DE2432268A1

DE2432268A1 - Verfahren zur herstellung eines stranggepressten metallteils

Info

Publication number: DE2432268A1
Application number: DE2432268A
Authority: DE
Inventors: David Thomas Tranter
Original assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Current assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1975-01-23
Also published as: IN142115B; ZA744177B; AU7084274A; GB1463487A; FR2235742B1; US3911715A; JPS50123557A; AU472906B2; FR2235742A1; ES427982A1

Description

The Lucas Electrical Company Limited

Well Street

GB-Birmingham 3· Juli 1974

Verfahren zur Herstellung eines stranggepreßten Metallteils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stranggepreßten Metallteils, der einen hohlen, im wesentlichen zylindrischen Körper aufweist, der einen oder mehrere sich axial erstreckende Kerbzähne an der Außenseite hat.

Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß von einem hohlen, im wesentlichen zylindrischen Metallblock ausgegangen wird, ein erster Stempel an ein Ende des Blocks angelegt wird und der erste Stempel dazu dient, daß dem:Block einem strangpreßvorgang am unterzogen wird, derart, daß der Block zur Ausäführung einer Bewegung einem Formraum gegenüber veranlaßt wird, wobei der StrangpreßVorgang so vorgenommen wird, daß Material des Blocks zur Herstellung des einen oder mehrerer sich axial erstreckender benötigter Kerbzähne und damit zur Herstellung des benötigten Bauteils zum Fließen gebracht wird, und während des StrangpreßVorgangs ein zweiter Stempel gegen das andere Ende des Blocks gedruckt wird, der von dem Material dem Formraum gegenüber bewegt wird, das stranggepreßt wird, derart, daß das Material zum im wesentlichen vollkommenen Füllen des Formraums während des StrangpreßVorgangs und zur Bildung des Endes des Bauteils veranlaßt wird, das dem anderen Ende des Blocks entspricht.

Vorzugsweise ist die auf den zweiten Stempel ausgeübte Last zum Drücken des zweiten Stempels gegen das andere Ende des Blocks während des Strangpreßvorgangs im wesentlichen gleich dem Produkt aus

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der Fließspannung des Blocks und der Fläche des anderen Endes des Blocks ist, die mit dem zweiten Stempel in Eontakt steht.

Torzugsweise hat der zweites Stempel eine Form, die komplementär zu dem Ende des Bauteils ist, das dem anderen Ende des Blocks entspricht.

Vorzugsweise wird der zweite Stempel zum Auswerfen des Bauteils aus dem Formraum nach dem Strangpressen verwendet.

Torzugsweise sind die Teile der Wände des Formraums, die die sich axial erstreckenden Kerbzähne bilden, an ihren sich axial erstreckenden, radial innenliegenden Händern von einer Stelle an ihren Enden entlang hinterschnitten, die vom zweiten Stempel abgewandt sind.

Zweekmäßigerweise trägt der erste Stempel einen vorstehenden Dorn in der Form der Bohrung des Bauteils.

Sie Erfindung ist nachstehend an Hand einer teilgeschnittenen Seitenansicht in der Zeichnung näher erläutert, die eine Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Herstellung eines stranggepreßten Stahlteils der genannten Art darstellt.

Nach der Zeichnung bestand in einem Ausführungsbeispiel die Aufgabe, den bei 11 gezeigten Bauteil herzustellen. Der Bauteil ist zur Verwendung als ein Sitzel für einen Anlaßmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und weist einen hohlen, im wesentlichen zylindrischen Körper 12 kreisrunden Quershhnitts auf. An einem Ende 12a ist der Körper 12 längs eines Teils seiner Länge mit mehreren im gleichen Winkelabstand angeordneten, sich axial erstreckenden Nuten 1J versehen, deren Tiefe sich bis auf Null an ihren Enden verjüngt, die vom Ende 12a entfernt liegen. Die Nuten I3 bilden entsprechend eine Anzahl im gleichen Winkelabstand angeordnete, sich axial erstreckende Kerbzähne 14 an der Außenseite des Körpers 12, und die Kerbzähne liegen auf einem Kreis mit einem Durchmesser, der etwas kleiner als der Außendurchmesser der nicht genuteten Partie 12b des Körpers 12 ist.

