DE1752104A1

DE1752104A1 - Schmiedegesenk

Info

Publication number: DE1752104A1
Application number: DE19681752104
Authority: DE
Inventors: Franz Schober
Original assignee: Bayerische Leichtmetallwerk Graf Bluecher Von Wahlstatt KG
Current assignee: Bayerische Leichtmetallwerk Graf Bluecher Von Wahlstatt KG
Priority date: 1968-04-03
Filing date: 1968-04-03
Publication date: 1971-05-13
Also published as: DE1752104B2; AT288124B

Description

Firma Bayer. Leichtmetallwerk KG, 8 München 23, Frankfurter Ring 227

Schmiedegesenk

Die Erfindung betrifft ein Schmiedegesenk mit Ober- und Untergesenk zum Herstellen von Wellen oder dgl. mit einem den Wellendurchmesser überragenden Kopfteil, vorzugsweise von Gelenkwellenköpfen mit kronen- oder gabelförmigem Kopfteil und zylindrischem oder konischem Schaft.

Es ist bekannt, knetbare Metalle, vornehmlich jedoch Kupfer und Messing, Reinaluminium und Aluminium-Knetlegierungen, Magnesiumlegierungen, Monelmetall, unlegierte und legierte Bau—, Einsatz- und Vergütungsstähle, durch Gesenkschmieden von einer Vorform in die andere überzuführen. Das Verfahren ist dann zweckmäßig und wirt-

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schaftlich, wenn die Konstruktion dem Verfahren angepaßt ist und die Auftragsgröße die Werkzeugkosten (Gesenke, gegebenenfalls Abgratwerkzeuge) rechtfertigt.

Die durch Gesenkschmieden hergestellten Werkstükke zeichnen sich durch verfeinertes und verdichtetes Gefüge, durch genaue Maßeinhaltung und saubere Oberfläche aus. Bei günstiger Ausnutzung der durch das Vorwalzen erzielten Zeilenstruktur lassen sich durch die im Schmiedestück vorhandene Paser erhöhte Werkstoffeigenschaften erzielen.

Die Ausführung des Gesenkschmiedens erfolgt auf Hämmern oder Pressen, in die die beiden Gesenkhälften, Ober- und Untergesenk, eingebaut werden. In diese werden die Hohlformen der Schmiedestücke gravifft.

Bei allen bekannten Schmiedeverfahren wird beim Zusammenschlagen bzw.-pressen der beiden Gesenkhälften der überschüssige Werkstoff seitlich herausgepreßt und erscheint als Grat zwischen Ober- und Untergesenk. Dazu ist im Ober- und Untergesenk eine sogejenan/fce Gratbahn rings um die Konturen des Werkstückea eingearbeitet. Der Grat, der je nach Größe des Schmiedestückes zwischen 0,5 und 10 mm schwankt, wird unter einer Abgratpresse entfernt, in die die Abgratwerkzeuge, Schnittplatte und Stempel, eingebaut sind. Kleinere Stücke mit dünnem Grat werden gemeinhin kalt, größere Teile mit dickerem Grat sofort nach dem Pertig-

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schmieden v/arm entgratet.

Bei der Bestimmung des Einsatzgewichtes für das im Gesenk zu schmiedende Teil ist neben dem Zuschlag für den während der Erwärmung und des Schmiedens anfallenden Zunder demgemäß auch das Gratgewicht zu "berücksichtigen.

Der jeweils entstehende Grat bedingt insbesondere bei großen Stückzahlen einen äußerst unerwünschten, weil unwirtschaftlichen Materialverlust. Hinzu kommen die für die Abgratwerkzeuge notwendigen Investitionskosten, sowie die durch die Abgratung zusätzlich erforderlichen Arbeitskosten.

Us ist daher höchst erwünscht, ein Schmiedegesenk zu schaffen, welches die vorstehend aufgezählter. Nachteile vermeidet, insbesondere also das V/eivstück ohne Gratbildung und damit ohne Materialverlust nerstellt.

