DE19545177B4 - Method for spin forming a workpiece - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Drückwalzen
eines Werkstückes,
welches gemeinsam mit einem Drückfutter
in Rotation versetzt und durch zumindest eine Umformrolle an das
Drückfutter
angedrückt
und umgeformt wird, wobei vor und/oder während des Andrückens mittels
eines elektromagnetischen Feldes induktiv Wärmeenergie in das Werkstück eingebracht
wird,
dadurch gekennzeichnet,
– daß das elektromagnetische Feld
mittels eines Induktors (20) abhängig
von der Rotation des Werkstücks
(5) in Umfangsrichtung versetzt zur Umformzone (6) im Kontaktbereich
zwischen dem Werkstück
(5) und der Umformrolle (31) erzeugt wird, und
– daß während des
Umformens der Induktor (20) zur Einstellung des elektromagnetischen
Feldes radial verstellt wird.Method for spin forming a workpiece, which is rotated together with a spinning chuck and pressed by at least one forming roller to the spinning chuck and reshaped, wherein before and / or during pressing by means of an electromagnetic field inductively heat energy is introduced into the workpiece
characterized,
- That the electromagnetic field by means of an inductor (20) depending on the rotation of the workpiece (5) in the circumferential direction offset from the forming zone (6) in the contact area between the workpiece (5) and the forming roller (31) is generated, and
- That during the forming of the inductor (20) is adjusted radially to adjust the electromagnetic field.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drückwalzen eines Werkstücks, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method for spin forming a workpiece, according to the preamble of Claim 1.
Aus
der
Ein
weiteres Verfahren geht aus der
Bei diesem bekannten Verfahren hat sich jedoch die Steuerung der Einbringung einer bestimmten Wärmemenge als kompliziert und ungenau herausgestellt. Beispielsweise besteht bei der Einbringung einer relativ großen Wärmemenge mit einem Brenner die Gefahr, daß sich im Werkstück große Temperaturgradienten mit entsprechend großen Wärmespannungen einstellen. Des weiteren kann der Werkstoffmatrix hierbei Kohlenstoff entzogen werden, wodurch sich das Festigkeitsverhalten des Werkstücks in unerwünschter Weise verändert. Zudem weisen Brennergase häufig Verunreinigungen, beispielsweise Schwefel, auf, welche das Korrosionsverhalten des Werkstücks beeinträchtigen.at However, this known method has the control of the introduction a certain amount of heat as complicated and inaccurate. For example in the introduction of a relatively large amount of heat with a burner the danger that is in the workpiece large temperature gradients set with correspondingly high thermal stresses. Furthermore, the material matrix can be extracted from carbon, whereby the strength behavior of the workpiece in undesirable Way changed. In addition, burner gases often Impurities, such as sulfur, on which the corrosion behavior of the workpiece affect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Drückwalzen zu schaffen, bei dem eine bestimmte Wärmemenge besonders genau und zugleich schonend in das Werkstück eingebracht wird.Of the Invention is based on the object, a generic method for spin forming create, in which a certain amount of heat is particularly accurate and at the same time gently into the workpiece is introduced.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Mit einem elektromagnetischen Feld können in dem Werkstück Wirbelströme hervorgerufen werden, die zu einer Temperaturerhöhung des Werkstücks führen. Die Wirbelströme und die damit verbundene Temperaturerhöhung sind im wesentlichen proportional zu der Stärke des erzeugten elektromagnetischen Feldes. Das für eine bestimmte Temperaturerhöhung notwendige Feld kann durch bekannte physikalische Formeln ermittelt oder durch Probeläufe experimentell bestimmt werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf ein Brennergas ganz verzichtet werden kann, besteht auch kaum die Gefahr von unerwünschten chemischen Reaktionen an der Werkstückoberfläche.The The object is achieved by a Method solved with the features of claim 1. With an electromagnetic Field can in the workpiece eddy currents be caused, which lead to an increase in temperature of the workpiece. The eddy currents and the associated increase in temperature are essentially proportional to the strength of the generated electromagnetic field. The necessary for a certain increase in temperature Field can be determined by known physical formulas or by test runs be determined experimentally. As in the inventive method can be completely dispensed with a burner gas, hardly exists the danger of unwanted chemical reactions on the workpiece surface.
