Umdrehen des Werkstückes gegen- Querschnitte der Matrizen und Stempel entsprechend

über dem Lochvorgang wird eine erhöhte Verform- umzugestalten wären.

barkeit des Werkstückes beim Kaltfließpressen ins- Die zu bearbeitenden Rohteile bzw. Werkstücke,

besondere auch in dem Bereiche, der dem Restbut- die dem Kaltloch- und -fHeßpreßvorgang unterwor-

zen zugeordnet war, erzielt. Bei besonders schwer 45 fen werden, sind in Fig. 1 mit 1, in Fig. 2 mit la,

verformbaren Materialien kann daneben noch die er- in F i g. 3 mit 1 b, in F i g. 4 mit 1 c, in F i g. 5 mit 1 d,

wähnte Erwärmung auf 300 bis 400°C vorgesehen in den Fig. 6 und 7 mit 1/ und in Fig. 10 mit Xg

werden, die eine weitere Gefügeverbesserung gegen- bezeichnet. Die Matrize, die für die drei ersten Ar-

über dem nach dem Lochen bestehenden Gefügezu- beitsgänge gemäß den Fig. 2, 3 und 4 verwendet

stand ergibt, die jedoch nicht in der Lage ist und 50 wird, besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil ist mit 2

auch nicht dazu bestimmt ist, eine völlige Gefüge- bezeichnet, der untere Teil der Matrize mit 3 bzw.

normalisierung zu erzielen. 3 a, der Lochstempel mit 4, der Auswerfer mit 5 und

Um auch eine Schmierung der Außenfläche der sein Stößel mit 5 a. Der Auswerfer ist jedoch nur in Werkstücke zu erzielen, können daneben vor dem den F i g. 2 und 3 dargestellt. In F i g. 4 ist der Rest-Kaltfließpressen an der dem Stempel zugewandten 55 butzen des Werkstückes Ic, der gerade von diesem Stirnseite des Werkstückes jeweils Ringnuten ausge- getrennt worden ist, mit 6 bezeichnet.
bildet werden, die mit dem gleichen pulvcrförmigen LTm das Fließen des Materials durch den leeren Schmiermittel gefüllt werden. Matrizenraum hindurch zu hemmen, der sich in dem

Das neue Verfahren wie auch die zu seiner Durch- unteren Teil 3 a der Matrize befindet, die beim drit-

führung dienenden Vorrichtungen, die im einzelnen 60 ten Arbeitsgang verwendet wird, wird der Durch-

in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden, messer der Restbutzen 6 ein wenig verringert, derart,

haben sich in der Praxis in hervorragendem Maße daß diese eine Gestalt annehmen, wie sie bei den

bewährt. Es wurden nach diesem Verfahren schon Restbutzen 7 und 8 ersichtlich ist.

Kolbenbolzen für fast alle gängigen Typen für Ver- Der untere Teil 3 a der Lochmatrize weist eine

brennungsmotoren für Fahrzeuge in großindustriel- 65 Bohrung 9 auf, die einen etwas größeren Durchmes-

lem Rahmen hergestellt, die sich sämtlich durch ser als der Lochstempel 4 hat. Daher hinterläßt der

einwandfreie Oberflächenbeschaffenheit bei gleich- Restbutzen 6 an dem Werkstück 10, wenn er von

mäßiger Struktur auszeichnen. diesem abgetrennt wird, einen kreisförmigen schar-

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fen Steg 10, der etwas über die Bodenfläche 11 des Das Schmiermittel wird von einer ringförmigen Nut

Werkstücks ic herausragt. Um daher das Werkstück 19 aufgenommen. Das obere Werkstück Id, das bis

Ic in die Form des Werkstückes 1 d zu überführen, Beendigung des Preßvorganges an dem Werkstück

genügt es, diesen leichten Grat zu beseitigen. 1 g als Zwischenlage dient, ist in F i g. 10 in der Lage

