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Werkzeug für hohe Druckbeanspruchung Die Erfindung betrifft ein mit
einem aus Hartstoff, insbesondere Hartmetall oder keramischen Werkstoff bestehenden
Kern versehenes Werkzeug für hohe Druckbeanspruchung, insbesondere eine Preßmatrize
zum Fließpressen, Kaltpressen oder Warmpressen.
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Bisher ist man bei der Herstellung solcher Werkzeuge so vorgegangen,
daß der Hartstoffkörper mit einer oder mehreren aufgeschrumpften Fassungen, insbesondere
Stahlfassungen für hohe Druckbeanspruchungen umgeben wurde.
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Eine andere IIerstellungsmöglichkeit ist das Kalteinpressen der Hartstoffkörper
in die Fassungen.
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Durch das Kalteinpressen lassen sich wesentlich höhere Druckvorspannungen
im Hartstoffkörper erzielen als bei Verwendung von Mehrfachfassungen.
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Beide Rerstellungsverfahren sind jedoch mit nicht unerheblichen Schwierigkeiten
und Unsicherheitsfaktoren belastet.
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Da die verwendeten Fassungen unter hoher Druckvorspannung stehen,
müssen sie aus hochfesten, also teueren Werkstoffen gefertigt sein. Außerdem besteht
immer die Gefahr, daß -
bedingt durch Material - und/oder Verarbeitungsfehler - eine der Fassungen zerreißt
und Menschen gefährdet oder Zerstörungen hervorruft.
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Die Erfindung'hat sich die Aufgabe gestellt-, die oben geschilderten
Nachteile der bisher bekannten Werkzeug-Ausführungen weitgehend zu vermeiden und
zusätzlich wesent-lich höhere Druckvorspannungen im Werkzeug zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein mit einem aus Hartstoffinsbesondere
Hartmetall oder keramischen Werkstoff bestehenden Kern versehenes Werkzeug dadurch
gelöst, daß der Kern zwecks Erzeugung einer großen Druckvorspannung in ihm mit einem
aus Material, insbesondere Stahl großer Zugfestigkeit bestehenden Draht fest umwickelt
ist.
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Durch Umwicklung des Werkzeuges mit dünnem Draht, der eine hohe Zugfestigkeit
von vorzugsweise 300 kp/mm² oder mehr aufweist, können weitaus höhere Druckvorspannungen
erreicht werden als beispielsweise mit der Arbeitsweise des Kalteinpressens.
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Eine bevorzugte Ausführung des Erfindungsgegenstandes besteht darin,
daß der Kern mit einer insbesondere durch Aufschrumpfen aufgebrachten Fassung z.
B. aus Stahl, versehen ist, die ihrerseits mit dem Draht umwickelt ist.
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Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht
darin, daß d'as-Werkzeug mit einer insbesondere durch- Aufschrumpfen aufgebrachten
Fassung, z. B. aus Stahl,versehen ist.
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Es ist auch'vorteilhaft, den Draht mit einem Kunststoffkleber zu überziehen.
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Auf diese Weise kann die Kraftübertragung verbessert und die Lage
der einzelnen Drahtwindungen auf dem zugehörigen Teil gesichert werden.
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In der Zeichnung sind zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes einige
Ausführungsbeispiele dargestellt; es zeigen: Fig. 1 ein Werkzeug ohne Fassung, Fig.
2 ein Werkzeug mit einer aufgeschrumpften Stahlfassung, welche mit Draht umwickelt
ist, Fig. 3 ein Werkzeug mit einer Stahlfassung, wobei die Drahtwicklung auf den
Hartstoffkern aufgebracht ist und Fig. 4 und 5 den Fig. 2, bzw. 3 entsprechende
Ausführungen mit besonderer Formgebung der umwickelten Oberfläche der Stahlfassung,
bzw. des llartstoffkerns.
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In der einfachsten Ausführung besteht das Werkzeug aus einem Hartstoffkörper,
insbesondere einem IIartmetall- oder KeramiEzörper 1, der mit unter hoher Vorspannung
stehendem Draht 2 fest umwickelt ist.
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Der Draht besteht aus einem Material - beispielsweise Stahl - mit
einer hohen Zugfestigkeit von vorzugsweise 300 kp/mm² und mehr.
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Eine andere Ausführung des Werkzeuges besteht so dem liartstoffkern
1, auf den eine geeignete Stahlfassung 3 aufgeschrumpft ist. Diese wird ihrerseits
vom
Draht 2 umschlossen.
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Der Vorteil dieser Ausführung besteht in der Einsparung teueren Hartstoffmaterials.
Die Stahlfassung 3 kann nämlich aus normalen Stahl gefertigt werden, da die Druckvorspannung
durch die Drahtumw'icklung von außen aufgeprägt wird1 also für die Stahlfassung
keine Zerreißgefahr besteht.
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Die dritte dargestellte Ausführung des Werkzeugs entspricht im wesentlichen
derjenigen nach Fig. 1; jedoch ist auf den umwickelten Kern 1 zusätzlich eine Stahlfassung
4 aufgebracht. Der Draht ist somit vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Durch geeignete Gestaltung des umwickelten Teiles, d.h. der Stahlfassung
5, bzw. des von der Stahlfassung 6 umschlossenen Kerns i kann je nach Bedarf eine
mehr oder weniger große Vorspannung im Kern erzeugt werden.
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Diesselbe Wirkung läßt sich durch unterschiedliche Xu-rspannung des
Drahtes bem Wickeln in verschiedenen Bereichen des Werkzeugs, durch entsprechende
Anordnung der Windungen auf dem Werkzeug, sowie durch Verändern der Lagenzahl erreichen.
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Die in Fig. 4, bzw. -5 dargestellte Stahlfassung 5, bzw. 6 verhindert
außerdem eine Verschiebung des Hartstoffkerns 1 in Bewegungsrichtung des durch das
Werkzeug zu bearbeitenden Materials.
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Zur Verbesserung der Kraftübertragung und Sicherung der einzelnen
DrakEwindungen kann ein Kunststoffkleber, evtl. unter Zugabe geeigneten Füllstoffes,
verwendet werden.
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Es gehört auch noch zum Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn zur
Erzeugung der hohen Druckvorspannung im Werkzeug anstelle von Draht beispielsweise
Stahlband verwendet wird.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeugs besteht darin,
daß im Vergleich zu den bekannten Ausführungen im Werkzeug wesentlich höhere Drtuckvorspannungen
erzielt werden können. Erste Versuche mit dem neuartigen Werkzeug haben gezeigt,
daß' seine Standleistung infolge der höheren Druckvorspannung mindestens um den
Faktor 10 höher liegt.
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Die Druckvorspannung kann gezielt in bestimmten Bereichen des Werkzeugs
auf einfache Weise verändert werden, beispielsweise durch Vergrößerung oder Verkleinerung
der Vorspannung im Draht beim Wickeln oder durch unterschiedliche Lagenzahl.
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Für die Einfassung des Hartstoffkerns können aus normalen Stählen
bestehende Teile verwendet werden, da ihnen die Druckspannung von außen aufgeprägt
wird, also im Gegensatz zu den bisher üblichen Werkzeugen keine Zerreißgefahr besteht.
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Patentanspruche: