DE19903684A1 - Werkzeug zum Querfließpressen - Google Patents
Werkzeug zum QuerfließpressenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Querfließpressen von metallischen Werkstücken aus zwei im geschlossenen Zustand eine geschlossene Gravur bildenden Werkzeughälften und mindestens einem Preßstempel. Erfindungsgemäß wird die Gravur über mindestens einen seitlichen Gegenstempel abgeschlossen, der gegen eine Kraftbegrenzung in Richtung des Werkstofflusses durch den Werkstoff verdrängbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Querfließpressen
gemäß dem Oberbegriff des 1. Patentanspruchs.
Beim Querfließpressen wird in der Regel ein rundes
Werkstück (Rundstangenabschnitt) eines bestimmten
Durchmessers und einer bestimmten Länge und somit eines
bestimmten Volumens in einem geschlossenen zweigeteilten
Werkzeug von zwei entgegengesetzt angeordneten Preßstempeln
derart gestaucht, daß das Material in senkrechten oder auch
unter einem nicht senkrechten Winkel zur Längsachse
verlaufenden Gravuren gepreßt wird. Verfahrensspezifisch
ist dieser Vorgang abfallfrei, so daß das Endvolumen des
fertigen Bauteils gleich dem Ausgangsvolumen ist.
Da es bereits bei nur wenig größeren Ausgangsvolumina zu
einer Zerstörung des Werkzeuges kommen kann, wird dem
Material ein Überlauf gestattet, d. h. die quer zur
Längsachse angeordnet Gravur hat eine Austrittsöffnung, in
die der Materialüberschuß fließen kann. Diese hat jedoch
den Nachteil, daß sich dann zum Beispiel bei der
Herstellung von Kreuzgelenken oder baugleichen Teilen mit
mehr oder weniger Zapfen eine bauchige Abschlußfläche
ergibt, die gegebenenfalls abgespannt werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zum
Querfließpressen zu entwickeln, welches einen
Materialüberschuß des Ausgangs Werkstückes ausgleichen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des 1.
Patentanspruchs gelöst.
Das Werkzeug zum Querfließpressen von metallischen
Werkstücken besteht dabei bekannterweise aus zwei im
geschlossenen Zustand eine geschlossene Gravur bildenden
Werkzeughälften und mindestens einem Preßstempel.
Erfindungsgemäß wird die Gravur über mindestens einen
seitlichen Gegenstempel abgeschlossen der gegen eine
Kraftbegrenzung in Richtung des Werkstofflusses durch den
Werkstoff während des Querfließpressens verdrängbar ist.
Das Verdrängen des seitlichen Gegenstempels nach außen
sollte dabei nur bei Überschreitung einer definierten
axialen Belastung erfolgen.
Auch der Preßstempel sollte vorteilhafter Weise eine das
Werkzeug vor Überlastung schützende Kraftbegrenzung
aufweisen.
Die Kraftbegrenzung der Preßstempel und/oder der bzw. des
seitlichen Gegenstempels kann hydraulisch oder mechanisch
erfolgen.
Eine mechanische Kraftbegrenzung kann beispielsweise über
eine oder mehrere Federn, die hydraulische Kraftbegrenzung
über einen Hydraulikzylinder erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
besteht darin, in der in Richtung zum Werkstoff weisenden
Stirnflächen des seitlichen Gegenstempels ein Formelement
anzuordnen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung von einem oder mehreren
seitlichen Gegenstempeln, deren axiale Belastbarkeit
begrenzt ist, ergibt sich eine geschlossene Gravur mit
klaren Begrenzungsflächen. Bei einem zu großen Volumen des
Ausgangswerkstücks werden die seitlichen Gegenstempel beim
Querfließpressen nach außen verdrängt, und somit eine
Überlastung und Zerstörung von Werkzeugteilen vermieden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, daß durch die seitlichen Gegenstempel der
Werkstofffluß gezielt behindert wird.
Hierdurch ergibt sich eine auf den Werkstückwerkstoff
wirkende Druckspannung mit der Folge der Notwendigkeit
einer Erhöhung der Axialkräfte der Preßstempel. Die Folge
ist eine Erhöhung der mittleren Druckspannung im Umformgut.
