DE205996C

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DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

REICH SPATENTAMTREICH SPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JV! 205996 -KLASSE 49#. GRUPPE - JV! 205996 - CLASS 49 #. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Oktober 1906 ab.Patented in the German Empire on October 19, 1906.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schmiedeiserner Wagenräder vermittels Pressens, welches im wesentlichen darin besteht, daß zunächst ein mittlerer Ringteil des Werkstückes von den Preßstückeri erfaßt und behufs Bildung eines Scheibenteiles in seiner Dicke vermindert wird und alsdann, während dieser Teil stetig eingeklemmt gehalten wird, nacheinander Nabe und KranzteilThe invention relates to a method for manufacturing wrought iron wagon wheels Pressing, which essentially consists in that first a central ring part of the workpiece detected by the Preßstückeri and for the purpose of forming a disc part in its thickness is reduced and then held steadily clamped during this part is, one after the other hub and rim part

ίο geformt werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß schon bei dem ersten Preßgang das Material für die Bildung der Nabe sowie dasjenige für die Bildung des Kranzes nach seiner Menge genau bestimmt und hierdurch sowie durch das Einklemmen des Scheibenteiles das sonst behufs richtiger Materialverteilung etwa erforderliche Fließen des Materials von der ,Nabe nach dem Kranz oder umgekehrt vermieden wird. Das hat den Vorteil, daß die Wege, welche das Material bei seinem Fließen unter dem Preßdrucke zurückzulegen hat, möglichst kurz werden, und infolgedessen der erforderliche Kraftaufwand auf ein verhältnismäßig geringes Maß beschränkt wird. Ähnliche Verfahren sind bereits bekannt. Doch beginntίο be shaped. In this way it is achieved that the material for the formation of the hub as well as that in the first pressing pass for the formation of the wreath exactly determined according to its quantity and thereby as well as through the clamping of the disc part which is otherwise necessary for the correct distribution of the material Flow of material from the hub to the rim or vice versa is avoided will. This has the advantage that the paths which the material flows under when it flows the press pressure has to be as short as possible, and consequently the required Effort is limited to a relatively low level. Similar procedures are already known. But begins

\ bei dem einen, obgleich das Werkstück auch hier von dem Preßstempel zunächst in seinem mittleren Ringteil getroffen und durchgebogen wird, der eigentliche Preßvorgang am Rande des Werkstückes, weil die beiden Gesenkteile bei der gegenseitigen Annäherung an dieser Stelle den geringsten Abstand normal zu den Druckflächen haben. Infolgedessen muß ein großer Teil des Materials bei der weiteren Annäherung der Gesenkteile durch diese engste, also den größten Widerstand bietende Stelle der Druckrichtung entgegen nach außen fließen.\ in the case of one, although here too the workpiece is initially in his middle ring part is hit and bent, the actual pressing process on the edge of the workpiece, because the two die parts approach one another Place the smallest distance normal to the printing surfaces. As a result, a must large part of the material in the further approach of the die parts through this narrowest, that is, the point offering the greatest resistance to the direction of pressure flow outwards.

. Die Materialwege werden daher größer, und das Fließen erfolgt unter ungünstigen Verhält- ' riissen, durch die ein großer Kraftaufwand bedingt wird.. The material paths are therefore larger, and the flow takes place under unfavorable conditions- ' cracks, which require a great deal of force.

Gemäß einem anderen bekannten' Verfahren wirken die Preßgesenke bei dem ersten Preßgang ebenfalls auf einen mittleren Ringteil des ■ Arbeitsstückes behufs Vorbereitung der Radscheibe ein, zugleich erfolgt aber durch das Vordringen eines Ober- und Unterdornes die Bildung der Nabe dadurch, daß die Dorne das Material nach außen drängen, welches also, da das Werkstück nicht von vornherein in dem Scheibenteil festgeklemmt wird, möglicherweise in den Scheibenteil zurück- und durch diesen nach außen fließt. Die Bestimmung des für die Bildung der Nabe erforderlichen Materials ist bei dieser Arbeitsweise um so mehr erschwert, als die Nabendorne ihre Verdrängungstätigkeit eher beginnen, als der :zur Bildung der Scheibe bestimmte Teil des Werkstückes von den Gesenken gefaßt wird. .According to another known 'method the press dies also act on a central ring part during the first press cycle of the ■ work piece for the preparation of the wheel disc, but at the same time takes place through the advance of an upper and lower mandrel, the formation of the hub by the fact that the mandrels push the material outwards, which is because the workpiece is not a priori is clamped in the disc part, possibly back and forth into the disc part flows through this to the outside. Determining what is necessary for the formation of the hub Materials is all the more difficult in this way of working than the hub mandrels are theirs The displacement activity begins sooner than the part of the Workpiece is gripped by the dies. .

