DE2345610A1

DE2345610A1 - Werkzeug zum strangpressen und ziehen

Info

Publication number: DE2345610A1
Application number: DE19732345610
Authority: DE
Inventors: James W Dally; Miguel A Verduzco
Original assignee: Lasalle Steel Co
Current assignee: Lasalle Steel Co
Priority date: 1973-09-10
Filing date: 1973-09-10
Publication date: 1975-04-03
Also published as: DE2345610B2; DE2345610C3

Description

Werkzeug zum Strangpressen und Ziehen

Die Erfindung betrifft Werkzeuge zum Ziehen und Strangpressen und bezieht sich insbesondere auf Zieh- und Strangpreß-Werkzeuge mit radialer und axialer Vorspannung.

Es ist seit vielen Jahren üblich, beim Kaltziehen zusammengesetzte Werkzeuge zu benutzen, deren häufig als Werkzeug-Einsatz bezeichnetes und aus einem harten, spröden Werkstoff, wie z.B. Wolframkarbidstahl hergestelltes Arbeitsteil in ein Gehäuse (Aufenteil) aus Metall eingeschrumpft ist. Derartige Außenteile bestehen gewöhnlich aus einem ringförmigen Teil aus Metall, dessen Mittelöffnung etwas kleiner als die Außenabmessungen des Einsatzes gehalten sind. Das Außenteil wird daher auf eine Temperatur erwärmt, die ausreicht, um seine Dehnung herbeizuführen, so daß der Einsatz in die Mittelöffnung eingesetzt werden kann. Das metallische Außenteil zieht sich beim Abkühlen zusammen und übt auf den in seiner Mittelöffnung angeordneten Einsatz verhältnismäßig große Druckbeanspruchungen in radialer Richtung aus.

Die erwähnten Druckbeanspruchungen, die während des Einschrumpfens in radialer Richtung zum Werkzeug-Einsatz erzeugt

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werden, dienen dazu, Werkzeugversagen durch Rißausbreitung in einer zur Umfangsrichtung senkrechten Ebene zu verhindern.

Jedoch haben die beim Ziehen und Strangpressen in kaltem und warmem Zustand gewonnenen Erfahrungen gezeigt, daß radial vorgespannte Werkzeuge auch durch Bruch (Rißbildung) in einer zur Achsenrichtung senkrechten Ebene versagen können. Solches Versagen kann beim Ziehen und. Strangpressen zu einem schwerwiegenden Problem werden, insbesondere beim Warmziehen und/ oder Warmstrangpressen, bei denen die kombinierte Wirkung von Temperatur und den beim Ziehen oder Strangpressen auftretenden übergroßen Beanspruchungen zu einer großen Häufigkeit von Werkzeugversagen führt.

Spannungsoptische Kräftebestimmungen an Ziehwerkzeugen haben gezeigt, daß an der Einlaufseite des Werkzeuges und an Fonnübergangsstellen entlang der Werkzeugkontur hohe Zugbeanspruchungen auftreten. Ohne die Erfindung auf das Gebiet der Theorie beschränken zu wollen, wird angenommen, daß zwischen diesen Beanspruchungen (Kräften) und dem Versagen und dem schnelleren Verschleiß von Werkzeugen ein Zusammenhang besteht. Außerdem hat sich herausgestellt, daß beim Warmziehen und Warmstrangpressen an der Oberfläche des Werkzeuges Wärmestöße auftreten können. Es wird daher angenommen, daß die kombinierte Wirkung der Wärmestöße und der beim Ziehen oder Strangpressen hervorgerufenen Beanspruchungen zumindest teilweise Ursache von Rißausbreitung und daher von Werkzeugversagen ist.

Es wurde herausgefunden, daß sich Werkzeugversagen und verstärkter Werkzeugverschleiß durch radiales und axiales Vorbelasten der Werkzeuge verhindern oder beträchtlich verringern lassen.

In radialer und axialer Richtung vorgespannte Werkzeuge sind beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 248 972 bekannt. Es wurde jedoch bei diesem Werkzeug festgestellt, daß die

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Beanspruchungen, die in axialer Richtung erzeugt werden können, durch die Formgebung des aus Werk zeug (einsatz) und Außenteil gebildeten Aggregates bis zu einem gewissen Grade begrenzt sind, so daß, insbesondere beim Warmziehen oder Warmstrangpressen, sich nur in beschränktem Umfang Vorteile erzielen lassen. Außerdem weist das in der vorgenannten Patentschrift offenbarte vorgespannte Werkzeug eine verhältnismäßig komplexe Gestalt auf, die in unerwünschtem Maße die Herstellungskosten erhöht und den Zusammenbau erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorgespanntes Werkzeug zu schaffen, dem die vorgenannten Nachteile nicht anhaften.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem in radialer und axialer Richtung vorbelasteten Werkzeug gelöst, bei dem

