DE2201436A1

DE2201436A1 - Durch warmverformung hergestellte werkzeuge und maschinenteile

Info

Publication number: DE2201436A1
Application number: DE19722201436
Authority: DE
Inventors: Jun John Edward Swanstrom
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-14
Filing date: 1972-01-13
Publication date: 1973-04-19
Also published as: IT952022B; ES405605A1; SE382766B; US3739664A; FR2156512B1; JPS4847700A; FR2156512A1

Description

Durch Warmverformung hergestellte Werkzeuge und Maschinenteile

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Warmverformung und der Werkzeuge und Gesenke, die darin verwendet werden, und auch ein dieses Gebiet betreffendes Verfahren.

Auf dem Gebiet der Warmverformung von Werkzeugen und Maschinenteilen waren die Ziehwinkel immer positiv. Das bedeutet, daß das Gesenk immer so geformt war, daß für das Gesenk genügend Spielraum besteht, wenn es entfernt wird, nachdem das Werkstück geschmiedet wurde. Allgemein liegen die Ziehwinkel im Bereich von 7 bis 10°, um ein Ankleben der Schmiedestücke an den Gesenken zu verhindern. Der Zug soll immer von der Trennungslinie ausgehen, obwohl dr Ziehwinkel immer von der Hubrichtung der Schmiedepresse gemessen wird.

Eine andere grundlegende Berücksichtigung bei der Ausbildung des zu schmiedenden Stückes findet die Faserrichtung oder der

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Fluß des Materials, während es geschmiedet wird. Es ist allgemein anerkannt, daß durch Schmieden ein festerer Gegenstand erhalten werden kann als beispielsweise durch Gießen. Beim Gießen wird ein Gefüge erzeugt, das nach allen Richtungen gleich fest ist, wohingegen beim Schmieden die Zugfestigkeit des Schmiedestückes in der Fließrichtung größer ist als quer dazu, wodurch somit zusätzliche Festigkeit erzielt wird. Daher ist ein Schmiedestück in Jeder Richtung fester als ein ähnliches Gußstück infolge der Bearbeitung, die dem Metall zuteil wird. Das wichtigste Merkmal der Laufrichtung oder Faserrichtung des Metallflusses ist nicht so sehr in den Unterschied in den Spannungsfestigkeiten zu suchen, sondern in der Fähigkeit des Metalls, entlang den Fasern Erschütterungen, Abnutzung und Schlagen in einem weit größeren Ausmfl zu widerstehen als quer zur Laufrichtung. Dies ist insbesondere wichtig beim Gießen, Warmverformen oder Bearbeiten von verschiedenen Armen, Trägern, Gelenken oder ähnlichen Teilen, die Schwingungen oder Schlägen ausgesetzt sind.

Im Stand der Technik, wie er etwa in der US-Patentschrift 2 622 464 offenbart ist, ist ferner anerkannt, daß wenn die Fasern des Schmiedestücks bei einem Bearbeitungsvorgang geschnitten werden, die Festigkeit, die durch den

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Warmverformungsprozeß erzielt wird, stark vermindert wird und so weit verschwindet, daß für praktische Zwecke das Teil ebensogut zueist gegossen hätte werden können. Mtt anderen Worten, jedes Schmiedestück, das bearbeitet werden muß, insbesondere mit einem scharfen Werkzeug, um eine scharfe Kante oder einen scharfen Winkel zu erzeugen, führt zu einer Schwächung.

Die letztere Praxis findet man an der US-Patentschrift 2 640 381 offenbart. Das letztere Patent weist konstant darauf hin, gewisse Teile des Werkzeugs zu unterschneiden, was nachfolgend bei der Erfindung als Schmieden mit einem negativen Ziehwinkel bezeichnet werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist, geschmiedete Werkzeuge oder Maschinenteile herzustellen, bei denen die oben genannten Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens erste und zweite Teile an den Arbeitsteilen angeformt sind, daß die Teile

a) mindestens eine Nut aufweisen, deren eine Seite einen negativen Ziehwinkel und deren andere Seite einen größeren positiven Ziehwinkel aufweist, wobei die Seiten durch ein Stegteil getrennt sind, und

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wobei die Nut einstückig in das erste Arbeitsteil eingeformt ist und sich kontinuierlich unbearbeitet mit nicht unterbrochener iaseörichtung längs zum ersten Arbeitsteil erstreckt, und daß

b) mindestens eine Zunge einstückig an dem zweiten Arbeitsteil angeformt ist mit einer kontinuierlich unbearbeiteten und nicht unterbrochenen Faserrichtung, die sich längs des zweiten Arbeitsteils erstreckt, und wobei die Zunge auf der einen Seite einen negativen Ziehwinkel und auf der anderen Seite einen positiven Ziehwinkel besitzt, die durch einen schmalen Bereich voneinander getrennt sind,und wobei die negativen Ziehwinkel der Nut und der Zunge gleich sind.