3in solches vorteilhaftes Schmiedegesenk wird durch die Erfindung für die Herstellung der eingangs bezeichneten V/erkstücke geschaffen und zeichnet sich dadurch aus, daß der lichte Durchmesser des für den Oberteil des Vfellenkopfes vorgesehenen Hohlraumes der ersten Geaenkhälfte, dem äußeren Durchmesser der für den Unterteil des Y/ellenkopfes und den \7ellenschaft vorgesehenen zweiten Gesenkhälfte entspricht, und der Aus-

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senmantel der zweiten Gesenkhälfte und der Innenmantel der ersten Gesenkhälfte derart gearbeitet sind, daß die zweite Gesenkhälfte ohne Zwischenraum in den Hohlraum der ersten Gesenkhälfte einfahrbar ist.

Die Erfindung verzichtet also in Überwindung eines ^ Vorteils auf die bisher als unbedingt notwendig

betrachteten Gratbahnen im Ober- bzw. Untergesenk, und bewirkt durch das Einfahren des einen Gesenkes in den Hohlraum des anderen ohne Zwischenraum, daß das Material statt in den Grat, in das Werkstück selbst hineingedrückt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Hohlräume der beiden Gesenkhälften derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt, daß beim Eintritt der zweiten Gesenkhälfte in die erste der Hohlraum der ersten Gesenkhälfte vom verformten Rohling gerade ausgefüllt ist. Mit anderen Worten t werden also die Hohlräume in den beiden Gesenkhälf

ten derart ausgebildet, daß der sich für den Materialfluß ergebende Widerstand in der zweiten Gesenkhälfte größer ist als der in der ersten Gesenkhälfte; hierdurch wird der zu verformende Körper erst in den Hohlraum der ersten Gesenkhäifte eingedrückt, und erst beim Eintritt der zweiten Gesenkhälfte in die erste tritt dann ein Spritzen des Materials in den Hohlraum der zweiten Gesenkhälfte auf. Die Maßnahme,

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die Hohlräume derart aufeinander abzustimmen, daß der Hohlraum der ersten Gesenkhälfte beim Eintritt der zweiten Gesenkhälfte in die erste vom verformten Rohling gerade ausgefüllt ist, bewirkt, daß kein Material aus dem Gesenk austreten kann. Dies würde zwar auch dann erreicht, wenn der verformte Rohling den Hohlraum der ersten Gesenkhälfte

erst dann voll ausfüllen würde, wenn die zweite Ge- %

senkhälfte bereits in die erste Gesenkhälfte eingetreten ist, jedoch wäre bei einer derartigen Ausbildung das Werkzeug nicht optimal ausgenützt, wie leicht einzusehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung liegt darin, an der ersten Gesenkhälfte einen Bich in das Werkstück eindrückenden zentrischen Vorsprung vorzusehen.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die zweite Gesenkhälfte eine Auflagefläche für den zu bearbeitenden

Rohling und etwa zentrisch hierzu, nach unten ver- λ

laufend, einen dem Schaft des Werkstückes entsprechenden Hohlraum aufweist, und der Hohlraum der ersten Gesenkhälfte mit in Schließrichtung des Gesenkes verlaufenden Portsätzen versehen ist, wobei dann die Auflagefläche der zweiten Gesenkhälfte größer i3t als die zwischen den Fortsätzen verbleibenden Querschnitte.

Es iet an dieser Stelle festzustellen, daß dem Roh-

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ling natürlich "bezüglich des Maßes, des Gewichts und der Temperatur nicht allzu große Toleranzen zugebilligt werden dürfen, wie dies auch bei den bekannten Gesenkschmiedeverfahren niemals zulässig i3t. Denn wenn auch eine gewisse Verdichtung des Materials erwünscht ist, so muß doch darauf geachtet werden, daß die im Gesenk auftretenden Drücke nicht übermäßig groß werden.

Das Schmiedegesenk kann in mannigfacher V/eise vorteilhaft ausgebildet werden. Beispielsweise kann der dem Schaft des Werkstückes zugeordnete Hohlraum der zweiten Gesenkhälfte eine in axialer Richtung verlaufende Verzahnung aufweisen. Ferner kann in dem dem Schaft des Werkstückes zugeordneten Hohlraum der zweiten Gesenkhälfte in an sich bekannter Weise ein Auswerfer und eine flache, das Werkstück gegenüber der abgezogen werdenden ersten Gesenkhälfte haltende Ringnut vorgesehen sein. Ferner sind Kanäle zum Entweichen der Luft beim Zusammenschlagen der Gesenkhälften zweckmäßig.