Werkzeugversagen und/oder verstärkter Werkzeugverschleiß auch beim Warmstrangpressen und Warmziehen ausgeschlossen oder in erheblichem Maße verringert sind und bei dem die Beanspruchung mechanisch und/oder durch Wärme induziert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigts

Fig. 1 einen Schnitt an einer Seite der Symmetrieachse durch ein Werkzeug nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug,

Fig. 3 einen Schnitt, in auseinandergezogener Darstellung und an einer Seite der Symmetrieachse, durch eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung,

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Pig. 4 eine Draufsicht auf das in Pig. 3 dargestellte Werkzeug,

Pig. 5 eine Ansicht einer gegenüber Pig. 3 und 4 abgewandelten Ausbildungsform,

Pig. 6 einen Schnitt an einer Seite der Symmetrieachse durch eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung,

Pig. 7 einen Schnitt an beiden Seiten der Symmetrieachse durch eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung,

Pig. 8 einen Teilsohnitt an beiden Seiten der Symmetrieachse durch den Vorepannring der in Pig. 7 dargestellten Ausbildungsform,

Pig. 9 einen Schnitt durch eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung, bei der die axiale Beanspruchung des Werkieugeβ durch Hydraulikdruck induziert wird, und

Pig. 10 einen Schnitt durch ein der in Pig. 9 gezeigten Ausbildungsform ähnliches, weiteres Ausführungsbeiepiel, bei dsm die axiale Beanspruchung des Werkzeuges auf thermischen Wege induziert wird.

Der Irfindungsgedanke ist in einem Werkzeug verwirklicht, bei dem der Werkzeug-Einsatz zur Erzielung der gewünschten Vorbelastung in radialer Richtung in die Hittelöffnung eines ringförmigen Aufienteile eingeschrumpft ist. Die axiale Vorbelastung dee Einsätseβ läßt sich auf mechanischem und/oder thermischem Wege in einfacher und wirkungsvoller Weise erreichen, so daß Werkseugversagen und/oder verstärkter Werkzeugverschleiß ausgeschlossen oder in beträchtlichem Umfange verringert wera.nko.men.

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Pig. 1 zeigt eine Ausbildungsform nach der Erfindung, "bei der auf mechanischem und thermischem Weg eine Beanspruchung in Achsenrichtung induziert ist. Aus Gründen der Vereinfachung ist in Pig. 1 nur der an einer Seite der Symmetrieachse oder Mittellinie GL liegende Teil des Werkzeuges dargestellt, und es versteht sich, daß die Querschnittsansicht des Werkzeuges an der anderen Seite der Symmetrieachse gleich ist.

Das Werkzeug weist ein ringförmiges Außenteil mit einem ringförmigen Körper 10 auf, der eine im wesentlichen zylindrische Mittelöffnung oder Mittelbohrung 12 bildet, in die ein Einsatz 14 einschrumpfbar ist. Dieser besitzt eine im Durchmesser etwas größer als die Mittelöffnung 12 ausgeführte, im wesentlichen zylindrische Außenfläche 16, die in Art eines Zylinders an der Innenwand der Mittelöffnung 12 anliegt. Der Einsatz 14 kann zur Verwendung beim Ziehen oder Strangpressen mit einer Vielfalt von geometrischen Konfigurationen ausgebildet sein. Wie in Fig. 1 zu erkennen, weist der Einsatz 14 eine Auflauffläche 18, eine Übergangsfläche 20 und eine Stützfläche 22 auf. Eine ins einzelne gehende Beschreibung der inneren Formgebung des Werkzeug-Einsatzes findet sich in der US-Patentschrift 3 157 274. Es leuchtet jedoch ein, daß für die Durchführung der Erfindung eine große Vielfalt von anderen, zum Ziehen und Strangpressen von Metallen geeigneten Werkzeug-Einsätzen gleichermaßen verwendbar ist.

Die axiale Ausdehnung des Einsatzes 14 ist etwas größer als die Dicke des Körpers 10, so daß obere und untere Teile 24 bzw. 26 des Einsatzes in Achsenrichtung Über den Körper 10. hinausragen. Der Einsatz 14 und der Körper 10 sind zwischen zwei ringförmigen Platten 28 und 30 angeordnet und mit diner Mehrzahl von Schrauben 32 befestigt, die in Umfangsrichtung mit Zwischenabstand rings um die Platten 28 und 30 angeordnet sind und denen auf thermischem Wege eine Vorspannung erteilbar ist. In Achsenrichtung durchdringen die Schrauben 32 eine Bohrung 34 in der Platte 28 und eine Bohrung 36 im Körper 10

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und sind beispielsweise in einer Gewindebohrung 38 in der unteren Platte 30 gehalten. Der Zwischenabstand der Schrauben 32, bezogen auf die Platte 28, ist am deutlichsten in Pig. zu erkennen. Beim Anziehen der Schrauben 32 üben diese auf die an den Platttn 28 und 30 anliegenden Teile 24 und 26 des Einsatzes 14 eine Druckkraft aus, so daß der Einsatz in Achsenrichtung vorgespannt wird.

