DE2008348A1 - Verfahren zur Herstellung von Werkstücken durch Materialumformung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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pIng. V.'alier icskleefi L U U O O k

Stuttgart N, MenzeSütraße 40

WESTERN ELECTRIC COMPAM \ .

Incorporated A ,31 576 - a

195 Broadway

New rork, N.Y. 10007, U.S.A. Den 23; Fpi)

"Verfahren zur Herstellung von Werkstücken durch Materialumformung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens".

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken durch Materialumformung, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Von besonderer Bedeutung ist das erfindungagemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung für die Herstellung von zumindest einseitig offenen, hohlen, z.B. napfförmigen Werkstücken aus druckplastifizierbaren Rohlingen.

Zur Herstellung napfförraiger Werkstücke sind sowohl spangebende als auch spanlose Arbeitsverfahren bekannt, die nach Wahl in der Regel in Abhängigkeit von den Dimensionen des zu schaffenden Werkstückes und den Werkstoffeigenschaften des Materiales, aus dem das Werkstück gefertigt werden soll, zum Einsatz kommen..

Jedes der Arbeitsverfahren, von denen als spanlose Arbeitsverfahren das Tiefziehen und das Fließpressen zu nennen sind, ist gewißen Einschränkungen unterworfen und weist gewisse Nachteile auf, die unter wirtschaftlichen Ge Sichtspunkten seinen Einsatz beschränken. Im besonderen

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ist die Anwendung des Tiefzieh- und des Fließpreßverfahrens beschränkt durch die Bildsamkeit des zu verformenden Materiales, wobei in diesem Zusammenhang die Bildsamkeit des Materiales unter Atmosphärendruck maßgebend ist. Erfordert die jeweils angestrebte Form eine Verformung des Materiales beim Umformprozeß» bei der die diesbezüglichen Grenzen der Bildsamkeit überschritten werden, bei der also das Material zu Bruch geht, so sind die genannten Verfahren selbstverständlich nicht geeignet. Bei der spanabhebenden Bearbeitung ergeben sich zwar insoweit keine Beschränkungen. Der Hauptnachteil ist hier vielmehr, daß die Bearbeitungsvort gänge außerordentlich zeitaufwendig und damit teuer sind. Eine spanabhebende Bearbeitung wird daher in aller Regel nur dann verwendet, wenn eine Herstellung nach einem der genannten Umformprozesse nicht möglich ist.

Speziell auf napfförmige Werkstücke abgestellt, ist zu sagen, daß der Tiefziehprozeß auf die Herstellung solcher napfförmiger Werkstücke beschränkt ist, bei denen die Wanddicken im Fertigzustand, also nach der Verformung höchstens 10 bis 20^ kleiner als die Wandstärke des Ausgangsmater iales sind. Für die Herstellung von Werkstücken, bei denen, bezogen auf das Ausgangsmaterial, größere Wandstärkenveränderungen notwendig sind, scheidet das Tiefzieh-' verfahren somit aus.

Zur Herstellung napfförmiger Werkstücke ist weiter, wie bereits erwähnt, das Fließpreßverfahren seit langem bekannt, in dessen ursprünglicher Form in eine Matrizenbohrung ein Rohling eingelegt wird, der durch einen Stempel zu beaufschlagen ist, wobei der Durchmesserunterschied zwischen der Matrizenbohrung und dem Stempel der angestrebten Wandstärke des Werkstückes entspricht. Die sich bei der Ver-

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formung des Materiales ergebenden Reibkräfte zwischen der Oberfläche des Stempels einerseits und der Oberfläche der Matrizenbohrung andererseits, sind sehr hoch. Da die zur Überwindung der Reibung erforderlichen Kräfte zusätzlich zu den zur Umformung erforderlichen Kräften aufgebracht werden müssen, tritt ein Materialversagen bereits weit früher ein, als dies lediglich unter dem Gesichtspunkt der für die Verformung erforderlichen Kräfte, also unter Außerachtlassen der zur Überwindung der Reibung erforderlichen Kräfte zu erwarten wäre. Der Verformungsgrad ist somit auch bei diesem Umformverfahren verhältnismäßig beschränkt.

In Weiterbildung dieses bekannten Verfahrens ist es bereits bekannt, das Fließpreßwerkzeug so auszubilden, daß sich die Matrize, in deren Bohrung das Werkstück geformt wird, beim Verformen in gleicher Richtung wie das fliessende Material bewegt, um die an sich unerwünschte Reibung zwischen dem Material und dem Werkzeug auszuschließen. Auch ein derartiges Vorgehen konnte nicht befriedigen, da trotz der teilweisen Beseitigung der unerwünschten Reibung immer noch sehr große Kräfte zur Verformung des Materiales notwendig waren. Die Folge so großer, für die Verformung notwendiger Kräfte ist aber, daß im Material leicht Spannungszustände auftreten können, bei denen ein Materialversagen eintritt.

Die Arbeitsverfahren der spangebenden Bearbeitung ermöglichten zwar auch die Herstellung napfförmiger Werkstücke in Formen und Abmessungen, wie sie mit den vorstehend angegebenen, bekannten Umformverfahren nicht zu erreichen sind. Dafür sind aber die spangebenden Arbeitsverfahren außerordentlich arbeitsintensiv und entsprechend teuer, da eine Vielzahl von Arbeitsschritten zu durchlaufen ist.

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Insgesamt besteht somit ein Bedürfnis, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung napfförmiger Werkstücke auch in Formen und Abmessungen gestattet, die mit den bislang bekannten Umformverfahren nicht herzustellen waren, und bei deren Fertigung auf die spangebende Bearbeitung ausgewichen werden mußte.

Der .Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die angeführten Nachteile zu vermeiden. Bei dem Umformverfahren gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Material in einer formveränderbaren Hohlform unter Druck gesetzt wird und unter Änderung der Gestalt der Hdiform bei zumindest annähernd gleichbleibendem Volumen derselben unter ständig bestehender Druckbelastung umgeformt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist man in der Umformung nicht durch die Bildsamkeit des Materiales unter atmosphärischen Bedingungen beschrankt. Dadurch wird es möglich, Werkstücke mit nach zumindest einer Seite offenen Hohlräumen, wie z.B. napfförmige Werkstücke, im Umformverfahren herzustellen, die bislang lediglich mit spangebenden Arbeitsverfahren hergestellt werden konnten.

Napfförmige Werkstücke, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt sind, können sowohl kreisförmige als auch anderweitig geformte, so z.B. elliptische, polygonale oder unregelmäßige Querschnitte aufweisen. Ferner kann . auch die Wanddicke bei gemäß der Erfindung gestalteten Werkstücken durchaus unterschiedlich sein.

Wie eingangs dargelegt wurde, bezieht sich die Erfindung insbesondere auf Werkstücke, die aus druckplastifizierbarem Material hergestellt werden. Hierunter sind jene

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Materialien, z.B. Metalle, zu verstehen, deren Bildsamkeit sich erhöht oder die ein erhöhtes plastisches Formbildungsvermögen "bis zum Bruch aufweisen, wenn sie unter hohem Druck stehen.

Selbstverständlich ist die Erfindung in der Anwendung nicht auf solche druckplastifizierbare Werkstoffe beschränkt, sondern kann auch für die Umformung anderer Materialien oder Werkstoffzusammensetzungen von Bedeutung sein, wie z.B. für die Formung von Werkstücken aus Hätä* ialaufschlemmungen, oder pulverisierten oder granulierten Materialien.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine geschlossene, formveränderbare Hohlform durch ein Uniformwerkzeug begrenzt ist und daß auf das Umformwerkzeug einwirkende Einrichtungen vorgesehen sind, durch die zunächst die Gestalt der Hohlform so zu verändern ist, daß die Hohlform in vollem, allseitigem Oberflächenkontakt mit dem von ihr aufgenommenen, druckbelasteten Material steht und durch die nachfolgend die Gestalt der Hohlform unter Konstanthaltung ihres Volumens zur Umformung des Materiales veränderbar ist,- das mit der Hohlform im vollen allseitigen Kontakt steht und druckbelastet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen anhand der Zeichnungen näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 A bis C eine Vorrichtung zum Verformen von Materialien in einer schematischen Schnittdarstellung und in verschiedenen Arbeitsstellungen,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar in ihrer zur Aufnahme des Rohlings geeigneten Stellung,

Fig. 3 eine der Fig. 2 im wesentlichen entsprechende Schnittdarstellung, und zwar in einer Arbeitsstellung, in der die Verformung des Rohlings beginnt,

Fig. 4 eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Schnittdarstellung in einer weiteren Arbeitsstellung, und zwar bei der Beendigung der Verformung, und

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung

des Umformwerkzeuges mit einer aus mehreren Segmenten bestehenden Matrize, teilweise im Schnitt.

Zunächst soll das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung napfförmiger Werkstücke anhand der Fig. 1 näher erläutert werden, in der die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens allgemein mit 10 bezeichnet und in drei Arbeitsstufen (Fig. 1 A, 1 B und 1 C) dargestellt ist.

