DE2512750C3 - Verfahren zur Herstellung von Handwerkzeug-Zangenschenkeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung von Handwerzeug-Zangenschenkeln, insbesondere für Kombizangen, Flachzangen, Schneidzangen u. a. ίο Es ist bekannt, Zangenschenkel aus Walzstahl durch Stanzen, Schmieden, Prägen und Biegen herzustellen. Der größte Anteil dieser Zangenschenkel wird dabei durch Gesenkschmieden mit Grat aus Rundstahl-, Flachstahl- oder Blechabschnitten, sogenannten Spaltstücken, gefertigt

Durch die ausgesprochen lange und flache Form derartiger Werkstücke ist der Werkstoffverlust beim Gesenkschmieden durch die Gratbildung sehr hoch. Er liegt bei ca. 30 bis 50% der eigentlichen Werkstückmasse. Auf Grund der Werkstückform und des dünnen und großen Gratanteils im Verhältnis zum gesamten umzuformenden Werkstoffvolumen werden Gesenkschmiedehammer eingesetzt Die verhältnismäßig großen Gesenkschmiedehammer mit hoher Schlagenergie im Vergleich zur umzuformenden Werkstückmasse führen zu einer großen physischen Belastung der Werktätigen durch Lärm und Prellschläge.

Eine geringwärtige Qualität dieser Schmiedrohlinge erhöht den Arbeitsanteil bei der nachfolgenden M Fertigbearbeitung. Die verfahrensbedingten Bearbeitungszugaben und Toleranzen sind so groß, daß zeitaufwendige Fräs- und Raumbearbeitungsgänge erforderlich sind Außerdem bereiten Form und Toleranzen der Schmiederohlinge Schwierigkeiten beim Magazinieren, Stapeln, Zu- und Abführen, Spannen, Lagesichern usw. Beim Entgraten der Schmiedctcilc tritt häufig, insbesondere entlang der Griffpartie, beidseitig scharfer Gratansatz auf, der nur durch zusätzliche Arbeitsgänge, wie Schleifen von Hand «ο und Einprägen, entfernt werden kann. Häufig sind verbleibende Gratspitzen entlang der Griffpartie die Ursache von Verletzungen bei Gebrauch der Zangen.

Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, nach dem Zangenschenkel ohne Werkstoffverlust auf Gesenkschmiedepressen herstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unlegiertes oder legiertes Eisenpulver mit Zusätzen zu einer scharfkantigen im Griffteil geraden Zangenschenkel-Ausgangsform mit einer Mindestdichte von 60% der theoretisch möglichen Dichte gepreßt und deren Griff-, Gewerbe- und Maulpartien in der Höhenabstufung, Werkstoffmassenverteilung und in den Breiten- und Längenmaßen derart abgestimmt sind, daß nach Erwärmen dieser Massenverteilungsausgangsform auf eine Temperatur von 1000 bis 1200°C unter Schutzgas ein Zwischenformen durch Gesenkschmieden ohne Grat im geschlossenen Werkzeug auf einer Presse unter Beibehaltung des scharfkantigen Rechteckquerschnittes senkrecht zur Längsachse derart durchgeführt wird, daß in der Maul-, Griff- und Gewerbepartie eine Dichte von 98 bis 100% erreicht h5 wird. Die Ausgangsform ist so gestaltet, daß ein Werkstofffluß und -ausgleich in der geschlossenen Gravur über verschiedene Höhen in Umfangsrichtung nicht erfolgt, der Umformvorgang auf Grund der

gewählten Höhenabstufung in den unmittelbaren Nachbarbereichen der Maul-, Griff- und Gewerbepartie nahezu gleichzeitig einsetzt, die Lagefixierung im geschlossenen Gesenk durch ein geringes Spiel d~r erwärmten Ausgangsform zur Gravurwand in Querlage s im Maul und Griffanfang und in Längslage an den Zangenschenkeienden erreicht wird und im Gewerbe und im Restgriffstück der Weg des We.kstoffflusses auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten im Gewerbe und am Griff größer als im Maul und Griffanfang und allseitig nahezu gleich ist. Anschließend wird durch Kalt- oder Warmprägen in einem geteilten Werkzeug die Zangenschenkel-Endform in der Griffpartie gebogen und geprägt und dabei gleichzeitig der scharfkantige Querschnitt in einen Querschnitt mit gerundeten Kanten ohne Gratbildung umgeformt und fertiggestellt

Einem Erfindungsmerkmal zufolge kann für Zangen mit geometrosch geringfügig unterschiedlicher Zangenma'ilausbildung des rechten und linken Schenkels, insbesondere für Kombinationszangen, nie gleiche Zangenschenkel-Ausgangsform für beide Schenkel beim Massivumformen eingelegt werden.