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Der Bauteil 11 wird aus einer zylindrischen, heißgewalztenspitzenlos gedrehten Stange aus Stahl hergestellt, wobei der in der Stange verwendete Stahl die folgende Zusammensetzung auf Gewichtsbasis hat: Kohlenstoff 0,21%, Mangan 1,2/$, Silizium 0,3%, Schwefel 0,033%» Phosphor 0,06%, Nickel.0,13%, Chrom 0,23%, Molybden 0,15% und Kupfer 0,15%, der Rest Eisen. Die Stahlstange wurde anfänglich zur Herstellung eines hohlen, im wesentlichen zylindrischen Blocks mit einer Länge von 25,4 mm und einem inneren Durchmesser von 1,16 Zoll. Der letztere Wert ist im wesentlichen gleich dem, der für den Außendurchmesser der Partie 12b des Körpers erforderlich iBt. Das Drehen wird so vorgenommen, daß die Bohrung im Block einen Durchmesser von 0,522 Zoll längs fast die gesamte Länge hat, jedoch an einem Ende freigeschnitten ist, wobei diese Abmessungen und die Formgebung im wesneltichen die gleichen sind, wie sie für die Bohrung im Körper 12 erforderlich sind. Ferner wird beim gedrehten Block dafür gesorgt, daß an beiden axialen Enden der äußere periphere Band des Blocks gekrümmt ist, derart, daß er auf einem Kreis mit einem Eadius von 3/32 Zoll liegt.

Nach dem Drehen wird der entstandene hohle Block wärmebehandelt, um das einsatzgehärtete Ferritkorn im Stahl zu rekristallisieren. Das wird zweckmäßig dadurch erreicht, daß der Block durch einen Förderofen mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Zoll pro Minute geleitet wird, wobei die Ofentemperatür auf zwischen 710 und 72O⁰C gehalten wird und der Ofen mit exothermem Gas versorgt wird. Nach dem Rekristallisieren wird der hohle Block unter Terwendung normaler Phosphat!sierund Verseif ungsbehandlungen geschmiert, und dann wird er in eine Strangpreßvorrichtung I5 überführt, die auf dem Sockel 16 einer Presse 17 sitzt.

Das Werkzeug I5 weist einen zylindrischen Formraum 18 kreisrunden Querschnitts und mit einem Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem groß·ten Außendurchmesser des Bauteils 11 entspricht. An einem Ende 18a sind die Wände des Formraums 18 mit mehreren im gleichen Winkelabstand angeordneten, vorstehenden Partien I9 ver-

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sehen, die sich in den Formraum erstrecken und die Form der sich axial erstreckenden Nuten 13 bilden. Die Tiefe der Partien 19 läuft also bis auf Null an ihren Enden zu, die vom Ende 18a entfernt liegen. Ferner sind die radial innenliegenden Händer der Partien 19 von einer Stelle an ihren zulaifenden Enden hinterschnitten, wie das bei 21 in der Zeichnung gezeigt ist. Längs des größten Teile ihrer Längen erstrecken sich also die Partien 19 radial in den Formraum 18, und zwar um eine Strecke, die etwas kleiner als die Tiefe der Nuten 13 ist, die im Bauteil 11 hergestellt werden.

