DE1929558A1 - Cold extrusion press - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zum Kaltfließpressen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltfließpressen von Werkstoffen, insbesondere von Metallen.Process for cold extrusion The invention relates to a process for cold extrusion of materials, especially metals.
Das Kaltfließpressen von Metallen ist bereits bekannt.The cold extrusion of metals is already known.
Unter Kaltfließpressen wird ein spanloses Formen eines nicht angewärmten WerkstUckes durch formgebende.Werkzeuge verstanden. Ebenso ist das Warmfließpressen,d.h.Under cold extrusion, non-cutting molding becomes a non-heated Workpiece understood by shaping tools. Likewise, hot extrusion, i.e.
das Fließpressen angewärmter Werkstttcke bereits bekannt.the extrusion of heated workpieces is already known.
Wie aus dem Buch "Stand der Technik", Thema: Fertigungstechnik von Gerhard Gensch, Teil 1: Übersichtsbericht, VDI-Verlag GmbH DUsseldorf,hervorgeht, wurden bereits sehr frühzeitig aus Blei Musketengeschosse und dgl. her.As from the book "State of the Art", topic: Manufacturing technology from Gerhard Gensch, Part 1: Overview report, VDI-Verlag GmbH DUsseldorf, emerges, were made of lead musket bullets and the like very early on.
gestellte Im US-Patent 822 285 ist bereits ein Verfahren beschrieben, aus Messing HUlsen mit einem Flansch zu fließen. Außerdem ist es prinzipiell bekannt, Gegenstände aus Stahl im Kaltfließpreß-oder Warmfliepreß verfahren herzustellen.A method is already described in US patent 822 285 Flowing from brass sleeves with a flange. In addition, it is known in principle Manufacture of steel objects in cold extrusion or hot extrusion processes.
Wie aus dem genannten Buch hervorgeht, werden vornehmlich rotationssymmetrische Körper mit dem Xalt-Fließ-Preß-5Jerfahren hergestellt.As can be seen from the aforementioned book, are primarily rotationally symmetrical Body produced with the Xalt flow press process.
Für das Formen von feinstrukturierten fräzisionsteilen wird dagegen das Kalt-Fließ-Preß-Verfahren nicht verwendet, da ein vollständiges Ausfüllen der Werkzeug-Form mit den bisherigen Verfahren nicht möglich ist. Man verwendet vielmehr für diese Teile das sogenannte Knetverfahren, oder man gießt die Teile bzw. man schmiedet sie im warmen Zustand im Gesenk.For the shaping of finely structured precision parts, however, the cold-flow-pressing process is not used, since the complete filling of the Tool shape with the previous method is not possible. Rather, one uses for these parts the so-called kneading process, or the parts or one poured forges them in the hot state in the die.
Es ist auch bekannt, metallische BJerkstUcke unter Zufuhr von Wärme und Druck an einer Stelle zu verschweißen. Auch das Schweißen ohne Zufuhr von Wärme, nur unter Einfluß von hohem Druck ist unter der Bezeichnung Kalt-PreB-Schweißen bekannt. In der deutschen Patentschrift 1 090 934 wird zu dem Kaltpreß-Schwelßen der Vorschlag gemacht, hochfrequente Schwingungen direkt an der Schweißstelle anzuwenden, um ein schnelleres und besseres Verschweißen zu erinöglichen.It is also known to process metallic parts with the supply of heat and pressure to weld in one place. Even welding without the supply of heat, only under the influence of high pressure is known as cold PreB welding known. In the German patent specification 1 090 934, the cold press-Schwelßen the proposal made to apply high-frequency vibrations directly at the welding point, to enable faster and better welding.
