DE19903684B4

DE19903684B4 - Werkzeug zum Querfließpressen

Info

Publication number: DE19903684B4
Application number: DE1999103684
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr.-Ing. Siegert; Aribert Prof. Dr.-Ing.-habil. Schwager
Original assignee: Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Current assignee: INSTITUT FUER UMFORMTECHNIK UNIVERSITAET STUTT, DE
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: DE19903684A1

Abstract

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.

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.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung beschreibt DE 28 19 167 A1 .

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 abgespant werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zum Querfließpressen zu entwickeln, welches einen Matrialüberschuß 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 Druckspannungszustandes eine Erhöhung des Formänderungsvermögens des Werkstückwerkstoffes zu verzeichnen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:
1: Werkzeug zum Querfließpressen zur Herstellung eines Kreuzgelenkes mit Zapfen ohne Formelemente
2: Werkzeug zum Querfließpressen zur Herstellung eines Kreuzgelenkes mit in den Endbereichen der Zapfen angeordneten Formelementen
Gemäß 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 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

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.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der seitlichen Gegenstempel nur bei Überschreitung einer definierten axialen Belastung des Preßstempels nach außen verdrängbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel und/oder der seitliche Gegenstempel eine das Werkzeug vor Überlastung schützende Kraftbegrenzung aufweist.
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.
Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbegrenzung über eine oder mehrere Federn erfolgt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftbegrenzung über eine Hydraulikzylinder oder Pneumatikzylinder erfolgt.
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.
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.
Werkzeug nach einem der Ansprüche von 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Preßstempel und/oder der seitliche Gegenstempel mit einer Schwingung beaufschlagt werden.