Die vorliegende Erfindung erübrigt die Bearbeitung zur Bildung der Teile mit negativem Ziehwinkel, die Maschinenteile oder Werkzeuge darstellen. Es hat sich herausgestellt, daß die neue Schmiedemethode und das neue Gesenk, wenn sie mit umgekehrtem Zug bei kritischen und günstigen Punkten verwendet werden, zu einem Präzisionsschmiedestück führen, das bei der gegenwärtigen Praxis auf dem Gebiet der Warmverformung nicht erhalten werden kann. Das neue Verfahren kann bei einem Schmieden mit einem Fallhammer, beim Warmstauchen und bei einer Stauchmaschine verwendet werden, und es hat sich

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herausgestellt, daß die Lebensdauer des Gesenks nicht negativ beeinflußt wird. Das Verfahren kann ebenfalls beim Kaltpressen unter bestimmten Materialbedingungen und nach einer vorhergehenden Analyse des zu pressenden Teils verwendet werden. Das Schmiedeverfahren mit umgekehrtem Zug kann auch bei niedrigeren Temperaturen verwendet werden, wie es normalerweise angewendet wird, sogar bei der Kaltverformung bei Raumtemperaturen. Das efindungsgemäße Verfahren kann außerdem dazu verwendet werden, .anderes Material als Stahl und seine Legierungen zu schmieden, wie etwa Aluminium, Messing, Kupfer, Berrylliumkupfer und andere Nicht-Eisenmetalle oder anderes Material.

Die Erfindung sieht eine Verbesserung bei geschmiedeten Werkzeugen und Maschinenteilen vor, in deren Komponenten Formnuten und Formfedern einstückig im Arbeitsteil geformt sind, und zwar mit einem kontinuierlich nichtbearbeiteten, ununterbrochenen Fluß, der längs des Arbeitsteils verläuft.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden Schmiedewerkzeuge und Maschinenteile verwendet, die einen Schwenkmechanismus in Form einer bogenförmigen Nut und einer bo-

besitzen

genförmigen Feder/ bei denen ein umgekehrter Ziehwinkel verwendet wird. Die Teile werden ohne Bearbeitung geformt.

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Mit der Erfindung ist eine Konstruktion geschaffen, bei der ein negativer Ziehwinkel mit einem positiven kombiniert werden kann, wenn Werkzeuge oder Maschinenteile geschmiedet werden.

Mit der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Schmieden von Maschinenwerkzeugen und Teilen geschaffen, das einen negativen Ziehwinkel und einen größeren positiven Ziehwinkel verwendet, um die Teile zu formen, während ein heißer Metallrohling mit nicht unterbrochener Baserrichtung und ohne Schnitt bearbeitet wird.

Die Erfindung sieht ferner vor, Gesenke für Schmiedewerkzeuge und Maschinenteile zu schaffen, bei denen ein negativer Ziehwinkel zusammen mit einem positiven Ziehwinkel

sind in mindestens einem der Gesenkteile zu formen/ um ein Teil zu bilden, das keinen Schnitt und einen ununterbrochenen Fluß besitzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Handwerkzeug, das einen Schwenkbaren Feststellmechanismus Desitzt und das gemäß der Lehre der Erfindung hergestellt ist.

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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 entlang den Linien 2-2, und zwar eine Zunge von einem Teil des Handgriffs, der in einer Nut des anderen Handgriffteils gleitet.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung nti,,h Fig. 1 entlang der Linie 3-3, die die negativen und positiven Ziehwinkel des anderen Handgriffteils des Handwerkzeugs wiedergibt.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines Maschinenteils, wie etwa einer Ratsche, die gemäß der Lehre der Erfindung hergestellt ist.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 4.

Die Figuren 6a, 6b und 6c zeigen Draufsichten auf Haltekloben, die gemäß der Lehre der Erfindung hergest=Llt sind.

Die Figuren 7a, 7b und 7c zeigen Seitenansichten der Anordnungen nach den Figuren 6a bis 6c.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch zwei Gesenkteile, die ein Gesenk zum Schmieden eines Werkzeugteils bilden, das mehrere Nuten besitzt.