Ein weiteres Formverfahren für bletalle ist unter der Bezeichnung Tiefziehen bekannt geworden, das vor allem bei der Herstellung von Automobilkarosserien hohe wirtscharthohe Bedeutung erlangt hat. In letzter Zeit ist zur Verbesserung des Tiefziehens vorgeschlagen worden, dem statischen Tiefziehdruck Schwingungen zu überlagern, um den Tiefziehprozess zu beschleunigen und unl höhere Verformungsgrade zu erreichen.Another molding process for metals is under the name Deep drawing has become known, especially in the manufacture of automobile bodies has achieved great economic importance. Lately there is improvement of deep drawing has been proposed to the static deep drawing To superimpose vibrations in order to accelerate the deep drawing process and unl higher To achieve degrees of deformation.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Kalt-Fließ-Preß-Verfahren zu verbessern, damit schwer zu fließende -Gegenstande im Kalt-Fließ-Preß-Verfahren hergestellt werden können, schwer fließende Materialien wesentlich leichter fließen und der Gesamtherstellvorgang durch Einsparen von Zwischen£ornstadien und Zwischenglühungen wesentlich schneller verläuft.The invention is based on the object of the cold flow molding process to improve so that difficult-to-flow objects in the cold-flow-pressing process Difficult-to-flow materials can be made to flow much more easily and the overall manufacturing process by saving intermediate ornate stages and intermediate anneals runs much faster.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Arbeitsbewegung des Fließpresswerkzeuges während des Kaltfließprozesses Sehwingungen überlagert sind.The solution according to the invention is that the working movement of the extrusion tool superimposed visual vibrations during the cold forming process are.
Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, daß die Schwingungen in Richtung der Vorschubbewegung des Werkzeuges überlagert sind.Another advantageous solution is that the vibrations are superimposed in the direction of the feed movement of the tool.
Durch die erfindungsgemäße anwendung von Schwingungen während des Fließpreßprozesses ist es möglich, Gcgenstände im Kalt-Fließ-freß-Verfahren herzustellen, deren herstellung bisher iin Caltfließpreß-Verfahren nicht möglich war. Derartige Gegenstande sind vor allem relnstrukturierte präzise Gegenstände aus Stahl und hochwertigen Legierungen, wie sie z.B. für Drucktypen von Hochleistungsdruckern in Datenverarbeitungsanlagen benötigt werden Ein weiterer Vorteil der erfindungsgernäßen Anwendung von Schwingungen für das Kalt-F1ieß-Pieß-Verfahren besteht darin, daß der statische Druck beim Kaltfließpressen wesentlich geringer wird als bisher, so daß Pressen geringerer Preßkraft verwendet werden können und die Werkzeugbelastung verringert wird. Durch die Schwingungen werden komplizierte Formen voll ausgefüllt und bei Gegenständen sowie Materialien, die bisher im Kaltfließpreß-Prozeß hergestellt bzwf verwendet wurden, wird der Aufwand für Vorbehandlung der Werkstücke, Zahl der Werkzeuge, Zahl der Bearbeitungsstufen und Zeitdauer des Gesamtherstellvorganges reduziert.The inventive application of vibrations during the Extrusion process, it is possible to produce objects in the cold flow molding process, Their production was previously not possible in cold extrusion processes. Such Objects are mainly relstructured, precise objects made of steel and high quality Alloys, as they are e.g. for print types of high-performance printers in data processing systems Another advantage of the application of vibrations according to the invention for the cold-pouring-piss method consists in that the static pressure during cold extrusion is much less than before, so that presses used less pressing force can be and the tool load is reduced. Because of the vibrations Complicated forms are completely filled out and objects and materials, which were previously produced or used in the cold extrusion process, the effort for pretreatment of workpieces, number of tools, number of processing stages and the duration of the overall manufacturing process is reduced.
Die Erfindung wird nun anhand von dem in den Zeichnungen dargestellten Ausftthrungsbeispiel näher beschrieben.The invention will now be illustrated with reference to that in the drawings Ausftthrungsbeispiel described in more detail.
