DE2512750A1 - Verfahren zur herstellung von handwerkzeug-zangenschenkeln - Google Patents

Description

VjSB Kombinat Umformtechnik Erfurt

Verfahren zur Herstellung von Handwerkzeug-Zangenschenkeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Handwerkzeug-Zangenschenkeln, insbesondere fuer Kombizangen, Flachzangen, Schneidzangen u.a.

Es ist bekannt, Zangenachenkel aus Walzstahl durch Stanzen, Schmieden, Praegen und Biegen herzustellen. Der groesste Anteil dieser Zangenschenkel wird dabei durch Gesenkschmieden mit Grat aus Rundstahl-, Flachstahl- oder Blechabschnitten, sogenannten Spaltstuecken, ge- . fertigt.

Durch die ausgesprochen lange und flache Form derartiger Werkstuecke ist der Werkstoffverlust beim Gesenkschmieden durch die Gratbildung sehr hoch. Sr liegt bei ca. 30 ... 50 % der eigentlichen Werkstueckmasse. Auf Grund der Werkstueckform und des duennen und grossen Gratanteils im Verhaeltnis zum gesamten umzuformenden Werkstoffvolumen werden Gesenkschmiedehaemmer eingesetzt. Die verhaeltnismaessig grossen Gesenkschmiedehaemmei· mit hoher Schlagenergie im Vergleich zur umzuformenden V/orkstueckmasse fuehren zu einer grosaen physischen Belastung der Werktaetigen durch Laerm und Prellschlaege.

3ine geringwertige Qualitaet dieser Schmiederohlinge erhoeht den Arbeitsanteil bei der nachfolgenden Fertigbearbeitung· Die verfahronsbedingten Bearbeitungszugaben und Toleranzen sind so gross, dass zeitaufwendige Fraes- und Raeumarbeitsgaenge erforderlich sind. Aussordem bereiten Form und Toleranzen der Schmiederohlinge Schwierigkeiten beim Magazinieren, Stapeln, Zu- und Abfuehren, Spannen, Lagesichern usw. Beim Entgraten der Schmiedeteile tritt haeufig, insbesondere entlang der Griffpartie, beidseitig scharfer Gratansatz auf, der nur durch zusaetzliche Arbeitsgacnge, wie Schleifen von Hand und Einpraegen, entfernt v/erden kann. Haeufig sind verbleibende Gratspitzen entlang der Griffpartie die Ursache von Verletzungen bei Gebrauch der Zangen.

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Zweck der Erfindung ist es, die !lachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, nach dem Zangenschenkel ohne Werkst off verlust auf Gesenkschmiedepressen herstellbar sind.

Erfindungsgeaiaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass unlegiertes oder legiertes Eisenpulver mit Zusaetzen zu einer scharfkantigen im Griffteil geraden Zangenschenkel-Massenverteilungsausgangsform mit einer Mindestdichte von 60 % der theoretisch inoeglichen Dichte gepresst und deren Griff-, Gewerbe- und Maulpartien in der Hoehenabstufung, V/erkstoffmassenverteilung und in den Breiten- und Laengenma3zen derart abgestimmt sind, da3S nach Erwaormen dieser Massenverteilungsausgangsform auf eine Temperatur von 1000 bis 1200 Grad Celsius unter Schutzgas ein Zwischenformen durch Gesenkschmieden ohne Grat im geschlossenen Werkzeug auf einer Presse unter Beibehal-•tuiig des scharfkantigen Rechteckquerschnittes senkrecht zur Laengsachse derart durchgefuehrt wird, dass in der Maul-, Griff- und Gewerbepartie eine Dichte von 98 bis 100 % erreicht wird. Die Massenverteilungsausgangsform ist so gestaltet, dass ein Werkstofffluss und -ausgleich in der geschlossenen Gravur ueber verschiedene Hoehen in Ufaiformrichtung nicht erfolgt, der Umformvorgang auf Grund der gewaehlten Hoehenabstufung in den unmittelbaren Nachbarbereichen der Maul-, Griff- und Gewerbepartie nahezu gleichzeitig einsetzt, die Lagefixierung im geschlossenen Gesenk durch ein geringes Spiel der erwaerraten Massenverteilung3ausgangsform zur Gravurwand in Querlage im Maul und Griffanfang und in Laeng3lage an den Zangenechenkelenden erreicht wird und in Gewerbe und im Restgriffstueck der ϊ/eg des Werkstoff fluases auf den Jeweils gegenüberliegend en Selten im Gewerbe und am Griff groesser als im Maul und Griffanfang und allseitig nahezu gleich ist. Anschliessend wird durch Kalt- oder Warmmassivpraegen in einem geteilten V/erkzeug die Zangenschenkel-Endform in der Griff-Partie gebogen und gepraegt und dabei gleichzeitig der scharfkantige Querschnitt in einen Querschnitt, mit gerundeten Kanten ohne Gratbildung umgeformt und fertiggestellt.