Um zu gewährleisten, daß die von den Platten 28 und 30 ausgeübten Druckkräfte gleichmäßig über die Flächen des Einsatzes 14 verteilt sind, wird eine Ausbildung bevorzugt, in der die Platten 38 und 30 bei unter Pressung stehendem Einsatz so weit wie möglich parallel liegen. In einer im allgemeinen bevorzugten Ausbildungsform sind daher am Körper 10 zwei ringförmige Plansche 40 und 42 vorgesehen, die entlang des Umfanges des Körpers 10 verlaufen und an den Innenflächen der Platte 28 bzw. 30 anliegen.

Beim Zusammenbauen des in Fig. 1 dargestellten Werkzeuges wird der Körper 10 auf eine höhere Temperatur erwärmt, die ausreicht, seine Ausdehnung durch Wärme hervorzurufen. Der Einsatz 14 kann dadurch in die Mittelöffnung 12 eingesetzt werden, wobei seine Teile 24 und 26 in Achsenrichtung über die Ober- bzw. Unterseite des Körpers 10 hinausragen, wie in der Zeichnung gezeigt und zuvor beschrieben. Der Körper wird dann abkühlen gelassen und die Platten 28 und 30 angebracht, vorzugsweise jedoch erst, nachdem während des Erhitzena an den Flächen 24, 26, 40 und 42 gebildete Oxide durch Schleifen entfernt worden sind. Sodann werden die Schrauben 32 erwärmt, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt eingeschraubt und mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen.

Beim Abkühlen ziehen sich die Schrauben 32 zusammen, so daß am Einsatz 14 zusätzlich zu den beim Anziehen der erwärmten Schrauben 32 erzeugten Druckkräften weitere Druckkräfte aufgetragen werden. Der Werkzeug-Einsatz 14 unterliegt

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somit einer Pressung in radialer Richtung als 'Folge der Schrumpfung aus der ersten Erwärmung, und einer Pressung in Achsenrichtung als Folge des Anziehens und Abkühlens der Schrauben 32 aus dem zweiten Arbeitsgang. Es hat sich herausgestellt, daß das Erwärmen dps Körpers 10 und der Schrauben 32 in getrennten Arbeitsfolgen vorgenommen werden sollte, um die Entwicklung maximaler Pressungskräfte 'sicherzustellen.

Es leuchtet ein, daß sich die axialen Beanspruchungen, denen der Einsatz unterworfen wird, zweckmäßig durch Regulieren des an den Schrauben 32 aufgetragenen Drehmomentes und der Erwärmungstemperatur der Schrauben beeinflussen lassen. Es ist in den meisten Anwendungsfällen ausreichend, die Schrauben auf eine Temperatur zwischen etwa 550 und 1100 ⁰C vorzuerwärmen.

Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung, bei der eine thermisch induziert· Beanspruchung ausgenutzt wird. Auch bei diesem Beispiel ist nur der an einer Seite der Symmetrieachse oder Mittellinie gelegene Teil des Werkzeuges gezeichnet. Wie aus der Zeichnung zu erkennen, weist das Werkzeug zwei komplementäre halbkreisförmig· Außenteilelemente 50 und 50* auf, die beispielsweise mit einer Hehrzahl von Schrauben 52 aneinander befestigbar sind, welche die Außenteilelemente 50 und 50* in darin ausgebildeten Bohrungen 54 durchdringen.

Die Außenteilelemente 50 und 50* bilden zusammen eine Kittel-Öffnung, die an deren Innenwand von einer zylindrischen Fläche 56 begrenzt ist, deren Durchmesser etwas kltintr ist als der eines Werkzeug-Einsatzes 58 mit einer entsprechenden zylindrischen Außenfläche 60. Die Außenteilelemente 50 und 50' weisen weiterhin zwei in Achsenrichtung mit Zwischenabstand angeordnete Flansche 62 und 64 auf, die sich nahe der zylindrischen Außenfläche 60 befinden und mit dieser «ine aittige Ausnehmung 66 begrenzen, in der der Einsatz 58 sowohl in axialer als auch radialer Richtung mit Schrumpfpassimg aufnehmbar ist. 509814/0450

Die Schrumpfpassung in Achsenrichtung ist dadurch erzielt, daß die Plansche so weit auseinanderliegen, daß der Abstand zwischen ihren Innenflächen etwas kleiner ist als die Ausdehnung des Einsatzes 58 in Achsenrichtung.

