DE2340376A1

DE2340376A1 - Verfahren zum formen von aus superplastischen legierungen bestehenden blechen oder tafeln

Info

Publication number: DE2340376A1
Application number: DE19732340376
Authority: DE
Inventors: Colin John Swanson
Original assignee: ISC Alloys Ltd
Current assignee: ISC Alloys Ltd
Priority date: 1972-08-16
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1974-02-28
Also published as: AU5928473A; ES417850A1; JPS532148B2; FR2196209A1; US3898827A; FR2196209B1; IT992939B; CA991028A; JPS49123969A; GB1392830A

Description

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l/Mü-22126 8023 Pullach, den 9. August 1973

ISC ALLOYS LIMITED, Austral House, Baslnghall Avenue, London EC2 England

Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen oder Tafeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckformen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen oder Tafeln, beispielsweise Legierungen, die eine merkliche Empfindlichkeit gegenüber der Belastungsgeschwindigkeit aufweisen.

Das Phenomen der Superplastizität und einige der Legierungen, welche diese Eigenschaft zeigen, sind beispielsweise im "Journal of Metals", Dezember 1962, Seiten 914 - 919 in einem Artikel des Autors Underwood mit dem Titel "A Review of Superplasticity and Related Phenomenon" beschrieben. Ein Beispiel einer derartigen superplastischen Legierung ist eine Legierung, die aus 22? Aluminium und 78? Zink besteht, welche durch eine bestimmte Wärmebehandlung mit anschließender Abkühlung in den superplastischen Zustand überführt wurde.

In dem britischen Patent Nr. 1 120 007 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Rohling aus einem Blech aus superplastischer Legierung über der öffnung eines geschlossenen Raumes, d.h. einer Ausnehmung oder Höhlung angeordnet wird, um dadurch einen "geschlossenen Raum" zwischen dem Blechrohling und der Höhlung zu bildenj das aus der Legierung bestehende Blech wird dann veran-

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laßt, die Form einer Formfläche in der "HoHung" anzunehmen, in dem auf den Rohling ein Mediendruck aufgebracht wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zuni Formen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen oder Tafeln geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein aus dem Blech bestehender Rohling, der auf eine Temperatur erwärmt ist, bei der er die Superplastizität zeigt, in einer im xiesentlichen mediendiehten Weise im 3er-eich einer Mediendruckleitung oder eines MedienVerteilers gehalten wird, und daß auf den Rohling durch die Leitung oder den Medienverteiler der -Tediendruek aufgebracht wird, um das erwärmte Blech dazu zu bringen, die Form einer Formfläche anzunehmen, die auf der von der Leitung oder dem Verteiler entfernt liegenden Seite des Bleches angeordnet ist.

Unter Verwendung dieser Arbeitsweise muß die Formfläche nicht notwendigerweise in einer Höhlung oder einem Raum angeordnet sein, wie dies in dem britischen Patent Nr. 1 120 007 beschrieben ist.

überlicherweise besteht der Blechrohling aus einer Zink/Aluminium-Legierung mit oder ohne kleineren Qehal-ten eines dritten Metalls, welche mittels eines Arbeitszyklus aus Wärmebehandlung und Abkühlung in den superplastischen Zustand überführt wurde. Derartige Bi handlungen sind beispielsweise in dem britischen Patent Nr. 1 225 8l9 (bekanntgemacht am 24, März 1971) und dem britischen Patent Nr. 1 297 101 (bekanntgemacht am 22. November 1972)beschrieben.

Der aus Blech bestehende Rohling kann entweder beispielsweise durch Strahlungsheizeinrichtungen an einem von der Mediendruckleitung oder dem Verteiler entfernten Stelle vorgewärmt werden, ehe er an die Leitung oder den Verteiler zum Formen gehalten wird oder der Rohling kann an Ort und Stelle erwärmt werden.

Der Mediendruckverteiler kann in Form einer erwärmten Metallplatte ausgebildet sein, die eine Anzahl von darin ausgebildeten öff-

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aufweist, durch welche der ?fediendruck aufgebracht werden kann. Der Mediendruck wird dann durch die öffnungen in der Platte aufgebracht, um das Blech dazu zu bringen, die Form der Pormflache anzunehmen, welche auf der von der erwärmten Hatte entfernt liegenden Seite des Bleches angeordnet ist.

