DE1909714A1

DE1909714A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstueckes od.dgl.mit Hilfe des ueber Kreuz verlaufenden Extrudiervorganges

Info

Publication number: DE1909714A1
Application number: DE19691909714
Authority: DE
Inventors: Masaharu Awaya
Original assignee: Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1968-02-29
Filing date: 1969-02-26
Publication date: 1969-09-18
Also published as: CH487683A; FR2002907A1; DE6907643U; GB1255057A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes od. dgl. mit Hilfe des über Kreuz verlaufenden Extrudier vor ganges.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes od. dgl. und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen solcher Kreuz-Gelenkstücke od. dgl. mit Hilfe eines über Kreuz verlaufenden Extrudiervorganges und eine Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens.

Gegenwärtig ist es bei der Herstellung von Kreuz-Gelenkstücken erforderlich, ein. Werkstück auf ca. 1 250 C zu erhitzen und das erhitzte Werkstück gemäß Fig. IA dadurch zu schmieden, daß es mittels eines an einem Gesenkhammer festgelegten Preßgesenkes oder mittels einer anderen Schmiedeeinrichtung bearbeitet wird, worauf das geschmiedete Werkstück in einer Abgrateinrichtung entgratet und ein Halberzeugnis eines Kreuz-Gelenketückes gemäß Fig. IB hergestellt wird. Dieses Halberzeugnie wird anschließend verschiedenen Bearbeitungevorgängen unterworfen, wie beispielsweise einem epanabheben-

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Dipl.-lng. Heinz Leiser. Patentanwalt D - 8 München 81, Cosimastrajj· 81 - Telefon: {0611} 48 38 20

den Bearbeiten durch Drehen, Bohren od. dgl, , einer Wärmebehandlung und einem Schleifen, um so ein Kreuz -Gelenke tuck als Fertigerzeugnis zu erhalten.

Dieses bekannte Verfahren zum Herstellen eines Kreuz-Gelerikstückes weist zahlreiche Nachteile auf. Etwa 50 % des gesamten verwendeten Werkstoffes gehen bei diesem Verarbeitungsverfahren verloren. Darüber hinaus ist es nicht möglich zu verhindern, daß eine Materialermüdung auftritt und daß eine verringerte Materialfestigkeit bei dem nach dem bekannten Verfahren hergestellten Kreuz-Gelenkstück zu verzeichnen ist.

Aus diesem Grunde wurden Versuche durchgeführt, um ein Verfahren zum Herstellen von Kreuz-Gelenkstücken zu finden, welches die vorerwähnten Nachteile des herkömmlichen Verfahrens behebt. Dabei wurde festgestellt, daß es bei Verwendung eines zweiteiligen Gesenkes besonderer Ausbildung zur Aufgabe einer Kraft von obeimnd unten bzw. von rechts und links auf einen in eine, in diesem zweiteiligen Gesenk ausgebildete Zentralöffnung eingeführten Knüppel, wodurch der Knüppelwerkstoff in Richtung der seitlichen, mit der Zentralöffnung in Verbindung stehenden Aussparungen, die im rechten Winkel zu der Richtung des jeweils ausgeübten Druckes stehen, extrudiert wird, wobei die seitlichen Aussparungen in einer gemeinsamen Ebene symmetrisch oder im rechten Winkel zueinander angeordnet sein können, möglich ist, ein Kreuz -Gelenkstück hoher Festigkeit und zufriedenstellender Dimensionsgenauigkeit zu erzeugen_f bei gleichzeitiger Ausschaltung von Materialverlusten, da die Richtungen des Materialflusses symmetrisch sind und kein verlorenes Metall entsteht. Auf Grund dieser Versuche wurden ein Verfahren aum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes mit Hilfe des über Kreuz verlaufenden Extrudiervorganges und eine Vor-

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Dipl.-Ing. Heinz Leiser. Patentanwalt D - 8 Mönchen 81. Cosimastrafce 81 ■ Telefon: (0811) 48 38 20

richtung zum Ausüben des Verfahrens entwickelt.

Die an Hand dieses Verfahrens durchgeführten Versuche ergaben, daß im wesentlichen keine Materialverluste bei diesem Verfahren auftreten und daß die Richtungen des Materialflusses symmetrisch sind. Dieses Verfahren erwies sich auch als geeignet, ein Kreuz-Gelenkstück herzustellen, bei welchem durch die Wärmebehandlung fast keine innere Spannung auftritt (dies bezieht sich nicht auf die durch die Wärmebehandlung im allgemeinen entstehende Spannung, sondern auf die Spa Mvang, die entsteht, wenn die während der Verarbeitung des Werkstoffes auftretenden Re st spannungen durch die Wärmebehandlung entfernt werden) und welches eine hohe Festigkeit aufweist.