Die Erfindung wird noch darin gesehen, daß zwischen dem Schmieden im geschlossenen Gesenk und dem Prägen die erforderlichen Arbeitsgänge, wie Glühen und/oder Reinigen, Sandstrahlen, Trommeln, Putzen, Elysierschleifen sowie die spanende Fertigbearbeitung, durchgeführt werden.

Weiterhin kann es je nach Art des verwendeten Pulvergemisches vorteilhaft sein, wenn die Haltezeit im Schutzgasofen bei Erwärmungstemperatur zum Zwekke des Diffusionsausgleiches und zur Erzielung von Reduktions- und Sintereffekten verlängert wird, wobei die Sintertemperatur höher als die Temperatur bei Entnahme der Ausgangsform sein kann.

Schließlich wird die Erfindung noch darin gesehen, daß bei der Herstellung der Zangenschenkel-Ausgangsform für einen Zangenschenkel unterschiedliche Pulvergemische verwendet werden, so daß das Wirkteil eines Zangenschenkels (Zangenmaul, Schneide, Klemmbakken, Gewerbe, Gelenk) im Gegensatz zum Griffteil aus einem qualitativ besseren Pulvergemisch besteht.

Das Verfahren nach der Erfindung bringt den Vorteil, daß Zangenschenkel durchgängig auf Pressen gefertigt werden können. Die Nachteile der bisherigen Fertigung auf Gesenkschmiedehämmern werden ausgeschaltet. Die sowohl bei der Herstellung der Ausgangsform als auch beim Schmieden der Zwischenform gefundende gerade Gestaltung, insbesondere der Griffpartie des Zangenschenkels, bedeutet für die Werkzeugfertigung eine wesentliche Verbesserung. Eine hohe Maßgenauigkeit und verbesserte Oberflächenqualität der Zangenschenkel wird erreicht, so daß eine nachträgliche spanende Bearbeitung teilweise entbehrlich wird. Formund Maßgenauigkeiten der geschmiedeten Zangenschenkel ermöglichen eine rationelle spanende Fertigungsbearbeitung, insbesondere durch Wegfall von Fräs- und Räumarbeitsgängen und durch eine Erhöhung des Mechanisierungsgrades. Die spanende Fertigbearbeitung kann vor der endgültigen Endformgebung t>o durch Massivprägen erfolgen. Weiterhin ergeben sich Variationsmöglichkeiten in der Werkstoffzusammensetzung, womit die Möglichkeit gegeben ist, die Materialeigenschaften den jeweiligen Erfordernissen im Zangenmaul- und -griffteil anzupassen. b5

Zur Herstellung von Zangenschenkeln von beispielsweise 1 kg Masse unter Anwendung des bekannten Gesenkschmiedens mit Grat sind 3,15 kg flüssiger Stahl und 6770 kcal Wärmeenergie erforderlich. Beim vorgeschlagenen Verfahren verringern sich diese Werte auf 1,2 kg flüssiger Stahl und 2760 kcal Wärmeenergie. Eine Steigerung der Produktivität durch höhere Mengenleistung und ein höherer Mechanisierungsgrad werden erreicht

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht und Querschnitte der pulvergepreßten Ausgangsform für einen Zangenschenkel,

F i g. 2 die Draufsicht der Ausgangsform,

Fig.3 die Seitenansicht und Querschnitte der geschmiedeten Zwischenform,

F i g. 4 die Draufsicht der Zwischenform,

F ■ g. 5 die Seitenansicht und Querschnitte der geprägten Endform und

F i g. 6 die Draufsicht der Endform.

Die Herstellung der Ausgangsform nach F i g. 1 und 2 erfolgt durch Pressen einer Mischung von Eisenpulver mit 0,55% Graphit und Schmierstoffzusätzen von 0,5% Zinkstearat in einer Metallpulverpresse auf eine Dichte von 53 bis 6 g/cm³. Die Masse in den einzelnen Partien, Maul, Gewerbe und Griff, ist gleich der Masse der jeweiligen Partie der Zwischenform, d. h. beim Schmieden findet kein Werkstofffluß zwischen den verschiedenen Partien statt. Dazu ist erforderlich, daß die Höhenabstufungen dieser Partien so gewählt sind, daß eier Umformvorgang möglichst gleichzeitig einsetzt, so daß die Höhendifferenz zwischen Maul und Gewerbe bzw. Gewerbe und Griff bei der Ausgangsform etwa gleich groß wie bei der Zwischenform sind.

