DE19982876B4

DE19982876B4 - Verfahren für den Betrieb eines Presswerkzeuges einer Stanzpresse, Presswerkzeug sowie deren Verwendung

Info

Publication number: DE19982876B4
Application number: DE19982876T
Authority: DE
Inventors: Daniel G. Marysville Frisby; David M. Tipp City McCray; Brian W. Sidney Schneider
Original assignee: Honda of America Manufacturing Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: CN1289274A; CN1121286C; DE19982876T1; AU1728200A; JP2002531272A; WO2000033989A1; US6006564A

Abstract

Verfahren für den Betrieb eines Presswerkzeuges (500) einer Stanzpresse, wobei das Presswerkzeug (500) eine Pressform (502), einen Formstempel (510) und eine Haltevorrichtung mit einem oberen Halter (516) und einem unteren Halter (522) aufweist, bei dem
a) die Pressform (502), der Formstempel (510), und/oder die Haltevorrichtung mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom (504, 512, 518, 526) beschichtet werden;
b) ein Trockenschmiermittel (506, 514, 520, 524) auf die Pressform (502), den Formstempel (510) und/oder die Haltevorrichtung aufgetragen wird;
c) ein Metallrohling (108) in die Haltevorrichtung eingeführt und zwischen der Pressform (502) und dem Formstempel (510) gehalten wird;
d) ein Werkstück aus dem Metallrohling (108) gestanzt wird, indem die Pressform (502) und/oder der Formstempel (510) mit großer Kraft bewegt werden, so dass die Pressform (502) und der Formstempel (510) aufeinander treffen, während der Metallrohling (108) durch die Haltevorrichtung zwischen dem Formstempel (510) und der Pressform (502) gehalten wird; und...

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Presswerkzeuges einer Stanzpresse, ein Presswerkzeug einer Stanzpresse nach dem Obebegriff des Patentanspruchs 5 sowie deren Verwendung Sie bezieht sich auf Stanzpressen zur Herstellung von Stahlteilen, die mit großer Kräften betrieben werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Anwendung eines Trockenschmiermittels auf das Presswerkzeug einer solchen Stanzpresse, um den Produktionsausschuss zu vermindern.

Hintergrund der Erfindung

Die Verwendung von Trockenschmiermitteln für spezielle Anwendungen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbaren die US 36 32 368 , die US 44 03 490 , die US 44 16 132 , die US 45 53 417 , die US 46 12 128 und die US 51 16 521 A das Aufbringen von Schmiermitteln und unter anderem einem Trockenschmiermittel auf das Werkstück oder den Rohling bevor das Werkstück bearbeitet wird. Das Trockenschmiermittel kann Molybdändisulfid (MoS₂) oder Wolframdisulfid (WS₂) enthalten. Ein Nachteil der Anwendung des Trockenschmiermittels auf das Werkstück ist, dass zusätzlicher Arbeitsaufwand und Kosten notwendig sind, um das Trockenschmiermittel auf jedes Werkstück aufzubringen und es nach der Formgebung des Werkstückes wieder von diesem zu entfernen. Darüber hinaus kann ein solches Entfernen des Trockenschmiermittels von dem Werkstück zusätzliche Chemikalien benötigen und zum Entstehen von Sondermüll führen.

Die US 36 32 368 offenbart die Anwendung eines Trockenschmiermittels auf Lagern. Zusätzlich offenbart die US 47 53 094 die Anwendung eines Trockenschmiermittels auf Spritzgussformen, um Probleme beim Entfernen des Werkstücks aus der Form zu behandeln, auf Schneidwerkzeuge, um Probleme bei der Erhaltung der Schärfe der Schneide zu behandeln, und auf Oberflächen von Gleitlagern, um die Reibung zwischen den Lagerflächen zu verringern. Weiterhin offenbart das Manuskript mit dem Titel "Investigation of Tribological Properties of Hard Coatings for Cutting Tools" (Untersuchung der Schmierungseingenschaften gehärteter Beschichtungen von Schneidwerkzeugen) von Bandyopadhyay et al., das 1990 auf der "Japan International Tribology Conference" (Japanische internationale Konferenz für Schmierung) in Nagoya, Japan präsentiert wurde, die Anwendung eines Trockenschmiermittels auf Schneidwerkzeuge.

