DE2419220A1 - Schmiedepresse - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Helmut Missling 63 Giessen 10„4o1974

Dipl.-Ing. Richard Schlee Bismarckstrasse 43

Dr.-ing. Joachim Boecker ^{Telefon: C0641) 71019}

Boe/K 12.110

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget Västeras/Schweden

Schmiedepresse

Die Erfindung betrifft eine Schmiedepresse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Schmieden in Pressen, in denen eine große Reduktion des geschmiedeten Rohlings erfolgen soll oder in denen sehr sprödes Material gepreßt werden soll, führt die Anwendung bekannter Methoden zu Schwierigkeiten, beispielsweise derart, daß der Rohling an seinen Kanten reißt. Um dies zu -vermeiden, ist es bekannt, einen Rohling in einer Hochdruckkammer zu schmieden, in der die Ton den Schmiedewerkzeugen nicht berührten Flächen des Rohlings einem hydrostatischen Druck von einigen Kilobar ausgesetzt sind_o Eine bekannte Art, auf diese Weise zu schmieden, besteht darin, daß der Rohling in eine zylindrische Schmiedekammer eingesetzt wird. Die zylindrische Schmiedekammer wird dann mit Öl gefüllt, und der als Stempel dienende Schmiedekolben wird in die Öffnung des Zylinders eingeführte Mit dem Einführen des Schmiedekolbens in den Zylinder steigt der Druck im Zylinder sehr schnell an,

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so daß man gezwungen ist, Öl aus der Kammer abzulassen, damit der Druck nicht zu hoch wird_o Dieses Ölablassen geschieht über ein Reduktionsven.til, welches auf den in der Schmiedekammer gewünschten Druck eingestellt ist. Die Schmiedeverformung erfolgt dadurch, daß der Stempel oder der Schmiedekolben den Rohling berührt und zusammenpreßt, wobei von dem Öl auf die Flächen des Rohlings ein Stützdruck ausgeübt wird, die nicht vom Stempel oder vom Zylinderboden berührt werden. Das eigentliche Schmieden kann auf diese Weise zufriedenstellend durchgeführt werden; die Anlage hat jedoch den Nachteil, daß die verwendeten Reduktionsventile schnell verschleißen und in kurzen Abständen ausgetauscht werden müssen. Ein weiterer ITachteil besteht darin, daß in den Reduktionsventilen auch ein Leistungsverlust auftritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmiedepresse der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, die ohne schnell verschleißende Reduktionsventile auskommt und auch den durch die Reduktionsventile bedingten Leistungsverlust vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schmiedepresse der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des-Hauptanspruches und ergänzend durch die in den Unteransprüchen genannten Merkmale gekennzeichnet ist«,

Die Schmiedepresse nach der Erfindung braucht in ihrem Auslauf von der Schmiedekammer keine Reduktionsventile. Wenn der Schmiede-

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kol"ben den Rohling erreicht und an diesem abdichtet, erhält man ferner zum Schmiededruck eine zusälzLiche Kraft, die dem Öldruck auf einer Fläche entsprechend der Kontaktfläche zwischen Rohling und Stempel entspricht_o

Anhand des in den Figuren ötaßpgezeigten Ausf'ihrungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert v/erden» Die verschiedenen Figuren zeigen eine Schmiedepresse nach der Erfindung in den verschiedenen Stadien eines Arbeitszyklusses,

In Figo 1 bezeichnet 1 ein Stativ, welches zweckmäßigerweise mit Stahlband umwickelt ist. Im Stativ ist ein Schmiedewerkzeug angeordnet. Das Schmiedewerkzeug 2 hat eine Schmiedekammer 3> in die ein Sehmiedekolben 4 zum Schmieden eines in der Schmiedekammer 3 befindlichen Rohlings 5 dichtend einschiebbar ist«, Das Schmiedewerkzeug 2 ist weiter mit einem ringförmigen Hauptzylinder 6 versehen, in dem ein' Hauptkolben 7 läuft. Im Hauptkolben 7 ist eine Druckausgleichkammer 8 angeordnet. Ein Gegendruckkolben 9, der mit dem Stativ 1 verbunden ist und sich somit während eines Arbeitszyklusses des Werkzeuges nicht bewegt, ist in die Druckausgleichkammer 8 dichtend einschiebbar. Die Kanäle 10 und verbinden die Schmiedekarnmer 3 mit der Druckausgleichkammer und sind im Hauptkolben 7 angeordnete