Wenn der Verteiler eine erwärmte Metallplatte ist, sind vorzugsweise drei oder mehrere öffnungen in der Platte vorgesehen. Die Platte kann mittels elektrischer Heizelemente, die darin eingebaut sind, beheizt werden oder mittels stählender Wärmequellen, beispielsweise Infrarotheizung.

Der aus dem Blech bestehende Rohling kann in Berührung mit oder in dichter Nähe zu der geheizten Platte gehalten werden und wenn der Rohling in dichter Nähe an der Platte gehalten wird, ist es erforderlich, eine mediendruckdichte Abdichtung in Form eines Dichtringes oder dergleichen zwischen dem Rohling und der Platte vorzugsehen.

Die Formfläche kann ebenfalls beheizt sein.

Der riediendruck kann zweckdienlich mit Druckluft aufgebracht werden.

Das Blech wird vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 240° bis 260° während des Formens gehalten.

Die Formfläche besteht vorzugsweise aus Metall.

Das erfindungsgercäße Verfahren hat den Vorteil, daß der Blechrohling bei einer gleichnässigen Temperatur während des ^ormvorgange3 gehalten werden kann und da3 über die Fläche des Rohlings sehr geringe Tenperaturrnderungen vorhanden sind. Zusätzlich h3a> zu können vorstehende Formflächen verwendet werden, ohne daß diese Formflächen in einer Ausnehmung oder Höhlung angeordnet

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-iisein müssen, was zu vergrößerten Kosten der Form und zu Schwierigkeiten beim Herausnehmen des geformten Bleches aus der Form führen würde.

Das Abnehmen des geformten Bleches kann ferner erleichtert werden, indem ein Strom eines zweckdienlichen Kühlmediums, beispielsweise Kaltluft oder Wasser auf die von der Formfläche entfernt liegende Seite des Bleches zum Auftreffen gebracht wird. Alternativ dazu kann das geformte Blech auf eine Temperatur oberhalb der dem superplastischen Zustand entsprechenden Temperaturbereich erwärmt werden, ehe es abgenommen wird.

Es kann vorteilhaft sein, die Formfläche von dem geformten Blech wegzubewegen, nachdem das Formen und Abkühlen erfolgt ist, während das Blech an dem Verteiler festgeklemmt bleibt, um dadurch die Trennung des geformten Bleches von der Form zu erleichtern.

Es ist somit möglich, einen vorgewärmten Rohling aus einem aus e iner superplastischen Legierung bestehenden Blech nahe einer Druckluftleitung oder Druckluftverteiler einzuklemmen, Luftdruck aufzubringen, um das Blech in Übereinstimmung mit einer Formfläche zu bringen, das geformte Blech abzukühlen und dann die Formfläche und das geformte Blech auseinanderzubewegen, während das geformte Blech an der Leitung oder dem Verteiler festgeklemmt bleibt. Dies ist bei dem im britischen Patent 1 120 007 beschriebenen Verfahren nicht möglich.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Form selbst nicht dem Klemmdruck ausgesetzt wird, so daß eine Formung der Form aufgrund eines derartigen Druckes nicht auftreten kann. Da gegossene Formen möglicherweise porös sind, führt das Festklemmen des Bleches an derartige Formen möglicherweise zum Eintritt von Material in die Poren der Form, was zu Schwierigkeiten führt, das Blech von der Form zu trennen. Somit ist es vorteilhaft, den aus Blech bestehenden Rohling nicht an der Form festzuküanmen und beim erfindungsgemässen Verfahren kann dies vermieden werden.

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Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen der eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Formen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen oder Tafeln veranschaulicht ist, näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Pormflache 1, aber welche ein Rohling 2 aus einem aus einer superplastischen Legierung bestehenden Blech geformt werden soll. Der Rohling 2 ist auf einem Mediendruckverteiler angeordnet, der durch eine Hatte 3 mit einer Anzahl von öffnungen 3a gebildet ist. Eine Strahlungsheizung 4 ist unterhalb der Platte 3 angeordnet, um diese zu erwärmen. Der Rohling 2 ist auf der Platte 3 mittels einer Anzahl von Klammern 5 befestigt. Eine Luftzufuhrleitung 6 ist unterhalb der Platte 3 und oberhalb der Heizung 4 angeordnet.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise.

