DE3017106C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ei­ nes hohlen, insbesondere hülsenartigen Gegenstandes aus Leichtmetall mit einem Boden sowie einer außenseitig am Boden angeordneten Stahlauflage, bei dem eine durch ei­ nen Preßvorgang verschweißte Verbundplatine aus Leicht­ metall und Stahlauflage durch Rückwärtsfließpressen des Leichtmetallkörpers zum Hohlkörper umgeformt wird.

Ein solches Verfahren ist aus DE-PS 9 71 161 bekannt.

Nach dieser Schrift wird ein Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen hergestellt, indem als Ausgangswerk­ stück ein Leichtmetallblock mit ebener Verbundfläche und eine ebene Blechplatte verwendet werden, wobei jedes dieser beiden Ausgangswerkstücke in jeder Preßstufe im Gesenk verformt wird. In einer ersten Preßstufe wird in ein Gesenk mit gebogenem Boden eine ebene Blechplatte und darauf ein Aluminiumblock kleineren Durchmessers und mit ebener Stirnfläche eingelegt. Durch Einpressen eines Stempels wird der Aluminiumblock zu einem Vorpreßling zusammengestaucht, wobei der Block und das Blech durch Walzplattieren zusammengewalzt werden. In einer zweiten Preßstufe wird der Vorpreßling in ein Gesenk mit ebenem Boden eingelegt, dessen Rand durch einen Ring erhöht ist. Der Preßling erhält durch einen Preßstempel nun eine Zwischenform, wobei das aufplattierte Blech und die anliegende Leichtmetallkomponente insbesondere in der Randzone stark verformt werden, was die Haftfestigkeit erhöht. Die damit erzeugte Verbundplatine wird nun noch­ mals in einem dritten Gesenk mit erhöhtem Bodenring mit schräger Innenfläche verformt. Abschließend wird durch Lochpressen mit Hilfe eines Stempels und Rückwärtsfließ­ pressen in einem vierten Gesenk die endgültige Kolben­ form hergestellt.

Es handelt sich bei dieser Schrift aus dem Jahre 1943 um die Herstellung eines zusammengesetzen Verbundkörpers aus den Anfängen der zugehörigen Technik mit verhältnis­ mäßig vielen Arbeitsgängen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik, ein einfacheres und kostengünstigeres Verfahren anzubieten, wobei darüber hinaus der Formkörper eine höhere Qualität aufweisen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß zuerst ein aus der Leichtmetallkomponente und der Stahl­ auflage bestehendes Flachprofil durch Strangpressen her­ gestellt wird, woraus aus dem Flachprofil die Verbund­ platine ausgestanzt wird.

Durch das Verfahren nach der Erfindung wird nun unter Einsparung mehrerer Verfahrensschritte eine Verbundpla­ tine aus zwei metallisch verbundenen Komponenten erzeugt und entsprechend ausgeformt. Dann kann sofort an die Stahlauflage ein weiteres Stahlteil - im Falle einer Stoßdämpferhülse deren Befestigungsöse - angeschweißt werden.

Es entsteht also mittels eines vereinfachten Erzeugungs­ vorganges ein qualitativ hochwertiges Produkt, nämlich eine erfindungsgemäße Verbundplatine, deren Leichtme­ tallkomponente mit der Stahlauflage - oder einem Teil aus entsprechendem Werkstoff - durch Verbundstrangpres­ sen metallisch verbunden ist; ein Lockern der Stahlauf­ lage, wie es beispielsweise bei konventionellen Stoß­ dämpferhülsen mit eingebördeltem Stahlteil möglich war, ist ebenfalls nicht mehr möglich.

Nach dem abschließenden Verfahrensschritt können an der Stahlauflage bzw. dem Teil aus anderem Metall Stahlor­ gane bzw. Teile aus dem anderen Metall angeschweißt oder entsprechend festgelegt werden; auch kann nach dem ab­ schließenden Verfahrensschritt die Leichtmetallkompo­ nente mit einem Teil aus entsprechendem Werkstoff ver­ bunden werden.

Besondere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Zur Herstellung der bereits erwähnten Stoßdämpferhülsen oder ähnlicher Formkörper hat es sich als besonders günstig erwiesen, das Flachprofil mit einer bandförmigen Stahlauflage und einer gegenüber deren Dicke mehrfachen Höhe der Leichtmetallkomponente herzustellen, um die Verformung des Leichtmetalls auch zu relativ hohen Zy­ lindern oder Formteilen zu begünstigen. Vorteilhafter­ weise wird dann gegebenenfalls die Leichtmetallkomponen­ te bis auf eine der Dicke der Stahlauflage entsprechende Höhe verformt; der Leichtmetallzylinder erhält also ei­ nen dünnen Leichtmetallboden, der mit der Stahlauflage metallisch verbunden ist.

Die Auflage aus Stahl od. dgl. Metall kann querschnitt­ lich als teilweise gekrümmtes Profil hergestellt werden.

Die Herstellung von Stoßdämpferhülsen mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren wurde deshalb vorstehend in den Vordergrund gerückt, da derartige Stoßdämpferhülsen ein günstiges Ausführungsbeispiel darstellen.

Von der Erfindung werden nicht nur Formkörper erfaßt, deren Leichtmetallkomponente ausgeformt wurde und deren Stahlauflage unverändert bleibt; vielmehr ist es auch möglich, der Stahlauflage ein besonderes Querschnitts­ profil zu verleihen, ohne daß dadurch die metallische Verbindung zwischen den beiden Komponenten leiden würde.