Die Wände der Schmiedekammer 3 werden von einem rohrförmigen Bau-

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teil 12 gebildet. Dieses rohrförmige Bauteil 12 ist längs seiner Mittellinie "beweglich. Es ist mit einem äußeren, axial beweglichen Mantel 13 verbunden=. Dieser Mantel 13 ist in eine ringförmige Nut 14 oben im Hauptkolben 7 hineingeschoben.

Unten läuft er in einer entsprechenden ringförmigen Nut 15, die im Bodenstück 16 des Schmiedewerkzeuges 2 angebracht ist. Die Enden des Mantels 13 wirken als Kolben in den betreffenden ringfönriigen Nuten 14 und 15 ·

Zur YerSchiebung des Mantels 13 kann Drucköl mittels einer Pumpe 17 entweder über eine Leitung 18 zur Hut 15 oder über eine leitung 19 zur Nut 14 geleitet werden. Das Öl wird vom Behälter 20 gepumpt, und die Umschaltung zwischen den verschiedenen Leitungen 16 und 19 geschieht anhand des Yentils 21.

Die Zufuhr von Öl zur Druckausgleichkammer 8 geschieht auch vom Behälter 20 über die Pumpe 22, das Yentil 23 und die Leitung 24, die in den Kanal 25 mündet, der wiederum in die Druckausgleichkammer 8 mündet. In der Leitung 24 ist ein Rückschlagventil 26 angeordnet, welches' das Rückströmen von Öl von der Gegendruckkammer 8 zum Behälter 20 verhindert. Beim Umschalten des Yentils 23 wird die Leitung 24 von der Pumpe 22 getrennt, welche nun direkt an die Rückleitung 27 angeschlossen wird.

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Der Hauptkolben wird, "bewegt, indem Öl vom Behälter 20 über die Pumpe 28, das Ventil 29, die Leitung 30 und den Kanal 31 zum Hauptzylinder 6 gepumpt wird. Die Entleerung des Hauptzylinders 6 geschieht dadurch, daß das Ventil 29 umgestellt wird, wobei die Leitung 30 an die offene Rückleitung 33 und die Pumpe 28 an die Rückleitung 32 angeschlossen wird.

Außerhalb der eigentlichen Schiniedekammer ist eine Abiaßrinne 34, die über einen Kanal 35 und eine Leitung 36 in offener Verbindung mit dem ölbehälter 20 steht.

Zwischen dem rohrförmigen Bauteil 12 und dem Hauptkolben 7 ist schließlich ein Distanzstück 37 angeordnet.

Die Schmiedepresse arbeitet in folgender Weise. Fig. 1 zeigt das Schmiedewerkzeug in der Ausgangslage für einen Preßvorgang_o Dies bedeutet, daß die ringförmige Nut 15 unter Druck steht, da die Pumpe 17 Öl zur Hut 15 pumpt. Auf der anderen Seite steht die rohrförmige Nut 14 in freier Verbindung mit dem Ölbehälter» Der Hauptkolben 7 ruht über die Distanzstücke 37 auf dem rohrförmigen Bauteil 12, welches seinerseits mit dem Mantel 13 vereint ist, der in der Ausgangslage aufgrund des Öldruckes in der Nut 15 in seiner oberen Stellung sich befindet.

Der Öldruck ist Null in der Druckausgleichkammer 8 und im Hauptzylinder 6, da diese in freier Verbindung mit dem Ölbehälter 20

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stehen. Mit dem Schmiedewerkzeug in dieser Lage wird der Rohling 5 in der Schmiedekammer placiert.