Auf den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen die Figuren verschiedene Ausführungsformen.. In the accompanying drawings, the figures illustrate various embodiments.

Fig. i, 2, 3, 4 und 5 zeigen in der Schnittansicht eine Presse in den verschiedenen Stellungen für die ersten Preßstufen.FIGS. I, 2, 3, 4 and 5 show in a sectional view a press in the various Positions for the first press stages.

Fig. 6 und 7 zeigen ebenfalls im Schnitt eine Presse zum Schmieden des Laufflächenteiles.6 and 7 also show in section a press for forging the tread part.

Fig. 8 und 9 zeigen eine Presse zur weiteren Bearbeitung des Rades und zum weiteren Zusammendrücken der Lauffläche und des Flansches: 8 and 9 show a press for further processing of the wheel and for further compression the running surface and the flange:

Fig. 10 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht den Flansch, wie er in der Presse der Fig. 6 und 7 gebildet wird, während die punktierten Linien den Flansch nach Verlassen der in Pig. ι bis 5 gezeigten Presse darstellen.Fig. 10 shows an enlarged sectional view of the flange as it is in the press of Fig. 6 and 7 is formed while the dotted lines the flange after leaving the in Pig. represent ι to 5 shown press.

Fig. ti zeigt in der Schnittansicht in vollen Linien den fertigen Flansch nach Verlassen der in Fig. 8 und 9 gezeigten Presse, während die punktierten Linien den Flansch nach Verlassen der in Fig. 6 und 7 gezeigten Presse darstellen.Fig. Ti shows in the sectional view in full Lines the finished flange after exiting the press shown in Figures 8 and 9 while the dotted lines the flange after leaving the press shown in Figs represent.

Fig. 12 zeigt in vollen Linien den Nabenteil nach Verlassen der in Fig. 6 und 7 gezeigten Presse und in punktierten Linien den Nabenteil nach Verlassen der in Fig. 1 bis 5 gezeigten Presse.FIG. 12 shows in full lines the hub portion after exiting that shown in FIGS. 6 and 7 Press and in dotted lines the hub part after leaving the one shown in FIGS. 1 to 5 Press.

Nach einer Ausführungsform wird ein Arbeitsstück 1, welches auf eine geeignete Schmiedhitze gebracht ist,.auf eine Matrize 2 aufgelegt und darauf durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Nuten oder Stufen 3,¹ zentriert. Eine Patrize 4 wird darauf von einer beispielsweise hydraulischen Presse nach abwärts - bewegt. Die Matrize 2 besitzt eine schalenförmige Aushöhlung 5, die bei der gezeigten Ausführungsform im wesentlichen zylindrisch ist, und unterhalb welcher sich ein verengter Teil 50 zur Formung der Rippe, des Rades befindet.According to one embodiment, a work piece 1, which has been brought to a suitable forging heat, is placed on a die 2 and centered ^{thereon by suitable means, for example by grooves or steps 3, 1.} A male mold 4 is then moved downwards by a hydraulic press, for example. The die 2 has a bowl-shaped cavity 5 which, in the embodiment shown, is essentially cylindrical, and below which there is a narrowed part 50 for forming the rib of the wheel.