Jedoch zeigt der Stand der Technik nicht die Anwendung eines Trockenschmiermittels auf das Presswerkzeug einer Stanzpresse, die große Kräfte verwendet, um ein Werkstück durch Materialfluss innerhalb des Presswerkzeuges zu bearbeiten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für den Betrieb einer Stanzpresse sowie ein Presswerkzeug zur Verfügung zu stellen, durch welche die Ausschussmenge bei der, Herstellung von Stahlteilen und insbesondere bei der Produktion von Fahrzeugteilen verringert werden kann sowie je eine Verwendung für das Verfahren und für das Presswerkzrug aufzuzeigen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1, durch ein Presswerkzeug nach dem Patentanspruch 5 sowie durch deren Verwendung nach den Patentanspruchen 4 und 7.

Experimente der Anmelderin zeigen, dass das Aufbringen eines Trockenschmiermittels auf geeignete Bereiche des Presswerkzeuges einer Stanzpresse zu einer deutlichen Reduzierung des Ausschusses führt. Weiterhin zeigen Experimente der Anmelderin, dass das Aufbringen eines Trockenschmiermittels auf geeignete Bereiche des Gesenks einer Gesenkschmiedepresse zu einer dauerhaft verlängerten Standzeit des Gesenks führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend schlägt die vorliegende Erfindung zur Lösung der Aufgabe vor, ein Trockenschmiermittel auf ein Presswerkzeug einer Stanzpresse anzuwenden, damit die Produktionsausschußrate beim Betrieb der Stanzpresse deutlich reduziert wird.

Im allgemeinen beinhaltet die vorliegende Erfindung den Verfahrensschritt des Aufbringens eines Trockenschmiermittels auf die Pressform, den Formstempel und/oder die Haltevorrichtung, wobei die Pressform, der Formstempel und/oder die Haltevorrichtung mit gehärtetem Chrom beschichtet werden, bevor das Trockenschmiermittel darauf aufgebracht wird.

Ein Metallrohling wird zwischen die Pressform und den Formstempel des Presswerkzeuges eingeführt und dort von der Haltevorrichtung gehalten. Ein Werkstück, wie zum Beispiel ein Fahrzeugteil, wird aus dem Metallrohling gestanzt, indem die Pressform und/oder der Formstempel mit großer Kraft bewegt werden, so dass die Pressform und der Formstempel aufeinander treffen, während der Metallrohling durch die Haltevorrichtung zwischen dem Formstempel und der Pressform gehalten wird. Mit einer einmaligen Anwendung des Trockenschmiermittels auf die Pressform, den Formstempel und/oder die Haltevorrichtung werden eine Vielzahl von Werkstücken aus einer Vielzahl von Metallrohlingen produziert.

Durch das geeignete Aufbringen des Trockenschmiermittels auf das Presswerkzeug einer Stanzpresse wird die Produktionsausschussrate deutlich reduziert.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Trockenschmiermittel geeignet auf den Formstempel und das Gesenk einer Gesenkschmiedepresse aufgebracht, um die Standzeit des Gesenks zu verlängern. Das Gesenk weist eine Ausnehmung auf, die die Form eines Werkstückes, wie zum Beispiel einem Fahrzeugteil, welches durch die Gesenkschmiedepresse produziert wird, vorgibt. Das Trockenschmiermittel wird auf die Innenfläche der Ausnehmung des Gesenks aufgebracht. Ein Metallrohling wird in der Ausnehmung des Gesenks platziert. Aus dem Metallrohling wird ein Werkstück geformt, indem mit großer Kraft ein Formstempel in den in der Ausnehmung des Gesenks platzierten Metallrohling eingedrückt wird, so dass das Metall des Metallrohlings fließt und sich der Form des Formstempels und der Ausnehmung des Gesenks anpaßt. Mit einer einmaligen Anwendung des Trockenschmiermittels auf die Innenfläche der Ausnehmung des Gesenks werden eine Vielzahl von Werkstücken aus einer Vielzahl von Metallrohlingen produziert.

Das Gesenk kann aus einem Gesenkeinsatz und einem Haltering bestehen oder aber der Gesenkeinsatz und der Haltering sind in einem Gesenkelement kombiniert.

Auf diese Weise werden, während das Metall des Metallrohlings an der Oberfläche der Ausnehmung des Gesenks fließt, Scherkräfte, die durch das an der Innenfläche der Ausnehmung fließende Metall entstehen, durch das Trockenschmiermittel minimiert.

Das Gesenk ist deshalb während des Betriebs der Gesenkschmiedepresse weniger anfällig für das Entstehen von Rissen oder Sprüngen. Somit wird die Standzeit des Gesenks durch die vorliegende Erfindung verlängert.

Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Schnittansicht eines Presswerkzeuges einer Stanzpresse gemäß dem Stand der Technik;
2 veranschaulicht den Betrieb des Presswerkzeuges gemäß 1 während der Herstellung eines Werkstückes aus einem Metallrohling;
3 zeigt eine Draufsicht des Presswerkzeuges gemäß 1 ohne die Pressform;
4A und 4B zeigen ein mit dem Presswerkzeug gemäß 1 hergestelltes Werkstück, welches Defekte aufweist, die zu einem Verwerfen des Werkstücks führen;
5 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der auf geeignete Bereiche eines Presswerkzeuges einer Stanzpresse ein Trockenschmiermittel sowie gehärtetes Chrom aufgebracht sind;
6 zeigt eine Schnittansicht eines Gesenks einer Gesenkschmiedepresse gemäß dem Stand der Technik; und
7 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der auf geeignete Bereiche eines Gesenks einer Gesenkschmiedepresse ein Trockenschmiermittel aufgebracht ist.
Die Zeichnungen auf die sich hier bezogen wird, wurden zum Zweck der Verdeutlichung der Darstellung gezeichnet und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Elemente, die in 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 die gleichen Bezugszeichen haben, beziehen sich auf Elemente mit ähnlicher Struktur und Funktion.
Genaue Beschreibung
1 zeigt eine Schnittansicht eines Presswerkzeuges 100 einer Stanzpresse, bestehend aus einer Pressform 102 und einem Formstempel 104. Die Pressform 102 weist eine Ausnehmung 106 auf, die die Form eines aus einem Metallrohling 108 zu formenden Werkstückes definiert. Der Formstempel 104 weist eine Ausformung 110 auf, die der Ausnehmung 106 entspricht, und die Form eines aus einem Metallrohling 108 zu formenden Werkstückes definiert. Treffen die Pressform 102 und der Formstempel 104, wie in 2 dargestellt, aufeinander, um aus dem Metallrohling 108 das Werkstück zu formen, so passt die Ausformung 110 des Formstempels 104 formschlüssig in die Ausnehmung 106 des Presswerkzeuges 100.
Eine Haltevorrichtung hält den Metallrohling 108 fest, während die Pressform 102 und der Formstempel 104 aufeinander treffen, um, wie in 2 dargestellt, das Werkstück aus dem Metallrohling 108 zu formen. 3 zeigt eine Draufsicht des Presswerkzeuges 100 gemäß 1, wobei um die Pressform 102 ein oberer Halter 112 angeordnet ist. Ein unterer Halter 114 ist um den Formstempel 104 angeordnet. Der untere Halter 114 ist auf einem Dämpfungssystem 116 angebracht, welches vom oberen Halter 112 herabgedrückt wird, wenn die Pressform 102 und der Formstempel 104 aufeinander treffen, um, wie in 2 dargestellt, aus dem Metallrohling 108 das Werkstück zu formen.
Bei einem solchen Formgebungsprozess verformt sich, verzieht sich und fließt das Metall des Metallrohlings 108, so dass es der Form der Ausnehmung 106 der Pressform 102 und der Ausformung 110 des Formstempels 104 entspricht. Während des Formgebungsprozesses fließt das Metall des Metallrohlings 108 an die Innenfläche 118 der Ausnehmung 106, die Außenfläche 120 der Ausformung 110, die untere Fläche 122 des oberen Halters 112 sowie die oberen Fläche 124 des unteren Halters 114.
Beim Aufeinandertreffen der Pressform 102 und des Formstempels 104 wird, wie in
2 dargestellt, die Pressform 102 und/oder der Formstempel 104 auf das andere Teil mit großer Kraft zubewegt, um aus dem Metallrohling 108 das Werkstück zu formen. Bei einer so großen Kraft fließt das Metall des Metallrohlings gemäß 1 unter hoher Reibung an den Oberflächen des Presswerkzeuges 100, wie z.B. der Innenfläche 118 der Ausnehmung 106, der Außenfläche 120 der Ausformung 110, der unteren Fläche 122 des oberen Halters 112 sowie der oberen Fläche 124 des unteren Halters 114. Diese hohe Reibung beim Fließen von Metall an solchen Oberflächen beeinflusst die Beschaffenheit der Oberflächen. Diese Oberflächen können sich beispielsweise abnutzen oder ihre Form durch Fraß oder Ablagerungen verändern, wenn eine Vielzahl von Werkstücken mit dem Presswerkzeug 100 produziert werden.