Fig. 2 zeigt das nächste Stadium des Arbeitszyklusses. Die rohrförmige Nut 15 ist durch die Umschaltung des Ventils 21 in freie Verbindung mit dem ölbehälter 20 getreten, während die Hut 14 gleichzeitig unter Druck gesetzt wird. Infolgedessen hat der Mantel 13 'mit dem zugehörigen rohrförmigen Bauteil 12 seine Lage gewechselt und befindet sich nun in seiner unteren Endlage ο Dabei wird die Schmiedekamnier gegenüber der Ablaßrinne 34 gedichtet, und es bildet sich ein druckdichter Raum, begrenzt von dem Bodenstück 16, dem Bauteil 12 und dem Schmiedekolben 4, wenn man von der Verbindung des Raumes mit der Druckausgleichkammer 8 über die Kanäle 1 0 und 11 absieht«

Mit dem Werkzeug in dieser Lage wird das Ventil 23 umgeschaltet, so daß die Pumpe 22 nun, statt Öl durch die Rückleitung 38 zurück in den Behälter zu pumpen, öl durch :die Leitung 24 zur Druckausgleichkajnmer 8 und zur Schmiedekammer 3 pumpt»

Nachdem die Schmiedekammsr 3 nit Öl gefüllt ist, beginnt die nächste Phase im Arbeitszyklus, die in I¹Ig₀ 3 gezeigt wird. Bei dieser ist nun auch das Ventil 29 umgeschaltet, so daß die Pumpe 28 Öl durch die Leitung 30 zum Hauptzylinder 6 drückt. Dabei wird der Hauptkolben 7 nach unten geschoben, und der

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Sehmiedekolben 4 wird in die Schmiedekammer 3 gedruckt, deren Volumen verkleinert wird. Gleichzeitig nimmt ds.s Volumen der Druckausgleichkammer 8 zu und Öl strömt von der Schmiedekammer 3 durch die Kanäle 10 und 11 in die Druckausgleichkammer 8o Da die Kolbenfläche des Gegendruckkolbens 9 kleiner als die Kolbenfläche des Schmiedekolbens 4 ist, wird die Volumenvermehrung der Kammer 8 nicht so groß, wie die Volumenverminderung der Schmiedekammer 3. Dieses wiederum bedeutet natürlich einen Druckanstieg in "beiden Kammern 8 und 3. Das Verhältnis zwischen den !Flächen der verschiedenen Kolben wird so "bemessen, daß man einen geeigneten Druckanstieg, beispielsweise bis zu 4 Kilobar, in der Schmiedekammer erhält. M_Pn kann den Druckanstieg auch so bemessen, daß man erst dann öl in die Schmiedekammer 3 zu füllen beginnt, wenn der Schmiedekolben 4 ein Stück in die Schmiedekammer 3 hineingeschoben ist. Dadurch hat man ein geringeres Ölvolumen von der Schmiedekammer zur Dr.uckausgleichkammer zu transportieren, was natürlich zu einem etwas kleineren Druckanstieg unter gleichen Verhältnissen zwischen den Kolbenflächen bei den verschiedenen Fällen führt.

Fig. 4 zeigt das eigentliche Schmieden. Es wird darauf hingewiesen, daß man, wenn der Schmiedekolben 4 die Fläche des Rohlings 5 berührt, einen Zusatzdruck im Schmiededruck erhält, der dem Öldruck auf eine Fläche von der Größe der Kontaktfläche zwischen dem Rohling 5 und r.em Schmiedekoloen 4 entspricht

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in Fig. 5 ist das Schmieden beendet und das Ventil 29 umgeschaltet, so daß der Hauptzylinder β mit den: Behälter 20 in freie Verbindung tritt» Dabei strebt das unter hohem Druck stehende öl in der ochmiedekammer 3 und der Druckausgleichkammer 8 sein Volumen zu vergrößern, wodurch eine nach oben gerichtete Kraft auf den Hauptkolben 7 ausgeübt wird,, Um den Hauptkolben 7 in seine obere Lape zu heben, muß jedoch auch noch Öl in die Nut 14 gepumpt werden. Dabei erhält meji eine vollständige Druckentlastung vom Gl in der Schmiedekammer 3» die nun geöffnet werden kann.