Die Erfindung stellt ein Verfahren zl η Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes od. dgl. mit Hilfe des über Kreuz verlaufenden Extrudiervorganges zur Verfügung, nach dem ein in ein zweiteiliges Gesenk besonderer Auebildung eingeführter Knüppel in Richtung einer Vielzahl von seitlichen, in diesem zweiteiligen Gesenk ausgebildeten Ausnehmungen bei Aufgabe einer Kraft auf diesen Knüppel extrudiert wird, wobei die seitlichen Ausnehmungen im rechten Winkel zur Richtung der auf den Knüppel aufgegebenen Kraft angeordnet sind. Weiterhin sollen die Richtungen, in welche der Knüppel extrudiert wird, in einer gemeinsamen Ebene im rechten Winkel zueinander verlaufen. Außerdem sollen die Richtungen, in welche der Werkstoff extrudiert wird, symmetrisch sein. Die Erfindung bezieht eich auch auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes od. dgl. , welche ein zweiteiliges Gesenk, Mittel zum Schließen und Spannen des Gesenks und Mittel zum Aufgeben von Druck aufweist.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale werden an Hand des in der Zeich-

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DlpL-ing. Heinz Lesser. Potentanwalt D - 8 München 81. Cosimastrafc« 81 · Telefon; (0811) 48 38 20

nung dargestellten Ausführungsbeispieles, bei welchem der Werkstoff in vier Richtungen extrudiert wird, beschrieben.

Es zeigt:

Fig. IA and IB

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5 und 6

eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrens zum Herstellen von Kreuz-Gelenkstücken durch Heißschmieden,

ein Kreuz-Gelenkstück, welches nach dem bekannten Verfahren hergestellt wurde, wobei Fig. 2A eine Aufsicht und Fig. 2B eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht darstellt,

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes mit Hilfe des über Kreuz verlaufenden ExtrudiervoF-ganges, wobei die Vorrichtung aus einem auf einer hydraulischen oder mechanischen Presse angeordneten zweiteiligen Gesenk besteht, ein Kreuz-Gelenkstück, hergestellt nach dem esfindungsgemäßen Verfahren und mit Hilfe der erfindungß gemäß en Vorrichtung, wobei Fig. 4Ä eiae Aufsicht und Fig. 4B eine teilweise aufgebsOcäeae Seitenansicht desselben darstellt, und Ausführungsformen von nach dem erfimduag ο gemäßen Verfahren und mit Hilfe &&s mäßen Vorrichtung hergestelltes!

In Fig. 3 ist ein zweiteiliges Gesenk sum Durchführen des über Kretas verlaufenden Extrudiervorgangee des Knüppel-Werkstoffes das-gsstellfc, urn ein erfindungsgemäfles Kreuz-Gelenketück herzustellen. Das

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Dipl.-lng. Heinz Utter. Patentanwalt D - 8 München 81, Cosimastrafce 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

zweiteilige Gesenk ist auf einer hydraulischen oder mechanischen ■ Presse vertikaler Bauweise angeordnet und umfaßt ein Obergesenk und ein Untergesenk 2, wobei das Obergesenk einem Gesenkspann-Stempel 8, beispielsweise einem äußeren Stempel einer doppelt wirkenden hydraulischen Presse, zugeordnet ist und das Untergesenk einer an einer Auflage 5 festgelegten Grundplatte 3 zugeordnet ist. Die Gesenke 1 und 2 sind sowohl in ihrer Form wie in ihrem Aufbau identisch, so daß die Beschreibung des Obergesenkes 1 genügt, um alle wesentlichen Einzelheiten der Gesenkteile zu erklären. Das Qbergesenk 1 ist mit einer Zentralöffnung 11 zur Aufnahme eines zu behandelnden Metallblockes und vier seitlichen, mit der Zentralöffnung 11 in Verbindung stehenden und in einer Horizontalebene senkrecht zur Vertikalachse der Zentralöffnung 11 symmetrisch angeordneten Ausnehmungen 12 versehen, die derart angeordnet sind, daß ihre Horizontalachsen im rechten Winkel zueinander stehen. Das Untergesenk 2 weist ebenfalls eine Zentralöffnung 11' und vier seitliche Ausnehmungen 12' auf, die mit der Zentralöffnung 11 bzw. den seitlichen Ausnehmungen 12 des Obergesenkes 1 identisch sind. Ein dem wechselweieen Auf- und Abbewegen durch die Zentralöffnung 11 des Obergesenkes 1 dienender oberer Stößel 6 ist an einem Druckstempel 7 festgelegt, während ein dem wechselweisen Auf- und Abbewegen durch die Zentralöffnung 11' des Untergesenkes 2 dienender unterer Stößel 10 an einem Druckstempel 9 festgelegt ist.