Schließlich ist es noch von Vorteil, die zwei Gesenkhälften mit Geschwindigkeiten der Größenordnung 1,25m/sec und Kräften der Größenordnung 1000t aufeinander zu zu bewegen. Hierdurch wird in erwünschter Weise erreicht, daß in der Tat zuerst der Hohlraum der ersten Gesenkhälfte, und erst dann der Hohlraum in der zweiten Gesenkhälfte vom verformt werdenden Material ausgefüllt wird, wenn auf etwa 1150⁰C erhitzte, legierte Stähle vorgesehen sind.

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In der Praxis wird man zweckmäßig die erste Gesenkhälfte als Obergesenk und die zweite Gesenkhälfte als Untergesenk ausbilden. Jedoch liegt selbstverständlich auch eine umgekehrte Anordnung der Gesenkhälften im Rahmen der Erfindung; ferner ist auch ein horizontales Gegeneinanderführen der Gesenkhälften möglich.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung.gehen aus dem nachstehend anhand von Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor. Hierbei zeigt

Pig. 1 einen Querschnitt durch das Gesenk beim Beginn des Arbeitsvorganges,

Pig. 2 den selben Querschnitt in einer folgenden Phase des Arbeitsganges,

Pig. 3 den selben Querschnitt in einer weiteren Arbeitsphase, und

Pig. 4 den Querschnitt des Gesenks zu dem Zeitpunkt., wo das Y/erkstück . seine fertige Form erhalten hat.

In den Piguren ist die erste Gesenkhälfte - hier als Obergesenk - mit 5 bezeichnet. Die zweite Gesenkhälfte - das Untergesenk - hat die Bezugsziffer 7. Zwischen den beiden auseinandergefahrenen Gesenkhälften ist (Pig. 1) der zu'verformende Rohling 11 angeordnet.

Das Obergesenk 5 weist einen für den Oberteil 1 des

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V/ellenkopfes 3 des fertigen Werkstückes vorgesehenen Hohlraum 4 auf. Der Hohlraum .4 iut mit Fortsätzen 14 versehen, in denen sich beispielsweise die Gabeln des Wellenkopfes ausbilden. Ferner ist ein sich in das Werkstück eindrückender, zentrischer Vorsprung 12 im Obergesenk 5 zu erkennen.

Das Untergesenk 7 besitzt einen Hohlraum 10, der dem Unterteil 2 des Wellenkopfes 3 des fertigen Werkstückes und dem Wellenschaft 6 entspricht.

Erfindungsgemäß ist nun der Außendurchmesser des Untergesenks 7 gleich dem lichten Innendurchmesser des Hohlraumes 4 des Obergesenks. Ferner ist der Außenmantel 9 des Untergesenks 7 derart ausgebildet, daß sich beim Einfahren des Untergesenks 7 in den Hohlraum 4 des Obergesenks ein Abgleiten ohne Zwischenraum des Außenmantels 9 auf den Innenmantel 8 des oberen Hohlraums ergibt.

W Die Wirkung dieser letztgenannten Maßnahme ist durch die aufeinanderfolgende Betrachtung der Figuren 1-4 verständlich. Der Rohling, der gemäß Fig. 2 beim Schließen des Gesenks zum Teil in den unteren Hohlraum 10, zum größeren Teil jedoch in den oberen Hohlraum gedrückt wird, vermag beim Eintritt des Untergesenks in den oberen Hohlraum (Fig. 3) keinen Grat zu bilden. Vielmehr wird das zu verformende Material beim Schliessen des Gesenks gezwungen, nunmehr in den noch freige-

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bliebenen Hohlraum des Untergesenks einzutreten«

Der obere Hohlraum 4 und der untere Hohlraum 10 sind derart gestaltet und aufeinander abgestimmt, daß im Moment des Schließens des Gesenks (Pig.3) der obere Hohlraum 4 gerade vollständig vom verformten Material 11b ausgefüllt ist. Wenn sich das a Untergesenk dann weiter in das Obergesenk hineinbewegt, wird also das Material aus dem oberen Hohlraum verdrängt und in den freien unteren Hohlraum eingespritzt, so daß der Schaft 6 des Werkstückes entsteht.