Die Herstellung des Bauteils 11 aus dem hohlen Block erfolgt durch Brücken des Blocks in den Formraum 18 von dem anderen Ende 18b aus mittels eines ersten Stempels 22, der gegen das Ende des Blocks gedruckt wird, das vom freigeschnittenen Teil der Bohrung in ihm entfernt liegt, und in einem praktischen Ausführungsbeispiel wird mit einer Last von 85 Tonnen auf den Block gearbeitet. Hit der Bewegung des Blocks in den Formraum 18 greift er an den zulaufenden Enden der Partien 19 an, und bei einer weiteren Bewegung des Stempels 22 wird das Metall des Blocks verdrängt. Das verdrängte Metall fließt in Richtung auf das Ende 18a des Formraums zwischen den Teileen 19» um die Kerbzähne I4 des erforderlichen Bauteils 11 zu erzeugen. Das Torsehen der Absätze 21 in den Partien 19 führt zu einer Verringerung der Beibung zwischen dem verdrängten Metall des Blocke und dem Foraraum, um damit die Last auf den Stempel 22 zu verrringern. Ferner wird der Stempel 22 mit einem vorstehenden Dorn 23 versehen, der in der Bohrung des Blocks während des Strangpressens aufgenommen wird, um damit sicherzustellen, daß das Strangpressen die benötigte Bohrung im Bauteil 11 entstehen läßt.

Während des Strangpressens sitzt im Formraum 18 verschiebbar ein zweiter Stempel, der sich in eine Anlage an den Block von dem Ende 18a des Formrauats erstreckt. Das Ende des Stempels 24, das mit dem Block in Eontakt steht, ist im wesntlichen flach, obgleich die Außenseite des Stempels 24 die gleiche Kerbazhnform trägt, wie

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sie für den Bauteil 11 benötigt wird. Mit der Bewegung des Stempels 22 in den Formraum 18 zum Strangpressen das Blocks wird der Stempel 24 ferner gegen das Ende des Blocks gedruckt, das vom Stempel 22 entfernt liegt. Die auf den Stempel 24 ausgeübte Last ist natürlich ao, daß sie weniger als die ist, die auf den Stempel 22 ausgeübt wird, so daß mit voranschreitendem Strangpressen der Stempel 24 durch den Block dem Formraum 18 gegenüber bewegt wird und der Dorn 23 sich in die Bohrung im Stempel 24 bewegt. Die auf den Stempel 24 ausgeübte Last wird jedoch so gewählt, daß sie ausreicht, um zu bewirken, daß das Material des Blocks, das in Richtung auf das Ende 18a des Formraums fließt, im wesentlichen den Formraum während des Strangpressens ganz füllt und dadurch das Ende 12a des Bauteils geformt wird. Auf diese Weise entstehen beim Strangpressen Kerbzähne 14» die die genaue Form des Formraums 18 längs der gesamten Länge der Kerbzähne haben. Ferner wird durch Arbeiten nach dem vorstehenden Verfahren das stranggepreßte Material im wesentlichen in der Form des Blocks gehalten, anstatt durch den Stempel 24 geformt zu werden, so daß der äußere periphere Band des kerbgezahnten Endes 12a des entstandenen Bauteils die gleiche Krümmung wie der entsprechende land des Blocks hat. In dieser Einsicht versteht es sich, daß diese Krümmung erforderlich ist, damit das Bauteil als das Ritzel eines Anlaßmotors eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann, denn anderenfalls mud sie dem Bauteil in einem getrennten Arbeitsgang verliehen werden. Die hintereformte Partie des Bohrung im Block wird in der Bohrung des stranggepreßten Bauteils ferner im wesentlichen beibehalten, und diese Form wird auch zur Verwendung des Bauteils amis ein Eitzel für einen Anlaßmotor benötigt.

Mit Hilfe des beschriebenen Strangpreßeverfahrens ist es möglich sicherzustellen, daß man die erforderliche Form für das Ende 12a des Bauteils erhält, indem dafür gesorgt wird, daß die auf den Stempel 24 ausgeübte Last im wesentlichen gleich dem Produkt aus der Fließspannung des Blocks und der Fläche des Blocks ist, die mit dem Stempel 24 in Kontakt steht. In der Praxis wird die genaue Last für den Stempel 24 dadurch bestimmt, daß eine Yersuchspressung an einem Block durchgeführt wird, wobei die Stempellast auf einen