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Die Vorrichtung 10 umfaßt eine im wesentlichen zylindrische Matrize 12, die in hier nicht dargestellter Weise in Richtung ihrer Längsachse verstellbar geführt ist. Die Matrize 12 ist mit einer ersten Bohrung 14 versehen, die einen Hohlraum begrenzt und sich von der Oberseite der Matrize 12 in Achsrichtung über einen Teil ihrer Länge erstreckt. Koaxial zu dieser Bohrung 14 ist eine zweite Bohrung 15 vorgesehen, die von der Unterseite der Matrize 12 ausgeht und mit der Bohrung 14 in Verbindung steht. Der Durchmesser der Bohrung 14 entspricht dem gewünschten Außendurchmesser des herzustellenden, napfförmigen Werkstückes, und der Durchmesser der zweiten Bohrung 15 entspricht dem Durchmesser des Napfes.* des herzustellenden, napfförmigen Werkstückes. Im Überschneidungsbereich der ersten Bohrung 14 mit der zweiten Bohrung ergibt sich eine radiale Schulter 16, deren Ringbreite der Wanddicke des herzustellenden, napffönnigen Werkstückes entspricht.

Die erste Bohrung 14 wird nach oben durch einen in Längsrichtung verschiebbaren Stempel 17 geschlossen, dessen Durchmesser im wesentlichen dem der Bohrung 14 entspricht und der in der Bohrung 14 verschiebbar geführt ist. In der zweiten Bohrung 15 ist verschiebbar ein Dorn oder Matrizeneinsatz 19 geführt, der starr mit einer Abstützung verbunden ist und in seinem, dem Stempel 16 zugewandten Bereich ein konisches Führungsende 21 aufweist. Der Durchmesser des Dornee oder Matrizeneinsatzes 19 und das konische Führungsende 21 sind entsprechend der angestrebten Napfform des herzustellenden, napfförmigen Werkstückes gewählt, bzw. geformt.

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T>ie Wandung der Bohrung 14» der Dorn 39 und die Stirnseite des Stempels 17 begrenzen zusammen eine Hohlform 22 zur Aufnahme eines zu verformenden Materiales, wie z.B. eines Rohlinges ?3 aus druckplastifizierbarem Werkstoff. Ba sowohl die Matrize 12 als auch der Stempel 17 gegenüber dem Dorn oder Katrizeneinsatz 3 9 verschiebbar sind, ist die Hohlforni 19, die durch diese Teile begrenzt ist, in ihrer Form variabel.

In Fig. 1.Λ ist der erste Arbeitsschritt, der sich bei Durchführung des erf iridurifcsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung ergibt, dargestellt, der die Einbringung des Rohlinges

. 23 in die in ihrer iorm veränderbare Hohlform 22 umfaßt. Nachfolgend wird der Stempel 17 innerhalb der Bohrung 14 jegen den Rohling 23* in bezug auf die Barstellungen gemäi? KIf. 1 also nacl· unten verschoben, wodurch eine Verformung des Rohlinges 2? in Anpassung an das Führungsende 21 de? Pornes 19 eingeleitet wird. Fnter Veränderung· der Hohlraumform gelangt der Stempel so aus der Position gemäß Fig. 1A in die losition gemäß Fif*. 1B. Diese Formänderung des Hohlraumes hat zunächst nur zur Folge, daß das als Rohling eingebrachte Material nun die Hohlform 22 vollständig füllt oder, in anderen Worten ausgedrückt, in vollem, ellneitigem OberfläcJienkontakt mit den die Hohl form umgrenzenden Teilen steht, so dai? das Material volumen dem Volumen der Hohl form entspricht.

Für die meisten Materialien, aus denen napfförmige Werkstücke im allgemeinen hergestellt werden, liegt die Formänderung, die sich beim vollständigen Ausfüllen der Hohlform 2? durch das Material des Rohlinges ergibt, innerhalb der Grenzen,, von deren Bildsamkeit bei atmosphärischem Pruck, bzw. der üblichen Verformungsfihigkeit des Materiales.

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ISs gibt jedoch spröde Materialien, "bei denen "bei Atmosphärendruck die Bildsamkeit - oder Bruchgrenze - bereits unter den Werten liegen, die erforderlich sind, um durch Verformung des Rohlings einen vollen, allseitigen Oberflächenkontakt zwischen dem Material des Rohlinges und den die Hohlform begrenzenden Teilen herzustellen. Bei solchen Materialien kann es erforderlich sein, den Rohling bereits soweit vorauf ormen, daß bei der nachfolgenden Verformung desselben zur Herstellung des vollen, allseitigen Oberflächenkontaktes, die angeführten, materialspezifischen Bildsamkeits- bzw. Bruchwerte nicht überschritten werden. Ist die volle Auffüllung der Hohlform durch das Material des Rohlinges erreicht, so kann dieses erhöhtem Druck ausgesetzt werden, um, falls dies gewünscht ist, dessen Bildsamkeit oder plastisches Formänderungsvermögen bis zum Bruch zu erhöhen.

Ist der Rohling 23, wie in Fig. 1 B dargestellt, in vollem Oberflächenkontakt mit der Hohlform, so wird über den Stempel 17 auf das eingeschlossene Material Druck ausgeübt..Die Höhe des über den Stempel 17 ausgeübten Druckes*ist so gewählt, daß die Bildsamkeit des Materiales des Rohlinges von einem Wert, den dieses Material bei Atmosphärendruck hat, auf einen V.ert erhöht wird, der erforderlich ist, um die notwendige Formänderung zur Herstellung der Napfform ohne Materialversagen durchführen zu können. Ist durch die Erhöhung des Druckes ein Zustand erhöhter Bildsamkeit erreicht, so kann die weitere und endgültige Umformung vorgenommen werden. .

Wie Fig. 1 erkennen läßt, werden bei diesem letzten Arbeitsschritt gleichzeitig die Matrize.. 12 und cfer Stempel 17 aus einer Position gemäß Fig. 1 B in eine Position gemäß Fig. 1 C verschoben, wodurch die Hohlform in eine dem zu

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schaffenden, napfförmigen Werkstück 26 entsprechende Form überführt wird. Während des gleichzeitigen Vorschubes der Matrize 12 und des Stempels 17 wird die Matrize 12 in Achsrichtung über eine Distanz verschoben, die der Länge der Wände des zu schaffenden, napfförmigen Werkstückes entspricht. Darüber hinaus ist der Vorschub des Stempele 17 auf den Vorschub der Matrize 12 so abgestimmt, daß das Volumen der Hohlform 22 konstant gehalten, d.h. dem Volumen des eingeschlossenen Hohlinges entsprechend erhalten wird, damit das eingeschlossene Material, wenn es druckplastifizierbar ist, unter hohem Druck und damit in einem Zustand erhöhter .bildsamkeit gehalten werden kann, was " Voraussetzung für die angestrebte Verformbarkeit ist.

JeLbatversttfndlich kann die Druckausübung auf den Rohling 23 zur Erhöhung der Bildsamkeit des druckplastifizierbaren "verko toffee und die Überführung des Rohlinges aus einer Form gemäß Fig. 1 B in die napfförmige Form gemäß Fig.1 C auch in anderer Weise als beschrieben, erreicht werden. Bei einer Vorrichtung gemäi3 Pig. 1 ist die Oberfläche der Bohrung 14 glatt und sie kann dementsprechend bei den während der Verformung ausgeübten Drücken auch nur in geringem Maße, wenn überhaupt, in ihrer Längsrichtung Kräfte ausüben. Deshalb müssen die gesamten Kräfte, die zur Erzeugung des zur angemessenen Erhöhung der Bildsamkeit des Rohlingsmateriales notwendigen hohen Druckes erforderlich sind, und auch jene ::ur Verformung des unter Druck stehenden Rohlingsmaterials notwendigen Kräfte, allein über den Stempel 17 aufgebracht werden. In einer Vorrichtung dieser Art dient daher die Matrize 12 ausschließlich dazu, eine kontrollierte änderung der Gestalt der Hohlforra zu ermöglichen. Im Rahmen der Erfindung kann bei Vorrichtungen dieser Art die Ober-

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fläche der in der Matrize 12 vorgesehenen Bohrung 14 jedoch auch strukturiert oder in anderer Weise aufgerauht sein, wie dies am Beispiel der Figuren 2 bis 4 bei der Vorrichtung 40 für die. Bohrung 129 gezeigt ist, deren Oberfläche mit Gewindegängen versehen ist. Bei einer solchen Vorrichtung weist die Oberfläche der Bohrung einen hohen Reibkoeffizienten gegenüber dem in der Iiohlform eingeschlossenen Rohling auf, so da£ über die Katrize bzw. die Bohrungswände auch axiale Kräfte auf das eingeschlossene Material übertragen werden können, die ergänzend zu den über den Stempel 17 aufgebrachten Kräften bei der Überführung des Rohlings aus seiner Rohform in die Napfform wirksam werden können. Durch die zweifache Beau.fscblagu.ng des in der Kohlform eingeschlossenen Material es, nämlich durch die über den Stempel 17 und die; über die Oberfläche der Bohrung übertragenen Kräfte kann die Belastung durch den Stempel herabgesetzt und eine innigere Verbindung zwischen der Matrize und dem Rohlingsmaterial erreicht werden, die eine weitergehende Einflußnahme auf die Gestaltung der formveränderlichen Hohlform ermöglicht.