4A zeigt eine Schnittansicht eines Werkstückes 402, welches aus einem Metallrohling 108 innerhalb des Presswerkzeuges 100 gemäß 1 geformt wurde. 4B zeigt eine Draufsicht des Werkstückes 402, wobei 4A eine Schnittansicht des Werkstückes 402 entlang der Linie A-A in 4B darstellt. Wenn sich die Oberflächen gemäß 1 und 2, wie zum Beispiel die Innenfläche 118 der Ausnehmung 106, die Außenfläche 120 der Ausformung 110, die untere Fläche 122 des oberen Halters 112 sowie die obere Fläche 124 des unteren Halters 114, durch die Reibungskraft des Metallflusses abnutzen oder deformieren, so können bei der Produktion des Werkstückes 402 Defekte daran entstehen. 4B zeigt eine Draufsicht des Werkstückes 402, welches einen durch Druckbeanspruchung entstandenen Riss 404 sowie eine Deformation 406 aufweist, wie sie entstehen können, wenn die Oberflächen des Presswerkzeuges 100 abgenutzt oder deformiert sind.
Ein Werkstück 402, welches derartige Defekte aufweist, kann üblicherweise nicht genutzt werden und ist Produktionsausschuss. Produktionsausschuss führt zu einem reduzierten Profit, weshalb eine Verminderung des Ausschusses erwünscht ist. Die vorliegende Erfindung verwendet ein Trockenschmiermittel, welches auf geeignete Bereiche des Presswerkzeuges 100 aufgebracht wird, um den Produktionsausschuss zu reduzieren.
5 zeigt ein Presswerkzeug 500 einer Stanzpresse gemäß der vorliegenden Erfindung, welches eine Pressform 502 aufweist, wobei die untere Fläche der Pressform 502 mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom 504 und einem Trockenschmiermittel 506 beschichtet ist. Die Innenfläche der Ausnehmung 508 der Pressform 502 ist mit der Schicht aus gehärtetem Chrom 504 und dem Trockenschmiermittel 506 beschichtet.
Zusätzlich weist das Presswerkzeug 500 der vorliegenden Erfindung gemäß 5 einen Formstempel 510 auf, wobei die obere Fläche des Formstempels 510 mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom 512 und einem Trockenschmiermittel 514 beschichtet ist. Die Außenfläche der Ausformung des Formstempels ist mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom 512 und einem Trockenschmiermittel 514 beschichtet.
Darüber hinaus weist das Presswerkzeug 500 der vorliegenden Erfindung einen oberen Halter 516 auf, dessen eine untere Fläche mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom 518 und einem Trockenschmiermittel 520 beschichtet ist. Die obere Fläche eines unterern Halters 522 des Presswerkzeuges 500 ist mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom 526 und einem Trockenschmiermittel 524 beschichtet. Der untere Halter 522 ist auf dem Dämpfungssystem 116 angebracht.
Durch die in 5 dargestellte Beschichtung der Oberflächen des Presswerkzeuges 500 mit gehärtetem Chrom 504, 512, 518, 526 und Trockenschmiermittel 506, 514, 520, 524 sind diese Oberflächen, während der in 2 dargestellten Formgebung, bei der durch das Aufeinandertreffen der Pressform 502 und des Formstempels 510 das Fließen des Metalls des Metallrohlings 108 verursacht wird, einer geringeren Reibung ausgesetzt.
Die Oberflächen des Presswerkzeuges 500 können, wie in 5 dargestellt, mit gehärtetem Chrom 504, 512, 518, 526 beschichtet sein, wobei Beschichtungsverfahren für Chrom angewendet werden können, wie sie dem Durchschnittsfachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind. Zusätzlich kann, wie in 5 dargestellt, auf die Schicht aus gehärtetem Chrom ein Trockenschmiermittel 506, 514, 520, 524 aufgebracht werden, wobei Beschichtungsverfahren für Trockenschmiermittel angewendet werden können, wie sie dem Durchschnittsfachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise offenbart die US 36 32 368 den hochenergetischen Beschuss einer Oberfläche mit Trockenschmiermittel. Das Trockenschmiermittel kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Molybdändisulfid (MoS₂) oder Wolframdisulfid (WS₂) enthalten.
Obwohl in 5 dargestellt ist, dass sowohl die Pressform 502, als auch der Formstempel 510, der obere Halter 516 und der untere Halter 522 beschichtet sind, sollte es für den Durchschnittsfachmann klar ersichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung auch vorteilhaft Verwendung finden kann, wenn nur mindestens eines dieser Bauteile beschichtet wird.