Dieser Teil 50 ist dann mit dem oberen Teil 5 durch eine gekrümmte Fläche 51 verbunden. Unterhalb des Teiles 50 zur Formung der Rippe ist, mit demselben durch eine Kurve verbunden, eine mittlere Aushöhlung 11 zur Bildung des Nabenteiles vorgesehen. An diese Aushöhlung schließt sich eine mittlere Bohrung zur Aufnahme eines Domes 13 an.This part 50 is then connected to the upper part 5 by a curved surface 51. Below the part 50 for forming the rib is, with the same by a curve connected, a central cavity 11 is provided to form the hub part. To this The cavity is followed by a central bore for receiving a dome 13.

Die Patrize 4 besitzt geringeren Durchmesser als die Mündung oder der obere Teil der schalenförmigen Aushöhlung 5 der Matrize, so daß beim Abwärtsbewegen der Patrize ein Raum 52 zur Bildung der Lauffläche 7 des Rades verbleibt.The patrix 4 has a smaller diameter than the mouth or the upper part of the cup-shaped cavity 5 of the die, so that when moving down the patrix a Space 52 remains to form the tread 7 of the wheel.

Ein ringförmiger Ansatz der Patrize 4 preßt beim Abwärtsdrücken das Arbeitsstück in eine schalenförmige Gestalt. Die Wangen des Ansatzes kommen dabei zuerst mit dem äußeren Rippenteil des Arbeitsstückes bei 8 in Berührung (Fig. 2), so daß das Arbeitsstück zunächst an dieser Stelle einen Druck erfährt, und das Metall von hier nach einwärts in die Nabenaushöhlungen 10. und 11 der Matrize bzw. Patrize gepreßt wird. Das bei dieser Bildung eines verdünnten Rippenteiles 9 nach einwärts gepreßte Metall wird infolgedessen dazu benutzt, die Bildung des Nabenteiles zu unterstützen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der Rippenteil des Arbeitsstückes wird beim ersten Arbeitshub der Matrize bzw. Patrize zur endgültigen Dicke gebracht, und dieser Teil dann in den folgenden Stufen derart zwischen der Matrize und Patrize eingeklemmt gehalten, daß ein Rückwärtsfließen des Metalles nach auswärts verhindert wird.An annular extension of the male mold 4 presses the workpiece into one when it is pressed down cupped shape. The cheeks of the attachment come first with the outer one Rib portion of the work piece at 8 in contact (Fig. 2), so that the work piece first at this point experiences a pressure, and the metal from here inwards into the Hub cavities 10 and 11 of the die or patrix is pressed. This in this formation of a thinned rib part 9 according to Inwardly pressed metal is consequently used to form the hub part as shown in Fig. 3. The rib part of the work piece becomes the first Working stroke of the die or male die brought to the final thickness, and then this part held clamped between the female part and male part in the following stages, that a backward flow of the metal to the outside is prevented.

Die folgende Arbeitsstufe besteht darin, den Nabenteil des Rades durch Auswärtspressen des Metalles zu bilden. Die Dorne 12 und 13 werden zu diesem Zweck gegeneinander gepreßt. , Der Rippenteil 9 wird hierbei jedoch zwischen der Matrize und Patrize eingeklemmt gehalten, so daß das Metall beim Gegeneinanderpressen der Dorne 12, 13 auf die Räume 10,11 der Matrize und Patrize beschränkt wird, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Räume 10,11 für die Nabenteile werden dabei nahezu mit Metall gefüllt. Wenn gewünscht, kann der obere mittlere Dorn 12 mit der Patrize 4 nach abwärts bewegt und der Dorn 13 nach Vollendung des Hubes der Patrize 4 und des Domes 12 gehoben werden, wodurch ebenfalls die in Fig. 4 gezeigte Lage der Teile erzielt wird.The next stage of work is to press out the hub portion of the wheel of the metal. The mandrels 12 and 13 are pressed against one another for this purpose. , However, the rib part 9 is held clamped between the die and the patrix, so that the metal when pressing the mandrels 12, 13 on the spaces 10,11 the female and male mold is limited, as shown in FIG. The rooms 10,11 for the hub parts are almost filled with metal. If desired, the upper middle mandrel 12 with the male mold 4 moved downwards and the mandrel 13 after completion of the stroke of the male mold 4 and the dome 12 are lifted, whereby the in Fig. 4 shown position of the parts is achieved.