Nach Vollendung der Formänderung, also nach Verformung des Rohlinges 25 in das napfförmige Werkstück 26, wird der Stempel 17 und ebenso die Matrize 12 zurück, also in Bezug auf Fig. 1 nach oben gezogen, um das Werkstück 26 vom Dorn 19 zu lösen. Venn das napfförmige Verkstück 26 aus der Vorrichtung entfernt ist, 30 kann ein neuer Rohling 23 innerhalb der Matrize 12 in Vorbereitung auf die Herstellung des nächsten rterkstückes positioniert werden.

Zu den Vorteilen, die durch das vorgeschilderte, erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung gehörende erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht werden, gehört unter

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anderen]^ daß Relativbewegungen zwischen dem Material des Rohlinges und der Oberfläche der Bohrung 14 zumindest weitgehendst wegfallen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Möglichkeit, den Rohling in vollen; überflächetikotitakt mit den die IJohlform begrenzenden Teilen halten, unter Druck setzen, und diesen Druck auch während der Verformungsarbeit aufrecht erhalten zu können, so daß sich eine verbesserte Eildsank^it "es Werkstoffen oder ein verbessertes plastisches Formändei'ungsvermögen bis zum Bruch ergibt, wodurch die ITöirllchkeit zur Herstellung von napifo'ifri^en Werkstücken geschaffen wird, die bis dahin ledi^li^h durch mechanische Tearbeitungsverfabren hergestellt werdet konnten.

Die Vorrichtung gen;-··- Pig. 1 weist, wie geschildert, einen fest ungeordneten i*.?.t.rizent^jlnsatz oder .P or π l^c'< uu-Λ ^ ine ■ Matrize 12 und einen 'iteinpe-l 17 als bewegliche Teile auf.

Zweck der be weg J i<* .f- π 'nordnuiv, von «.--weieti der drei das Umforuiwerkzeuti bildenden Teile i«t die 'Herstellung pjaea WprV-jilt veränderlicher ^ohlforni, in der ein- Kelativbezwischen dem Fohl ings'ratertal und der Oberfläche eines riernentes, η;-'.ι·3¹J-"·'· der ΐΌύ/Jung der Matrii-e Jr bei der Verformung des einaeschloBöenen Rohlings im weaeni . i.chen ausgeschlossen ist, und deren Volumen nach Wahl eingestellt werden kann.

Lie /irfc unA V.eJ^e, wie eine Relativbewegung /.wischen dem Rohlin^oirsaterial und der Matrize 12 zumindest im wesentlichen au3zuflchlie3sen ist und wie das Volumen der Hohlforin 22 einzustellen ist, aoll nachfolgend anhand der Figuren 1 B und 1 C näher erläutert werden. In der Darstellung geni^d Fig.113 int der Rohling innerhnlb der in ihrer Form veränderlichen Hohlfnrm 22, derrcu '/oluinen or vollstätidi>T füllt, eingeachloaaen und durch den nach unten drückenden stempel 17

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unter Druck gesetzt. Das Volumen der Hohlform 22 entspricht, wie dargelegt, vollständig dem Materialvolumen des Rohlinges 23. Um nun den Rohling 23 während (fer Verformung desselben in ein napfformiges Werkstück 26 in allseitigem Oberflächenkontakt mit der Hohlform, und unter Druck halten zu können, muß das Volumen der Hohlform während ihrer Formänderung, nämlich während der Umstellung von der Form,, in der sie jener des Rohlings 23 (Fig. 1 B) entspricht, in jene Form, in der sie dem napfförmigen Werkstück 26 entspricht (Fig. 1 C) konstant gehalten werden. Um dieses konstante Volumenverhältnis aufrecht zu erhalten, muß dem Zuwachs des Volumens im Wandabschnitt des zu schaffenden napfförmigen Werkstückes eine entsprechende Volumensverminderung im Bodenabschnitt des zu formenden Werkstückes entsprechen. Da der Materialquerschnitt im Bereich der Wand des zu formenden, napfförmigen Werkstückes kleiner ist als in einem entsprechenden Querschnitt des Bodens, und zwar um den Querschnitt dea Domes 19, muß, um das Volumenverhältnis zwischen der Hohlform und dem Material des Rohlings konstant zu halten, die Matrize 12 im Vergleich zum Stempel 17 schneller bewegt werden. Die notwendigen Verhältnisse sind in mathematisch einfacher Weise zu bestimmen.

Bei der Verschiebung aus einer Position gemäß Fig. 1 B in eine Position gemäß Fig. 1 G bewegt sich die Matrize 12 über einen Abstand d, der der länge der Wand des napfförmigen Werkstückes 26 entspricht. Die Zeichnungen lassen erkennen, daß die Bewegung des Rohlingsraaterial3 während der Verformung auch eine seitliche Komponente aufweist, die dadurch zustande kommt, daß das Material dem Matrizeneinsatz oder Dorn ausweichen und in den Bereich der Hohlform übertreten muß, der die Wand, bzw. den jeweils bereits gebildeten Wandabsohnitt des napfförmigen Werkstückes begrenzt. Ist ein Materialpartikel über den Dorn 19 aus dem Bodenabschnitt nach der Seite in die Wand abgedrängt, so ergibt sich des Weiteren keine Relativbewegung zwischen diesem Materialpartikel und der Matrize,

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und das Materialpartikel wandert entsprechend der Axialverschiebung der Matrize am Dorn 19 entlang. Wäre das nicht der Fall und würde sich eine Relativbewegung zwischen den Material des Rohlings im Bereich der Wand des zu bildenden napfförmigen Werkstückes und der Oberfläche der Bohrung in der Matrize 12 ergeben, so würde die Gleichheit der Volumina von Hohlform 22 und Rohlingsniaterial 23 zerstört, das Material wäre also nicht mehr in vollem, allseitigem Oberflächenkontakt mit der Hohlforra, und es würde dementsprechend das Rohlingsmaterial nicht mehr unter Druck stehen, was eine entsprechende Minderung in der Bildsamk-eit des Materiales zur Folge hätte. Zur Überwindung der Reibung zwischen dem Rohlingsmaterial und der Oberfläche der Bohrung 14 ist praktisch keine leistung mehr nötig, und zwar deshalb, weil keine Relativbewegung zwischen dem Material im Wandbereich und der Oberfläche der Matrizenbohrung vorhanden ist und weil die einzige Relativbewegung die zwischen dem Rohlingsmaterial im Bodenabschnitt und der Eohrung in dem dem Stempel 17 benachbarten Bereich ist.

Die erwünschte Relativbewegung zwischen der Matrize 12 bzw. Jem Dorn 19 und dem Stempel 17 kann dadurch erreicht werden, daß lediglich zwei oder alle drei der die Hohlform begrenzenden Teile bewegbar sind. Es ist also nicht notwendig, daß der Dorn 19 ein feststehendes Teil bildet; es kann auch eines der beiden anderen Teile feststehend sein, und es kommt lediglich darauf an, daß die verbleibenden, beweglichen Teile in ihrer Bewegung auch entsprechend aufeinander abgestimmt, also steuerbar sind.

Um die erfindungsgemäßen Vorteile auch voll in die Praxis umsetzen zu können, d.h. um die Herstellung napfförmlger Werkstücke in einer Umformung aus Materialien zu ermöglichen,

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die ohne Bruch unter normalen Bildsamkeita-Bedingungen in einem einzigen Verformungsgang nicht herstellbar wären, muß eine Verformungsvorrichtung vorgesehen sein, durch die die Drücke aufgebracht und auf das Material ausgeübt werden können, die zur Erhöhung des plastischen Formänderungsvermögens der Rohlinge aus druckplastifizierbarem Merkstoff notwendig sind, um diese ohne Bruch zu verformen. Es muß mit anderen Worten eine Torrichtung geschaffen werden, die den Aufbau eitler Zone hohen Druckes ermöglicht, in der die Herstellung des l'.'erkstückes durchgeführt werden kann. Es können hierbei Drücke von beachtlicher Höhe notwendig sein. So haben sich z.B. zur Verformung eines Rohlings aus 9V/ Nickel mit einem Durchmesser von 4·,57 mm und einer Läns;e von 3,^;"A cm in ein napfförraiges Werkstück mit 4,57 mm Durchmesser und 10,29 mm Länge, wobei die Wand des Napfes 9,91 rna !ans und 2,54 mm dick sein soll, als auf den Rohlins auszuübender Druck ungefähr 175,^G Kilopond je Quadratmillirneter und_ als -zur Verformung, also zur Überführung in die napf form ige Werks ΐϋ deform ein linddrück von

etwa 316,40 kp je mm'·als notwendig erwiesen. Diese Drücke sind ausreichend, um aus dem vorgenaftten Rohling in einem Arbeitsgang ein fertigen, napfförmiges Werkstück herzustellen. Entsprechend den erforderlichen hohen Drücken, unter denen die liaterialverformung vorgenommen wird, bedarf es einer sehr leistungsfähigen und entsprechend schwer gebauten Vorrichtung.