Beim Zusammenbauen des Werkzeuges in dieser Ausbildungsform werden die Außenteilelemente auf eine höhere Temperatur erhitzt, die ausreicht, um ihre Ausdehnung durch Wärme hervorzurufen. Somit läßt sich der Einsatz 58 in die von der zylindrischen Fläche 56 und den Planschen 62 und 64 begrenzte Hittelöffnung einsetzen. Daran anschließend werden die Außenteilelemente so angeordnet, daß sie den Einsatz umschließen, und abkühlen gelassen, wodurch sich eine Druckbeanspruchung des Einsatzes 56 in Achsenrichtung ergibt. Sodann werden die Schrauben 52 erwärmt, in das erkaltete Außenteil eingeschraubt und abkühlen gelassen. Die Schrauben 52 ziehen sich somit beim Abkühlen zusammen und rufen am Einsatz 58 eine Beanspruchung in radialer Richtung hervor. Es ist zu erkennen, daß die sich entwickelnden radialen Beanspruchungen auch dazu dienen, die bereits in zuvor beschriebener Weise induzierten axialen Beanspruchungen etwas zu verstärken.

Bei dieser Ausbildungsform nah der Erfindung lassen sich je nach mehanischer Festigkeit der Flansche axiale Druckbeanspruchungen bis zu etwa 10 500 kp/cm erzeugen. Die besten Ergebnisse werden gewöhnlich erzielt, wenn die Abmessung des Einsatzes in Achsenrichtung den Abstand zwischen den Innenflächen der Flansche um etwa 0,127 bis etwa 1,27 mm übersteigt. Die Temperatur, auf welche die Außenteilelemente erwärmt werden, hängt selbstverständlich vom Verhältnis der Abmessungen des Einsatzes und des Außenteils ab. Bei den vorgenannten Maßen ist es im allgemeinen ausreichend, die Außenteilelemente auf etwa 550 bis.etwa 1100 ⁰C zu erwärmen.

Ein in Fig. 5 dargestelltes, gegenüber dem Werkzeug-Aggregat aus Fig. 3 und 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel weist einen Werkzeug-Einsatz 58» sowie Zwischenteile 51 und 51» auf,

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die eine ähnliche Gestalt wie das Außenteilelement 50 aus Fig. 3 und 4 haben. Aus Gründen der Vereinfachung ist in Pig. 5 nur das Zwischenteil 51 gezeichnet. Die Zwischenteile 51 und 51' weisen eine im wesentlichen !zylindrische Außenfläche 65 auf. Bei diesem Beispiel sind die Zwischenteile und 51' statt mit Schrauben mit einem kreisförmigen Ring zusammengehalten, dessen Innendurchmesser geringfügig, beispielsweise um etwa 0,127 mm bis etwa 2,54 mm kleiner ist als der Außendurchmesser der Zwischenteilelemente 51 und 51'·

Bei dieser Ausbildungsform werden die Zwischenteilelemente 51 und 51^f erwärmt und um den Einsatz 58' herum angeordnet. Nach dem Abkühlen der Zwischenteilelemente 51 und 51' wird der Ring 63 auf eine ausreichend hohe [Temperatur erhitzt, damit das Aggregat aus den Zwischenteilelementen 51 und 51' und dem von diesen umschlossenen Einsatz 58' in die vom Ring 63 gebildete Mittelöffnung eingesetzt werden kann. Bei diesem Beispiel wird somit die radiale Beanspruchung über den kreisförmigen Ring 63» die Beanspruchung in Achsenrichtung wie bei der Ausbildungsform entsprechend Fig. 3 und 4 über die Zwischenteilelemente induziert.

Eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung, bei der die axiale Beanspruchung auf mechanischem Wege induziert wird, zeigt Pig. 6. Bei diesem Beispiel weist das Werkzeug ein ringförmiges Außenteil mit einem von diesem in radialer Richtung nach innen sich erstreckenden ringförmigen Plansch 72 auf. Die nahe dem Plansch 72 liegende Innenfläche des Außenteils 70 ist von einer zylindrischen Pläche 74 gebildet. Der ringförmige Plansch 72 und die zylindrische Pläche 74 begrenzen somit eine Ausnehmung 76, in der ein Werkzeug-* Einsatz 78 mit Schrumpfpassung aufnehmbar ist. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausbildungsformen ist der Außendurchmesser des Einsatzes 78 etwas .größer als der Durchmesser der Pläche 74. Das Einpassen des Einsatzes 78 in die Ausnehmung geschieht daher bei auf eine höhere Temperatur gebrachtem Außenteil 70.

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An der dem Plansch 72 gegenüberliegenden Seite weist das Außenteil 70 eine mit größerem Durchmesser als die von der Fläche 74 begrenzte Ausnehmung ausgeführte zweite, im wesentlichen zylindrische Ausnehmung 80 auf, in welcher ein mit dem Außenteil 70 über ein Gewinde 84 verschraubbarer kreisförmiger Haltering 82 aufnehmbar ist. Wie in Fig. 6 zu erkennen, liegt der Haltering über einer Oberseite 86 des Einsatzes

Der Haltering 82 weist eine Mehrzahl von Belastungsschrauben (Druckschrauben) 88 auf, die mit Zwischenabstand rings um den Haltering angeordnet und jeweils in eine den Haltering durchsetzende Bohrung 90 eingeschraubt sind. Die Druckschrauben enden in einer flachen Platte, die zur Oberseite 86 des Einsatzes 78 ausgerichtet ist und an dieser anliegt.

Beim Zusammenbauen des Werkzeuges in dieser Ausbildungsform wird zuerst das Außenteil 70 auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt, damit der Einsatz 78 in die Ausnehmung eingesetzt werden kann. Sodann wird der Einsatz eingesetzt und das Aggregat abkühlen gelassen, wodurch am Einsatz 78 die weiter oben beschriebene Beanspruchung in radialer Richtung hervorgerufen wird.

Danach wird der Haltering mit den nach oben verstellten Druckschrauben in der Ausnehmung 80 festgezogen, wodurch die Platten (Fußplatten) 92 der Schrauben 88 zur Oberseite 86 des Einsatzes 78 ausgerichtet werden. Um den Einsatz zu belasten, werden die Schrauben 88 angezogen, wodurch deren Fußplatten 92 eine axial gerichtete Druckkraft auf den Einsatz ausüben. Durch Verändern des auf die Schrauben 88 ausgeübten Drehmomentes läßt sich die Beanspruchung des Einsatzes regulieren.

Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Werkzeug, bei dem die Beanspruchung auf mechanischem Wge induziert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Werkzeug ein ringförmiges

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Außenteil 100 auf, an dessen einer Seite radial nach innen ein/fiSSHyiPvSr'ipringt. Die an den Plansch 102 anschließende Innenfläche des Außenteils 100 ist von einer zylindrischen Fläche 104 gebildet. Der ringförmige Plansch 102 und die zylindrische Fläche 104 begr.enzen somit eine Ausnehmung 106, in die ein Werkzeug-Einsatz 108 einschrumpfbar ist. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausbildungsformen ist der Außendurchmesser des Einsatzes 108 etwas größer als der Durchmesser der von der Fläche 104 begrenzten Ausnehmung. Das Einsetzen des Einsatzes 108 in die Ausnehmung 106 geschieht somit bei auf eine höhere Temperatur gebrachtem Außenteil 100. Aus . Fig. 7 ist ebenfalls zu entnehmen, daß die Abmessung des Einsatzes 108 in Achsenrichtung etwas größer let ale die der Fläche 104» so daß eine Oberseite 110 des in der Ausnehmung 106 aufgenommenen Einsatzes 108 in Achsenrichtung über die zylindrische Fläche 104 hinausragt.

Anschließend an den oberen Teil der zylindrischen Fläche weist das Außenteil 100 eine ringförmige Nut 112 auf, deren Bodenfläche 114 in einer Ebene liegt, welche mit der die Fläche 104 oben-begrenzenden radialen. Ebene zusammenfällt. In der Nut 112 ist ein Belastungsring in Gestalt eines kreisförmigen Ringes 116 aufnehmbar, dessen Querschnittsgestalt in Fig. 8 gezeigt ist. Er weist vor dem Einsetzen in die im Außenteil 100 ausgebildete Nut 112 eine in Achsenrichtung vom Einsatz 108 weg gerichtete Überhöhung auf.

Beim Zusammenbauen des Werkzeuges in dieser Ausbildungsform wird das Außenteil 100 durch Erwärmen auf eine höhere Temperatur genügend ausgedehnt, damit der Einsatz 108 mit Anlage am Flansch 102 in die Ausnehmung 106 eingesetzt werden kann. Danach läßt man das Aggregat aus Einsatz und Außenteil abkühlen, so daß die angestrebte radiale Beanspruchung des' Einsatzes 108 hervorgerufen wird. Sodann wird der Belastungsring 116 mit einem Werkzeug 117 (Fig. 7) so in die Nut 112 hineingepreßt, daß die Überhöhung von der Fläche 110 des

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Einsatzes 108 weg gerichtet ist. Aufgrund der starken Verformung muß der Haltering beim Einpressen eine Temperatur zwischen etwa 550 und etwa 1100 ⁰C aufweisen. Durch das Warmeinpressen läßt er sich so weit verformen, bis er die vorgesehene Lage einnimmt. Die räumliche Anordnung des in die Nut 112 eingesetzten Halteringes 116 ist in Fig. 7 mit gestrichelten Linien angedeutet.