Der untere Hohlraum 10 wird durch einen Auswerfer abgeschlossen. Dieser Auswerfer ist vorzugsweise hydraulisch angetrieben und gelagert, und kann somit in gewissen Grenzen bei einem zu groß bemessenen Rohling in Längsrichtung ausweichen. Andererseits bewirkt der durch den Auswerfer erzeugte Gegendruck eine erwünschte Verdichtung des Materials. Ferner ist im unteren Hohlraum 10 eine flache Ringnut 15 zu erkennen, " die verhindert, daß das fertige Werkstück vom Obergesenk aus dem Untergesenk herausgezogen wird.

Aus der Folge der Figuren ist also zu erkennen, wie sich das aus Wellenkopf 3 und Schaft 6 bestehende fertige Werkstück der Fig. 4 aus dem unverformten Rohling 11 der Fig. 1 über die Zwischenstufen 11a in Fig. 2 und 11b in Fig. 3 herausbildet. Während der

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Rohling 11 bis zur Phase gemäß Pig. 2 im wesentliehen gestaucht worden ist, ist in Pig. 3 das Material 11b durch Spritzen bereits in den Portsatz 14 eingetreten. In dem Arbeitsgang von Pig. 3 bis Pig. 4 tritt dann nur noch ein Spritzen des Materials in den unteren Hohlraum auf, da der obere Hohlraum gemäß Pig. 3 zu Beginn des genannten Arbeitsganges voll ausgefüllt ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Schmiedegesenk mit Ober- und Untergesenk zur Herstellung von Wellen oder dgl. mit einem den Wellendurchmesser überragenden Kopfteil, vorzugsweise von Gelenkwellenköpfen· mit kronen- oder gabelförmigem Kopfteil und zylindrischem oder konischem Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Durchmesser

des für den Oberteil (1) des Wellenkopfes (3) vorge- %

sehenen Hohlraumes (4) der ersten Gesenkhälfte (5), dem äußeren Durchmesser der für den Unterteil (2) des Yfellenkopfes (3) und dem Wellenschaft (6) vorgesehenen zweiten Gesenkhälfte (7) entspricht, und der Außenmantel (9) der zweiten Gesenkhälfte (7) und der Innenmantel (8) der ersten Gesenkhälfte (5) derart gearbeitet sind, daß die zweite Gesenkhälfte (7) ohne Zwischenraum in den Hohlraum (4) der ersten Gesenkhälfte (5) einfahrbar ist.

2. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (4,10) der beiden Gesenkhälften (5,7)

derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, daß λ

beim Eintritt der zweiten Gesenkhälfte (7) in die erste (5) der Hohlraum (4) der ersten Gesenkhälfte (5) vom verformten Rohling (11b) gerade ausgefüllt ist.

3. Schmiedegesenk nach Anspruch 1 oder-2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gesenkhälfte (5) einen, sich in das Werkstück eindrückenden, zentrischen Vorsprung (12) aufweist.

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4. Schmiedegesenk nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gesenkhälfte (7) eine Auflagefläche für den zu bearbeitenden Rohling (11) und etwa zentrisch hierzu, nach unten verlaufend, einen dem Schaft des Werkstückes entsprechenden Hohlraum (10) aufweist, und der Hohl-

^ raum (4) der ersten Gesenkhälfte (5) mit in Schließrichtung des Gesenks verlaufenden Portsätzen (14) versehen ist, v/obei die Auflagefläche der zweiten Gesenkhälfte (7) größer ist als der zwischen den Portsätzen (14) verbleibende Querschnitt.

5. Schmiedegesenk nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schaft (6) des Werkstückes zugeordnete Hohlraum (10) in der zweiten Gesenkhälfte (7) einejin axialer Richtung verlaufende Verzahnung aufweist.

6. Schmiedegesenk nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Schaft (6) des Werkstückes

P zugeordneten Hohlraum (10) der zweiten Gesenkhälfte

(7) in an sich bekannter Weise ein Auswerfer (13) und eine flache, das Werkstück haltende Ringnut (15) vorgesehen ist..

7. Schmiedegesenk nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gesenk Kanäle zum Entweichen der Luft vorgesehen sind.

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8. Schmiedegesenk nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Gesenkhälften (5 und 7) mit Geschwindigkeiten der Größenordnung 1,25a/sec und Kräften der Größenordnung 1QOOt auf einanderzu "bewegbar sind.

29. März 1968/431

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