Ein Knüppel 4 wird in die Zentralöffnung 11' des Untergesenkes 2 eingeführt, und der Ge senkspann-Stempel 8 wird derart nach unten bewegt, daß das Obergesenk 1 mit einer bestimmten Kraft gegen das Untergesenk 2 gepreßt wird, um somit das zweiteilige Gesenk zu schließen und zu spannen. Der Druckstempel 7 wird anschließend nach unten be-

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wegt, gleichzeitig wird der Druckstempel 9 nach oben bewegt, um somit den im zweiteiligen Gesenk gehaltenen Knüppel 4.von oben und unten zu belasten. Es werden also Druckkräfte von oben und von unten durch die Stempel 6 und 10 auf den Knüppel 4 ausgeübt, so daß der Werkstoff des in den Zentralöffnungen 11 und 11' gehaltenen Knüppels 4 in Rieh tung der vier seitlichen Ausnehmungen 12 und 12' extrudiert wird. Selbst verständlich hängt die Länge des in die vier seitlichen Ausnehmungen extrudierten Werkstoffes des Knüppels 4 von der Hublänge der Stößel 6 und 10 ab. Nachdem der Werkstoff des Knüppels 4 in die seitlichen Ausnehmungen 12 und 12' extrudiert worden ist, werden die Druckstempel 7 bzw. 9 nach oben bzw. nach unten bewegt, worauf der Gesenkspann-Stempel 8 nach oben bewegt wird, um das zweiteilige Gesenk zu öffnen. Das Halberzeugnis des Kreuz-Gelenkstückes kann nun leicht aus dem Gesenk entfernt werden, um es der weiteren Bearbeitung zuzuführen.

Die Vorrichtung zum Ausüben des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Vertikalbauweise ausgeführt, jedoch erhält man die gleichen Ergebnisse, wenn die Vorrichtung in einer Horizontalbauweise verwendet wird. Die Vorrichtung kann entweder hydraulisch oder mechanisch gesteuert werden. Der verwendete Metallblock kann entweder als Voll- oder als Hohlblock ausgebildet sein, er kann heiß, kalt oder warm bearbeitet werden.

Das nach dem beschriebenen Verfahren erzeugte Kreuz-Gelenkstück weist eine hohe Dimensionsgenauigkeit auf, da sowohl von oben und unten oder von rechts und links eine Kraft ausgeübt wird und da die seitlichen Ausnehmungen, in welche hinein der Werkstoff des Knüppels extrudiert wird, symmetrisch angeordnet sind. Werden Lochdorne an den Stellen eingesetzt, an welchen der Werkstoff des Knüppels extrudiert wird, dann ist es möglich, die Fortsätze des Kreuz-Gelenk-

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Dipl.-lng. Heinz Lewer. Patentanwalt D - 8 München 81, Cosimastrage 81 ■ Telefon: (0811) 48 38 20

Stückes gleichzeitig hohlzylindrisch auszubilden, wie aus Fig. 2B-ereichtlich ist. Nach einer Wärmebehandlung tritt keinerlei Deformation auf (dies bezieht sich nicht auf die durch die Wärmebehandlung verursachte Spannung), weil der Werkstoff-Fluß symmetrisch verläuft.

Wird ein Halberzeugnis eines Kreuz-Gelenkstückes nach dem erfindungegemäßen Verfahren und mit Hilfe der erfjndungs gemäß en Vorrichtung dadurch erzeugt, daß auf einen entweder massiven oder hohlen, in heißem^ kalten oder warmen Zustand befindlichen Knüppel eine Kraft auegeübt wird, um den Werkstoff in vier, zu der Richtung der aufgegebenen Kraft quer liegende Richtungen zu extrudieren, so sind im wesentlichen keine Dreh- und Schleifvorgänge erforderlich. Nach der Erfindung iet es also möglich, sowohl an Material wie auch an Betriebsaufwand zu sparen, wodurch eine beträchtliche Produktionskoetenverringerung erzielt wird.

Selbstverständlich eignen eich das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung auch für andere Anwendungsbereiche. So läßt sich der Kaüppelwerkstoff beispielsweise in zwei oder drei, zur Richtung der auf den Knüppel ausgeübten Kraft quer verlaufende Richtungen extrudieren, wodurch ein Gashahn, ein Ventilkörper, ein Rohrverbindungsstück oder ein sonstiger, mit symmetrischen Fortsätzen versehener zylindrischer Block erseugt werden kann.

Erfindunge gemäß ist es auch möglich, in den zylindrischen Fortsätzen eines durch Extrusiierung des Wer-kstoffes eines Knüppels erzeugten Produktes Aussparungen für Schmiermittel oder andere Ausnehmungen bzw. V or Sprünge vorzusehen.