Mit einem Haltering entsprechend dieser Ausbildungsform nach der Erfindung lassen sich zwar hohe Druckkräfte oder Druckbeanspruchungen induzieren, diese sind aber bis zu einem gewissen Grad örtlich begrenzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung lassen sich Beanspruchungen bis zu etwa 7 030 kp/cm erreichen.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung, bei der eine axial gerichtete Beanspruchung mit einem hydraulischen Stößel induziert wird. Ein hydraulischer Stößel 140 ist in einer Höhlung oder Druckkammer 136 angeordnet. Um auf den Werkzeug-Einsatz 130 Druckkraft auszuüben, ist über eine Öffnung 146 unter Druck stehendes Hydraulikmittel in die Druckkammer 136 einleitbar, das den Hydraulikstößel 140 entsprechend Fig. 9 nach unten treibt.

Es versteht sich, daß die in einem Stopfen 134 ausgebildete Ausnehmung oder Druckkammer 136 und der darin angeordnete Hydr^flikstößel 140 durchgehende ringförmige Elemente sein können, die sich etwa in der Mitte des Halbmessers rund um den Stopfen 134 erstrecken, um dadurch einen gleichmäßigen Angriff der axial gerichteten Druckkräfte an einer Fläche 138 des Einsatzes I30 sicherzustellen. Es ist auch möglich, im Stopfen 134 eine Mehrzahl von Ausnehmungen oder Druck- kaemern I36 auszubilden, die rund um die Fläche 138 des Einsatzes mit gleichmäßigem Zwischenabstand angeordnet sind und jeweils einen getrennten Hydraulikstößel 140 aufnehmen.

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In Pig. 10 ist eine Weiterbildung des in Pig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiels dargestellt, bei dem der Hydraulikstößel durch einen thermischen Stößel ersetzt ist. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß in einem Stopfen 134' eine durchgehende oder unterbrochene Bohrung oder Ausnehmung 148 ausgebildet ist, in der ein thermischer Stößel 150 aufnehmbar ist, welcher aus einem Metall mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist und in Querschnittsansicht einem umgekehrten T gleicht, dessen Basis 142' Plächenberührung mit einer Fläche 138* eines Einsatzes 130¹ hat. Im thermischen Stößel 150 sind Heizvorrichtungen untergebracht, beispielsweise isolierte Heizspiralen 152, die über Leitungen 154 an eine (nicht gezeichnete) elektrische Stromquelle angeschlossen sind.

Nach dem Zusammenbau des Werkzeuges wird den Heizelementen Spannung zugeführt, so daß der thermische Stößel aufgeheizt und durch Wärme ausgedehnt wird. Es ist zu erkennen, daß die Ausdehnung in axialer Richtung erfolgt. Dabei übt die Stößelbasis 142' eine Druckkraft auf die Fläche 138' des' Einsatzes I3O¹ aus und erzeugt die angestrebte" axiale Beanspruchung.

Bei dieser Ausbildungsform nach der Erfindung läßt sich die Stärke der am Einsatz erzeugten Beanspruchung zur Bestimmung des optimalen Wertes bequem dadurch variieren, daß man die den Heizelementen zugeführte Strommenge entsprechend reguliert.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung Zieh- und Strangpreß-Werkzeuge schafft, die vor ihrer Verwendung auf einfache und wirkungsvolle Weise sowohl in radialer als auch axialer Richtung vorbelastbar sind. Bei vielen der beschriebenen Ausbildungsformen ist das Außenteil und/oder Elemente hiervon, in denen der Werkzeug-Einsatz zum Arbeiten aufgenommen ist, vollständig wiederverwendungsfähig, auch, wenn der Einsatz verschlissen ist. Dies stellt eine beträchtlich