Eine solche, erfindungsgemäß-ausgestaltete Vorrichtung zeigen die Figuren 2 bis 4. Diese Vorrichtung ist geeignet, Drücke in der Größenordnung zu erzeugen und auch aufzubringen, wie sie zur Erhöhung der Bildsarakeit nötig sind, durch, die eine so weitgehende Verformung des Materials ohne Bruch ermöglicht wird, wie sie bei der unter Atmosphärendrück vorhandenen Bildsarakeit zum Bruch führen würde.

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Die Vorrichtung 40 umfaßt ein massives Gehäuse 42, das starr in hier nicht näher dargestellter V/eise mit einem Sockel 43 verbunden ist. Das massive Gehäuse 42 weist eine Bohrung 45 auf, die sich in Längsrichtung von dem in Fig. 2 unteren Ende des Gehäuses über einen Teil von dessen Länge erstreckt. Das in Fig. 2 untere, äußere Ende der Bohrung 45 ist durch eine Gegenbohrung 49 aufgeweitet, in deren V/andung zur Fixierung eines Absohlußpfmpfens ein Gewinde eingeschnitten ist. Die Gegenbohrung 49 und die Bohrung 50, die koaxial liegen, gehen über eine Schulter 4-ineinander über, die eine Anlage für die Oberseite 51 des Abschlußpfropfens 50 bildet, und durch die die .Einsatztiefe des Abschlußpfropfens 50 in das Gehäuse 42 begrenzt iat.

Die tfaupthohrun'5 45 erstreckt sich in Längsrichtung lediglich über einen Teil des Gehäuses 42, und das im Gehäuse liegende Eohrungsende ist durch eine quer zur Tinhrungslängsrichtung liegende Stirnfläche 52 gebildet, in die koaxial zur Bohrung ein Ringkanal 54 eingearbeitet ist.

Von der in Fig. 2 oben liegenden, dem Sockel 43 benachbarten Oberfläche 53 des Gehäuses ausgehend, ist in diesem koaxial zur HauptUohrung 45 eine Pohrung f>5 vorgesehen, die mit der Hauptbohrung 45 über eine abgesetzte, ira Durchmesser kleinere Bohrung 56 verbunden ist. Die J'ohrung 55 nimmt sowohl das Fußteil 5?" eines Domes 59» der über die Bohrung 56 in die Hauptbohrung 45 hineinragt, wie auch ein als Stempel ausgebildetes Stütze}en-ent 60 auf, das zwischen dem Fufcteil 58 des Domes ?*■* und der Oberfläche des Sockels 43 liegt.

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Der Abschlußpfropfen 50 ist mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung 61 versehen, die einen kleineren Durchmesser als die Hauptbohrung 45 aufweist und zusammen mit dieser einen stufenförmig abgesetzten Zylinder bildet, in dem ein gleichfalls stufenförmig abgesetzter als Aufnahme für weitere Teile dienender Kolben 63 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 63 ist zur Hin- und Herbewegung der Matrize des Uraformwerkzeuges, wie dies anhand des Ausführungsbeispieles gemäß Pig, 1 erläutert wurde, druckflüssigkeitsbeaufschlagbar und er bildet als Aufnahme für weitere Teile die radiale Abstützung, für die zur Durchführung der MateriaIumformung erzeugten Drücke.

Der stufenförmig abgesetzte Kolben 63 weist einen oberen Abschnitt 64, dessen Durchmesser im wesentlichen dem der Hauptbohrung 45 entspricht, und einen unteren Abschnitt auf, dessen Durchmesser im wesentlichen dem der Durchgangsbohrung 61 im Abschlußpropfen 50 entspricht. Im Übergang von seinem oberen Abschnitt 64 in seinen unteren Abschnitt 65 weist der Kolbenjeine radiale Schulter 66 auf, die zusammen mit der Oberseite 51 des Abschlußpfropfens 50 und einem Teil der Oberflächen der Hauptbohrung 45 und des unteren Abschnittes 65 des Kolbens 63 eine Druckflüssigkeits-VorBchub-Ringkammer 70 begrenze» (Fig. 4). In dem Kolben 63 ist, ausgehend von dessen in Pig. 2 unterem Ende eine erste Bohrung 67 vorgesehen, die in ihrem oberen Endbereich mit einem Gewinde 68 zur starren Aufnahme eines unteren Verschlußteiles 69 versehen ist.. Von der Oberseite 71 des Kolbens 63 ausgehend, ist in diesem eine zweite Gewindebohrung 73 zur starren Aufnahme eines oberen Verschlußteiles 75 versehen. Zwischen den beiden Bohrungen 67 und 73 liegt ein Ringbund 77, dessen obere Ringfläche mit dem oberen Verschlußteil 75 einen Ringkanal 7ö und dessen untere Ringfläche mit dem unteren Verschlußteil 69 einen Rlngkanai 79 begrenzt. Die Stegfläche des Rlngbun-

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des 77 bildet eine Oberfläche einer Kammer für die Druckflüssigkeit, über die die bei der Werkstückverformung auftretenden Drücke abgestützt werden. Die Ringkanäle 7P, 79 nehmen Dichtungen ΓΊ, 82 auf, durch die ein Austreten der Druckflüssigkeit aus der Druckflüssigkeit skimmer verhindert wird.

In dem unteren Verschlußteil 69 ist, ausgehend von dessen in Flg. 2 unterer Seite >H eine Bohrung 86 größeren Durchmessers vorgesehen, die nach oben über eine schulter 90 in eine von der Oberseite <^!8 des Veracalußteiles 69 ausgehende Bohrung ö9 übergeht.

Das obere Versohlußteil 75 ist mit einer zentralen Durchgangsbohrung 92 versehen und träfjt daruber^ln-uin auf seiner Oberseite 95 einen sich nach oben erstreckenden ringförmigen Aufsatz 94» der verschiebbar in dem Ringkanal 54 des Gehäuses 42 aufgenommen ist und in Zusammenwirken mit diesem den oberhalb des Kolbens 63 vorhandenen ilnum dor Bohrung 45 in eine zentrale Kammer 97 und eine äußere Eingkammer 98 unterteilt, heiter sind in dem oberen Verschlußteil mehrere Flussigkeltskanäle 101 vorgesehen, die von der zentralen Kammer 97 ausgehen und an der Unterseite 102 des oberen Verschlußteiles 75 der Bohrung 92 benachbart ausmünden. Im radial äußeren Bereich iat die Unterseite 102 des oberen Verschlußteiles 75 abgesetzt und bildet eine Ringschulter 104» worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird.

Die Unterseite 102 des oberen Verschlußteiles 75» die Oberseite β8 des unteren Versohlußteiles 69» die Wichen des Ringbundes 77 und die Ringflächen 78 und 79 des Kolbens 63 begrenzen zusammen eine Kammer, von der das Umform-

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■werkzeug aufgenommen wird, das insgesamt mit dein Bezugszeichen 108 bezeichnet ist.

Das Umformwerkseug lOß, das in Fig. 5 in einer Explosionsdarstellung teilweise gezeigt ist, umfaßt einen Born 59» einen Stempel 109 und eine Matrize 110. Der Stempel 109 und die Matrize 110 sind beide axial beweglich und arbeiten so mit dem feststehenden Dorn 59 zusammen, daß sie eine in ihrer Gestalt veränderliche Hohlform 111 begrenzen. Die Matrize 110 ist aufweitbar und besteht aus einer Mehrzahl im wesentlichen keilförmiger Segmente 112, die radial gegenüber dem Ringbund 77 des Kolbens 63 beweglich sind. Radial nach innen ist die Bewegung der Segmente durch deren wechselseitige Yerspannung bei gegenseitiger Anlage an ihren radialen Keilflächen 114 begrenzt. Die Bewegung der Segmente 112 radial nach außen ist durch einen Dichtzylinder 116 begrenzt, der, bezogen auf die gesainte Matrize, konzentrisch zu den Segmenten angeordnet ist. Die Bewegung der Segmente radial nach außen wird weiterhin noch dadurch begrenzt, daß der Dichtzylinder 116 zusammen mit dem Ringbund 77 und den in den Ringkanälen 78 und 79 angeordneten Dichtungen 81 und G2 eine Kammer 117 begrenzt, die Druckflüssigkeit aufnimmt, über die die während des Umforinungsprozesaes auftretenden radialen Kräfte abgestützt werden.