Alternativ kann, wie es dem Durchschnittsfachmann aus der hier gegebenen Beschreibung klar ersichtlich ist, die vorliegende Erfindung vorteilhaft Verwendung finden, wenn die Oberflächen der Pressform 502, des Formstempels 510, des oberen Halters 516 oder des unteren Halters 522 nur mit dem Trockenschmiermittel 506, 514, 520, 524 beschichtet sind, ohne dass eine Beschichtung dieser Oberflächen mit gehärtetem Chrom 504, 512, 518, 526 vorhanden ist. In diesem Fall wird die Reibung an diesen Oberflächen während des Betriebes des Presswerkzeuges 500 reduziert, so dass das erfindungsgemäße Presswerkzeug 500 eine geringere Ausschussrate bei der Produktion von Werkstücken hat.
Wird das Trockenschmiermittel 506; 514, 520, 524 gemäß 5 auf die Oberflächen des Presswerkzeuges 500 aufgebracht, so wird die Reibung beim Fließen des Metalls des Metallrohlings 108 an, diesen Oberflächen reduziert. Sind die Oberflächen des Presswerkzeuges 500 gemäß 5 mit gehärtetem Chrom 504, 512, 518, 526 beschichtet, so ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Abnutzung und/oder Deformation dieser Oberflächen mit der Zeit auftritt.
Mit einer einmaligen Anwendung des gehärteten Chroms 504, 512, 518, 526 und des Trockenschmiermittels 506, 514, 520, 524 auf die Oberflächen des Presswerkzeuges 500 gemäß 5 kann eine Vielzahl von Werkstücken aus einer Vielzahl von Metallrohlingen 108 produziert werden. Darüber hinaus wird mit einer solchen Anwendung die Anzahl der Werkstücke, die innerhalb eines Postens produziert werden können, deutlich vergrößert und die Ausschussrate deutlich verringert. Die Anmelderin verglich Ergebnisse ohne die Anwendung des gehärteten Chroms und des Trockenschmiermittels auf die Oberflächen, des Presswerkzeuges gemäß dem Stand der Technik mit solchen mit der Anwendung des gehärteten Chroms und des Trockenschmiermittels auf die Oberflächen des Presswerkzeuges 500 gemäß 5 der vorliegenden Erfindung. Die für diesen Vergleich verwendete Stanzpresse wurde für die Produktion von Fahrzeugteilen in der Automobilindustrie eingesetzt.
Beispielsweise konnten mit einem Presswerkzeug gemäß dem Stand der Technik ohne eine solche Anwendung des gehärteten Chroms 504, 512, 518, 526 und des Trockenschmiermittels 506, 514, 520, 524 Postengrößen von ungefähr 5000 bis 6000 Werkstücken pro Tag mit einer Ausschussrate von ungefähr 40% produziert werden. Demgegenüber konnten beispielsweise mit einem Presswerkzeug 500 der vorliegenden Erfindung, bei dem das gehärtete Chrom und das Trockenschmiermittel auf die Oberflächen des Presswerkzeuges 500 gemäß 5 der vorliegenden Erfindung angewendet wurde, 23000 Werkstücke mit einer Ausschussrate von im wesentlichen 0% produziert werden.
Zusätzlich sei angemerkt, daß auch ein Schmiermittel oder Waschöl auf den Metallrohling 108 aufgebracht werden kann, bevor dieser in die Halter 516 und 522 des Presswerkzeuges 500 eingeführt wird. Mit der Anwendung des Trockenschmiermittels 506, 514, 520, 524 auf die Stanzpresse gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch das Schmiermittel verdünnt oder ganz auf seine Anwendung verzichtet werden, was zu einer weiteren Kosteneinsparung führt. Wie dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, sind Schmiermittel dieser Art beispielsweise Fettsäuren. Waschöle werden, wie dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, bei Formgebungsprozessen üblicherweise zum Reinigen, der Oberfläche des Metallrohlings 108 verwendet, bevor der Metallrohling 108 in die Halter 516 und 522 des Presswerkzeuges 500 eingeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Trockenschmiermittel auf das Gesenk einer Gesenkschmiedepresse angewendet. Wie in 6 dargestellt, besteht eine Gesenkschmiedepresse aus einem Stempel 602 und einem Gesenk 600, bei dem ein Gesenkeinsatz 604 innerhalb eines Halteringes 605 platziert ist. Der Gesenkeinsatz 604 weist eine Ausnehmung 606 auf, die die Form eines Werkstückes definiert, welches mit dem Gesenk 600 produziert wird.