Das elektromagnetische Feld kann als ein Wechselfeld oder ein statisches Feld ausgelegt werden. Bei einem statischen Feld ergeben sich die Wirbelströme aufgrund der Rotation des Werkstücks innerhalb des Feldes.The electromagnetic field can be considered an alternating field or a static Field are designed. In a static field, the result eddy currents due to the rotation of the workpiece within the field.
Eine besonders genaue Erwärmung des Werkstückes läßt sich dadurch erreichen, daß das elektromagnetische Feld zur Einbringung einer definierten Wärmemenge gesteuert wird. Das elektromagnetische Feld kann hierbei an unterschiedliche Gegebenheiten, etwa Werkstoff, Werkstückmaße, Umformgrad, etc., angepaßt werden.A particularly accurate heating of the workpiece let yourself achieve that the electromagnetic Field is controlled to introduce a defined amount of heat. The electromagnetic field can be adapted to different circumstances, such as material, workpiece dimensions, degree of deformation, etc., adapted become.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Steuerung des elektromagnetischen Feldes in bezug auf die Feldstärke, die Zeitdauer, den Ort und/oder die Eindringtiefe durchgeführt wird. Diese einzelnen Parameter können einzeln oder in Kombination während des Umformvorganges verändert werden. Durch entsprechende Einstellung der Parameter kann eine gewünschte Erwärmung in einem bestimmten Teilbereich des Werkstücks, insbesondere der Umformzone, eingestellt werden. Diese Teilerwärmung ist einerseits schonend für das Werkstück und andererseits energiesparend.A advantageous development of the method according to the invention is that the controller of the electromagnetic field with respect to the field strength, the Duration, the location and / or the penetration depth is performed. These individual parameters can individually or in combination during changed the forming process become. By appropriate adjustment of the parameters, a desired warming in a certain portion of the workpiece, in particular the forming zone, be set. This partial heating is on the one hand gentle for the Workpiece and on the other hand energy saving.
Der Umformvorgang läßt sich effizient dadurch unterstützen, daß eine Veränderung des elektromagnetischen Feldes abhängig vom Umformzustand des Werkstücks gesteuert wird. So kann beispielsweise das elektrische Feld vor oder zu Beginn des Umformvorganges mit einer hohen Feldstärke eingestellt werden, welche dann zum Ende des Umformvorganges hin reduziert wird. Des weiteren kann das elektromagnetische Feld auch in seiner räumlichen Ausdehnung an den momentanen Verformungszustand des Werkstücks angepaßt werden.Of the Forming process can be efficiently support, that one change of the electromagnetic field depending on the forming state of the workpiece is controlled. For example, the electric field can occur before or set at the beginning of the forming process with a high field strength be, which is then reduced towards the end of the forming process. Furthermore, the electromagnetic field in its spatial Extension adapted to the current deformation state of the workpiece.
Eine einfache Möglichkeit zur Veränderung des elektromagnetischen Feldes besteht darin, daß die Steuerung gemäß einem Speicherprogramm ausgeführt wird. Ein einzelnes Speicherprogramm umfaßt dabei alle relevanten Parametereinstellungen und gegebenenfalls deren Veränderungen im Laufe des Umformvorganges. Sobald für ein Werkstück einmal ein Steuerprogramm zur Wärmeeinbringung mittels des elektromagnetischen Feldes ermittelt ist, kann dieses in einem geeigneten Speicher abgespeichert werden und beliebig oft zur Bearbeitung eines weiteren Werkstückes gleicher oder ähnlicher Form aufgerufen werden. Das Verfahren ist so besonders flexibel im Hinblick auf häufigen Produktwechsel.A simple way to change the electromagnetic field is that the controller is executed according to a memory program. A single memory program includes all relevant parameter settings and, if necessary, their changes during the forming process. Once a control program for heat input by means of the electromagnetic field is determined for a workpiece, this can be stored in a suitable memory and as often as desired for processing a further workpiece of the same or similar shape be called. The process is particularly flexible with regard to frequent product changes.
Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Erzeugung des elektromagnetischen Feldes mittels mindestens eines im Bereich der Umformrolle angeordneten Induktors erfolgt. Dieser eine Spule aufweisende Induktor ist vorzugsweise sehr nah am Umfang des rotierenden Werkstücks jedoch mit einem gewissen Abstand von diesem angeordnet, so daß keine Reibung auftritt.According to the invention it is envisaged that the Generation of the electromagnetic field by means of at least one takes place in the region of the forming roller arranged inductor. This a coil having inductor is preferably very close to the periphery of the rotating workpiece However, arranged at a certain distance from this, so that no Friction occurs.
