DE2438232A1 - Verfahren zum formen von aus superplastischen legierungen bestehenden blechen - Google Patents

Verfahren zum formen von aus superplastischen legierungen bestehenden blechen

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DE2438232A1
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Colin John Swanson
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/053—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure characterised by the material of the blanks
    • B21D26/055—Blanks having super-plastic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
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Description

_>r Patentanwälte
Dipl.Ing. D. Karl Brose
D-8023 München-Pullach
WienerSlr. Zj.Mdui. 7930570,7931782
DBr/kt - Folio: 24738 München-Pullach, 8. August 1974
ISC ALLOYS LIMITED, 1 Redcliffe Street, Bristol,, England
Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen
bestehenden Blechen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen, d.h. Blechen die aus Legierungen bestehen, die eine merkliche Ziehgeschwindigkeitsempfindlichkeit aufweisen.
In dem britischen Patent 1 120 007 ist ein Verfahren dieser Art beschrieben, bei dem ein Rohling aus einem aus einer superplastischen Legierung bestehenden Blech über einer Öffnung eines Hohlraumes angeordnet wird, um dadurch einen eingeschlossenen Raum zwischen dem Blechrohling und dem Hohlraum zu bilden, wobei das Blech dann dazu gebracht wird, die Form einer Formfläche in dem Hohlraum anzunehmen, indem ein durch ein Medium erzeugter Differenzialdruck über den Rohling aufgebracht wird.
Aus superplastischen Legierungen bestehende Rohlinge wurden bereits unter differenziellen Gasdrücken ausgeddnt, wie dies in dem Aufsatz "Superplasticity in a Al-Zn Alloy" von Backofen Turner and Avery, Trans ASM vol. 57, 1964, Seiten 980 - 990 beschrieben ist. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, superplastische Legierungen unter Verwendung der allgemein bekannten Ar- : beitsweisen auf dem Gebiet der Polymere und der Glasverarbeitung I zu verformen. Eine Anzahl derartiger Arbeitsweisen sind beispielsweise in "Manual-Working of Platics" OECD publication No. 16081,
509809/0808~
August 1964, Seiten 93 - 94, beschrieben.
Bei Formverfahren, bei denen der Rohling über männliche Gesenke gezogen wird, besteht die Neigung, daß ein als " Rippung " bekanntes Phänomen auftritt, mit. dem Ergebnis, daß der endgültige Formling für den beabsichtigten Zweck unbrauchbar ist. In der folgenden Beschreibung wird durch den Ausdruck " Rippung " (webbing) die Bildung von Falten oder Kniffei des Materials an Stellen bezeichnet, wo eine Unregelmäßigkeit in der Formfläche vorhanden ist, beispielsweise wo eine Oberfläche eine andere schneidet, oder an einer Flächengrenze.
Bei den üblichen Formverfahren unter Verwendung männlicher Gesenke, um einem thermoplastischen Bahn- oder Blattmaterial eine Form zu geben, besteht die Neigung, daß Rippungen in dem geformten Blattmaterial an Orten auftreten, welche den Schnittlinien von Ebenen auf der Oberfläche des Formkörpers entsprechen, wo dann überschüssiges Material in den Falten oder Kniffen aufgenommen wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierugen bestehenden Blechen, bei denen über den Rohling aus dem Blech aus superplastischer Legierung ein differenzieller Mediendruck aufgebracht wird, um das Legierungsblech dazu zu bringen, die Form einer Formfläche anzunehmen, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine anfängliche Relativbewegung zwischen einer männlichen Form und den aus einem Blech aus superplastischer Legierung bestehenden Rohling durchgeführt wird, bis der Rohling anfänglich teilweise durch die Form verformt ist, daß dann der differenzielle Mediendruck über den teilweise verformten Rohling aufgebracht wird und das eine weitere Relativbewegung zwischen dem Rohling und der Form durchgeführt wird, um den Rohling noch weiter zu verformen.
509809/0808
Die weitere Relativbewegung zwischen dem Rohling und der Form wird vorzugsweise fortgesetzt bis der Rohling vollständig mit der Form übereinstimmt.
Während die anfängliche Relativbewegung zwischen der Form und dem Rohling unterbrochen werden kann, während der Differenzialdruck aufgebracht wird, ist es bevorzugt, den Differenzialdruck aufzubringen ohne die Relativbewegung zwischen Rohling und Form zu unterbrechen.
Der differenziale Mediendruck über den Rohling kann dadurch erzielt werden, daß Überdruck auf die von der Formfläche entfernt liegende Seite des Rohlings aufgebracht wird.
Die Temperatur des Rohlings während des Formvorganges liegt vorzugsweise zwischen 200° C und 250°C.
Die superplastische Legierung ist in zweckdienlicher Weise eine Zink- Aluminiumlegierung, die behandelt wurde um den Zustand der Superplastizitat zu zeigen. Die Behandlung des Legierungsbleches kann durch eine zweckdienliche Arbeitsweise, bestehend aus Homogenisierung, Abkühlen und Bearbeiten, geschehen. Derartige Verfahren sind beispielsweise in den britischen Patentschriften 1 225 819 und 1 297 101, beschrieben. Im allgemeinen wird bevorzugt, daß die Legierung eine Zink- Aluminiumlegierung ist, welche zwischen 1-20 Gew. c/o Aluminium mit oder ohne kleinere Ziaschläge (bis zu 0,5 Gew. %), eines dritten Bestandteiles wie beispielsweise Kupfer oder Magnesium ist. Nach einer anfänglichen Homogenisierung wird die Legierung entweder abgeschreckt oder langsam abgekühlt und dann normalerweise durch Walzen bearbeitet, um dem Blech die gewünschten superplastischen Eigenschaften zu geben.
Im folgenden wird die Erfindung näher anhand der Zeichnung bei-
509809/0808
spielhaft erläutert. In der Zeichnung ist eine männliche Form in perspektivischer Ansicht gezeigt.
Die männliche Form, in der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführung, wurde gegen einen Rohling aus einem Blechmaterial aus einer superplastischen Legierung mittels eines Druckkolbens gedrückt. Die in den Zeichnungen veranschaulichte Form ist durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet, und auf einer Grundplatte 2 montiert. Die Längen der längeren und kürzeren Seiten 3 und 4 der oben liegenden Fläche 1a der Form betrugen bei diesem Versuch 71 mm bzw. 56 mm. Die Längen der längeren und kürzeren Seiten 5 und 6 der unteren Fläche der Form betrugen 97 mm bzw. 82 mm. Die Länge der längeren und kürzeren Seiten bei 7 und 8 der Grundplatte betrugen 146 mm bzw. 121 mm. Die senkrechte Höhe der Form von der Oberfläche 2a der Grundplatte bis zur Oberfläche 1a der Form betrug 66 mm.
Das Blech wurde über einem Druckkasten angeordnet, der anfänglich nicht unter Ditck stand. Bei dem ersten Formvorgang wurde die Form dazu gebracht, um die maximale Entfernung einzudringen, ehe der Formdruck aufgebracht wurde. Der Formling wurde anschließend herausgenommen und untersucht. Der Versuch wurde dann wiederholt, wobei die Tiefen des anfänglichen Eindringens in der in der folgenden Tabelle zusammengefassten Weise geändert wurden:
Eindringtiefe bei der Zustand des Formlings
der Formdruck aufge-
bracht wurde
(m.m.)
66 (Maximum) Rippung
60 Rippung
54 keine Rippung
41 keine Rippung
16 keine Rippung
0 Verwerfung
509809/0808
_ 5 —
Bei diesem Ausführungsbeispie.1, wurde die anfängliche Bewegung der Form unterbrochen, während der Formdruck aufgebracht wurde und anschließend wieder aufgenommen, worauf das Eindringen fortgesetzt wurde bis das Blech die Form der Formfläche angenommen hatte.
Aus den oben stehenden Ergebnissen ist offensichtlich, daß das auftreten von Rippungen vermieden wurde, wenn der Formdruck nach einer, gewissen anfänglichen Relativbewegung zwischen der Form und dem Rohling aus Blech aufgebracht wurde, ehe jedoch die Form um die Maximalstrecke in das Blech bewegt wurde. Falls andererseits die Form um die Maximalstrecke in das Blech gedrückt wurde und der Luftdruck dann aufgebracht wurde, war es unmöglich, das Auftreten von Rippungen zu vermeiden. Falls der Luftdruck aufgebracht wurde, ehe die Form in das Blech eingedrückt wurde, wurden zwar Rippungen vermieden, jedoch traten Probleme aufgrund der Tatsache auf, daß das Blech um die Lagerplatte des Bleches ~ herumgeblasen wurde.
Die optimale Eindringtiefe bei der der Formdruck aufgebracht wird, hängt von der Geschwindigkeit des Druckkolbens und von der Geschwindigkeit und Größe beim Aufbringen des Luftdrucks ab.
der
Sämtliche/in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von j Bedeutung. ι
509$O9/Ö8O8