Beim des Betrieb des Gesenks 600 wird ein vorgeformter Metallrohling 608 in der Ausnehmung 606 des Gesenkeinsatzes 604 platziert. Beim Formen des Werkstückes wird der Stempel 602 mit großer Kraft in den Metallrohling 608 eingedrückt, so dass das Metall des Metallrohlings 608 fließt und sich der Form des Stempels 602 und der Ausnehmung des Gesenkeinsatzes 604 anpasst. Nachdem auf diese Weise aus dem Metallrohling 608 ein Werkstück geformt wurde, wird das Werkstück mit einem Auswurfstift 610 aus der Ausnehmung 606 des Gesenkeinsatzes 604 herausgedrückt.
Man unterscheidet drei Arten des Gesenkschmiedens: Kalt-Gesenkschmieden, Warm-Gesenkschmieden und Heiß-Gesenkschmieden. Beim Kalt-Gesenkschmieden wird der Metallrohling 608 nicht aufgeheizt, bevor der Stempel 602 in den Metallrohling 608 innerhalb der Ausnehmung 606 eingedrückt wird. Beim Warm-Gesenkschmieden wird der Metallrohling 608 auf eine vorbestimmte Temperatur über der Umgebungstemperatur aufgeheizt, bevor der Stempel 602 in den Metallrohling 608 innerhalb der Ausnehmung 606 eingedrückt wird, wobei das Metall nicht geschmolzen wird. Beim Heiß-Gesenkschmieden wird der Metallrohling 608 auf eine relativ hohe Temperatur aufgeheizt, bevor der Stempel 602 in den Metallrohling 608 innerhalb der Ausnehmung 606 eingedrückt wird. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei der Anwendung beim Kalt-Gesenkschmieden und beim Warm-Gesenkschmieden von Vorteil.
Weder bei Kalt-Gesenkschmiedeprozessen noch bei Warm-Gesenkschmiedeprozessen wird gemäß dem Stand der Technik ein Trockenschmiermittel auf eine Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 des Gesenkeinsatzes 604 angewendet. Um aus dem Metallrohling 608 ein Werkstück zu formen, wird der Stempel 602 mit extrem hoher Kraft in den Metallrohling 608 eingedrückt, so dass das Metall des Metallrohlings 608 fließt. Das Metall des Metallrohlings 608 fließt unter hohen Scherkräften an der Innenfläche 612 der Ausnehmung 606.
Weist die Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 irgendwelche Oberflächenfehler auf, so führen die hohen Scherkräfte, die auf einen derartigen Oberflächenfehler wirken, zu einer Beschädigung des Gesenkeinsatzes 604 z.B. in Form eines Bruches 614. Um eine derartige Beschädigung zu verhindern, wird die Innenfläche der Ausnehmung 606 hochglanzpoliert, so dass sie eine annähernd spiegelglatte Oberfläche hat. Trotzdem kann jeglicher Oberflächenfehler der Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 zu einer kürzeren Standzeit des Gesenkeinsatzes 604 führen.
Beispielsweise hat sich gezeigt, daß mit einem Gesenk 600 bei der Herstellung von Fahrzeugteilen Stückzahlen in einem großen Bereich zwischen ungefähr 200 bis ungefähr 10.000 Teilen produziert werden können. Wies die Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 irgendwelche Oberflächenfehler auf, war die Standzeit des Gesenks 600 kürzer und es konnten ungefähr 200 Werkstücke damit produziert werden, bevor der Gesenkeinsatz 604, wie in 6 dargestellt, eine Beschädigung zeigte. War die Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 gut poliert, so dass sie nur minimale Oberflächenfehler hatte, hatte das Gesenk 600 eine längere Standzeit und es konnten ungefähr 10.000 Werkstücke damit produziert werden, bevor der Gesenkeinsatz 604 fehlerhaft wurde.
Wie 7 dargestellt, besteht eine Gesenkschmiedepresse aus einem Stempel 702 und einem Gesenk 700 gemäß der vorliegenden Erfindung, welches gemäß dem Stand der Technik einen Gesenkeinsatz 704 mit einer den Metallrohling 708 aufnehmenden Ausnehmung 706 aufweist. Der Gesenkeinsatz 704 ist in einem Haltering 705 platziert. Der Stempel 702 wird mit großer Kraft in den Metallrohling 708 innerhalb der Ausnehmung 706 eingedrückt, so dass das Metall des Metallrohlings 708 fließt und sich der Form des Stempels 702 und der Ausnehmung 706 anpasst. Nachdem auf diese Weise aus dem Metallrohling 708 ein Werkstück geformt wurde, wird das Werkstück mit einem Auswurfstift 710 aus der Ausnehmung 706 des Gesenkeinsatzes 704 herausgedrückt.
Obwohl der Gesenkeinsatz 704 und der Haltering 705 in 7 als getrennte Teile dargestellt sind, sollte es für den Durchschnittsfachmann klar ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung mit einem einzelnen, aus dem Gesenkeinsatz 704 und dem Haltering 705 bestehenden Element, verwendet werden kann.