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Einem Erfindungsmerkmal zufolge kann fuer Zangen mit geometrioch
geringfuegig unterschiedlicher Zangenmaulausbildung des rechten
und linken Schenkels, insbesondere fuer Kombinationszangen, die j gleiche Zangenschenkel-Maos enverteilungsausgangsform fuer das an- _; schliessende Massivumformen verwendet werden·

Die Erfindung v/ird noch darin gesehen, dass zwischen dem Schmieden

im geschlossenen Gesenk und Praegen erforderliche Arbeitsgaenge, wie ί Gluehen und/oder Reinigen, Sandstrahlen, trommeln, Putzen, Elysier- !

schleifen sowie die spanende Fertigbearbeitung, durchgefuehrt v/erden. j

Weiterhin kann ea je nach Art dea verwendeten Pulvergeinisches vorteil-j haft sein, wenn die Haltezeit im Schutzgasofen bei Erwaermungstempe- /-ratur zum Zwecke dee Diffueionsausgleiches und zur Erzielung von Re- T duktions- und Sintereffekten verlaengert wird, wobei die Sintertem- ■ peratur hoeher als die Temperatur bei Entnahme der Maseenverteilungs- : ausgangsform sein kann. j

Schliessllch wird die Erfindung noch darin gesehen, dass bei der Her- j stellung der Zangenschenkel-Massenverteilungeausgangsform fuer einen ) Zangenschenkel unterschiedliche Pulvergeraische verwendet werden, so \ dass das 'Wirkteil eines Zangenochenkele (Zangenmaul, Schneide, Klemm- j backen, Ge^^rerbe, Gelenk) im Gegensatz zum Griffteil aus einem qualita-j tiv besseren Pulvergemisch besteht. i

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Das Verfahren nach der Erfindung bringt den Vorteil, dass Zangen- ' schenkel durchgaengig auf Pressen gefertigt werden koennen. Die Nach- | teile der bisherigen Fertigung auf Gesenksohmiedehaemmern werden aus- ; geschaltet· Die sowohl bei der Herstellung der Ausgangsform als auch
beim Schmieden der Zwisohenform gefundene gerade Gestaltung, insbesondere der Griffpartie des Zangenschenkels, bedeutet fuer die Werkzeugfertigung eine, wesentliche Verbesserung. Eine hohe BSassgenauigkeit und verbesserte Oberflaeohenqualitaet der Zangenschenkel wird
erreicht, eo dass eine nachtraeglich spanende Bearbeitung teilweise
entbehrlich wird. Porm- und Massgenauigkeiten der geschmiedeten
Zangenschenkel ermoeglichen eine rationelle spanende Pertigbearbeitung, insbesondere durch Wegfall von Praes- und Raeumarbeitsgaengen

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und durch eine ISrhoehung des Mechanisierungsgrades. BIe spanende Fertigbearbeitung kann vor der endgueltigen Undformgebung duroh Massivpraegen erfolgen. Weiterhin ergeben sich Variationsmoeglichkeiten in der Werkst off Zusammensetzung, womit die Moeglichkeit gegeben ißt, die Materialeigenschaften den jeweiligen Erfordernissen im Zangenmaul- und -griffteil anzupassen.