In Fig. 6 wird der Preßstempel 12 beim Kaltfiieß- 5 dargestellt, die es beim Einsetzen in die Matrize einpressen mit seinem unteren Teil 14 auf das Werk- nimmt, d. h. bevor der Preßstempel aufgesetzt worstückli/ aufgesetzt, das in diesem Falle als Zwi- den ist. Nach dem Aufsetzen des Ringsteges 14 a des schenlage dient, um damit das Fließpressen eines Preßstempels 12a auf den oberen Teil 20 des Werkweiteren, gleichartigen Werkstückesie zu bewerk- Stückes Id wird das Material nicht nur zur Ausbilstelligen. Dieses stützt sich seinerseits auf einem io dung der Nut]9 verdrängt, die später zur Schmie-Werkstück 1/ab, das außer in Fig. 6 auch in Fig. 7 rung des folgenden Werkstückes dient, sondern es dargestellt ist. Der Preßstempel 12 trägt einen Preß- wird darüber hinaus bewirkt, daß sich das Material stempeldorn 13, dessen Durchmesser kleiner ist als bis auf einen Innendurchmesser 16 verjüngt, der dem derjenige der Lochungen der Werkstücke Id und 1 e. des Preßstempeldornes 13 entspricht.

Im Verlaufe des Kaltfließpressens verringert sich 15 Der Schmiervorgang beim Nachuntengehen des

der äußere Durchmesser der gepreßten Werkstücke Werkstückes 1 d ist folgender:

bis auf die Größe, die bei 15 in Fig. 6 angedeutet Das auf das Werkstück Ig aufgebrachte Schmierist. Ebenso verringert sich auch der innere Durch- mittel befindet sich nicht nur in der Nut 19, sondern messer des gepreßten Werkstückes 1/ bis auf eine auch auf dem oberen Stirnflächenteil 21 des Werk-Größe, wie sie in der Zeichnung (Fig. 6) bei 16 an- 20 Stückes, der dem Ringraum 22 des Preßstempels 12a gedeutet ist, d. h. etwa bis auf den Durchmesser des entspricht. Da der obere Teil 23 der Bohrung der Preßstempeldornes 13. Matrize einen kleineren Durchmesser als der mitt-

Um zu vermeiden, daß beim Abheben des Preß- lere Teil 24 der Bohrung aufweist, steigt das in der

stempeis sich die Werkstücke Ie und 1/ mitbewegen Nut 19 enthaltene Schmiermittel nach und nach in

können, ist in der Matrize 17, wie in Fi g. 6 erkenn- 25 dem Maße des Eindringens des Werkstückes Id an

bar, eine Zurückhaltenut 18 vorgesehen, in welche dessen Umfang empor. Ebenso bewirkt der von dem

das Material des äußeren Teiles des Werkstückes Ie Preßstempel 12α auf die obere Stirnfläche 20 des

während des Fließpressens eindringen kann. Das in Werkstückes 1 g ausgeübte Druck, daß das Schmier-

die Zurückhaltenut IS eindringende Material stellt mittel zwischen die Innenwand des Werkstückes 1 d

ein Rückhaltemittel dar, das im Augenblick des Zu- 30 und die Außenwand des Preß stempeldorn s 13 ge-

rückziehens des Preßstempels wirksam wird. drängt wird, während gleichzeitig der Durchmesser

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird zu Beginn des des Loches des Werkstückes 1 d sich zu verringern Lcchens am oberen Ende des hier noch als Rohteil sucht, um sich dem Außendurchmesser des Domes bezeichneten Werkstückes 1 α nur ein kleiner Hohl- 13 anzupassen. Das Werkstück 1 d, das schon vorher raum gebildet. Dieser dient zur Aufnahme des 35 mit dem Schmiermittel versehen worden ist, wird Schmiermittels, das von dem Lochstempel im Ver- somit außen und innen vollkommen geschmiert, belaufe der weiteren Bearbeitung bis zum Unterteil des vor der eigentliche Preßvorgang beginnt. Die beim Werkstückes mitgenommen wird, so daß die wirk- Kaltfließpressen erzeugte Wärme ist nicht so groß, same Schmierung aller derjenigen Flächen sicherge- um das Schmiermittel zerstören zu können, das, wie stellt ist, die der Einwirkung des Lochstempels aus- 40 oben ausgeführt, zweckmäßig aus Wolfram- oder gesetzt sind. Molybdänbisulfid besteht.