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Kostenersparnis dar, da die Außenteile im allgemeinen mit engen Toleranzen bearbeitet werden und daher in der Herstellung verhältnismäßig teuer sind. Es leuchtet ein, daß der Grundgedanke der Erfindung nicht nur auf Zieh- und Strangpreß-Werkzeuge, wie zuvor beschrieben, sondern auch auf andere Werkzeugarten anwendbar ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Werkzeug zum Strangpressen und Ziehen, dadurch gekennzeichnet, daß in eine von einem ringförmigen Außenteil (10) gebildete Mittelöffnung (12) mit Schrumpfpassung in axialer und radialer Richtung ein ringförmiger Werkzeug-Einsatz (14) so eingesetzt ist, daß dieser axial und radial gerichteten Beanspruchungen unterworfen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Außenteil (10) aus einem ringförmigen Körper (10) und zwei im wesentlichen parallelen und mit Zwishenabstand angeordneten Platten (28,30) zusammengesetzt ist, daß der Körper (10) und der Einsatz (14) zwischen den Platten (28,30) angeordnet sind, und daß die Platten (28,30) mit Schrauben (32) befestigt sind, um am Einsatz (14) axial gerichtete Beanspruchungen zu erzeugen.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (32) zum Befestigen der Platten (28,30) in auf höhere Temperatur gebrachtem Zustand angezogen worden sind, um beim Zusammenziehen durch Abkühlung den Einsatz (14) einer thermisch induzierten Beanspruchung

in axialer Richtung zu unterwerfen.

4. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß in der einen Platte (28) und im Körper (10) eine Mehrzahl von durchgehenden Bohrungen (34 bzw. 36) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Schrauben (32) ausgebildet ist, und daß die andere Platte (30) eine Mehrzahl von Gewindelöchern (38) aufweist, so daß der Körper (10) und der Einsatz (14)

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mit einer Mehrzahl von Schrauben (32) miteinander verbindbar sind, welche die Bohrungen (34,36) durchdringen und in die Gewindelöcher (38) eingeschraubt sind.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelöffnung (12) im Durehmesser etwas kleiner ist als der Einsatz (14)» und daß dieser in die Mittelöffnung (12) eingesetzt ist, solange das Außenteil (10) eine höhere Temperatur aufweist, wobei beim Abkühlen äea Außenteils (10) am Einsatz (14) radial gerichtete Beanspruchungen auftreten.

6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η -

ζ e i ohne t, daß das Außenteil aus wenigstens swsi komplementären Außenteilelementen (50,50·) zusammeng©setzt ist, von denen jedes zwei sich gegenüberliegende und mit Zwiaelienabstand angeordnete Plansche (62,64) aufweist, deren Swischenabstand etwas kleiner ist als die Abmessung des Einsätze© (58) in Achsenrichtung, und daß der Einsatz (58) zwischen den Planschen (62,64) eingepaßt ist, solange die Außenteilelemente (50,5O¹) eine höhere !Temperatur aufweisen, wobei die Plansche (62,64) beim Abkühlender Außenteilelemente (50,50») auf den Einsatz (58) eine Druckkraft ausüben.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Außenteilelemente (50,50·) miteinander durch Schrauben (52) verbunden sind.

8. Werkzeug zum Strangpressen und Ziehen, dadurch gekennzeichnet, daß von einem ringförmigen Außenteil (70), das eine Mittelöffnung (76) begrenzt, nach innen ein ringförmiger Plansch (72) ragt, daß im Außenteil (70) weiterhin eine dem Plansch (72) gegenüberliegende Ausnehmung (80) ausgebildet ist, in der ein ringförmiges Halteelement (82) aufnehmbar ist, daß in der Mittelöffnung (76) mit Anlage am· Plansch (72) ein Einsatz (78) angeordnet ist, und daß alt

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einer Verrichtung (38) zusammen mit dem Halteelement (82) auf den Einsatz (78) eine Druckkraft ausübbar ist, um den Einsatz (78) einer axial gerichteten Beanspruchung zu unterwerfen.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Einsatz (78) im Durchmesser größer ist als die Mittelöffnung (76) und in dieser mit- Schrumpfpassung in radialer Richtung aufgenommen ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (80) im Durchmesser größer ist als die Mittelöffnung (76).

11. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (88) eine Mehrzahl von rings um das Halteelement (82) mit Zwischenabstand angeordneten Schrauben ist, von denen jede in das Halteelement (82) so eingeschraubt ist, daß sie sich festziehen läßt, um auf den Einsatz (78) eine axial gerichtete Druckkraft auszuüben.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (88) nahe einer Fläche (86) des Einsatzes (78) in einer im wesentlichen ebenen Fußplatte (92) enden.

13. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Halteelement (134) eine Druckkammer (136) ausgebildet ist, daß die Vorrichtung (HO) ein Hydraulik-Stößel ist, der in einem Teil der Druckkammer (136) aufnehmbar iat, und daß sich der Stößel (140) mit in die Druckkammer (136) einleitbartm Tluddruck gegen eine Fläche (138) des Einsatzes (130) drängen läßt, um auf diesen eine axial gerichtete Beanspruchung auszuüben.

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14. Werkzeug nach Anspruch 13t dadurch g e k β η n ζ e i ohne t, daß der Hydraulik-Stößel (140) über eine im wesentlichen ebene Basis (142) Flächenberülirusg mit dem Einsatz (130) hat.