Zur Herstellung von Zangenschenkeln von beispielsweise 1 kg Masse unter Anwendung des bekannten Gesenkschmiedens mit Grat sind 3#15 kg fluessiger Stahl und 6770 kcal Waermenergie erforderlich. Beim vorgeschlagenen Verfahren verringern sich diese Werte auf 1,2 kg fluessiger Stahl und 2760 kcal Waermeenergie. Eine Steigerung der Produktivitaet durch hoehere Mengenleistung und ein hoeherer Mechanisierungagrad werden erreicht.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuehrungsbeispiel naeher erlaeutert werden. In den zugehoerigen Zeichnungen zeigern

Pig. 1i die Seitenansicht und Querschnitte der pulvergepreseten Massenverteilungsausgangsform fuer einen Zangenschenkel,

Fig. 2i die Draufsicht der Massenverteilungsausgangsform,

Fig. 3* die Seitenansicht und Querschnitte der geschmiedeten Zwischenform,

Fig. 4f die Draufsicht der Zwischenform,

Fig. 5» die Seitenansicht und Querschnitte der gepraegten Endform und

Fig. 6i die Draufsicht der ISndform.

Die Herstellung der MaBsenverteilungsausgangsform nach Fig. 1 und 2 erfolgt durch Pressen einer Pulvermischung von Eisenpulver mit 0,55 % Graphit und Schmierstoffzusaetzen von 0,5 % Zinkstearat in einer Metallpulverpresse auf eine Dichte von 5,5 ... 6 g/Kubikzentimeter. Die Masse in den einzelnen Partien, Maul, Gewerbe und Griff,

Let gleich dar Masse der jeweiligen Partie der Zwischenform, d.h. seim Schmieden findet kein Werkstoffflusa zwischen den verschiedenen Partien statt. Dazu let erforderlich, dass die Hoehenabstufungen lieser Partien eo gewaehlt sind, dass der Umformvorgang moeglichst gleichzeitig einsetzt« so dass die Hoehendifferenz zwischen Maul ind Gewerbe bzw, Gewerbe und Griff bei der Ausgangeform etwa gleich jross wie bei der Zwiachenform sind.

Die Breiten- und Laengenmasze sind so gewaehlt, dass die erwaerrate /Umgangsform im Maul bzw. Griffanfang nur ein geringes Spiel von },1 .·· 0,4 mm zur Gravurwand aufweist. Dadurch wird die Lagefixierung /or dem Schmieden gewaehrleistet. Im Gewerbe und im uebrigen Griff Ist der Durchmesser bzw. die Breite der Ausgangsform wesentlich deiner als bei der Zwischenform, so dass hier ein groeseerer Fluss Ln Querrichtung beim Schmieden auftritt. Die Form ist so gestaltet, lass der Weg des Werkstoffflussee auf den jeweils gegenueberliegenden Seiten am Griff und im Gewerbe allseitig nahezu gleich ist. Auch Innerhalb der einzelnen Partien ist die Massenverteilung so vorgesehen, dass bis auf das Anlegen des Werkstoffs an die Stirnwand kein Verkstofffluss in Laengsrichtung beim Schmieden stattfindet.

Cnfolge der geringeren Breiten- und Laengsmasze der Ausgangaform und Lnfolge der geringeren Dichte ist die Hoehe der Ausgangsform groesser ils bei der Zwischenform. Dies geht besonders aus dem Querschnitt lea Griffes, der in Fig. 1 dargestellt ist, hervor. Der Griffteil ler Ausgangsform ist langgestreckt, wie Fig. 2. zeigt.

j\ir Verbesserung der Qualitaet der Zangenschenkel kann beim Pulver- >reßsen im Maulbereich ein legiertes Pulver mit 0,5 ... 0,6 % C in lie Preesmatrize eingefuellt werden, waehrend der Bereich des Gewerbes ind des Griffes mit unlegiertem Eisenpulver ohne oder mit nur geringen Iraphitzuaaetzen gefuellt wird. Durch diese Variante ist ein oekonolischer Einsatz hochwertiger Werkstoffe moeglich. Auch die Haerteanlahme der einzelnen Zangenbereiche bei der spaeteren Waermebehand-.ung kann hierdurch in geeigneter Weise beeinflusst werden.