Aus Fig. 5 ist -ersichtlich, daß die Segmente 112 au ihren Ober- und Unterseiten radial außen mit nach oben bav?. unten vorspringenden Ringabschnitten 113 bzw. 119 versehen aind, die Anlageflächen für nach außen spannende IFe.d@r@lem@ate

121 bzw. 122 sind. In der Regel -sind die Steuerelemente 121,

122 durch offene 3?ederringe gebildete

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Jedes der gleich ausgestalteten, Keilförmigen Jegmente ist an seiner schmalen -ieite in so in ein in bezug au! iig. oberen Bereich durch eine JsogenfLUcue 124 und in seine'D unteren Bereich durch eine. Bogen£läcne 125 herren*. I. ~ie untere LogenfKichc It'.'j i:3l gegenüber doi ο /β re η Innenfläche 124 radial uacL au^eti versotL-t, uad /war αϊ, eiuen Petrag, der im wesenMxeht-u der angestrebte;.. .·■"·.*ir.Micire des au fertigenden, tiMj.-f.LoVaiijett ..GrkjUoh-e.- eat^i rieht. Bezogen auf die fJesuntLoi. t; der ,'Jegniente 1±?. in ihrer radial inneren, eine ^*?öcnio;j;-i(;;ie i-'atrizo .11' 1>ί .idornieii <'ige (Pig. 5) "üegretiiien die oberen Boß(?ü.f."liio!on \'<-4 eine Bohrung 127, die in ihrwß Purchiaeaaer dem d«s Doruwu 39 ii< «euentlichen entspricht und die unteren Hojjcufläehfcn J.¹S eine Matrizenbohruiig 129. Im "bergung awifohen der j .''τ den -orn 59 vorgeseheueu Bcbi'ung J;:"7 und dor }·,< ινί>Λ.<-uohruuj, 124 ist eine radiale Schulter J3t- vorgesehen, <'ereu I reite im wesentlichen der gewünschten V.auddicke tu.; i-u fui'iiu^j-ii-ii, napiV förmigen V.'erkstiioki.?« entspricht, n.h ^ciauatü Lhi-i ί Jaeue der Matriaentohruiig 129 iwt mit fJaclieu ϊ<.Αίηαο^.^:α>^βα 1~'Λ versehen, wodurnii die Ubf;rfl;iche der JBohruh^ ΙΓ·' einen hohen Reibwert ei'hiilt, was die bereits im ial-jien der Fig. 1 besprochene ti . ii'kuu^t.'ii aufsir^t.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der ^tempeJ .U <■), <ier ein Fußteil 137 aufweist, an der oberen Stirnfläche eines Bolzens 139 über einen KIn^ J 40 und rint·.· Ualt-eplatte 141 angebracht. .Der üteiüpel 1C9 erstrc.oKt .jich koajciaJ zur Hohrung -9 im unteren VoracLlußtei J Ib'j und h.uiu von dieser verschiebbar aufgenommen werden. JJer oteuipel Iü9 lat weiter von einer l'eder 14Λ umgeben, dio eine uaI teplatte 144 für einen Rohling trägt. Aus der halteplatte 144 ist zentral ein zylindrischer Lagerzapfen 145 ausgeformt, der

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so ausgebildet ist, daß einerseits der Stempel 109 durch ihn hindurchzuschieben ist und daß andererseits ein Rohling 148 in ihm gehalten werden kann, und zwar während der ersten Arbeitsphase der orfindungsgeinäßen Vorrichtung.

Mit der Vorrichtung wird gearbeitet, indem den verschiedenen, 2-ur Aufnahme von Druckflüssigkeit bestimmten Kammern wahlweise Druckflüssigkeit zugeführt"wird. 'Die Zuführung erfolgt über entsprechende Kanäle, So ist-im Gehäuse 42 ein Kanal 150 vorgesehen, durch den die aontrale Kammer 97 zum Auswerfen des Werkstückes mit einer Zuführleitung 152 verbunden ist. Ein Kanal 154 verbindet die äußere Kammer SP- zum Zurückschieben des Kolbens 63 mit einer weiteren Zufuhr leitung 155· Ferner ist ein Bntlüftun^kanal 158 vorge-Hehen, über den der Kingkanal 54 in seinem oberhalb des ringförmigen Aufsatzes 94 liegenden Bereich zn entlüften ist. Im Abschlußpfropfen 50 ist ein Kanal 160 vorgesehen, durch den die Kammer 70 zum Vorsohlebeη des Kolbens 63 mit einer Zufuhrleitung 161 verbunden ist. leiter ist dem Kolben 63 ein Kanal 164 zugeordnet, durch den die Kammer 117 zur radialen Abstützung der .Matrize 110 mit einer Zufuhrleitung165 verbunden ist. Die für die-einzelnen Arbeiten benötigten Flüssigkeitsdruck^ sind verschieden und hängen ebenso von der J?orm des zu schaffenden Werkstückes, wie auch von dem zu verarbeitenden Werkstoff ab. Zur Herstellung eines Werkstückes, wie es im Beschreibungsteil zu J?ig. 1 bereits näher umrissen ist, aus einem 9^ Nickelrohling, Bind die Drücke der Über die einzelnen Zufuhrleitungen zuzuführenden Flüssigkelten etwa folgende:

Zufuhrleitung 152 - 0,07 kg je mm²; Zufuhrleitung 155 - 0,77 kg je mm \ Zufuhrleitung 161 - 0,77 kg je mm²; und Zufuhrleitung 165 - 24,6 kg je ram²*

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Um Leckverluste, also das unerviJnsohte Ahfliel?er. von Druckflüssigkeit aus den einzelnen Kammern au verhindern, sind diese abgedichtet. Die Abdichtung erfolgt fei der Hufferen iUngkammer 9^' einmal durch eine Dichtung J 70, die zwischen der radial äußeren Wand des Ringk-inals 5-A- ur.d den ringförmigen Aufsatz 94 Jn einer in diesem eingestochenen Nut angeordnet ist. leiter ist noch eine Pier tun.--; 17 L vorgesehen, die radial außen Im oberen Abschnitt, 64 den Folbens 6'5 in einer Nut angeordnet ist und gegen <}'?·> '.-nndnng der Bohrung 45 anlieft. Die .Dichtung 17J kntin ;:J ρ intze i bi_f ⁱ* auch zur Absicherung der ii'ainnit'i/ 70 dienen, für ;<'-e weiter noch eine Dichtung 174 vorgeßentm int, die 1 in u;'^f.erer bnohnitt 65 des Kolbens 63 in einer Hut nn^eordneh j nt und .;e^en die Wandung der i'äirchgpngfjbohrung 6.1 anlieft, '';γη-^ int _Zllr fluHtiigkeitsdichtenden "Be^rsnaun;· de τ K'aun»--" ','O riooh eine Dichtung 176 vor, etiefien, d.i.e in einem Rinp:V;;r-H'l in geordnet ist, der in der Auj^enfläctie den "!hnohiuiBpfr^ifen"- ^r*C anf;eordnet ist. Als Gebend ich tf lä ο tie ΐην die nif^tun/·; J 76 dient die Oberfläche der Ge^enbohrun^ 49 im 'reh-'iufie --K-'. nie Abdichtung der Kämme χ· 117 erfolgt in der bereits beschriebenen Weise über die Ilochdruckdichtungen rl und '?, die in den Kanälen 7^ bzv;, 79 angeordnet sind.

Die einzelnen Arbeitsstuferi der erfindun^s^eroäiten Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 4 geschildert, von denen die Figur 2 die Vorrichtung iu ihrer zur Aufnahme des Rohlings geeigneten Position zeigt, während die Figur 3 die Vorrichtung in jenem Zustand zeigt, in dem die Verformung des Rohlings 14-S beginnt. Fig. 4· zeigt schließlich die Vorrichtung bei der Beendigung des Verformungsvorganges.

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BAD

In der Γffnungssteilung gemäß Flg. 2 ist der Stempel 109 aus der Matrizenbohrüng 129, der Bohrung 89 und der Bohrung V6 zurückgezogen. Wenn der Stempel 109 zurückgezogen ist, bo ist die Feder 173 völlig entspannt und die den Rohling haltende Platte liegt teilweise vor dem Stempel 109. Durch die Lage der Platte 144 teilweise vor dem Ende des Stempels, ergibt sich eine taseenförraige Halterung 146 für den Rohling» die durch den Lagerzapfen 145 und die Stirnseite des Stempels 109 begrenzt ist.

Venn zum Zwecke der Schilderung des Verfahrensablaufes beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachfolgend davon ausgegangen wird, daß die über die Zufuhrleitungen 152, 155, 161 und 165 versorgten Druckflüssigkeitssysteme drucklos gefüllt sind, so ist der erste Arbeitsschritt, den Rohling 148 in der tassenförmigen Halterung 146 zu positionieren. Nachfolgend -wird die Kammer 117 über die Zufuhrleitung 165 und den Kanal 164 im Kolben 63 mit Druckflüssigkeit gefüllt. Dies hat eine Belastung des Dichtzylinders 116 zur Folge, durch die die Segmente 112 radial nach innen, entgegen der Kraft der Federn 121 und 122 verschoben werden. Die Radialverscbiebung der Segmente 112 ist beendet, sobald deren.Keilflächen 114 aneinander zur Anlage gelangt sind. In diesem Zustande bilden die oberen und die unteren Bogenflachen 124 bzw. 125 (Fig. 5) der einzelnen Segmente ,112 eine Bohrung 127 zur Aufnahme des Domes. 59 und eine Matrizenbohrung 129 zur Aufnahme des Stempels 109* Die Druckhöhe In der Kammer 117 ist so gewählt, daß nicht nur die Segmente 112 eine geschlossene Matrize bilden, sondern daß die Segmente auch gegeneinander verspannt 3ind, und zwar so stark, daß die Eadialkräfte, die bei der Verformung des V/erkstückes auf die Bogenflachen 125 der Segmente ausgeübt werden, die Matrize nicht zu öffnen, also die Segmente nicht auseinander zu drücken vermögen.