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Fig. 9 ^Lgt einen Schnitt durch zwei Teile, die ein Gesenk zum Schmieden eines Zungenteils bilden.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen die grundlegende Form eines Handwerkzeugs, das einen ersten Griffteil 10 und einen zweiten Griffteil 11 besitzt. Das Griffteil 10 besitzt eine Backe 12, die an seinem äußersten Ende geformt ist. Das Griffteil 11 besitzt eine Backe 13, die ebenfalls an derem äußersten Ende geformt ist. Die Griffteile und die Backen des Werkzeugs bilden die Arbeitsteile des verbesserten Werkzeugs. Um einen Winkel versetzt befindet sich ein mittlerer Abschnitt 14 des Handwerkzeugs, der sich zwischen dem Griffteil 10 und der Backe 12 erstreckt. Der mittlere Abschnitt 14 besitzt mehrere

eingeformte Nuten 15. Die Nuten 15 besitzen am Grund einen/wesentlichen flachen Abschnitt, der allgemein als Steg 16 bezeichnet werden kann. Ein länglicher Schlitz 17 ist in Längsrichtung des Zwischenabschnitts 14 ausgebildet in der Weise,

sich
daß eine Schraube 20/im Schlitz 17 bewegen kann. Die Schraube 20 besitzt zwei flache Kanten, die im Schlitz gleiten. Im Griffteil 11 ist eine Bohrung ausgebildet, und die Schraube 20 geht durch die Bohrung hindurch, wobei eine Mutter 21 auf die Schraube 10 geschraubt ist. Das Griffteil 11 besitzt eine Zunge oder Feder 22, die am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Die Feder 22 ist auf der einen Seite mit einem negativen Ziehi winkel ausgebildet. Auf der anderen Seite ist ein positiver

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Ziehwinkel gebildet, wobei die beiden Selten durch einen schmalen Bereich 23 getrennt sind, In jedem Fall ist der negative Ziehwinkel annähernd 5°, während der positive Ziehwinkel zumeist 5° und mehr beträgt.

Die Feder 22 kann schwenkbar um die Schraube 20 gedrerrc werden, so daß das Griffteil 11 im Schlitz 17 gleiten kann und somit in Eingriff mit einer vorgegebenen Nut 15 treten kann. Die negativen Ziehwinkel der Nuten und der Feder sind gleich. Es ist somit ein Schwenkmechanismus gebildet, bei dem die Teile in gleitender Zuordnung zueinander stehen.

Dadurch, daß nur geschmiedet wird, erübrigt sich jede spanabhebende Verformung bei der Formung der Nuten 15 und der Feder 22. Durch die Anwendung des Schmiedeverfahrens, das keine weitere spanabhebende Bearbeitung für die Zunge und die Nuten erfordert, ergibt sich, daß die Arbeitsteile mit einem kontinuierlich ungeschnittenen und ununterbrochenen Faserverlauf geformt sind, der sich längs der Arbeitsteile erstreckt.

Bevor der heiße Metallrohling geschmiedet wird, wird der Rohling zunächst auf annähernd 2250° Fahrenheit erwärmt. Der heiße Metallrohling wird in das Gesenk gelegt, wie es

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in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Die Gesenkteile werden zusammengebracht, um die Stücke zu formen, wie sie in den Figuren 2 und 3 wiedergegeben sind. In Fig. 8 ist ein erstes Gesenkteil 25 gezeigt, das eine im wesentlichen glatte und durchgehende Gravurfläche besitzt, die mit dem Metallrohling 26 in Eingriff gelangt. Ein anderes Gesenkteil 27 wird mit dem Geaenkteil 25 zusammen verwendet und hat eine Gravur, die mit dem Metallrohling in Eingriff gelangt. Die Gravur besitzt mehrere Nuten, die dem ersten Gesenkteil gegenüberliegen. Eine Seite der Nuten 28 des Gesenkteils 27 besitzt einen positiven Ziehwinkel von mehr als 5°, beispielsweise 8°. Die andere Seite der Nuten 29 hat einen negativen Ziehwinkel von annähernd 5°. Der Abschnitt zwischen den Nutenseiten wird als Stegabschnitt 30 bezeichnet. Eine Trennungslinie 32 stellt die Linie dar, entlang der die Gesenkteile 25 und 27 zusammengebracht werden.

