DE1247118B - Verfahren und Vorrichtung zum Kaltlochen und Kaltfliesspressen von hochlegiertem Stahl - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Kaltlochen und Kaltfliesspressen von hochlegiertem StahlInfo
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- DE1247118B DE1247118B DEM42952A DEM0042952A DE1247118B DE 1247118 B DE1247118 B DE 1247118B DE M42952 A DEM42952 A DE M42952A DE M0042952 A DEM0042952 A DE M0042952A DE 1247118 B DE1247118 B DE 1247118B
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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-
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
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
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-
7 8
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
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
9 10
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)
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.
Deutsches Patent Nr. 1042 352.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 620/285 7. 67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1247118X | 1958-10-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1247118B true DE1247118B (de) | 1967-08-10 |
Family
ID=9677973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM42952A Pending DE1247118B (de) | 1958-10-06 | 1959-10-06 | Verfahren und Vorrichtung zum Kaltlochen und Kaltfliesspressen von hochlegiertem Stahl |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1247118B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2635342A1 (de) * | 1976-08-03 | 1978-02-16 | Mannesmann Ag | Verfahren zum lochen eines massiven metallblockes und lochpresse |
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EP4039382A4 (de) * | 2020-12-08 | 2022-08-10 | Maruyoshi Kogyo Co., Ltd. | Verfahren zur herstellung von rohrmaterial |
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DE687310C (de) * | 1937-12-23 | 1940-01-26 | Metallgesellschaft Akt Ges | Werkzeug zur Kaltverformung von Metallen |
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GB716933A (en) * | 1951-10-15 | 1954-10-20 | Comptoir Ind Etirage | Hot punching of metal billets |
-
1959
- 1959-10-06 DE DEM42952A patent/DE1247118B/de active Pending
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