Die Erwaermung der Ausgangsformen erfolgt in einem Ofen mit bewegtem Waermgut unter Schutzgas auf 1100 Grad Celsius. Wach Verlassen des Ofens werden die Ausgangsformen in die Gravur eines geschlossenen Schmiedewerkzeugeβ eingelegt und gratlos unter einer Gesenkschmiedekurbelpresse auf die in Pig. 3 und 4 dargestellte Zwischehform verdichtet bzw. umgeformt. Die Dichte betraegt rund 99 % der theoretisch moeglichen Dichte. Der Querschnitt ist wie bei der Ausgangsform ueber die gesamte Lae'nge rechteckig, wie Pig. 3 zeigt. Die Hoehe ist gegenuebcr der Äusgangsform wesentlich geringer, die Breite ist teilweise nur unwesentlich vergroessert. Da der Werkstoff in Richtung der Laengsachse kaum verdraengt wird, entspricht das Verhaeltnis der schraffierten Flaechen nach Pig. 1 zu den Plaechen nach Pig. 3 dem reziproken Verhaeltnis der Ausgangsformdichte zur Dichte der Zwischenform. Der Griffteil dieser Zwischenform ist wie bei der Ausgangsform gestreckt.

Wird zur Ausgangsformherstellung ein Pulver verwendet, dessen Oxidanteil hoeher ist, als fuer das Gefuege de3 Zangenschenkels zulaessig, muss die Haltezeit im Verlauf der Erwaermung ueber das fuer die Hrwaermung notwendige Ma3S hinaus verlaengert werden, um ein Reduzieren der Oxidanteile zu erraoetlichen. ISine gleichzeitige Brhoehung der Temperatur beschleunigt diesen Vorgang, Die Erwaermung erfolgt dann beispielsv/eise auf 1150 ... 1175 Grad Celsius, die Haltezeit betraegt 45 'Minuten. Die Temperatur faellt am Ofenende wieder, so dass die Umformtemperatur bei 1050 ... 1100 Grad Celsius liegt. Der Schmiedevorgang erfolgt nach den vorangegangenen Erlaeuterungen.

Um dem Griff die endgueltige Form zu geben, erfolgt nach dem Schmieden Im. geschlossenen Werkzeug ein Praegevorgang in einem geteilten Gesenk. Dadurch wird der eckige Querschnitt des Griffteils zu dem in Fig. 5 dargestellten Querschnitt umgeformt und die gestreckte Form gleichzeitig gebogen, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Das Maul und das Gewerbe des Zangenschenkels bleiben unveraendert. Zwischen dem Schmiede- und dem Praegevorgang kann die spanende Fertigbearbeitung eingeschoben werden. Das Praegen erfolgt im Wormalfall bei Raumtemperatur.

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Um die Umf ormkraefte zu senken, kann die Zwischenform auf Temperaturen bis 65O Grad Celsius erwaermt bzw. die Restwaerme vom gratlosen Schmieden verwendet werden«

Nachbehandlungen, wie Gluehbehandlungon und Verfahren zur Reinigung der Oberflaecheii, werden nach dein gratlosen Schmieden durchgefuehrt. Das nachfolgende Praegen erfolgt dann in Jedem Pail im kalten Zustand, um die gute Oberflaechenqualitaet zu erhalten.

Puer Zangen mit geometrisch geringfuegig unterschiedlichen maulausbildungen des rechten und linken Schenkels, insbesondere fuer Kombinationszangen, ist es besonders von Vorteil, wenn, die gleiche ZangensChenkel-Massenverteilungsausgangsform fuer das anschliessende Ifessivumformen verwendet wird.

Zwischen dem Schmieden im geschlossenen Gesenk und dem Praegen koennen erforderliche Zwischenarbeitsgaenge, die zur Verbesserung der Qualitaet des Zangenschenkels fuehren, wie Gluehen und/oder Reinigen, Sandstrahlen, Trommeln, Putzen, Elysierschleifen und die spanende Pertigbearbeitung, durchgefuehrt werden.