Fig. 9 zeigt ein Paar Gesenkteile 35 und 37, die einen Me-

sitzt

tallrohling 36 formen. Das Gesenkteil 35 beV eine im wesentlichen glatte und durchgehende Gravur zwecks Eingriff des Metallrohlings 36. Das Gesenkteil 37 besitzt eine Gravur, in der mindestens eine Nut eingeformt ist. Die Nut 39 weist auf einer Seite einen negativen Ziehwinkel auf. Die andere Seite 38 weist einen positiveren Ziehwinkel auf. Ein Stegabschnitt AO ist zwischen den Nutenseiten geformt. Der

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positive Ziehwinkel ist wiederum großer als 5^C\ Der negative Ziehwinkel beträgt 5°.

Die Figuren 4 und 5 geben wieder, was durch d:.~ rwendung einer Warmverformung mit einem ι mgekehrten Zi= :v-nkel erhalten werden kann, nämlich ein gezahntes Teil -■; "3as gezahnte Teil wird offensichtlich fester sein» aa e.*.ne spanabhebende Bearbeitung zur Herstellung dieses Teils nicht erforderlich ist, bei der Unterschneidungen durch spanabhebende Verformung vorgenommen werden müßten, um die Zähne des gezahnten Teils zu erhalten. Das gezahnte Teil hat nicht nur eine größere Festigkeit, sonderr. die spanabhebende Verformung wird überflüssig; und somit entfällt für alle Maschinenteile, die gemäß der Lehre .''er T<'rf:riaung hergestellt werden, die spanabhebende Verformung. Es wird eine größere Genauigkeit und Gleichmäßigkeit für ö^e£ies Teil erzielt, wenn zahlreiche Stücke von der gleichen Gesenkgravur geformt werden.

Die Figuren 6 und 7 zeigen andere Formen von Haltekloben, wobei die Figuren 6a und 7a ein Teil zeigen, das eine quadratische FJäche aufweist, wohingegen die Figuren 6b und 7b einen Haltekloben wiedergeben, der eine dreieckige Fläche besitzt. Die Figuren 6c und 7c zeigen einen ilalte-

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kloben, der eine gekrümmte Fläche besitzt, ähnlich dem in den Figuren 1 bis 3. Man erkannt aus jeder der Figuren 6 und 7, daß keine spanabhebende Bearbeitung erforderlich ist, um den umgekehrten Ziehwinkel an den Teilen herzustellen.

Wie bereits vorstehend dargelegt, erfordert die Herstellung eines endgültigen Werkzeugs folgende Schritte.

A. Schmieden eines heißen Metallrohlings, der eine

heit
Temperatur von 2250° Fahrea!bes.itζt*.

B. Abkühlen der hergestellten Teile.

C. Wärmebehandlung und Endbearbeitung des Werkzeugs oder des Teils.

Man erkennt, daß keine spanabhebende Verformung für den Schwenkabschnitt des Werkzeugs erforderlich ist, wie es in Fig. 1 mit seinen Nuten und der Feder dargestellt ist. Daduch, daß sich eine spanabhebende Verformung erübrigt, wie etwa einem Senken des Teils 11 an der einzigen Feder 22 zur Erzielung eines genauen Radiu;; und Winkels, um in die Uuten hineinzupassen, entfällt auch e.ine kostfjpielige Bearbeitung. Da durch die Wärmebehandlung eine lun-tcre Füäche erlin] ton wird, nutzen und schür· j fen ."..ich die I Jut cn

die
und/Feder wonigor nb,a]ü wenn cie durch eine spanabhebende

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Verformung hergestellt v/erden würden.

Aus der Beschreibung geht hervor _t daß die vorliegende Er findung eine Verbesserung in der Formung von Kaschiner-tei- len und Handwerkzeugen bietet und eine kostspie] ige spanabhebende Bearbeitung, die dazu führt, daß die geschmiedeten Teile geschwächt werden, überflüssig macht. Die vorliegende Lehre sieht ein Mittel zum Schmieden eines Teils vor in der Weise, daß im Metall, während es im Gesenk bearbeitet wird, ein kontinuierlich ungeschnittener und ununterbrochener Faserverlauf erhalten wird. Indem Gesenke mit einem negativen Ziehwinkel und einem größeren positiven Ziehwinkel verwendet werden, kann mit den Gesenken ein verbessertes Erzeugnis hergestellt werden.