In den Zeichnungen bedeuten: Fig.1 ein Schema eines hydraulischen Schwingungserzeugers und Fig.2 eine detaillierte Ausführung eines hydraulischen Schwingungserzeugers mit auRgesetztem Preßwerkzeug.In the drawings: FIG. 1 shows a diagram of a hydraulic Vibration generator and Fig.2 a detailed design of a hydraulic Vibration generator with attached pressing tool.
Der in Fig.1 schematisch dargsstellte Schwingungserzeuger besteht aus dem Kolben 1 und dem Zylinder 2. Auf den Kolben 1 ist die hier nicht dargestellte Matrize zum Formen des Werkstückes aufgesetzt. Der zentrale kreisrunde Durchbruch in Kolben 1 und Zylinder 2 gestattet es» Werkzeuge mit Auswerfern zu verwenden, oder bei entsprechenden Werkzeugen den Werkstückausstoß durch die Matrize hindurch nach unten zu ermöglichen.The vibration generator shown schematically in FIG. 1 consists from the piston 1 and the cylinder 2. The piston 1 is not shown here Put on the die for shaping the workpiece. The central circular breakthrough in piston 1 and cylinder 2 it allows »tools with ejectors to be used, or with the appropriate tools, the workpiece is ejected through the die to allow down.
Um den Kolben 1 innerhalb des>Zylinders 2 in S'chwingungsbe wegungen zu versetzen, sind die beiden durch 1 und 2 gebildeten Hubräume über eine Servoventilanordnung 3 und die Leitungen 6 mit einer Hydraulikpumpe 5 und einem Flüssigkeitsbehälter 8 verbunden.To the piston 1 within the> cylinder 2 in S'chwingungsbe movements to move, the two displacements formed by 1 and 2 are via a servo valve arrangement 3 and the lines 6 with a hydraulic pump 5 and a liquid container 8 connected.
Die Steuerung der Servoventilanordnung 3 erfolgt durch den Schwingungsgenerator 4 über die Leitung 6'.The servo valve arrangement 3 is controlled by the vibration generator 4 via line 6 '.
Der Schwingungsgenerator 4 ist in diesem Beispiel als elektrischer Generator ausgeführt und liefert die Dnpulse r zur Steuerung der Servoventilanordnung 3. Die Servoventilanordnung 3 hat die b'unktion, die beiden Ausgänge 9 und 10, welche Je mit einem der beiden Hubräume in Verbindung stehen, wechselweise über die Druckleitung mit der Hydraulikpumpe 5 bzw. über die Rückflußleitung mit Flüssigkeitsbehälter 8 zu verbinden, um damit den Kolben 1 anzuheben bzw. abzusenken. Die Frequenz der Hubbewegung des Kolbens 1 ist bestimmt durch die Anzahl der Wechseispiele pro Sekunde der Servoventilanordnung 3 und damit durch die Frequenz des Schwingungsgenerators 4.The vibration generator 4 is in this example as electrical Generator runs and supplies the Dnpulse r to control the servo valve assembly 3. The servo valve assembly 3 has the function of the two outputs 9 and 10, which Each is connected to one of the two cubic capacities, alternately via the pressure line with the hydraulic pump 5 or via the return line with the liquid container 8 to connect the piston 1 raise or lower. The frequency of the stroke movement of the piston 1 is determined by the number of alternating examples per second of the servo valve assembly 3 and thus by the frequency of the vibration generator 4th
Die weiter oben beschriebenen Effekte, wie bessere FUllung der Form, des erfindungsgemäßen Verfahrens nehmen mit steigender Frequenz zu. Die Frequenz sollte daher bei den Ublichen Kaltfließpyeßvorgängen nicht unter 100 Hz liegen.The effects described above, such as better filling of the mold, of the method according to the invention increase with increasing frequency. The frequency should therefore not be below 100 Hz for the usual cold flow processes.