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BAD OBtOtNAt

Doi tje.jcülosaener !!atria« 110 wird der Bolzen YlO iil>or liier nicht weiter darren teilto Ilittel gugeu diese vorgeschoben, um den Rohling 14>-· und den Jtewpcl 109 durch die J3ohrung .'9 in die Mul-rl/iCnboli ·αι,; .L^ einzuführen, ','ährend den Vorbei ubes dcf; .'Tte'ijpelw 1V> ir.\. der λ<;Μ1π^ 14 in der tacaenf '&m\\i£Oii ii.'il'r.'i'un^ ?4(> _t;*.l .ilteti, biu die Jialteplatte 144 gegen die Schulter :K '"i "ber.rarv; der Hohruritj ;-^:6 Kur Pohrunj P 9 ί'Ι'ϋ'Μ'. Tn dl oar" Po ei ti. ^n wi*.'»l d^;o ilr.ttf? 144 durch die .--'cdoi' 14^ wvi.retid de; naouColijcadon weiteren Voracb.ubon do.'j "oI.oj,·? 1"⁷'9» ^en rHe.npelo ]09 und dea Rohlings 14^ ^ohni trti. Hut der Ilohliu,; 14> aeine !1,.Ierung 146 verlangen, ao wi»"d er cacii/oi.'tti'] .u: ··(· "oi· Laje gegenüber dom Stempc·! J.O'J durch die '"'(.■ L= ruh;.: ) ■../■;'." die Matrizenbohrung 129 während" des 'weitevon Yovu.;;;;:Io3 gehalten, bio er 2ur Anlago an dou .⁷Ot¹U i"9 ;■.ojmvi , -¹H) biü er die Position nvn".i} ^!;ii;;. 3 «irreicüi i it.

In einer i osition ^οια'ίΐ? /ij. 3 ist Jor· -oli·!;^ 11 durch daa untere Ende äon . oinen 5'.)» da^f· <-*i ore vudc- Ό; '.'-..(iinpola 109 und die Oberfläche dor i'iiriiOt.'bohrune,, l^'f ,/elaiten, die, wie "bereits naher bcHohriohen, durc!. ein f.laeaoa (ie~ winde 131 auf^eraul-t i;.H. Zt>r UeLU^-1 Piirc-h^'.CL't'er ..'er Hatrizenbohrung 129, und i.\;ar jäwinehf.·. lot Spüren er .'ewindegänge geinesaen, int iu woöontlieheu ^l ei el dc.i iur<; hinein er deü Rohlings 14^ und entapricht d^aiit dem ^ewiu.oeMten Durchiaesser des zu formenden, forti/ieti iiapffo'ruii^en . encstüclces. Die Tiefe der Gewinno,;'in;je kann beliebig' ^ew'ihlt werden. AIb vorteilhaft hat co niob jedocl erwiesen, v'enr lie Gewindetiefe halb so groi3 oder Ic]einer aüa die I'Mll'te der zulässigen JDurcluneaaertclerani« deo fertigen V erkef.ickes i3t. Lo wird ao in einem '.rbeitsgariß ein Verkstück geschaffen, das nachfolgend keiner weiteren Bearbeitungoschritte, wie bt ispieloweise einer [»iaienyionicrun^ bedarf.

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Weiter ist in der Arbeitsposition gemäß I¹Ig. 3 die äußere Ringkammer θο über die Zufuhr leitung 155 und den Kanal 154 mit Druckflüssigkeit versorgt. Durch den Druck in der Kammer 98 wird der Kolben 63 in Richtung auf den Äbschlußpfropfen 50 "belastet, so daß. er mit- seiner Schulter 66 fest gegen die Oberseite 51 des /ibschlußpfropfens 50 anliegt, wodurch die anfängliche Verformung des Höhlinges 152 ohne axiale Bewegung der Katriae 110 möglich in I;.

Bei solchermaßen gegen Axialverschiebung'gesichertem Kolben 63, liegt auch die in diesem geführte Matriae 110 feat, so daß bei-weiterera Vorschub des Bolzens 139 und des Stempels 109 gegen den Dorn 59 der Rohling 14? durch dessen· konisches Ende verformt wird, und zwar ao, daß das Rohlingsmaterial in die G-aage des (Jewindes 131 eintritt und die Hohlforra 111, die durch den ,Dorn 59» einen Teil der Matrizenbohrung 29 und die Oberseite des Stempels 109 begrenzt ist, vollständig ausfüllt. Dieser Arbeitaschritt bei der geschilderten, erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht jenem, der anhand der Pig. 1/in. bezug"auf den Übergang aus der Position gemäß Pig. IA in die Position gemäß Fig. 1 B erläutert wurde. Das Material des Rohlings 140, das nun die Hohlform 111 vollständig ausfüllt, ist durch die auf den Stempel 109 ausgeübten Kräfte unter Druck gehalten. .Die Höhe dieses Druckes ist ausreichend, um die Bildaamkeit des Rohlingämateriales soweit zu erhöhen, daß die Umformung des Rohlingsmateriales in das zu schaffende, napffönnige Werkstück ohne Bruch möglich ist.

lullt daa Material des Rohlings 1.48 den Hohlraum voll aua, und ist es entsprechend den vorstehenden Darlegungen unter Druck gehalten, so wird der Druck in der äußeren Ringkammer SP abgebaut und andererselto ein Druck in der Yorschub-

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rin.;jkaramer 70 aufgebaut, in die ^rJber die Zn fuhr- leitung und durch den Kanal 160 Druck fluss i.^ks it ei.n^ef^r'lirt ^vird. Durch diesen Oruckaufbau in der Kammer 70 wird der Kolben 5"5 nach oben verschoben, wobei di.e Matrize 110 ^itTsnoiniBen und über den lo'vn 59 ^eschoben vvi^d. TIe^c :^3iti-r roit d3r Verschiebung "rom Kolben 63 und Kutrl^e 110 r>io^v! oö*n wird, unabhängig hiervo.i, uuch der Stempel ICO üb-sr ie η Bolaen 139 in .^lfticher RinUtun >; axial /ernchol·.*.!, Γάο Vorfächubbewegungen der Matrize 110 und d^.i iHo:on^1i 1-^9 '3!.nd ^o aufeinander -ib^estinmit unl wenden durch ο.^Λ "^Tch^nde \biibiranun^ der Toraohublcrifte no te Heuert, Ir? ι vi Το1ινΊ'^Λ)ΐ der Hohlform 111 während dec bin.jvnnn ^. de? ■„ MlIn^e? in das angestrebte, napfffirmiere //eri-.fstMck 14^C', "on^tnnt bleibt. Durch die Kon-itanberh-iltun^ den ⁵Zo 1 urne-li -I'v:· '-^hlforni bei gleichseitiger Veränderung von dori.?n "¹^'t--i.lt Irjt erj, wie anhand de^ Fi^. 1 näher dar^ele^t, "ip'-Hoh, If.3 Material des Rohlingea 14 voll umschlossen, n.rid dnttiib unter Druck su halten, ao daß der -^eearnte ün]formun^spro?f)i" im '^uotand der erhöhten Blldrmmkeit des Materlales durcf ίο ffih^t werden kann.

Die Verformung des Rohlinges 14° wird Über Verformungskrafte erreicht, die gemeinsam vorn Stempel 09 und der gerillten Oberfläche der tiatrizenbohrun.^ 11'9 auf d>is Material des Rohlingea ausgeübt v^erden. i-ber den Stempel 109 wird der Rohling 14^t? axial belastet, und zwar im gleichen Maße, wie der Stempel 109 durch den Bolaen 139. Die Kraft, die durch die gerillte Oberfläche der Matrizenbohrung 129 auf d.io Material des Rohlings ausgeübt wird, ist eine axiale Zugkraft, deren Übertragung durch die Verzahnung zwischen der rilligen Oberfläche der Matrizenbohrung 129 und dem unter Druck stehenden, zu verformenden Material möglich ist. Diejenigen Bestandteile des Rohllngsmateriales, die beim Vorschub des Rohlingea in den

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Bereich des feststehenden Domes 59 kommen, wenden bei der Deformation des Rohlinges seitlich nach außen abgedrängt und bilden die V/and des zu schaffenden, napfftfrmigen Werk-. Stückes. Sind die Materialteile .erst einmal in die Wand abgedrängt.., so findet lediglich noch eine Verschiebung-längs der Oberfläche des Bornes 59 statt, und awar mit der Vorschubgeschwindigkeit der Matrize 1.10, was voraussetzt, daß ein Gleiten zwischen der Oberfläche des zn verformenden Materiales und der,Oberfläche der Matriisenbohruns 129 ausgeschlossen ist. ' ■

Aus der Verschiedenheit der Querschnittelachen des Rohlinges 148 und der Y/and des Werkstückes 149» und aus der verfahrensbedingten .Forderung, daß das Volumen- der geataltveränderlichen Hohlform 111 konstant gehalten werden muß, sobald der Rohling durch die Hohlform umschlossen ist und weiter auch unter Druck steht, ergibt sich, daß die Vorsch.ubgeschwindigk.eit der Matrize- 110 größer sein muß als die Vorschubgeschwindigkeit des Stempels 109. Wegen dieser erforderlichen Ilelativgeschwindigkeiten beim "Vorschub ist die Forderung, eine Relativbewegung zwischen dem Material des Rohlings und der Oberfläche der Matrisen-.bohrung vollständig außzuschliessen, nicht zn erfüllen. Die vorliegende, erfindungsgem'iße Vorrichtung arbeitet jedoch so, daß das Material des Rohlings, sobald es über die konische Oberfläche des Matrizeneinsatzes oder Domes 59 nach außen abgedrängt und Bestandteil der Wand des napffb'rraigen V.erkstückes 49. ist, keine Relativbewegung mehr gegenüber der Oberfläche der Matrizenbohrung 129 ausführt. Reibverluste zwischen der äußeren Oberfläche des teilverformten Materiales des Rohlinges und der Oberfläche der Matrizenbohrung sind daher ausgeschaltet.