In Fig. 6 schließlich ist die Pumpe 17 an die Nut 15 angeschlossen, wobei der Mantel 13 mit dem rohrförmigen Bauteil 12 in seine obere lage gehoben ist. Der Hauptkolben 7 ruht wieder über die Distanzstücke 37 auf dem Bauteil 12, Sobald sich das rohrförmig Bauteil 12 vom Bodens tue I: 16 abgehoben hat, kann das öl in der Schmiedekammer 3 durch die Ablaßrinne 34 und den Kanal 35 in den Behälter 20 abfließen. Mit dem Schmiedewerkzeug in dieser L=^e kann der nun fertiggeschmiedete Rohling 5 aus dem Werkzeug herausgenommen werden.

Es ist iiin.suzufü-;-:eii, daß der Grad der Volumenverminderung in der Schmieaekajnmer 3 und der Druckausgleichkammer 8 zusammen während des Schmiedens leicht der Kompressibilität der Druckflüssigkeit angepaßt werden kann, indem man für den Schmiede-

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kolben 4 eine passende Ausgangslage wählt.

Die mechanische Führung des üchmiedekolbens 4 bei der Schmiedepresse nach der Erfindung ist sehr günstig, was dazu beiträgt, dai3 die oberen und unteren Schmiedewerkzeuge mit hoher Präzision aufeinandertreffen,, Die Führung des Schmiedekoltens 4 erfolgt durch das rohrförmige Bauteil 12, welches seinerseits im Mantel 13 geführt wirdo

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Claims (7)

Patentans'prüche;

1.) Schmiedepresse rait einer Schmiedekammer, einem in die Schmiedekammer dichtend einschiebbaren Schmiedekolben zum Schmieden von in die Schmiedekammer.einlegbaren Rohlingen, mit einem in einem Hauptzylinder angeordneten Hauptkolben zum Antrieb des Schmiedekolbens und mit einer Einrichtung zum Einfüllen von Öl in die Schmiedekammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiedekammer (3) in Verbindung mit einer Druckausgleichkammer (8) steht, in die ein G-egendruckkolben (9) mit einer kleineren Kolbenfläche als der Schmiedekolben (4) dichtend einschiebbar ist, und daß der Eauptkolben (7) derart angeordnet ist, daß bei seiner Verschiebung eine Veränderung des Volumens der Schmiedekammer (3) und der Druckausgleichkainmer (8) in der V/eise eintritt, daß das Volumen der Druck* ausgleichkammer (8) zunimmt, wenn das Volumen der Schmiedekammer (3) abnimmtο

2. Schmiedepresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruckkolben (9) ortsfest angeordnet ist und die Druckausgleichkammer (8) im Hauptkolben (7) angeordnet ist.

3. Schmiedepresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Schmiedekammer (3) aus einem rohrförmigen Bauteil (12) bestehen, in dessen eines Ende der Schmiedekolben (4) dichtend einschiebbar ist.

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4. Schmiedepresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das rohrf örinige Bauteil (12) längs seiner Mittellinie verschiebbar ist ο

5. Schmiedepresse nach Anspruch 3 oder 4_} dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Bauteil (12) mit einem äußeren axial beweglichen Mantel (13) "verbunden ist, durch den das rohrf örmige Bauteil (12) derart verschoben werden kann, daß es die Schmiedehammer (3) öffnet bzw. schließt.

6. Schmiedepresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Schmiedekaminer (3) und der Druckausgleichkammer (8) von Kanälen (10, 11) im Hauptkolben (7) gebildet wird.

7. Schmiedepresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablaßrinne (34) außerhalb der eigentlichen Schmiedekammer (3) derart angeordnet ist_P daß nach beendetem Arbeitszyklus das Öl aus der geöffneten Schmiedekanmier (3) zum Ölbehälter (20) abfließen kann,

8„ Schmiedepresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch, gekennzeichnet s, daß die Schmiedekammer (3) und die mit ihr verbundene Druckausgleichkammer (8) über eine Leitung (24) an den
Ölbehälter (20) angeschlossen sind.

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