Die Breiten- und Längenmaße sind so gewählt, daß die erwärmte Ausgangsform im Maul bzw. Griffanfang nur ein geringes Spiel von 0,1 bis 04 mm zur Garvurwand aufweist. Dadurch wird die Lagefixierung vor dem Schmieden gewährleistet. Im Gewerbe und im übrigen Griff ist der Durchmesser bzw. die Breite der Ausgangsform wesentlich kleiner als bei der Zwisohenform, so daß hier ein größerer Fluß in Querrichtung beim Schmieden auftritt. Die Form ist so gestaltet, daß der Weg des Werkstoffflusses auf den jeweils gegenüberliegenden 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 Werkstoffes an die Stirnwand kein Werkstofffluß in Längsrichtung beim Schmieden stattfindet.

Infolge der geringeren Breiten- und Längenmaße der Ausgangsform und infolge der geringeren Dichte ist die Höhe der Ausgangsform größer als bei der Zwischenform. Dies geht besonders aus dem Querschnitt des Griffes, der in F i g. 1 dargestellt ist, hervor. Der Griffteil der Ausgangsform ist langgestreckt, wie F i g. 2 zeigt.

Zur Verbesserung der Qualität der Zangenschenkel kann beim Pulverpressen im Maulbereich ein legiertes Pulver mit 0,5 bis 0,6% C in die Preßmaterie eingefüllt werden, während der Bereich des Gewerbes und des Griffes mit unlegiertem Eisenpulver ohne oder mit nur geringen Graphitzusätzen gefüll: wird. Durch diese Variante ist ein ökonomischer Einsatz hochwertiger Werkstoffe möglich. Auch die Härteannahme der einzelnen Zangenbereiche bei der späteren Wärmebehand'':ng kann hierdurch in geeigneter Weise beeinflußt werden.

Die Erwärmung der Ausgangsformen erfolgt in einem Ofen mit bewegtem Wärmegut unter Schutzgas auf

1100°C. Nach Verlassen des Ofens werden die Ausgangsformen in die Gravur eines geschlossenen Schmiedewerkzeuges eingelegt und gratlos unter einer Gesenkschmiedekurbelpresse auf die in Fig.3 und 4 dargestellte Zwischenform verdichtet bzw. umgeformt. Die Dichte beträgt rund 99% der theoretisch möglichen Dichte. Der Querschnitt ist wie bei der Ausgangsform über die gesamte Länge rechteckig, wie F i g. 3 zeigt. Die Höhe ist gegenüber der Ausgangsform wesentlich geringer, die Breite ist teilweise nur unwesentlich vergrößert. Da der Werkstoff in Richtung der Längsachse kaum verdrängt wird, entspricht das Verhältnis der schraffierten Flächen nach F i g. 1 zu den Flächen nach Fig.3 dem reziproken Verhältnis der Ausgangsdichte zur Dichte der Zwischenform. Der Griffteil dieser Zwischenform ist wie bei der Ausgangsform gestreckt

Wird zur Ausgangsformherstellung ein Pulver verwendet, dessen Oxidanteil höher ist als für das Gefüge des Zangenschenkels zulässig, muß die Haltezeit im Verlauf der Erwärmung über das für die Erwärmung notwendige Maß hinaus verlängert werden, um ein Reduzieren der Oxidanteile zu ermöglichen. Eine gleichzeitige Erhöhung der Temperatur beschleunigt diesen Vorgang. Die Erwärmung erfolgt dann beispielsweise auf 1150 bis 1175° C, die Haltezeit beträgt 45 Minuten. Die Temperatur fällt am Ofenende wieder, so daß die Umformtemperatur bei 1050 bis HOO⁰C liegt. Der Schmiedevorgang erfolgt nach den vorangegangenen Erläuterungen.

Um dem Griff die endgültige Form zu geben, erfolg nach dem Schmieden im geschlossenen Werkzeug eil Prägevorgang in einem geteilten Gesenk. Dadurch win der eckige Querschnitt umgeformt und die gestreckt Form gleichzeitig gebogen, wie aus Fig.6 hervorgeh Das Maul und das Gewerbe des Zangenschenkel bleiben unverändert. Zwischen dem Schmiede- und den Prägevorgang kann die spanende Fertigbearbeitunj eingeschoben werden. Das Prägen erfolgt im Normalfa bei Raumtemperatur.