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QAD ORIGtNAL.

I)Ie formung des napffönnigen V»erkyfcücke3 14 J aus dem llng 143 wird bei entsprechend gesteuertem Vorscuub des Stempels 109 und der Matrize llü fortgesetzt, bis das .verk sfcüek 149 die gewünschte iJndioria aufweist, list άίύβ der Fall, so wird die alruckxluaaigkeitSEUfuhr iiur ivHu.iier 70 unterbrochen, der Druck ia der ka;iiiaer aber ü.ufre.cut erlialten, und die Jtewegungsrichtung des über den iiulzen betätigten Stempels 109 umgekehrt, 30 daß der Stempel 109 aus der Matrizenbonruug 129» der Bohrung MJ uua der Bohrung -6 zurückgezogen wix'd. üer Stempel icy ar-i :iit anderen Porten aus der x"O;iition geinay i'ig. 4 vm'.iir in die Position gemäß i'ig. ^ zurückgerUhrt.

nachdem der Stempel 109 aus dein Gehäuse der \Oli. iou zurückgezogen ist, wird der Druck in der ί;Η.ύΐν(·Γ Λ abgebaut und andererseits wird die in der j-.-uiuiaer 'j'o υ<· Liuiliche flüssigkeit wieder unter Druck gecetz i., un J >war über die Zuführleitung 15ί? (i'ig. '<■) und den i.at;.^ ii>4 · Die Zufuhr von DruckilUsuigkeil. zur Kammer 'J ι·< Ajcm eine Vörschiebung des Kclbena 63 nach unten, η1.άο tun einer Position geinai,-: Pig. 4 in eine aosition _:jeü. i., ii¹ig.2. Da der Druck in d(a: Laua,ier l'l'l während des ^.nizei. l^:iüforuiprozesses aufrecht erhalteu worden ist und aa w«.. i.*-r die Außenfläche des naijfförwi^en ·. erkatückea 149 in vc-l.lem Koutakt mit der geriffelten Oberfläche der kfitri;■-■«-ubohrung 129 steht, bewintt die Verschiebung der Matrize zusaumen mit dein Kolueu t>3, daß das napi"fÖriin_; /,e «erkstück 149 von dem Jörn i>^vj abgestreift wird, ist diener .betreif vorgaug beendet, so wird der Jruck in der Kammer 117 abgebaut und die Segmente 1J2 der aufweitbaren Katrine werden dann unter dem Mnfluß der Pederelememte Ii'1 und 122 radial nach auken auseinander geschoben, dieses Abdrängen der Segmente 112 über die federn 121, lilt, hat

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zur x'Olge» daß die Außenfläche des äapXföiraigen Werketückes 149 von der mit !liefen versehenen Oberfläche der Matfizenbohrung 129 freikommt, so daß das v¹ ericatück aus der Vorrichtung in einen geeigneten Behälter fallen kann.. Bad Auswerfen de3- fertigen V'erks tückes aus der Verrichtung kunn dabei noch dadurch unterstützt werden, daß ein-Hediurn, z.B. Druckluft, in die Matrizenbohrung 129 Gingeführt wird, und' avur über die Zuführleitung 13*2, den Kanal 150, die zentrale' Kammer 92 und die Xanäle 101 in dem oberen Yerschluß-UiI 75. ^l . "

«aciideia der fertige Artikel aus der Vorrichtungausgeworfen ist, kann ein neuer üohling 14^:J in die tassenföruige 14β eingesetzt werden und der vorbesohriebene auf zur Formung eines weiteren Werkstückes eingeleitet werden.-

Das napffürmige V;.erkstück 149 ist vollständig f er big und bedarf nachfolgend keiner weiteren Bearbeitungen. Sie aus den Segmenten 112 aufgebaute Matrize ist durch den in der Kammer 117 aufgebauten Druck soweit vorgespannt, daß ein offnen, also ein auseinandergehen der Segmente 112 während des Verfcrmungsvorgangea verhindert wird, und das geformte 'ASrkatUck 149 weist im wesentlichen keinen G-rat auf. Darüberhinaus hat bei der Verformung das Abgleiten des Materialefj des -Kohlinges über den Dorn eine sehr gxatte Innenfläche des napfformigen Werkstückes zur Folge, OO da£ die Notwendigkeit weiterer Oberflächenbearbeitungen entfallen kann. · - . , "

Unter Umständen kann ea erwünscht sein, den fertigen Artikel durch eine FeinzugmatrizG zu schieben, um die durch die Gewindegänge 131 bei der Verformung verursachten Kerben

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y.u beseitigen, tfornuiJxrv.Ciit-e ist <Λί-:Ζ jtcicci nicht nci.wtndig, Ut., wit: bereite dar^tle^t vurcle, tiie Tiefe eier Cc-v/iLdc^aut'e 151 gleich; oiler kleiner alu ü:m \.α!ϊ·θ l"UieL"e£5CertcIt.rariZ ut.-tj i-u i'urr.emihn Teilen ^t;v"Lll v.<. j -tic; η lcU., v-mvl. eic . er_tt';;ic;]lt iiit, Ua,- O^r. gf-.^orr'-t-: ^r'f· .·. mim '-'■ '-'f.r. rlurcl. die '..^%t:\.iiiJcr^?'ii£je !'.'Ι Leu.; V_--^cti i'ei-l"-et. noch ii.'.e·· : ;-.Ί' oer j'i-r (1· s .fertige i-erfetücl. vevre^el ern:ii "cltM·- :.. '..Ie;,-.

duu_t> den ori"im^:-^!un,,iJi..ei:ii.;.i'en Τίί.:!Ίη ■ cvl A ϊ<ύο up— i\ :,*-, dev Perkijuti'.itJuUau.¹:' l»t;i F-er ■- ^!"".ur.?: >■ ■::</.<; r. ri'i'ö;¹!:..!- ^ en .,erkutück'tüj auü Π Labuis.teri.Jil ..ecijlici. u". l_£:;e π el ^ ;\^!:"'fcte, XiLi-I icA ais.n 1 luv'; na ,".ilon vt-r Rohlingen jeeJ; . >"*ι: r '';%;€;, ^eijfitenetii'alli: eiuc V..^rirniebeLi\HdlU:i.; we^s^ll·^; , Colin die PiId-,'.."*iii1;:r.l":: γ inert bcwMua.iten '.üß^iir^^^ix'l a u f >■"-■--'..'K-r. ooll, um) \\ώ Airlovmen der :;oLlin.jo wie vc.'beoChri --!.....,. 'i-'er Unii; linden kann e;j ;;üuj ^!;i.;_a bein, ein 1'uuG vier; .'./ί.ΙΙ.'ϊ^Όϋ ait einem ^eei^ne ten Crlei tjiit tel zu -/e^ueLeti, rfie .?.?. Indiuii oder ilhnlichrn, u.;? die üeibuu^' ^wiac).er dem *Ίι

ΊιΊ

ücP.litiaGü und dw f.-borxl^chr· de a '''orriefi ^r:T :.^T.^f oin I^Tini.T!um tierabaudrucken. Selbst unter dieser Voraussetzung ist das erfindungsgemuße Verfahren noch einfacher und weniger kootapielitf als mechaniache Feurbeitungaprozeade, die bisher sur HerFjtellung derartiger VerkatUcke Anwendung fanden, .!ü konnten in Anwendung dee erfindungs^enK-Jl'en Verfahrens in der Herstellung napfförmiger Artikel Lr&parnisc-ie eriiielt werden, di« i.?;i Veivjleicli au den Kositon Dei der biolang üblichen inaachineilen Herstellung im Γ-ereich einer üehnerpotenss liegen.