Eine -obere Frequenzgrenze besteht grundsätzlich nicht. Sie ist allein durch die Hilfsmittel zur Erzeugung dieser Schwingung gegeben.There is basically no upper frequency limit. she is alone given by the means for generating this vibration.
Die Form der Weg-Zeit-Kurve der Schwingungsbewegung ist von sekundärer Bedeutung. Von Vorteil ist eine Sägezahnkurve, die ein schnelles Entlasten des Werkstückes vor dem nachlaufenden Werkzeugstempel ermöglicht. Auch anderebeliebige Kurvenformen sind anwendbar, Jedoch sind u.U.The shape of the path-time curve of the vibrational movement is of secondary importance Meaning. A sawtooth curve, which quickly relieves the work piece, is advantageous in front of the trailing tool stamp. Any other curve shape as well are applicable, however, under certain circumstances
die Frequenz und/oder der Hub zu verändern, um bei Jeder Schwingungsbewegung das Werkstück ausreichend zu entlasten.to change the frequency and / or the stroke to with each oscillation movement to relieve the workpiece sufficiently.
Es ist zweckmäßig, den Generator 4 tnit einer huber einen weiten Bereich einstellbaren Frequenz zu verwenden, um sowohl eine ausreichend hohe Frequenz eln3tellen zu können, als auch das Resonanzverhalten des-Werkzeuges zu einer Ilubvergrößerung ausnutzen zu können.It is expedient to use the generator 4 over a wide range adjustable frequency to use both a sufficiently high frequency to be able to as well as the resonance behavior of the tool to one To be able to exploit ilub enlargement.
Anstelle deshhydraulischen Schwingungserzeugers können auch magnetostriktive Schwingungserzeuger, mechanische Schwingungserzeuger, piezoelektrische Schwingungserzeuger oder magnetische Schwingungserzeuger, die direkt oder indirekt auf ein Teil oder mehrere Teile des Kaltfließpreß-Werkzeuges wirken, benützt werden.Instead of the hydraulic vibration generator, magnetostrictive Vibrators, mechanical vibrators, piezoelectric vibrators or magnetic vibrators that act directly or indirectly on a part or several parts of the cold extrusion tool act, are used.
Die Auswahl des Schwingungserzeugers rur ein bestimmtes Werkzeug wird vor allem durch die erforderliche Umrormkraft für das zu formende Werkstück bestlmnt. Außerdem spielen die Raumverhä.ltnisse am Pressentisch und die Konstruktion der verwendeten Presse eine Rolle, da z.B.The choice of vibration generator for a specific tool is made mainly determined by the forming force required for the workpiece to be formed. In addition, the space available at the press table and the construction of the used a press because e.g.
bei einer hydraulischen Presse ein hydraulischer Schwingungserzeuger, der direkt in den Kraftfluß der Presse eingreift, mit großem Vorteil verwendet werden kann.a hydraulic vibration generator for a hydraulic press, which intervenes directly in the power flow of the press, can be used with great advantage can.
Der Ablaur des Kaltfließ-Prozesses mit der erfindungsgeniäßen überlagerten Schwingung ist wie folgt zu erklären: Das Werkzeug (entweder Stempel oder INtrize) setzt auf den Werkstoff (Rohling) auf und leitet den Pließvorgang ein.The waste of the cold flow process with the superimposed one according to the invention Vibration can be explained as follows: The tool (either punch or INtrize) sets on the material (blank) and initiates the pleating process.