Bei den Zangensohenkeln dieser Form wird es moeglich, dass die durch Schmieden im geschlossenen Gesenk erzeugte gerade Zwischenform mit scharfkantigem Rechteckquerschnitt senkrecht zur Laengsachse bereits die noch notwendige spanende Pertigbearbeitung (vorwiegend Schleifarbeitsgaenge am Zangenmaul) durchlaeuft, da mit dieser V/erkstueckform ein optimales üiagazinieren, Zu- und Abfuehren, Spannen und I*agesichern in der spanenden Fertigung durchfuehrbar ist. Erst nach der spanenden Pertigbearbeitung wird durch Massivpraegen die endgueltige Fertigform erzeugt.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Handwerkzeug-Zangenschenkeln, dadurch gekennzeichnet, dass unlegiertes oder legiertes Eisenpulver mit Zusaetzen zu einer scharfkantigen im Griffteil geraden Zangenschenkel-Massenverteilungsausgangsform mit einer Mindestdichte von 60 % der theoretisch moeglicheh Dichte gepresst und deren Griff-, Gewerbe- und Maulpartien in der Hoehenabstufung, Werkstoffmassenverteilung und in den Breiten- und Laengenmaszen derart abgestimmt sind, dass nach Erwaermen dieser Massenverteilungsausgangaform auf eine Temperatur von 1000 bis 1200 Grad Celsius unter Schutzgas ein Zwischenformen durch Gesenkschmieden ohne Grat im geschlossenen Werkzeug auf einer Presse unter Beibehaltung des scharfkantigen Rechteckquerschnittee senkrecht zur Laengsachse derart durcHgefuehrt wird, dass in der Maul-, Griff- und Gewerbepartie eine Dichte von 98 bis 100 % erreicht wird, wobei ein Werkstofffluss und -ausgleich in der geschlossenen Gravur ueber verschiedene Hoehen in Umformriohtung nicht erfolgt, waehrend der Ümformvorgang auf Grund der gewaeblten Hoehenabstufung in den unmittelbaren Nachbarbereichen der Maul-, Griff- und Gewerbepartie nahezu gleichzeitig einsetzt, die Lagefixierung im geschlossenen Gesenk durch ein geringes Spiel der erwaermten Massenverteilungsausgangsform zur Gravurwand in Querlage im Maul und Griffanfang und in Laengslage an den Zangenschenkelenden erreicht wird, im Gewerbe und im Restgriffstueck der Weg des Werkstoff flusses auf den jeweils gegenüberliegend en Seiten im Gewerbe und am Griff groesser als im Maul und Griffanfang und allseitig nahezu gleich ist, so dass anschliessend durch Kalt- oder Warmmassivpraegen in einem geteilten Werkzeug die Zangenschenkel-Endform in der Griffpartie gebogen und gepraegt und dabei gleichzeitig der scharfkantige Querschnitt in einen Querschnitt mit gerundeten Kanten ohne Gratbildung umgeformt und fertiggestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass fuer Zangen mit geometriaoh geringfuegig unterschiedlicher Zangenmaulausbildung des rechten und linken Schenkels, insbesondere fuer Kombinationazangen, die gleiche Zangensohenkel- Maseenverteilungsausgangsform fuer das anschliessende Massivumformen verwendet wird.

3. Verfahren nach -Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schmieden im geschlossenen Gesenk und Praegen ]erforderliche Arbeitsgaenge, wie Gluehen und/oder Reinigen, Sandstrahlen, Trommeln, Putzen, Elysierschleifen sowie die spanende Fertigbearbeitting, durchgefuehrt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezeit im Schutzgasofen bei lirwaermungstemperatur zum Zwecke des Diffusionsausgleiches und zur Erzielung von Reduktiona- und Sintereffekten verlaengert wird, wobei die Sintertemperatur hbeher als die Temperatur bei Jintnalime der Masöenverteiluhgsausgangsform sein kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung der Zangenschenkel-Massenverteilungsauagangsform fuer einen Zangenschenkel unterschiedliche Pulvergemische verwendet werden, so dass das Wirkteil eines Zangenschenkels (Zangenmaul, Schneide, Klemmbacken, Gewerbe, Gelenk) im Gegensatz zum Griffteil aus einem qualitativ besseren Pulvergemisch besteht.

Bericht-lieber die Veroeffentlichungen zum Stand der Technik

1. Lange, K.

2. Eschelbach, R.

3· Kaessberg, H.

4. Deracuk, V.J., Sirgaev, A.P.,

♦Gesenkschmieden von Stahl'

Springer-Verlag, Berlin, Goettingen, Heidelberg 1958, S. 63 -

'Das Gesenkformen

4. Auflage, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1970, Hr. 31, S. 24-25

'Gesenkschmieden von Stahl» II, Teil ^x 2. Auflage, Springer-Verlag Berlin 1951,

5, 5-6

• Bedingungen fuer den wirtschaftlichen Einsatz von Kurbelschmiedepressen' Kuzn.-stamp. Proisvod. Moskva 1968, Heft 11, S. 43-45

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