Bei dem Werkstück 1, das in F i g. 1 dargestellt ist, Beim Hochgehen des Preßstempels 12« und des sind die üblichen Phosphatierungsverfahren, welche Preßstempeldornes 13 zum Einführen des Werkstükdie Einbringung eines Schmiermittels, wie Zinkphos- kesld kann das Werkstückig von dem Dorn 13 phat, Natronseife oder Natronwasserglas, gestatten, 45 deshalb nicht mitgenommen werden, weil durch die angewandt worden. Sollte jedoch die Phosphatie- bereits oben erwähnte Differenz der Durchmesser rungsschicht im Laufe der Bearbeitungsvorgänge der Teile 23 und 24 der Bohrung der Preßmatrize während des Pressens beschädigt werden, so ge- eine Sperrwirkung zustande kommt,
währleistet das feste Schmiermittel weiterhin eine Nach alledem findet auch das Zurückziehen des wirksame Schmierung. Die Erfahrung zeigt, daß die 50 Preßstempeldorns 13 aus dem Inneren des Werkerzielte Dichtheit der Schmiermittelschicht sehr groß Stückes Ig unter Einwirkung eines Schmiermittels ist, da der Zustand der durch die Einwirkung des statt, was deshalb erwünscht ist, weil beim Zurück-Lochstempcls erzeugten Flächen selbst am Restbut- ziehen des Domes eine gewisse Reibung zwischen zen derart ist, daß keinerlei Risse bemerkbar sind. dem Dorn und der Innenwand des Loches 16 des

Die Verwendung eines Schmiermittels in der 55 Rohlings 1 g auftritt, wobei das feste Schmiermittel

Weise, daß dieses oben einfach auf das Werkstück nach oben mitgenommen wird.

aufgebracht wird, erfordert die Anwendung des in Die beim Kaltfließpreßvorgang auftretende Erwär-

Fig. 2 veranschaulichten Vorgehens. Anderenfalls mung ist deswegen gering, weil das Schmiermittel

würde das Schmiermittel entweder von dem Loch- das Bestreben hat, dauernd längs des äußeren Um-

stempel selbst oder von dem Luftstrom, der bei des- 60 fanges 15 des Werkstückes nach oben zu wandern,

sen Niedergang erzeugt wird, verdrängt werden. so daß die äußere Schmierung des Werkstückes bis

Bei dem Kaltfließpressen, das in Fig. 10 veran- zu dessen oberem Teil sichergestellt ist, d. h. bis zur

schaulicht ist, ist der Preßstcmpel 12 a bezeichnet, Höhe des Bohrungsteiles 24.

während der Preßstempeldorn selbst wieder mit 13 Demnach ist die Anwendung eines festen Schmierbezeichnet ist. Der untere Teil des Preßstempels 12a 65 mittels in Suspension in einer Schmierseife, d.h. weist einen Ringsteg 34« auf. Mit Ig ist das Werk- eines weiteren Verfahrensschrittes, der mit Vorteil stück bezeichnet, das im Laufe des Kaltfließpreßvor- vor dem Kaltlochen und im Falle der F i g. 6 vor ganges in der Preßmatrize 17« erzeugt worden ist. dem Kaltfließpressen anwendbar ist, in dem in

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Fig. 10 dargestellten Falle nicht mehr notwendig, schendurch eine Wärmebehandlung des Werkstücks

weil das feste Schmiermittel hier so wie es ist ver- notwendig wäre. Infolgedessen ist es möglich, die

wendet werden kann, da es an der Oberfläche des drei Arbeitsgänge zu einem einzigen Vorgang zu

gelochten und gepreßten Werkstückes haften kann. vereinigen, indem eine Revolverscheibe oder eine an-

Ein anderes kennzeichnendes Merkmal des in 5 dere geeignete Ladevorrichtung sowie Mehrfach-