Der Blechrohling 2 wird durch Berührung mit der Platte 3 erwärmt, welche wiederum durch die Strahlungsheizung 4 beheizt ist. Druckluft wird dann unter Druck durch die Leitung 6 zugeführt und bringt den erwärmten Rohling 2 dazu, sich nach aussen zu wölben und schließlich mit der Form der Formfläche 1 übereinzustimmen, welche gleichfalls beläzt ist.

Bei einer anderen Form ist der Rohling nicht an der Platte festgeklemmt, sondern in dichter Nachbarschaft zu dieser gehalten. Ein zweckdienlicher Dichtring ist dann zwischen dem Rohling und der Platte angeordnet.

Die Platte kann durch andere Einrichtungen, beispielsweise durch elektrische Heizelemente, die darin angeordnet sind oder durch direkte Flammbeheizung der Oberfjßchaöer Platte beheizt sein.

Der Mediendruckverteiler, der durch die mit einer Anzahl von öffnungen 3a versehene Platte 3 gebildet ist, kann durch eine Me-dien-

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druckleitung ersetzt werden, wobei in diesem Falle eine einzelne
öffnung zwischen der Druckluftzufuhr und dem aus Blech bestehenden Rohling vorhanden ist.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sine für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

- 7 Patentansprüche

( l.JVerfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen be-

stehenden Blechen oder Tafeln, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohling (2) aus dem Blech,der auf eine Temperatur erwärmt ist, bei der er den superplastischen Zustand zeigt, im Bereich einer Mediendruckleitung oder eines Mediendruckverteilers in im wesentlichen mediendichter Weise gehalten wird,und daß Mediendruck durch die Leitung oder den Verteiler auf den Rohling aufgebracht wird, um diesen dazu zu bringen, die Form einer Formfläche anzunehmen, die auf der von der Leitung oder dem Verteiler entfernt liegenden Seite des Bleches angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Blech bestehende Rohling an einem von der Mediendruckleitung oder dem Verteiler entfernt liegenden Ort vorgewärmt wird, ehe er im Bereich der Leitung oder des Verteilers zum Formen gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Blech bestehende Rohlingim Bereich der Leitung oder des Verteilers erwärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mediendruckverteiler eine beheizte Platte mit einer Anzahl vorzugsweise drei oder mehr öffnungen darin verwendet wird und daß der Mediendruck auf den aus Blech bestehenden Rohlingen durch die öffnungen in der Platte aufgebracht wird, um das Blech dazu zu bringen, die Form einer Formfläche anzunehmen, die auf der von der erviärmten Platte entfernt liegenden Säte des Bleches angeordnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Blech bestehende Rohling in Berührung mit der erwärmten Plat-

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te gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Blech bestehende Rohling in dichter Nachbarschaft zu der beheizten Platte gehalten wird und daß eine mediendichte Dichteinrichtung zwischen dem Rohling und der Platte angeordnet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeihnet, daß die Formfläche beheizt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Mediendruck Druckluft verwendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Blech bestehende Rohling bei einer Temperatur von 240 bis 26O°C während des Formens gehalten wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Blech von der Formfläche gelöst wird, in-dem ein Kühlmittelstrom auf die von der Formfl&he entfernt liegende Seite des Bleches zum Auftreffen gebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfläche nach dem Formen und Kühlen von dem geformten Blech wegbewegt wird, um das geformte Blech von der Form zu trennen.
12. Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen oder Tafeln, dadurch gekennzeichnet,daß ein aus dem Blech bestehender Rohling, der auf eine Temperatur erwärmt ist, bei der er die Eigenschaft der Superplastizität zeigt, im Bereich eines Mediendruckverteilers in im wesentlichen mediendichter V/eise gehalten wird, und daß Mediendruck auf den Rohling durch den Verteiler aufgebracht wird, um das erwärmte Blech dazu zu bringen, die Form einerFormflache anzunehmen, die auf der von

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dem Verteiler entfernt liegenden Seite des Bleches angeordnet ist,
13. Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen oder Tafeln, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Blech bestehender Rohling im Bereich einer erwärmten Platte, die eine Anzahl von öffnungen darin aufweist, in im wesentlichen mediendichter Weise gehalten wird und daß ?fediendruck durch die Löcher in der Platte auf das Blech aufgebracht wird, um das erwärmte Blech dazu zu bringen, die Form einer Formfläche anzunehmen, die auf der von der erwärmten Platte entfernt liegenden Seite des Bleches angeordnet ist.

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