Es ist vorteilhaft, daß das elektromagnetische Feld abhängig von der Rotation des Werkstücks versetzt zur Umformzone im Kontaktbereich zwischen Werkstück und Umformrolle erzeugt wird, so daß sich in der Umformzone eine Erwärmung einstellt. Obwohl durch Induktion eine sehr schnelle Erwärmung erreicht wird, wird dennoch eine gewisse Zeitspanne benötigt, bis sich die gewünschte Temperatur einstellt. Unter Berücksichtigung der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Werkstückes wird das elektromagnetische Feld mit einem bestimmten Winkelversatz derart vor der Umformrolle angeordnet, daß der jeweils erwärmte Werkstückbereich bei Erreichen der Umformzone exakt die gewünschte Temperatur aufweist. Hierbei kann der Umformvorgang besonders präzise durchgeführt werden.It is advantageous that the electromagnetic field dependent offset from the rotation of the workpiece generated to the forming zone in the contact area between the workpiece and forming roller will, so that heating in the forming zone established. Although achieved by induction a very rapid warming However, it takes a certain amount of time until the desired temperature is reached established. Considering the rotational speed of the rotating workpiece is the electromagnetic field with a certain angular offset such arranged in front of the forming roller that the respective heated workpiece area has reached exactly the desired temperature when reaching the forming zone. Here, the forming process can be carried out very precisely.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht darin, daß zur Steuerung des elektromagnetischen Feldes der radiale Abstand des Induktors zum Werkstück verändert wird. Der Induktor kann somit auch während des Umformvorganges des Werkstückes stets den idealen Abstand einhalten. Gleichzeitig kann aber auch mit einer Veränderung des Abstandes beispielsweise die Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes in das Werkstück verändert werden. Somit ist durch die mechanische Verstellung eine zusätzliche Möglichkeit zur Steuerung des elektromagnetischen Feldes gegeben.A advantageous development of this embodiment is that for the control of the electromagnetic field, the radial distance of the inductor to the workpiece changed becomes. The inductor can thus also during the forming process of the workpiece always keep the ideal distance. But at the same time, too with a change the distance, for example, the penetration depth of the electromagnetic Field are changed in the workpiece. Thus, by the mechanical adjustment an additional possibility given to the control of the electromagnetic field.
Zur Erreichung einer besonders zügigen Durchführung des Umformvorganges ist es vorgesehen, daß das Drückwalzen mit drei gleichmäßig am Umfang des Werkstücks angeordneten Umformrollen durchgeführt wird, und daß die Wärmeeinbringung durch ca. 60° versetzt zu den Umformrollen angeordnete Induktoren erfolgt.to Achieving a particularly speedy implementation of the Forming process, it is provided that the spin forming with three evenly on the circumference of the workpiece arranged Umformrollen is performed, and that the heat input offset by about 60 ° To the forming rollers arranged inductors takes place.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Umformrolle durch das elektromagnetische Feld erwärmt wird. So kann beipielsweise die Umformrolle selbst zu Beginn des Umformverfahrens vor der Umformung vorgeheizt werden, ohne daß zusätzlicher Aufwand betrieben werden muß oder zusätzliche Apparaturen notwendig wären.A further advantageous embodiment in that the Forming roller is heated by the electromagnetic field. Thus, for example, the forming roller itself at the beginning of the forming process preheated before forming, without additional effort operated must or additional Apparatus would be necessary.
Zur schnellen Einbringung großer Energiemengen ist es vorteilhaft, daß die Außenkontur des Induktors an zumindest einen Konturbereich des Werkstücks angepaßt ist.to fast introduction of large Amounts of energy, it is advantageous that the outer contour of the inductor on at least one contour region of the workpiece is adapted.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigenThe The invention will be further elucidated on the basis of exemplary embodiments, which in the attached Drawings are shown. In the drawings show
In
Bei
dieser Ausführungsform
der Drückmaschine
Jede
Bearbeitungseinheit
Zur
Verbesserung des Umformvorganges wird erfindungsgemäß induktiv
Wärme in
das Werkstück
Jeder
Induktor
Die
Induktoren
In
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- 1995-12-04 DE DE1995145177 patent/DE19545177B4/en not_active Expired - Fee Related
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