Fig. 10 erläuterten Verfahrens besteht darin, daß dorne verwendet werden. Es ist lediglich notwendig,

das Werkstück kaltfließgepreßt wird, nachdem es beim zweiten und dritten Arbeitsgang an Stelle des

vorher umgedreht worden ist. Auf diese Weise wird unteren Teils 3a der Matrize in Fig. 4 den Teil 3

beim Kaltfließpressen ein Fließen des Materials des gemäß den F i g. 2 und 3 zu verwenden, der mit

Werkstückkörpers in einer Richtung bewirkt, die der io einem Auswerfer 5 und einem Stößel Sa versehen ist.

Materialfließrichtung beim Ausstoßen des Restbut- Die drei Arbeitsgänge vollziehen sich somit bei

zens entgegengesetzt ist. Die Material verschiebungen, einem einzigen Abwärtsgang der Presse, und die Be-

die durch das Ausdrücken des Restbutzens an ge- arbeitungszeit verringert sich daher auf diejenige

wissen Stellen in dem Rohteil erzeugt wurden, sind eines einzigen Arbeitsganges. — Das Arbeiten mit

nach dem Umdrehen des Rohteiles in einer für das 15 Revolverpressen ist als solches bekannt.

Fließen des Materials günstigen Richtung orientiert, Aus den F i g. 8 und 9 wird verständlich, daß zwi-

oder setzen zumindest diesem Fließen Vergleichs- sehen dem zweiten Arbeitsgang des Kaltlochens und

weise keinen großen Widerstand entgegen, was das dem Arbeitsgang des Durchlochens durch Aussto-

Kaltfließpressen deshalb erleichtert, weil die Tem- ßen des Restbutzens keine Wärmebehandlung erfor-

peraturerhöhung der Matrizen, der Preßstempel und 20 derlich ist.

der Preßstempeldorne geringer ist. Die Fasern des unteren Teils des Werkstückes, die

Dadurch, daß am Preßstempel der Ringsteg 14 a gegen dessen Mitte zu gerichtet sind, werden nämvorgesehen ist, durch den ein Hohlraum zur Auf- lieh im Laufe des Durchlochens gemäß Fig. 4 auf nähme des festen Schmiermittels gebildet wird, und den unteren Teil der Matrize 3« zu geradegerichtet. dadurch, daß das gepreßte und gelochte Werkstück 25 Dieses Geraderichten der Fasern des Mittelteils des vor dem Fließpressen umgedreht wird, kann bei dem Werkstückes äußert sich durch ein Zusammenpres-Verfahren nach Fig. 10 das Kaltfließpressen ohne sen des Materials in der Umgebung des Lochdorns vorherige Wärmebehandlung des Werkstückes durch- in einer rechtwinklig zur Richtung der Fasern vergeführt werden, wobei das phosphatierte Werkstück laufenden "Richtung, derart, daß dieses Material beim lediglich in Schmiermittel eingetaucht wird. 30 Ausstoßen des Restbutzens nicht mehr abreißen will,

Zu envähnen ist, daß die Preßstempeldorne und wie es beim Abscheren der Fall ist. Das Material ist die Matrizen sich nur allmählich erwärmen und daß vielmehr bestrebt, den das Ende des Domes umgeauch das erste Werkstück, das bei ziemlich niedriger benden Raum vollkommen auszufüllen. Es ist einTemperatur kaltfließgepreßt wird, nur unvollkom- zusehen, daß das Eindringen des Domes leichter die men mit Schmiermittel versehen ist, weil das 35 Bildung von Rissen durch Abscheren des Materials Schmiermittel in größerer Menge erst dann in die nach sich ziehen könnte, wenn die Metallfasern nach entsprechende Ringnut eingeführt wird, wenn das unten in Richtung auf den Umfang der Matrize zu erste Werkstück teilweise kaltfließgepreßt ist und die orientiert wären. Durch das erfind ungs gern äße Verin Fig. 10 bezüglich des Werkstücks Ig dargestellte fahren wird daher ein Werkstück erzeugt, das über Lage einnimmt. 40 die gesamte Höhe seines Hohlraumes einwandfrei

Je mehr die Temperatur der Matrize und des beschaffen und unmittelbar für den in Fig. 6 und 10

Preßstempeldoms ansteigt, um so wichtiger wird der dargestellten Kaltfließpreßvorgang verwendbar ist.