15* Werkzeug nach Anspruch 13» dadurch g ek e η nzeichnetf daß sich die Druckkamer (136) wn& der Stößel (140) im wesentlichen durchgehend um das Halteeleaent (134) herum erstrecken.

16. Werkzeug nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß eich mit einer Hehrzahl von Bruekkasaern (136) und Hydraulik-Stößeln (140), die mit Zwiseheaabstand rings um das Halteelement (134) angeordnet sind, rund um die Fläche (138) des Einsatzes (130) eine gleichförmige axial gerichtete Banspruchung ausüben läßt.

17. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch g e k © η η zeichnet, daß im Halteelement (134*) eine zweite Ausnehmung (148) zur Aufnahme eines thermischen Stößels (150) ausgebildet ist,'daß die Vorrichtung (-150) ein in dieser Ausnehmung (148) angeordneter thermischer Stößel ist, und daß sich mit Heizvorrichtungen (152) durch Erwärmen des Stößels (150) dessen Wärmeausdehnung hervorrufen läßt, so daß der Stößel (150) auf den Einsatz (130·) eine axial gerichtete Beanspruchung ausübt.

18. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch g e & ® η η -zeichnet, daß die Heizvorrichtung (152) eine im Stößel (150) angeordnete Heizspirale ist.

19. Werkzeug nach Anspruch 17» dadurch ge k e anzeichnet, daS der Stößel (150) über eine im wesentlichen ebene Basis (142·) »it der Fläche (138·) des Eineataes (130·) Flächenberührung hat.

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20. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch g e lc e η η -zeichnet, daß die zweite Ausnehmung (148) und der thermische Stößel (130) sich im wesentlichen durchgehend ringe um das Halteelement (134*) erstrecken.

21. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß in einer Mehrzahl τοη Ausnehmungen (148) eine Mehrzahl von Stößeln (150) angeordnet ist, und daß mit dieser Mehrzahl von Stößeln (150) ringe um die Fläche (I38¹) des Einsatzes (130*) eine im wesentlichen gleichförmige axial gerichtete Beanspruchung ausübbar ist.

22. Werkzeug zum Strangpressen und Ziehen, dadurch gekennzeichnet, daß von einem ringförmigen Außtnteil (100), dae eine Mittelöffnung (106) begrenzt, nach innen ein ringförmiger Flansch (102) ragt, daß im Außenteil

(100) weiterhin im Abstand vom Flansch (102) eine Nut (112) ausgebildet ist, und dal in die Hut (112) eine Tellerfeder (116) hineinpreßbar let, die durch dae Einpressen verformbar ist, um auf den Eineate (108) eine axial gerichtete Beanspruchung auszuüben.

23. Werkzeug naoh Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, da· der Eineatz (108) im Durchmesser etwas größer ist als die Mittelöffnung (106) und zur Erzielung einer radial gerichteten Beanepruchung in der Mittelöffnung

(101) mit Schrtunpfpaesung aufgenommen let.

24* Werkzeug naoh Anspruch 22, dadurch g e k β η η -ceiekmet, da· der Afeetaad zwleoken der Mut (112) und dta Flameok (102) etwae kleiner let ale die Abmeeeung dee ti·***«·· (108) in Aelieeariehtung.

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25. Werkzeug zum Strangpressen und Ziehen, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Zwischenteil (511 51') mit Zwischenabstand in Achsenrichtung angeordnete Plansche (62,64) sich nach innen erstrecken und eine Mittelöffnung (66) im Zwischenteil (51,51') bilden, und daß ein in der Mittelöffnung (66) angeordneter Werkzeug-Einsatz (58') in seiner axialen Abmessung größer ist als der Abstand zwischen den Planschen (62,64) des Zwischenteils (51,51') und im Durchmesser größer ist als die Mittelöffnung (66), so daß er in der Mittelöffnung (66) aufnehmbar ist, solange das Zwischenteil (51,51') eine höhere Temperatur aufweist, und nach dem Einsetzen in die Mittelöffnung (66) beim Abkühlen des Zwischenteils (51,51') axial und radial gerichteten Beanspruchungen unterworfen ist. ·

26. Werkzeug nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (51,51') von einem Ring (63) umschlossen ist, der eine der Außenfläche (65) des Zwischenteils (51,51') entsprechende Mittelöffnung aufweist, und daß das Zwischenteil (51,51') im Ring (63) aufnehmbar ist, solange dieser eine höhere Temperatur aufweist, wobei der Ring (63) beim Abkühlen auf den Werkzeug-Einsatz (58¹) eine radial gerichtete Beanspruchung ausübt.

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