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Claims

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Patentansprüche :

ί1.!Geschmiedete Werkzeuge oder Maschinenteile, mit einem Paar zusammenwirkender Arbeitsteile, einer Haltevorrichtung, die die Arbeitsteile in Arbeitsstellung zueinander hält, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens erste und zweite Teile an den Arbeitsteilen angeformt sind, daß die Teile

a) mindestens eine Nut (15) aufweisen, deren eine Seite einen negativen Ziehwinkel und deren andere Seite einen größeren positiven Ziehwinkel aufweist, wobei die Seiten durch ein-Stegteil (16) getrennt sind, und wobei die Nut (15) einstückig in das erste Arbeitsteil eingeformt ist, das einen kontinuierlich ungeschnittenen, nicht unterbrochenen Faserverlauf, der sich längs des Arbeitsteils (10) erstreckt, aufweist, daß

b) mindestens eine Zunge oder Feder (22) einstückig an dem zweiten Arbeitsteil (11) angeformt ist, das einen kontinuierlich ungeschnittenen und nicht unterbrochenen Faserverlauf aufweist, der sich längs zum zweiten Arbeitsteil (10) erstreckt, wobei die Feder (22) auf einer Seite einen negativen Ziehwinkel und auf der anderen Seite einen positiven Ziehwinkei besitzt, die

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durch einen schmalen Bereich (23; voneinander getrennt sind, und wobei die negativen Ziehwinkel aer Hut (15) und der Feder (22) gleich sind,

2. Werkzeuge oder Maschinenteile nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkanordnung vorgehe;: -,■ ist, die mehrere Nuten aufweist, daß Qece Hut bogenförmig \n das erste 'Arbeitsteil (10) eingeformt ist, daß minde.3te.is eine Feder (22) bogenförmig ^r- - am zweiten Arbeitste.il (11) angeformt ist, das gleitend in einer der Hirten cle^ ersten Arbeitsteils (10) einsitzen kann,

3. Werkzeugs oder Maschinenteile nscu Aniyrruch i ooi-z 2, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Zi eh win'.·; -.:?.. μ-; son 1,1.LcL; grcGcr als der negative Ziehwinkel ist,

4. Werkzeuge oder Maschinenteile nach einein der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Zi<;hwinkel im wesentlichen 5 ist.

^lj. Verfahren zum Schmieden von Werkzeugen oder I in^ch inenteil en aus hoißon iletollrohlingon, wobei die 17ork?:eugc oder I-Iaücliinen- !(-■ilo . :.nsain!iienwirkende ArI)C itrAa il c nxr Mai i-(m_f die durch oi no JIa] te anordnung in /n-beitHf'tcilunf ^iu junnder gehalten

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werden können, und wobei ein Arbeitsteil mindestens eine eingeformte Nut und das andere Arbeitsteil mindestens eine einstückig angeformte Feder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der heiße Metallrohling mit einem kontinuierlich ungeschnittenen und ununterbrochenen Faserverlauf geschmiedet wird, der sich längs zum Arbeitsteil erstreckt, wobei alle Nuten auf einer Seite mit einem negativen Ziehwinkel und auf der anderen Seite mit einem größeren positiven Ziehwinkel geschmiedet werden, und wobei ein Stegabschnitt zwischen den Hutenseiten gebildet wird,

b) daß ein anderer heißer Metallrohling mit einem kontinuierlich ungeschnittenen und nicht unterbrochenen Faserverlauf -geschmiedet wird, der sich in Längsrichtung des Arbeitsteils erstreckt, während eine Feder mit einem negativen Ziehwinkel auf der einen Seite geformt wird, wobei die Feder auf der anderen Seite einen größeren positiven Ziehwinkel aufweist, und wobei ein schmaler Bereich zwischen den Seiten der Feder gebildet ist.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Ziehwinkel wesentlich größer als der negative Ziehwinkel ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Ziehwinkel im wesentlichen 5° ist.

8. Schmiedegesenk zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7 zum Schmieden von Werkzeugen und Maschinenteilen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aus Metallrohlingen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein erstes Gesenkteil (25) vorgesehen ist, das eine im wesentlichen glatte und durchgehende Gravur besitzt, daß

b) ein zweites Gesenkteil (27) vorgesehen ist, das eine Gravur besitzt, die mindestens eine Nut (29) aufweist, die dem ersten Gesenkteil (25) gegenüberliegt, daß die Nut auf einer Seite einen negativen Ziehwinkel und auf der anderen Seite einen größeren positiven Ziehwinkel besitzt, wobei die Seiten durch einen Stegabschnitt (29) getrennt sind, daß das erste und das zweite Gesenkteil (25, 27) eine Trennungslinie (32) bilden, die von dem ersten Gesenkten (25) nicht wei-

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ter entfernt ist als die Tiefe der Nut.

9. Gesenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der positive Ziehwinkel wesentlich größer als der negative Ziehwinkel ist.

10, Gesenk nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der negative Ziehwinkel im wesentlichen 5° beträgt.

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