Hohlraum zur Aufnahme des Schmiermittels. Prak- Selbstverständlich könnte das Kaltfließpressen

tisch ist jedoch mit der Einführung des zweiten des Werkstücks statt unter Verringerung seines

Werkstückes Id in die Matrize, das als Zwischen- 45 Durchmessers auch unter dessen Vergrößerung vor

lage zur Übertragung des Druckes auf das zuerst sich gehen, wie auch Werkstücke hergestellt werden

eingeführte Werkstück Ig gegen Ende des Kaltfließ- könnten, die mehrere unterschiedliche Innen- oder

preßvorganges dient, die wirksame Schmierung aller Außendurchmesser aufweisen.

folgenden Werkstücke gesichert. Die Beispiele nach den F i g. 6 und 10 betreffen

In der Beschreibungseinleitung sind bereits die 50 Rohre, aus denen Kolbenbolzen hergestellt werden.

Vorteile angegeben worden, die mit Hilfe des in Der äußere Durchmesser des Werkstücks 1 e wird

F i g. 4 dargestellten Verfahrens im Vergleich zu den nach und nach von 30 auf 22 mm verringert, wäh-

bekannten Verfahren erzielt werden, bei denen der rend der Durchmesser des Hohlraumes sich von 16

Restbutzen durch Abscheren des Metalls abgetrennt auf 15 mm verkleinert. Die Länge des Werkstücks

wird. Diese bekannten Verfahren erzeugen Risse an 55 Id vergrößert sich dagegen von 29 auf 75 mm.

dem unteren Teil des Werkstücks, die jedoch bei Da jede thermische Behandlung in der Nähe des

dem Werkstück Ic des neuen Verfahrens nicht ent- Umwandlungspunktes des Metalls vermieden ist, tritt

stehen, weil es hier möglich ist, unterhalb der Elasti- bei dem neuen Verfahren keine Zerstörung der Koh-

zitätsgrenze des Metalls zu arbeiten, indem man das lenstoffeinlagerungen zwischen dem Kaltlochen und

Material nach unten, d. h. nach vorn, fließen läßt. 60 dem Kaltfließpressen ein. Das Kaltfließpressen kann

Dieses Fließen wird jedoch durch die vorhergehen- daher wie das Kaltlochen mit vergleichsweise gerin-

den Restbutzen 7 und 8 gehemmt, die unter Verrin- gern Druck durchgeführt werden.

gerung ihres Durchmessers in dem Hohlraum der Dadurch, daß eine wirksame Schmierung sicher-

Form 6 weiterverformt werden. gestellt und eine Rißbildung durch Abscheren des

Es wurde bereits erwähnt, daß die drei Arbeits- 65 Metalls verhindert sind, bilden sich bei dem Verfah-

gänge des Vorlochens, Lochens und Durchlochens, ren gemäß der Erfindung auch keinerlei Mikro-

die in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt sind, nachein- Schweißstellen aus, so daß auch keine anomale

ander durchgeführt werden können, ohne daß zwi- Temperaturerhöhung des Schmiermittels und der

Werkzeuge eintritt, wie sie sich aus dem Aufreißen solcher Mikro-Schweißstellen sonst ergibt. Eine solche Temperaturerhöhung würde unvermeidlich das Schmiermittel unwirksam machen, das auf der Phosphatierungsschicht haftet und demgemäß einen außergewÖhnlichen Verschleiß des Werkzeugsatzes nach sich ziehen. Ebenso wird eine frühzeitige Abnutzung der Stempel und der Matrizen verhindert, wie andererseits die bezüglich der Werkstücke vorgeschriebenen Herstellungstoleranzen eingehalten werden können. Dadurch, daß thermische Wärmebehandlungen bei hoher Temperatur vermieden werden und überhaupt jede Wärmebehandlung zwischen den verschiedenen Arbeitsgängen des KaItlochens, Durchlochens und Kaltfließpressens ausgeschlossen ist, tritt auch kein Verzundern der Werkstücke ein. Ebenso ist es mit dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich, Werkstücke herzustellen, die über ihre ganze Länge von vollkommen einwandfreier Beschaffenheit sind und auch unten keine Risse aufweisen. Man kann daher das neue Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Werkstücke unter erheblicher Ersparnis an Material und Fertigungszeit anwenden. Auch ist die Bearbeitung von hochlegierten Stählen, deren Verarbeitung durch Kaltlochen und Kaltfließpressen bisher für unmöglich gehalten wurde, mittels des neuen Verfahrens ohne Schwierigkeiten möglich, ohne daß die Werkzeuge in außergewöhnlicher Weise beansprucht würden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kaltlochen von legiertem Stahl zur Fertigherstellung von rohrförmigen Werkstücken oder für die Herstellung von Ausgangsprodukten für die spanlose Weiterverarbeitung mittels folgender Vorgänge: Einsetzen eines phosphatieren Rohteiles in die Matrize, Vorlochen mit geringer Tiefe, Einbringen von Schmiermittel in die Vorlochung, Lochen mit Ausstoßung des Restbutzens, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verformung hochlegierter Werkstoffe trockenes, pulverförmiges Schmiermittel, insbesondere Molybdänbisulfid, in eine vom Stempel abschließbare Vorlochform (6) eingebracht wird und bei der Durchlochung der Restbutzen gegen Widerstand unter Ausbildung eines dünnen, gegen Ende des Lochvorganges abreißenden und das Werkstück mit dem Restbutzen vorübergehend verbindenden Steges (10) in einen gegenüber dem Lochstempeldurchmesser geringfügig erweiterten Matrizenraum (9) ausgepreßt wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Werkstükken, die noch eine Nachbearbeitung zur Überführung in ihre endgültige Form benötigen, gegebenenfalls nach einer Spannungsfreiglühung bei 300 bis 400° C und Entfernung des Lochgrates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gelochte, mit einem Schmiermittelüberzug versehene Werkstück durch an sich bekanntes Kaltfließpressen weiterverformt wird mit gegenüber dem Lochvorgang umgekehrt in die zugeordnete Fließpreßmatrize eingesetztem Werkstück.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Fließpressen an der dem Stempel zugewandten Stirnseite des Werkstückes im Bereich des Umfanges eine Ringnut (19) ausgebildet und mit dem pulverförmigen Schmiermittel gefüllt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkstücke in die Fließpreßmatrize eingesetzt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (3«) der Lochmatrize (2) eine Ausnehmung (9) von geringfügig größerem Durchmesser als der des Lochstempels (4) aufweist, die trichterförmig in einen Matrizenauslauf von kleinerem Durchmesser übergeht, in dem die Butzen zumindest zweier nacheinanderfolgend gelochter Werkstücke übereinanderliegend geführt sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließpreßmatrize (17) oberhalb ihres Auslaufs eine ringförmige, in ihrer Wandung angeordnete Nut (18) aufweist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel einen Ringsteg (14«) aufweist, der im Bereich seiner auf das Werkstück zuweisenden Stirnfläche angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum besseren Rückwärtsfließen des Schmiermittels dieFließpreßmatrizenbohrung an einer Stelle eine Durchmesservergrößerung (23/24) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 687 310, 92 825;

französische Patentschrift Nr. 918 820;

britische Patentschrift Nr. 716 933;

Zeitschrift »Industrie-Anzeiger«, 29. Februar 1952, S. 54 bis 56;

Zeitschrift »Metallwissenschaft und Technik«, März 1952, S. 182 bis 186;

Zeitschrift »Der Maschinenmarkt«, 21. Juni 1956, S. 15 bis 17;

Zeitschrift »Maschine und Werkzeug«, H. 16/1957, S. 773.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1042 352.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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