Die endgültige Durchbohrung des mittleren Nabenteiles 16,17 erfolgt dann durch einen Spitzdorn 14, welcher nach Herausnahme des Domes 13 in die Presse eingesetzt' und durch die verbliebene mittlere Rippe hindurch aufwärts bewegt wird. Das Metall wird dabei wieder nach auswärts gepreßt, jedoch infolge der Einklemmung des Rippenteiles 9 auf den Nabenteil beschränkt, wo es die noch freigelassenen Räume 10,11 der Matrize und Patrize ausfüllt.The final through-hole of the central hub part 16,17 is then carried out by a Pointed mandrel 14, which inserted into the press after removal of the dome 13 'and through the remaining central rib is moved upward through it. The metal is doing it pressed outwards again, but due to the entrapment of the rib part 9 on the Hub part limited where there are the spaces 10, 11 of the matrix and patrix that are still left free fills out.

Der Dorn 13 könnte auch von Anfang an durch einen Dorn 14 ersetzt werden, wobei die Wirkung mit Bezug auf die Bearbeitung des Metalles dieselbe bleibt.The mandrel 13 could also be replaced from the start by a mandrel 14, wherein the effect with regard to the working of the metal remains the same.

Es ist ersichtlich, daß das Metall bei allen Stufen des oben beschriebenen Arbeitsprozesses unter Druck steht, und daß ein Auswärtsfiießen des Metalles über den verdünnten Rippenteil 9 nicht eintreten kann. Ferner treten irgendwelche Verluste an Metall nicht ein. Das ganze Metall des Arbeitsstückes wird zur Bildung des Rades benutzt.It can be seen that the metal is in all stages of the working process described above is under pressure and that the metal will flow outwards over the thinned fin part 9 cannot occur. Furthermore, any metal losses do not occur. That all metal of the workpiece is used to form the wheel.

Zur Bildung des schalenartigen Arbeite-Stückes wird vorteilhaft ein anfängliches Ar-' beitsstück 1 benutzt, welches größeren Durchmesser besitzt als das endgültige Rad, aber dünner ist als dasselbe. Die Dicke und Größe des ursprünglichen Arbeitsstückes kann jedoch in gewissen Grenzen abgeändert werden, wie in Fig. ι in punktierten Linien angedeutet. In diesem Falle wird mehr Metall in den Nabenteil gepreßt, und der die Lauffläche bildende Teil des Rades muß mehr verdünnt werden.To form the bowl-like work piece, an initial ar- ' Beitsstück 1 used, which has a larger diameter than the final wheel, but is thinner than the same. However, the thickness and size of the original work piece can Be modified within certain limits, as indicated in Fig. ι in dotted lines. In this case, more metal is pressed into the hub part, and that forming the tread Part of the wheel needs to be thinned out more.

Es ist ersichtlich, daß der verdünnte Rippenteil 9 des schalenförmigen Arbeitsstückes mit dem die Lauffläche bildenden Teil 7 durch eine allmählich verlaufende Kurve verbunden ist. Durch den allmählichen .· Übergang von dem verdünnten Rippenteil zum dickeren Laufflächenteil wird verhindert, daß Brüche oder Risse am verdünnten Rippenteil während Bildung desselben auftreten.It can be seen that the thinned rib part 9 of the bowl-shaped work piece with the part 7 forming the tread is connected by a gradually extending curve is. Due to the gradual transition from the thinned rib part to the thicker tread part is prevented from breaking or cracking the thinned rib part during formation the same occur.