Um die Umformkräfte zu senken, kann die Zwischen form auf Temperaturen bis 650°C erwärmt bzw. di Restwärme vom gratlosen Schmieden verwende werden.

Nachbehandlungen, wie Glühbehandlungen und Ver fahren zur Reinigung der Oberflächen, werden nac dem gratlosen Schmieden durchgeführt Das nachfol gende Prägen erfolgt dann in jedem Fall im kalte Zustand, um die gute Oberflächenqualität zu erhalten.

Bei den Zangenschenkeln dieser Form wird e möglich, daß die durch Schmieden im geschlossener Gesenk erzeugte gerade Zwischenform mit scharfkanti gern Rechteckquerschnitt senkrecht zur Längsachsi bereits die noch notwendige spanende Fertigbearbei tung (vorwiegend Schleifarbeitsgänge am Zangenmaul durchläuft, da mit dieser Werkstückform ein optimale Magazinieren, Zu- und Abführen, Spannen und Lagesi ehern in der spanenden Fertigung durchführbar ist Ers nach der spanenden Fertigbearbeitung wird durcl Massivprägen die endgültige Fertigform erzeugt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Handwerkzeug-Zangenschenkeln, dadurch gekennzeichnet, daß unlegiertes oder legiertes Eisenpulver mit Zusätzen zu einer scharfkantigen im Griffteil geraden Zangenschenkel-Ausgangsform mit einer Mindestdichte von 60% der theoretisch möglichen Dichte gepreßt und deren Griff-, Gewerbe- und Maulpartien in der Höhenabstufung, Werkstoffmassenverteilung und in den Breiten- und Längenmaßen derart abgestimmt sind, daß nach Erwärmen dieser Ausgangsform auf eine Temperatur von 1000 bis 1200⁰C unter Schutzgas ein Zwischenformen durch Gesenkschmieden ohne Grat im geschlossenen Werkzeug auf einer Presse unter Beibehaltung des scharfkantigen Rechteckquerschnittes senkrecht zur Längenachse derart durchgeführt wird, daß ii; der Mau'-, Griff- und Gewerbepartie sine Dichte von 98 bis 100% erreicht wird, wobei ein Werkstofffluß und -ausgleich in der geschlossenen Gravur über verschiedene Höhen in Umformrichtung nicht erfolgt, während der UmformVorgang auf Grund der gewählten Höhenabstufung in den unmittelbaren Nachbarbereichen der Maul-, Griff- und Gewerbepartie nahezu gleichzeitig einsetzt, die Lagefixierung im geschlossenen Gesenk durch ein geringes Spiel der erwärmten Ausgangsform zur Gravurwand in Querlage im Maul und Griffanfang und in Längslage an den Zangenschenkelenden erreicht wird, im Gewerbe und im Restgriffstück der Weg des Werkstoffflusses auf den jeweils gegenüberliegenden Seiten im Gewerbe und am Griff größer als im Maul und Griffanfang und allseitig nahezu gleich ist, so daß anschließend durch Kait- oder Warmmassivprägen in einem geteilten Werkzeug die Zangenschenkel-Endform in der Griffpartie gebogen und geprägt 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 für Zangen mit geometrisch geringfügig unterschiedlicher Zangenmaulausbildung des rechten und linken Schenkels, insbesondere für Kombinationszangen, die gleiche Zangenschenkel-Ausgangsform für beide Schenkel beim Massivumformen eingelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schmieden im geschlossenen Gesenk und dem Prägen die erforderlichen Arbeitsvorgänge, wie Glühen und/oder Reinigen, Sandstrahlen, Trommeln, Putzen, Elysierschleifen sowie die spanende Fertigbearbeitung, durchgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeit im Schutzgasofen bei Erwärmungstemperatur zum Zwecke des Diffusionsausgleiches und zur Erzielung von Reduktionsund Sintereffekten verlängert wird, wobei die Sintertemperatur höher als die Temperatur bei Entnahme der Ausgangsform sein kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Zangenschenkel-Ausgangsform für einen Zangenschenkel unterschiedliche Pulvergernische verwendet werden, so daß das Wirkteil eines Zangenschenkels (Zangenmaul, Schneide, Klemmbacken, Gewer be, Gelenk) im Gegensatz zum Griffteil aus einem qualitativ besseren Pulvergemisch besteht