Ein euo^?itzlicher Vorteil deu erfindungsgemaßen Verfahrens int, daß auch unregelmäßig geformte Werkstücke hergestellt werden können, die nach den bekannten Tiefaieh- oder flieüpreßverfahren nicht herstellbar waren und die,

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aie in mechanisch-maschineller Bearbeitung hergestellt wurden, so teuer wurden, daß sich ihre fertigung aus Wirtschaf tlichkeitsgrüuden verbieten würde. So könnte beispielsweise ein Werkstück, das einen elliptischen Außenquerschnitt und einen polygonalen Irmenquerschnitt aufweist, mit einer Vorrichtung 40 gefertigt werden, die in δbweichuns von der dargestellten, einen Dorn polygonalen" Querschnittes aufweist, und bei der die Bohrung 129 der aufweitbaren Matrize HG in Abweichung von dem gezeigten, elliptisch statt kreisförmig ausgebildet ist. Abgesehen von diesen Änderungen könnte die Vorrichtung erhalten bleiben und auch das Verfahren •würde in gleicher "tfeise ablaufen .und der jeweils geformte Artikel ware zum Gebrauch fertig.

obwohl in der vorangegangenen Beschreibung der vorliegenden Jirfindung diese iia Hinblick auf die Verformung von drue topmast if izierbareti "Werkstoffen erläutert wurde, ist das er- !'indungsgemäße Verfahren und die au seiner Durchführung vorgesehene Vorrichtung selbstverständlich nicht auf solcuö Werkstoffe beschränkt, sondern umfaßt auch die Herateilung von Werkstücken aus Materialien oder Materialzusamiaensetaungen, die nicht unter die sogenannten druckplastifizierbaren V/erkstoffe fallen und die beispielsweise iu aufgesciiv/enimter, granulierter oder pulverisierter iOrm vorliegen.

Gculießlich können auch rohrförrnige 'Werkstücke, also solche Werkstücke, die durchgehende Außnehiiiungen oder Bohrungen aufweioen, nach dem erfindungsgeinäßen Verfaüren und mit der erfiridungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden, indem zunächst ein napffarmiges Werkstück in der beschriebenen Vi'eise hergestellt wird und indem nachfolgend der Boden

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OFHGtNAL

dieses uapi'fdrxaigen Werkstückes augeaeuüiuLea wird Vorteil der Herstellung vua aiit durctigeueuden iiusii oder I3otiruagea verseUeneu .."erkstückea aai" dieseiQ .«ege liegt daria, daß aucU aolcue ».eraisuucke auj -iouiiü_t;eu ü* oiazi_ta*eu Umforuiproze».. mil auacuiieaeeuieiii jCjjeia^ t werden kcinaeu, die sic.i -lnderudci innere und/oder ^uerscüaiotaküaturc-a ci

-..ericstiicke in kum_t j.i^i
iieurüeitungsveriaareii uei//U3teileu, eati'-ij it..

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BAD ORtGtNAL

Claims (1)

1. Δ 31 576 - a

   . - Dqu

   Ansprüche

   1.) ' Verfahren zur Herstellung einen Ue rkn til ekes durch Matei'ialumformung, dadurch ^ekennäelohnet, dhß das Material in einer forinveränderbaren Hohlforni unter Druck gesetzt und unter Änderung der Gestalt der Rohlforiri bei zumindest annähernd gleichbleibendem Volumen unter ständig bestehender iJriickbelaatung umgeformt wird.

   2» "/erfahren nach »naxrruch 1, ",ur Umformung eines druckplaatifizierbareti v/erkatoffea, dadurch ^ekennaeiobnet, daß das Material in der Hohlform ?.ur RrViöhun^ der Pildsarakeit in solchem Maße unter Druck gesetzt wird, daß eine Verformung ohne Bruch mb'gl ich /wird.

   3. Verfahrenmch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in vollem allseitigem Oberfläcbenkontakt von einer geschlossenen Hohl form umschlossen ist, die eine Matrize, einen Stempel und einen Dorn umfaßt, und daß dü.3 Hohlformvolumen bei ftelatiwersehiebung der- Matrize gegenüber dera Dorn konstant gehalten wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Auftreffen auf den Dorn durch diesen abgedrängte Material durch die Matrize bei deren Bewegung mitgenommen wird.

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   5. 7-3rfat:rori nacu eii-M dor vor*;'?. \;-?L „α lt.·.,. .-aupi.''5...'Uj, da da,ⁿch ;Gice:iti:30Lc:.ae ί, -Iu 3 «Viij '^üLuiiKsn Lu* -"iu^iforui ;jü ₀osteuerfc wird, .Ia2 nach IJnber'lruukuot.r-.m 1-jj lLitüri;.i..iij .lau R')iilraiLnvülu..T3U de::.; ' :teri -.Iv j Iu.·''.»-; _o ..al. j^ a.j.- au.; i -J- dati M'iteri.).] j;i το! !.!>,), o. I Inc» LI; i ;e;i) ' -oril ;.· j λ : .ι, ^kI nit aer H'jillfo.-V rjte-r.¹:.

   6. Voi'fäl.'r'fir; a.·..;! eitio:;; oln¹ .-:-.■· v:vq _: ^;.- ..n ;;:.""■■ .ti ν bis 5, iad'JiO;] fj^kenav-i-jIclaiBt, Λ-,Q d- ■: ,a:is:; \.^o..j._JC;a'; .la".uiui. durch Vuaübmij ilu-r ^:Γ·.·α·Γΐ au Γ dis iiac;·!.^« .l::.-·.; ,.. ·.■ :.ici 1-c _oj-S(ü.at wird und daß vw.hcend der rerir^.eba;:.· · ι ure L din ^^-IaIo',.-zelti_t;o Auaübusii-* von !!ruften au.f d^.i ^teii];el -uud aie 1'ο..·:ιΊ dar; M;rtc»rial unter Ifuc/.: ^eL-," tr,- wird.

   7. ^:hr.'£iJ..:'^%<-m nach .au;^ruch o, .UdIUuL ,.,.,i.euuuek

   da/.⁵ eine der Vü'.'at'hioburiü-ar i chhunj o.usprc-oneiide i.M der -iux den Stempel utnl die I'airi ,:■<, auu^eil υ toi; ..rüi'fce uui' das Witorial CT.«ertrag«η wirdi

   8. Vorrichtung zur Durchführung dea Veri'aLrena iur Ker-8teilung von Werkstücken durch Haterialuuiioiniung, insbesondere nach eine:r. oder mehreren der vorhergehenden /.n-SJ räche, dadurch gekennueiohnet, da/3 eine ^eächloüiume, formveränderbure Iiohlform (Π2) durch ein UuiJürn (12, 17, 19) begrenzt iet,und daß auf dao einwirkende Einrichtungen (ει.B. 139) vorjeueueri sind, durch die die Seatalt der Hohlform zunächst st ku verändern ist, daC die Hohlform in vollem, alloeitigen) OberflUchenkontakt mit dem von ihr aufgenommenen,druckbelaateten Riterial steht und durch die nacnfol&end die Gestalt der iiohlform unter Konstanthaltung ihres Volumens zur Umformung des Materiales veränderbar iat, das mit der Hohlform in vollem, allseitigem Oberflächenkontakt steht und druckbelastet 1st.

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   9- Vorrichtung nach Ynapruch 3, dadurch gekea daß das. ITifffurmwiirkziuu^ eine Matrize (12 bsw,110), einen Stempel (17 bzw. 109) und einen Dorn (19 bzw.59) aufweist, und daß Hatrizp, stempel und Dor ti relativ zueinander beweglich sind und susamajca die HoUIfόπα be^renssn.

   10". Vorrichtung.nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, ■ daß die'Matrize (110) aufweitbar ist.

   IX, Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (-110) mit einer Matrizenbohrung (IrD) versehen int und da3 die Uatrizenbohrury eine, einen hohen Reibkoeffizienten aufweisende Oberfläche hat.

   12, Yorriehtung- n«.ch Ariöprucli 9, 10 oder 11, dadurchgekennzelehnet, daß die Matrize (110) aus'Mehreren, irr* wesentlichen keilförroigen i'egffieriten (112) aufgebaut ist, die jeweils zumindest ef.-ic bogenförmige Ober fläche aufweisen., UtKi daß die bogenförmigen Oberflächen zusammen die Hatrizenbol-rung begrenzen.

   13» Yorfichtung ii^eL ;\nsx5ruch 11, dadurch gekennzeichnet,-daP die Oberfläche dex' Tratrizetjbohr.un^ zur. Erhöhung des Re3bkoeffidienten rnit ojuew 6-ewinde versehen ißt.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, da[> rl je Einrichtungen zur- Verschiebung von Stempel, Dorn und 1%'trize gegeneinander so ausgestaltet sind, daß der Stempel (109) und die Matrize (110) vor- und zurückbewegbar sind.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (59) etarr in einem Masehinengehäuse (42) angeordnet iat und einen, in die Matrizenbohrung (129) hinein-

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   ragenden l'eil aufweist, der in seiner i-orm aer i'orm des gewünschten Hohlraumes in dem zu formenden Werkstück (149) ent epr ic lit.

   16. 'vorrichtung nacu Anspruch li>, dadurch gekennzeicnnet, daß im foaachiuetigehäuse (4^) ein hin- und hergehender, weitere Teile aufnehmender Kolben (b3) angeordnet ist, der mit einer Ijurchgangsbohrung(4i>)veraehen ist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch Ib, dadurch gekennzeichnet, da£> die aufweitbare Matrize (110) innerhalb einer in dem kolben (bi>) vorgesehenen kammer (117) angeordnet ist und daß die Kammer mit einem Druckmedium füllbar ist, durch das radiale Stütakräi'te aui" die aufweitbare Matrize (110) ausübbar sind.

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