Claims (6)

- 6 PATENTANSPRÜCHE
1. /Verfahren zum Formen von aus superplastischen Legierungen besiehenden Blechen, zum Aufbringen eines differenzialen Mediendruckes über einen aus einem aus supeiplasti scher Legierung bestehenden Blech bestehenden Rohling, um das Blech dazu zu bringen, die Form einer Formfläche anzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine anfängliche Relativbewegung zwischen einer männlichen Form und dem Rohling aus einem aus superplastischer Legierung bestehenden Blech durchgeführt wird, bis der Rohling anfänglich teilweise durch die Form verformt ist, daß dann der differenziale Mediendruck über den "feilweise verformten Rohling aufgebracht wird und das eine weitere Relativbewegung zwischen dem Rohling und der Form durchgeführt wird um den Rohling weiter zu verformen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Relativbewegung zwischen dem Rohling und der Form fortgesetzt wird bis der Rohling vollständig mit der Form übereinstimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der differenziale Mediendruck aufgebracht wird ohne die Relativbewegung zwischen dem Rohling und der Form zu unterbrechen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß Überdruck auf die von der Formfläche entfernt liegende Seite des Rohlings aufgebracht wird, um dadurch den differenzialen Druck über den Rohling zu erzielen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Rohlings während des Formens zwischen 200° und 2500C gehalten wird.
509801/0808
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Rohling eine Zink- Aluminiumlegierung verwendet wird, welche behandelt ist um den Zustand der Superplastizitat zu zeigen, vorzugsweise eine Zink- Aluminiumlegierung die zwischen 1-20 Gew.c;') Aluminium und wahlweise bis zu 0,5 Gew.% an Kupfer oder Magnesium enthält.
509809/0 808
Leerse i t e
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