Das Gesenk 700 gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein auf die Innenfläche 712 der Ausnehmung 706 aufgebrachtes Trockenschmiermittel 714 auf. Das Trockenschmiermittel 714 kann durch dem Durchschnittsfachmann bekannte Verfahren zum Aufbringen von Trockenschmiermitteln gemäß 7 auf die Innenflächen 712 der Ausnehmung 706 aufgebracht werden. Beispielsweise offenbart die US 36 32 368 den hochenergetischen Beschuss einer Oberfläche mit Trockenschmiermittel. Das Trockenschmiermittel kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Molybdändisulfid (MoS₂) oder Wolframdisulfid (WS₂) enthalten.
Das Trockenschmiermittel 714 minimiert die auf die Innenfläche 712 der Ausnehmung 706 wirkende Scherkraft, während das Metall des Metallrohlings 708 an der Innenfläche 712 der Ausnehmung 706 fließt, wenn der Stempel 702 in den Metallrohling 708 innerhalb der Ausnehmung 706 mit großer Kraft eingedrückt wird. Durch eine solche Minimierung der Scherkraft ist der Gesenkeinsatz 704 weniger anfällig für durch Oberflächenfehler auf der Innenfläche 712 der Ausnehmung 706 verursachte Schäden und die Standzeit des Gesenkeinsatzes 704 verlängert sich.
Durch die Anwendung des Trockenschmiermittels 714 auf die Innenfläche 712 der Ausnehmung 706 gemäß 7 können eine Vielzahl von Werkstücken aus einer Vielzahl von Metallrohlingen gefertigt werden. Die Anmelderin verglich Ergebnisse ohne die Anwendung des Trockenschmiermittels auf die Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 gemäß dem Stand der Technik mit solchen mit der, wie in 7 dargestellten, Anwendung des Trockenschmiermittels auf die Innenfläche 712 der Ausnehmung 706. Die für diesen Vergleich verwendete Gesenkschmiedepresse wurde für die Produktion von Fahrzeugteilen in der Automobilindustrie eingesetzt.
Gemäß dem Stand der Technik variierte die Standzeit des Gesenkeinsatzes 604 ohne eine solche Anwendung des Trockenschmiermittels auf die Innenfläche 612 der Ausnehmung 606 zwischen ungefähr 200 Werkstücken und 10.000 Werkstücken. Die geringe Standzeit von nur 200 Werkstücken resultierte aus der Beschädigung des Gesenkeinsatzes 604 durch das Vorhandensein eines Oberflächenfehlers auf der Innenfläche 612 der Ausnehmung 606. Demgegenüber variierte die Standzeit des Gesenkeinsatzes 704 mit der gemäß 7 der vorliegenden Erfindung auf die Innenfläche 712 des Gesenkeinsatzes 704 aufgebrachten Trockenschmiermittels 714 zwischen ungefähr 6.000 Werkstücken und ungefähr 10.000 Werkstücken. Somit verlängert das in 7 dargestellte Trockenschmiermittel 714 auf der Innenfläche 712 des Gesenkeinsatzes 704 die Standzeit des Gesenkeinsatzes 704, auch wenn kleine Oberflächenfehler auf der Innenfläche 712 der Ausnehmung 706 vorhanden sind.
Das Trockenschmiermittel wird auf die beschriebene Art und Weise verwendet, um Werkstücke mit einem Presswerkzeug einer Stanzpresse herzustellen, wobei bei der Verformung des Metalls des Metallrohlings hohe Reibungskräfte auf das Presswerkzeug wirken, oder um Werkstücke mit einem Gesenk einer Gesenkschmiedepresse herzustellen, wobei beim Fließen des Metalls des Metallrohlings hohe Scherkräfte auftreten. Das auf geeignete Komponenten des Presswerkzeuges oder des Gesenks aufgebrachte Trockenschmiermittel minimiert die Reibungskraft auf das Presswerkzeug bzw. die Scherkraft auf das Gesenk. Dadurch kann das erfindungsgemäße Presswerkzeug verwendet werden, um in einer gegebenen Zeit mehr Werkstücke mit weniger Ausschuss zu produzieren. Weiterhin kann die Standzeit eines Gesenks verlängert werden und so eine höhere Anzahl von Werkstücken mit einem Gesenkeinsatz produziert werden.
Darüber hinaus kann, wie in 7 dargestellt, ein Trockenschmiermittel 716 auf die Oberfläche des Stempels 702 des Gesenks 700 der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden, um die Standzeit des Stempels 702 zu verlängern. Das Trocken schmiermittel 716 auf der Oberfläche des Stempels 702 minimiert die Scherkraft, die auf die Oberfläche des Stempels 702 wirkt, wenn der Stempel 702 mit großer Kraft in den Metallrohling 708 eingedrückt wird. So kann eine Beschädigung des Stempels 702 durch Scherkräfte minimiert und die Standzeit des Stempels 702 erhöht werden.