Da das Formänderungsvermögen, also die mögliche maximale
Formänderung bis zum Eintreten eines Bruches in der
Umformzone, wesentlich von dem mittleren
Druckspannungszustand derart abhängt, daß mit größer
werdendem mittleren Druckspannungszustand das
Formänderungsvermögen ebenfalls größer wird, erscheint
diese Vorgehensweise insbesondere zum Beispiel bei
pulvermetallurgisch hergestellten Werkstücken besonders
interessant.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der seitlichen
Gegenstempel kann die Bauteilgeometrie verbessert werden
ohne daß die Gefahr eines Werkzeugbruches besteht. Dies
läßt sich auch erzielen, wenn eine geschlossene Gravur
vorhanden ist und die Preßstempel über eine Kraftbegrenzung
verfügen. Ein weiterer Vorteil der Lösung besteht darin,
daß durch die Erhöhung des mittleren Druckspannungs
zustandes eine Erhöhung des Formänderungsvermögens des
Werkstückwerkstoffes zu verzeichnen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von
Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Werkzeug zum Querfließpressen zur Herstellung
eines Kreuzgelenkes mit Zapfen ohne Formelemente
Fig. 2 Werkzeug zum Querfließpressen zur Herstellung
eines Kreuzgelenkes mit in den Endbereichen der
Zapfen angeordneten Formelementen.
Gemäß Fig. 1 und 2 weist das Werkzeug 1 zwei
Werkzeughälften 2 auf, die im geschlossenen Zustand eine
Gravur 3 bilden. In den Werkzeughälften 2 werden zwei
gegeneinander verfahrbare Preßstempel 4 geführt.
Rechtwinklig dazu sind je nach Anzahl der zu erzeugenden
Zapfen 7 des Werkstückes 6 am Ende der Gravuren 3
seitliche Gegenstempel 5 angeordnet. An den vom Werkstück
wegweisenden Enden der seitlichen Gegenstempel 5 greifen
Hydraulikelemente 8 an.
Gemäß Fig. 2 sind in der linken Hälfte der Darstellung in
den Werkzeughälften 2 des Werkstücks 1 ringförmige
Formelemente in Form von Gravuren 3.1 angeordnet, so daß im
Zapfen 7 eine umlaufende Nut N, z. B. zur späteren Aufnahme
eines Dichtungsringes erzeugt wird. In der rechten Seite
dieser Figur weisen die Werkzeughälften 2 ein kugelförmiges
Formelement (Gravur 3.2) auf, so daß am Ende des Zapfens 7
ein kugelförmiges Element K erzeugt wird.
Zusätzlich ist im seitlichen Gegenstempel 5 ein mittiger
axialer Vorsprung V angeordnet, der im Zapfen 7 eine
entsprechende Aussparung bzw. Bohrung erzeugt. Beim
Querfließpressen werden beide Preßstempel 5 in
Pfeilrichtung gegeneinander verfahren und gegebenenfalls
wieder gezielt zurückgezogen, so daß der Werkstoff des
Werkstücks 6 in die Gravuren 3.1 und 3.2 gepreßt wird. Ist
das Volumen des Ausgangsteiles größer als die Gravuren 3.1
und 3.3, so wird der Werkstoff gegen die Gegenstempel 5
gepreßt, die nach Überschreitung eines definierten Druckes
entgegen der Kraft der Hydraulikelemente nach außen
gedrückt werden. Dadurch wird eine Überbeanspruchung des
Werkzeuges und ein Werkzeugbruch vermieden.
Durch eine Überlagerung der Vorschubbewegung des
Preßstempels 4 und/oder eine Beaufschlagung der seitlichen
Gegenstempel 5 mit einer Schwingung kann das
Formänderungsvermögen des Werkstoffes positiv beeinflußt
werden. Die Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug wird
herabgesetzt und somit der Werkzeugverschleiß vermindert.
Gleichzeitig wird die Oberflächenqualität des Werkstücks
verbessert.
Claims (9)
1. Werkzeug zum Querfließpressen von metallischen
Werkstücken aus zwei im geschlossenen Zustand eine
geschlossene Gravur bildenden Werkzeughälften und
mindestens einem Preßstempel, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gravur über mindestens einen seitlichen
Gegenstempel abgeschlossen wird, der bedarfsweise
gegen eine Kraftbegrenzung in Richtung des
Werkstofflusses durch den Werkstoff verdrängbar ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der seitlichen Gegenstempel nur bei Überschreitung
einer definierten axialen Belastung des Preßstempels
nach außen verdrängbar ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Preßstempel und/oder der
seitliche Gegenstempel eine das Werkzeug vor
Überlastung schützende Kraftbegrenzung aufweist.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbegrenzung des
Preßstempels und/oder des seitlichen Gegenstempels
hydraulisch oder mechanisch erfolgt.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbegrenzung über
eine oder mehrere Federn erfolgt.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbegrenzung über
eine Hydraulikzylinder oder Pneumatikzylinder
erfolgt.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß in den in Richtung zum
Werkstoff weisenden Stirnflächen des seitlichen
Gegenstempels ein Formelement angeordnet ist.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche
Gegenstempel als Hohlstempel ausgebildet ist, in
welchem ein in Richtung zum Werkstück herausragendes
Formelement angeordnet ist.
9. Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß Preßstempel und/oder der
seitliche Gegenstempel mit einer Schwingung
beaufschlagt werden.
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1999
- 1999-02-01 DE DE1999103684 patent/DE19903684B4/de not_active Expired - Fee Related
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