Das in der beschriebenen Weise erzeugte schalenförmige Arbeitsstück 20 wird darauf vorteilhaft wieder erhitzt und darauf in weiteren Schmiedepressen bearbeitet, um die Lauffläche zu bilden und wenn notwendig, die Nabe desThe shell-shaped work piece 20 produced in the manner described is then placed on it advantageously reheated and then processed in further forging presses to the running surface to form and, if necessary, the hub of the

Rades weiter zusammenzupressen. Nach der Fig. 6 wird das Arbeitsstück 20 zu diesem Zweck auf einem gewölbten ringförmigen Teil 21 der mittleren Matrize 22 gebracht und der mittlere Dorn 23 dann durch das Auge 24 des Arbeitsstückes hindurchgeführt. Die Matrize 22 wird darauf gehoben, um während eines Einklemmens des Rippenteiles 9 das Arbeitsstück 20 zu pressen. Letzteres wird hierbei etwas umgeformt, wenn auch nicht wesentlich zusammengepreßt. Sollte dies erforderlich sein, dann wird der vorher gebildete Nabenteil des Arbeitsstückes um den Dorn 23 zusammengepreßt, wie Fig. 12 dies in punktierten und vollen Linien zeigt. Nach dem Einklemmen des Arbeitsstückes in der angegebenen Weise wird der die Lauffläche bildende Teil 7 des Arbeitsstückes zur Bildung der Lauffläche und des Flansches bearbeitet und mit Bezug auf den Rippenteil zentriert. Das wird mittels der ringförmigen Matrize 27 bewirkt, welche bei der Aufwärtsbewegung (s. Fig. 7) den Laufflächen- und Flanschteil bearbeitet. Die ringförmige Matrize 27 besitzt eine Aushöhlung 28, welche mit der Grundfläche 29 der seitlich geneigten Fläche 30 zur Formung der Lauffläche sowie der erweiterten Aushöhlung 31 versehen ist. Letztere arbeitet mit einer ringförmigen Aushöhlung 32 der Patrize 25 zusammen, um die Lauffläche und den Flansch zu schmieden, wie dies in Fig. 7 und 10 veranschaulicht ist. Es ist zu bemerken, daß der zur Bildung der Lauffläche dienende Teil des Arbeitsstückes dicker ist als der Ringraum 28, so' daß dasPress the wheel together further. According to FIG. 6, the workpiece 20 becomes this Purpose placed on a curved annular part 21 of the central die 22 and the middle mandrel 23 then passed through the eye 24 of the workpiece. The die 22 is lifted to the work piece during a pinching of the rib part 9 20 to press. The latter is somewhat reshaped, even if not significantly compressed. Should this be necessary, then the previously formed hub part of the workpiece is pressed together around the mandrel 23, as Fig. 12 shows in dotted and solid lines. After being pinched of the workpiece in the manner indicated is the part 7 of the tread forming the Work piece machined to form the tread and the flange and with reference to centered the rib part. This is effected by means of the annular die 27, which machined the running surface and flange part during the upward movement (see FIG. 7). The ring-shaped Die 27 has a cavity 28, which with the base 29 of the laterally inclined Surface 30 for shaping the running surface and the enlarged cavity 31 are provided is. The latter works with an annular cavity 32 of the male part 25 to forging the tread and flange as illustrated in Figs. It should be noted that the part of the workpiece which is used to form the tread is thicker than the annular space 28, so 'that the