Claims

Verfahren für den Betrieb eines Presswerkzeuges (500) einer Stanzpresse, wobei das Presswerkzeug (500) eine Pressform (502), einen Formstempel (510) und eine Haltevorrichtung mit einem oberen Halter (516) und einem unteren Halter (522) aufweist, bei dem a) die Pressform (502), der Formstempel (510), und/oder die Haltevorrichtung mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom (504, 512, 518, 526) beschichtet werden; b) ein Trockenschmiermittel (506, 514, 520, 524) auf die Pressform (502), den Formstempel (510) und/oder die Haltevorrichtung aufgetragen wird; c) ein Metallrohling (108) in die Haltevorrichtung eingeführt und zwischen der Pressform (502) und dem Formstempel (510) gehalten wird; d) ein Werkstück aus dem Metallrohling (108) gestanzt wird, indem die Pressform (502) und/oder der Formstempel (510) mit großer Kraft bewegt werden, so dass die Pressform (502) und der Formstempel (510) aufeinander treffen, während der Metallrohling (108) durch die Haltevorrichtung zwischen dem Formstempel (510) und der Pressform (502) gehalten wird; und e) die Verfahrensschritte c) und d) wiederholt werden, wobei mit einem einmaligen Auftrag des Trockenschmiermittels (506, 514, 520, 524) auf die Pressform (502), den Formstempel (510) und/oder die Haltevorrichtung eine Vielzahl von Werkstücken aus einer Vielzahl von Metallrohlingen (108) gestanzt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenschmiermittel durch hochenergetischen Beschuss aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entweder ein Schmiermittel oder ein Waschöl auf den Metallrohling (108) aufgebracht wird, bevor dieser gemäß Verfahrensschritt c) in die Haltevorrichtung eingeführt wird.
Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 zur Produktion von Fahrzeugteilen.
Presswerkzeug (500) einer Stanzpresse miteeiner Pressform (502), welche eine Ausnehmung (508) aufweist, die die Form mit dem Presswerkzeug (500) hergestellten Werkstückes vorgibt, und einem Formstempel (510), der eine der Ausnehmung (508) entsprechende Ausformung aufweist, und einer Haltevorrichtung mit einem oberen Halter (516) und einem unteren Halter (522), die das Werkstück zwischen der Pressform (502) und dem Formstempel (510) zum Stanzen hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressform (502), der Formstempel (510) und/oder die Haltevorrichtung mit einer Schicht aus gehärtetem Chrom (504, 512, 518, 526) beschichtet sind; und ein Trockenschmiermittel (506, 514, 520, 524) auf die Pressform (502), den Formstempel (510) und/oder die Haltevorrichtung aufgetragen ist.
Presswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trockenschmiermittel (506, 514, 520, 524) Wolframdisulfid (WS₂) enthält.
Verwendung des Presswerkzeugs (500) gemäß Anspruch 5 zur Produktion von Fahrzeugteilen.