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Vert gebracht wird, der genau gleich dem Produkt aus Fließspannung und Fläche ist. Der entstehende Bauteil wird dann beobachtet, und wenn die Kerbzahnform nicht ganz fertiggestellt wird, wird die Last auf den Stempel 24 um 5$ erhöht, während dann, wenn Material des Slocks zwischen den Stempel 24 und die vorstehenden Partien I? gedruckt wird, die Stempelest um 5$ reduziert wird. Anschließende Strangpressungen lassen dann den Bauteil 12 entstehen, bei dem die erforderliche Formgebung die genaue !Reproduktion darstellt. In einem praktischen Ausführungsbeispiel hat der Materialblock eine Fließspannung von 30 t.s.i. und unter Berücksichtigung der Formgebung des Stempels 24 und der Bohrung im Block beträgt die Fläche des Blocks,

die mit dem Stempel 24 in Kontakt steht, 0,35 in . Eine Versuchspressung wird durchgeführt, und dabei beträgt die Last auf dem Stempel 24 10,5 Sonnen. Es stellt sich heraus, daß etwas Material zwischen den Stempel 24 und die vorstehenden Partien 19 fließt. Me Stempellast wird ebshalb auf 10 Tonnen reduziert, und das anschließende Strangpressen läßt Bauteile 12 in der benötigten Form entstehen.

In Anschluß an das Strangpressen wird der Stempel 22 aus dem Formraum 18 herausgenommen, und der Stempel 24 wird zum Ende 18b des Formraums hin bewegt, damit der fertige Bauteil aus dem Werkzeug ausgeworfen wird.

Ss versteht sich, daß der verwendete Block zur Herstellung des Bauteils auch anders als durch das Drehen hergestellt werden kann, das im vorstehenden Ausführungsbeispiel Anwendung gefunden hat.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines stranggrepreßten Metallteils,

der einen hohlen, im wesentlichen zylindrischen Körper aufweist, der+ einen oder mehrere sich axial erstreckende Kerbzähne an der Außenseite hat, dadurch gekennzeichnet, daß von einem hohlen, im wesentlichen zylindrischen Metallblock ausgegangen wird, ein erster Stempel an ein Ende des Blocks angelegt wird und der erste Stempel dazu verwendet wird, daß der Block einem Strangpreßvorgang unterzogen wird, derart, daß der Block zur Ausführung einer Bewegung einem Formraum gegenüber veranlaßt wird, wobei der Strangpreßvorgang so vorgenommen wird, daß Material des Blocks zur Herstellung des einen oder mehrerer sich axial erstreckender benötigter Kerbzähne und damit zur Herstellung des benötigten Bauteils zum Fließen gebracht wird, und während des Strangpreßvorgangs ein zweiter Stempel gegen das andere Ende des Blocks gedruckt wird, der von dem Material dem Formraum gegenüber bewegt wird, das stranggepreßt wird, derart, daß das Material zum im wesentlichen vollkommenen Füllen des Formraums während des Strangpreßvorgangs und zur Bildung des Endes des Bauteils veranlaßt wird, das dem anderen Ende des Blocks entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den zweiten Stempel ausgeübte Last zum Drücken des zweiten Stempels gegen das andere Ende des Blocks während des Strangpreßvorgangs im wesentlichen gleich dem Produkt aus der Fließspannung des Blocks und der Fläche des anderen Ende des Blocks ist, die mit dem zweiten Stempel in Kontakt steht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da du roh gekennzeichnet, daß der zweite Stempel eine Form hat, die komplementär zu dem Ende des Bauteils ist, das dem anderen Ende des Blocks entspricht.

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4. Verfahren nach «inen der Ansprüche 1 tie 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stempel zum Auswerfen des Bauteils aus dem Formraum nach dem Strangpressen rerwendet wird.

5> Verfahren nach einem der Ansprüche 1 tie 4, dadurch gekennzeichnet, dafi die Teile der Wände des Formraums, die die sich axial erstreckenden Kerbzähne bilden, an ihren sich axial erstreckenden, radial innenliegenden Bändern τοη einer Stelle an ihren Enden entlang hinterschnitten sind, die τοη dem zweiten Stempel abgewandt än#.

6. Verfahren nach einem der Anspräche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stempel einen Tor stehenden Dorn in der Form der Bohrung des Bauteils trägt.

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