In den Fig. 5 und 6 sind Ausfühmngsformen von er findung s gemäß en

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Dipl.-lncj. Heini Lesser, Patentanwalt D - 8 München 81, Cosimostrafce 81 · Telefon: (0811) 4838 20

Halberzeugnissen dargestellt, die mit Hilfe eines in zwei bzw. vier Richtungen verlaufenden Extrudiervorganges aus einem Knüppel erzeugt wurden. Diese Erzeugnisse wurden getestet, wobei folgende Ergebnisse ermittelt wurden:

	Knüppel	No.	Werkstoff	0 imm)	Länge (mm)	Abmessungen des Erzeugnis s es (mm)	d	h	S	max. erforderl. Kraft (1000 kg)
	1	AlBo-O	20	70	D	20	40	15
■	2	11	'20	60	20	15	42	15	10
	3	f t	20	50	20	10	41	18	13
	4	I ϊ	20	60	20	12	34	18	20
	5	SCM-21	30	50	20	15	35	15	13
	30	200

Bemerkungen:

(I) Mechanische Eigenschaften eines Knüppels:

AlBo-O: Dehnungsprozentsatz: 34, 0 %

Zugfestigkeit: 8,5 kg/mm

SCM-21: Dehnungsprozentsatz: 28,6 %

Zugfestigkeit:

66, 2 kg/mm

Extrudier-Richtungen: Die Proben 1, 2 und 3 wurden in zwei Richtungen , die Proben 4 und 5 in vier Richtungen extrudiert.

Abmessungen des Erzeugnisses:

D = Außendurchmesser des Körpers

d = Außendurchmesser der zylindrischen Fortsätze h - Höhe des Körpers

S = Länge der zylindrischen Fortsätze

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ORfGlNAL INSPECTED

Dipl.-Ing. Heinz lasser, Patentanwalt D - 8 Mönchen 81, Cosimastrofje 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

Wird der Extrudiervorgang auf einen hohlen Knüppel angewendet, so iet dieeer zweckmäßigerweise mit Blei, Schmiermittel od. dgl. zu füllen.

Der Extrudiervorgang in drei Richtungen läßt sich in gleicher Weise wie der Extrudiervorgang in zwei bzw. vier Richtungen durchführen.

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Claims

Dipf.-lng. Heinz Usser, Patentanwalt D - 8 MOncfien 81. Cosimastra&e 81 - Telefon; (0811) 4838 20

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PATENTANSPRÜCHE

( 1. /Verfahren zum Herstellen eines Kreuz-Gelenkstückes od. dgl, mit Hilfe eines Über Kreuz verlaufenden Heiß-, Kalt- oder Warmextrudiervorganges, dadurch gekennzeichnet, daß ein -massiver oder ein hohler Knüppel in eine, in einem zweiteiligen Gesenk ausgebildete Zentralöffnung eingeführt wird, daß das zweiteilige Gesenk dann geschlossen wird und nunmehr eine von oben und von unten oder von rechte und von links wirkende Kraft auf den Knüppel ausgeübt wird, um den Werkstoff de® Knüppels in Richtung von im Gesenk ausgeformten Ausnehmungen zu extrudierea, welche mit der Zentralöffnung in Verbindung stehen und quer zus.· Richtung der auf den Knüppel ausgeübten Kraft verlaufen, und das zweiteilige Gesenk geöffnet wird, um ein Haiberssugnis des Kreuz-Gelenkstückes od. dgl. entnehmen au können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet? der Knüppel in eine Mehrzahl von, einen gleichen Winkel einschließenden und in einer gemeinsamen, zur Kraftrichtung querliegenden Ebene liegenden Richtungen extrudiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fortsätze des durch Extrudieren aus dem Werkstoff des Knüppels hergestellten Erzeugnisses hohlzylindrisch ausgebildet wird.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein aus einem Obergesenk (1) und einem Untergesenk (Z) oder einem rechten Gesenkteil und

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esnem linken Gesenkteil bestehendes zweiteiliges Gesenk, von denen jedes eine Zentralöffnung (H," 11*1 zur Aufnahme eines Knüppels ^4) und eine Mehrzahl von mit der Zentralöffnung (11, 11') in Verbindung und im rechten Winkel zur Richtung der auf den Knüppel auszuübenden Kraft stehenden seitlichen Ausnehmungen 112» 12' ι besteht, wobei die seitlichen Ausnehmungen mit gleichem Winkel zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und durrh Mittel (5,8) zum Schließen und Spannen des zweiteiligen Gefienks sowie Mittel (6, 10) zum Aufgeben von Druck, wobei diese Mittel einer Presse zugeordnet siad.

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