Als Folge hiervon sucht der Werkstoff seine Oberflache zu vergrößern, wodurch der Werkstoff an der Oberfläche des formenden Werkzeuges zu gleiten beginnt, und zwar entgegen der Reibungskraft, die sich bekanntermaßen aus Normaikraft und Reibungskoeffizient errechnet. Durch die der statischen Kraft Uberlagerten Schwingungen wird der Werkstoff periodisch entlastet und die aufgestaute Schubspannung im Bereiche nahe der Oberfläche des Werkstückes kann sich abbauen durch ein Gleiten der in Kontakt befindlichen Flächen von Werkstück und Werkzeug ohne bzw. unter veringerter von außen wirkender Normalkraft. Das auszufließende material des Rohlings nimmt somit schrittweise die durch das Werkzeug vorgegebene Form an. Die elastischen änderungen der Werkzeugform tragen in gleicher Weise wie beschrieben zum schrittweisen Ausfließen während gleichzeitiger äußerer Entlastung bei.As a result, the material seeks to enlarge its surface, whereby the material on the surface of the forming tool begins to slide, against the frictional force that is known to arise Calculated from standard force and coefficient of friction. By that of the static force Superimposed vibrations are periodically relieved of the material and the accumulated Shear stress in the area near the surface of the workpiece can be reduced by sliding the surfaces of the workpiece and the tool that are in contact without or under reduced normal force acting from the outside. The one to be discharged The material of the blank thus gradually takes the value given by the tool Shape. The elastic changes in the shape of the tool work in the same way as described for gradual outflow while simultaneous external relief at.
Mögliche weitere Effekte wie Wiederaufbau eines eventuellen abgerissenen Schmierfilmes oder Bildung eines Gaspolsters in der Entlastungsphase unterstützen gegebenfalls den Pließvorgang.Possible further effects such as rebuilding an eventual demolished Support a lubricating film or the formation of a gas cushion in the relief phase possibly the peeling process.
Auch wenn abweichend von dem darsestellten Fall die Relativbewegung zwischen werkzeug und Werkstück nur zum Teil durch die beschriebene schrittweise Bewegung zustande kommt, tritt eine Verbesserung des Kaltfließvorganges ein, weil die sonst aufzubrlngende Energie für das Verschieben des Wcrkstofres auf der Werkzeug oberfläche unter Vollastbedingung reduziert wird. Ebenso fließen dadurch Vertiefungen wie Gravuren und andere schmale Stege aus, bei welchen sonst unter dem Einfluß der Wandreibung das Material vorzeitig zum Stillstand konunt.Even if the relative movement differs from the case shown between tool and workpiece only partially through the described step-by-step Movement comes about, there is an improvement in the cold flow process, because the energy otherwise required to move the material on the tool surface is reduced under full load conditions. Likewise, indentations flow through it like engravings and other narrow webs, with which otherwise under the influence of the wall friction could cause the material to come to a standstill prematurely.
Ein weiterer Grund für das bessere Ausfließen schmaler Stege und jihnlichem ist die geringere Materialverschiebung an der Oberfläche des Werkstückcs, was eine geringere Kaltverfestigung zur Folge hat. Schließ2Lch werden durch das erfindungsgemäße Verfahren die bisherigen Grenzen der Kaltformbarkeit auch für härtere Werkstoffe erweitert, bisher notwendige ZwischenglUhungen können entfallen und Zwischenformstadien eingespart werden.Another reason for the better flow of narrow ridges and the like is the lower material displacement on the surface of the workpiece, what a results in less work hardening. Closing 2Lch are by the invention Process the previous limits of cold formability even for harder materials expanded, intermediate annealing previously necessary can be omitted and intermediate shape stages can be saved.
In Fig.2 ist eine detaillierte Konstruktion eines hydraulisch bewegten Schwingungserzeugers mit pben aufgesetztem KaltflieBpreß-Werkzeug dargestellt.In Fig.2 is a detailed construction of a hydraulically moved Vibration generator shown with a cold extrusion tool attached.
Dieser Schwingungserzeuger besteht aus dem Zylinder 2, der mit dem Pressentisch 18 durch Schrauben 16 verbunden ist und aus dem Kolben 1, an dem die Matrize 11 mittels eines Ringes 10 und den Schrauben 26 sowie der Montageplatte 12 und den Schrauben 36 befestigt ist.This vibration generator consists of the cylinder 2, which is connected to the Press table 18 is connected by screws 16 and from the piston 1 on which the Die 11 by means of a ring 10 and the screws 26 and the mounting plate 12 and the screws 36 is attached.