Metall bei diesem Preß- oder Schmiedevorgang zuerst gegen den Rippenteil nach einwärts gepreßt wird, wodurch ein größerer Druck auf den Teil 7 des Arbeitsstückes bzw. auf die Lauffläche ausgeübt wird, um dasselbe in hohem Maße zusammenzupressen. Das dabei nach innen und rückwärts fließende Metall füllt dann die Aushöhlung 31 der Matrize 27 sowie den Ringraum 32 der Patrize 25, so daß zunächst das Metall zur Bildung des Kopfteiles 33 gepreßt und darauf ausgebreitet wird, um den Flansch teil 34 der Lauffläche zu bilden. Bei diesem Arbeitsvorgang wird die Lauffläche ferner mit Bezug auf den Rippenteil zentriert, und die verschiedenen Teile des Arbeitsstückes werden nahezu auf die gewünschte Gestalt gebracht. Bei diesem Arbeitsvorgange wird der die Lauffläche tragende Teil jedoch dicker oder tiefer gelassen als dies für das vollendete Rad erforderlich ist, um Metall für das weitere Zusammenpressen und Schmieden der Lauffläche nach erfolgter Abkühlung zu lassen und dadurch das Verdichten des Arbeitsstückes zu vergrößern. Aus der in Fig. 7 gezeigten Presse wird das Arbeitsstück in eine weitere, vorteilhaft nach den Fig. 8 und 9 ausgebildete Presse gebracht, um den Rippenteil durch Umlegung der Kurve nochmals zu bearbeiten und gleichzeitig die Lauffläche mit dem den Laufflansch bildenden Teil nochmals zusammenzudrücken. Das Arbeitsstück wird nach Fig. 8 auf eine Matrize 36 und den mittleren Dorn 37 gebracht und darauf die Patrize 38 nach abwärts gepreßt. Dieser letzte Preßvorgang wirkt hauptsächlich auf die Lauffläche und den Flansch des Arbeitsstückes und bringt denselben von der in Fig. 11 in punktierten Linien gezeigten zu der in dieser Figur in vollen Linien gezeigten Form. Dieser letzte Arbeitshub findet dabei ohne Wiedererhitzung des Arbeitsstückes statt, nachdem dasselbe sich genügend abgekühlt hat, um eine große Zusammendrückung und Verdichtung der Lauffläche und des Flanschteiles bei niedriger Temperatur zu erhalten. Hierbei werden dann die Vorteile erzielt, welche durch die Bearbeitung des Metalles bei niedriger Temperatur sich ergeben. Die Faserstruktur des Laufteiles des Rades wird dabei voll ausgebildet und so ein starker gehärteter Laufflächen- und Flanschteil erzielt. Die einzigen Behandlungen, welche das in dieser Weise gebildete Rad noch notwendig hat, betreffen das Bearbeiten der Nabenbohrung sowie das Entfernen des bei den Preß- und Schmiedevorgängen gebildeten Grates.During this pressing or forging process, metal is first pressed inwards against the rib part is, whereby a greater pressure on the part 7 of the workpiece or on the Tread is exerted to compress the same to a great extent. That after inside and backward flowing metal then fills the cavity 31 of the die 27 as well the annular space 32 of the male mold 25, so that initially the metal to form the head part 33 pressed and spread thereon to form the flange part 34 of the tread. at During this operation, the tread is also centered with respect to the rib part, and the various parts of the work piece are brought almost to the desired shape. In this operation, however, the part carrying the tread becomes thicker or left lower than is necessary for the completed wheel, to metal for the further Pressing and forging the running surface after cooling down and thereby increasing the compression of the workpiece. From the press shown in FIG the workpiece is in a further, advantageously designed according to FIGS. 8 and 9 press brought to work the rib part again by relocating the curve and at the same time the running surface with the running flange to compress the forming part again. According to FIG. 8, the work piece is placed on a die 36 and the central mandrel 37 brought and then pressed the male part 38 downwards. This last pressing process acts mainly on the running surface and the flange of the workpiece and brings the same from that shown in dotted lines in Fig. 11 to that in full in this figure Lines shown shape. This last working stroke takes place without reheating the Work piece takes place after it has cooled down enough to cause great compression and to obtain compression of the tread and the flange part at a low temperature. The Achieved advantages that result from machining the metal at low temperature. The fiber structure of the running part of the wheel is fully developed and so a strong hardened running surface and flange part achieved. The only treatments which the wheel formed in this way is still necessary, concern the machining of the hub bore and removing the burrs formed in the pressing and forging operations.

Claims

90 patent claims:

1. Pressing process for the production of wrought iron wagon wheels, characterized in that that first by reducing the thickness of the ring part of the workpiece, the rib or disk part of the Wheel formed, then, while the latter is kept steadily clamped, one after the other the hub is formed in that the metal through the upper and lower mandrel in cavities the die is pressed and pierced by another mandrel to complete the hub shape and then the rim of the wheel by pressing inwards, the flange by pressing outwards of the metal is made.

2. Press for performing the method according to claim 1, consisting of an upper die lind shell-like hollowed-out lower die with opposing ring-shaped Projections, characterized in that the projections when adjusting of the die parts against one another, the workpiece first concentrates in a central position Press ring parts together.

1 sheet of drawings.