Der Pressenstempel 14 wird zu Beginn des Fließpreßvorganges gegen die Matrize 11 bewegtund preßt den dazwischenliegenden Rohling 13 in die in den Stempel 14 und die Matrize 11 eingearbeitete Form. Ohne den Schwingungserzeuger würde der Stempel 14 auf das Werkstück 13 einen entsprechend dem Tiefgang des Stempels 14 ansteigende Kraft ausUbell. Wie bereits erwähnt» wird jedoch im vorliegenden Beispiel die Matrize 11 durch den Schwingungserzeuger in vertikale Schwingungen versetzt. Die Art und leise der Scbwirigungs erzeugung für das hier aufgeführte Ausführungsbeispiel wurde im Zusammenhang mit der Erläuterung der schematischen Darstellung (Fig.1) erklärt.The ram 14 is at the beginning of the extrusion process against the die 11 moves and presses the intermediate blank 13 into the Stamp 14 and the die 11 incorporated form. Without the vibrator would the punch 14 on the workpiece 13 a corresponding to the Draft of the punch 14 increasing force from Ubell. As already mentioned »however, in the present example the die 11 by the vibration generator in vertical Vibrations. The kind and quiet of the agitation for this Listed embodiment was in connection with the explanation of the schematic Representation (Fig. 1) explained.
Durch die ständige Auf- und Abbewegung der flatrize 17 wird das Werkstück 15 im Rhythmus dieser Bewegung belastet und entlastet, um dadurch den Kaltfließvorgang an dem WerkstUck 13 im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens zu begünstigen.The constant up and down movement of the flat die 17 makes the workpiece 15 loaded and relieved in the rhythm of this movement, thereby preventing the cold flow process on the workpiece 13 in the sense of the method according to the invention.
Um eine gute Abdichtung der durch Kolben 1 und Zylinder 2 gebildeten beiden Hubräume zu erreichen, sind Hochdruckdichtungen 15 aus verschleißfestem und hochelastischem Kunststoffmaterial an den aus der Zeichnung zu ersehenden Stellen angebracht. Die in Fig.2 gezeichneten Schrauben 46, 56 und 66 dienen lediglich zur montage des Schwingungserzeugers, so daß ihre Anordnung bzw. ihre Funktion nicht beschrieben wird.To ensure a good seal between the piston 1 and cylinder 2 To achieve both displacements, high-pressure seals 15 are made of wear-resistant and highly elastic plastic material at the points shown in the drawing appropriate. The screws 46, 56 and 66 shown in Figure 2 are only used for assembly of the vibration generator, so that their arrangement or their function is not is described.
Obwohl die Erfindung anhand eines hydraulischen Schwingungsgebers, der auf die Matrize über einen Kolben wirkt, erklärt worden ist, ist es auch möglich, sowohl den Stempel als auch die Matrize direkt oder indirekt, gleichzeitig oder nacheinander in Schwingungen zu versetzen, ohne daß erfinderische Schritte zu einer derartigen Lösung erforderlich sind. Wichtig ist nur, daß das :Jerkstück während des Fließpreßprozesses durch Schwingungen periodisch und in möglichst schneller Folge entlastet wird.Although the invention is based on a hydraulic vibration transmitter, which acts on the die via a piston has been explained, it is also possible to both the punch and the die directly or indirectly, simultaneously or after another to set in vibration without inventive steps to such Solution are required. It is only important that: Jerkstück during the extrusion process is relieved by vibrations periodically and as quickly as possible.
Claims (7)
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| DE19691929558 DE1929558A1 (en) | 1969-06-11 | 1969-06-11 | Cold extrusion press |
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| DE1929558A1 true DE1929558A1 (en) | 1970-12-17 |
Family
ID=5736659
Family Applications (1)
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