So wird eine erhebliche Vereinfachung der Herstellung von massiv umgeformten Leichtmetallteilen, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung erreicht, welche zum Funktionseinbau mit Stahl - gegebenenfalls auch mit anderen Metallen - verbunden werden müssen, wie dies beim Beispiel der Stoßdämpferhülse durch nach­ trägliches Anschweißen der Halteöse erfolgt.

Zum Stand der Technik wurde noch die DE-PS 6 82 313 er­ mittelt. Sie beschreibt die Herstellung eines Kontakt­ nietes für elektrische Zwecke aus einer Verbundplatine aus Edelmetall und einer unedlen Unterlage, wobei es um das Vermeiden von trichterartigen Verformungen des Edel­ metalls geht, das dann als elektrische Kontaktauflage nicht mehr zur Verfügung steht.

Die Verbundplatine mit an der Kontaktstelle verdickter Auflage aus dem Edelmetall wird dadurch hergestellt, daß aus dem Verbundmetall zylindrische Scheiben geschnitten werden, die auf einer Stirnfläche die Edelmetallauflage tragen. Die Probleme des Verbundstrangpressens, durch das erst die zur Herstellung des Kontaktnietes nötige Verbundplatine geschaffen wurde, sind in dieser Schrift nicht angesprochen.

Außerdem wurde zum Stand der Technik die US-PS 38 03 892 ermittelt, die die Herstellung einer Elektrode durch Kaltverformen beschreibt. Es wird eine Verbundplatte aus zwei Edelmetallschichten, nämlich Nickel und Kupfer durch Kalt- oder Heißpreßschweißen oder auch durch Löten oder Druckschweißen hergestellt. Anschließend werden Hexagenal- oder auch Rechteckstücke ausgestanzt, die dann im Fließpreßverfahren im Gesenk zur Elektrode ver­ formt werden. Die Elektrode besteht dann aus einem becherförmigen Außenteil aus Nickel, das korrosionsfest ist und einem Kernstück aus Kupfer, das eine gute Leit­ fähigkeit hat. Die Lösung nach der Erfindung, wie das Strangpressen eines Flachprofils aus einer Leichtmetall­ komponente und einer Stahlauflage, sind in der US-PS 38 03 892 nicht angesprochen.

Auch wurde noch die Zeitschrift Metall, 33. Jahrgang, Heft 2, Feburar 1979, Seiten 147 bis 151 ermittelt. Dort wird ganz allgemein gesagt, daß Aluminium/Stahl-Verbund­ profile durch Verbundstrangpressen herstellbar sind und auf der Stahlseite des Profils weitere Stahlteile und analog auf der Aluminiumseite weitere Aluminiumteile an­ geschweißt werden können. Diese Schrift befaßt sich mit den verschiedenen Ausführungsformen von Verbundprofilen für Stromschienen, wie sie durch die Entwicklung neuer Transportsysteme wie Kabinentaxibahnen für den Stadtver­ kehr sowie Hochleistungsschwebebahnen für den Intercity­ verkehr nötig geworden sind. An die Herstellung eines hülsenartigen Gegenstandes aus Leichtmetall und Stahl­ auflage mit Umformen des Leichtmetallkörpers durch Rück­ wärtsfließpressen ist nicht gedacht.

Außerdem wurde die GB-PS 11 62 842 ermittelt. Sie be­ schreibt einen Endverschluß für ein rohrförmiges Brenn­ element eines Kernreaktors. Es wird nach dieser Schrift ein durch gemeinsames Strangpressen verschweißtes Ver­ bundrohr aus einer Zirkoniumaußenhülle und einer Nickel­ innenhülle hergestellt.

Schließlich wurde noch die DE-OS 22 64 102 ermittelt. Sie beschreibt die Herstellung eines Stopfens aus einer Bimetallstange. Diese Bimetallstange wird aus zwei Halb­ zylindern unterschiedlicher Härte durch Strangpressen hergestellt. Dabei sind auf der Flachseite des härteren Halbzylinders Sägezahneinschnitte von scharfem Profil vorgesehen, die sich beim gemeinsamen Strangpressen in die Flachseite des weicheren Halbzylinders eingraben, so daß eine frische metallurgische Bindung frei von jeder Oxydation entsteht.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus­ führungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung näher erläutert; diese zeigt in

Fig. 1 eine Schemaskizze einer Anlage zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine geschnittene Schrägsicht auf ein - gegenüber Fig. 1 - vergrößertes Detail einer anderen Ausführungsform mit abgehobenen Teilen;

Fig. 3 skizzenhaft die Verfahrensschritte in einem Teil der Anlage nach Fig. 1 bei Herstellung einer Stoßdämpferhülse und

Fig. 4 eine der Fig. 3 gegenübergestellte Wiedergabe entsprechender Verfahrensschritte bei Her­ stellung konventioneller Stoßdämpferhülsen.

Zum Herstellen von Stoßdämpferhülsen 1 (siehe Fig. 3) dient eine Anlage gemäß Fig. 1 mit einem Strangpreßteil 2, einem diesem in Preß­ richtung x folgenden Stanzteil 3 sowie einem nachgeordneten Fließpreß­ teil 4.

An der einem Magazin 5 benachbarten Stirnfläche 6 eines Werkzeug­ blockes 7 des Strangpreßteiles 2 befinden sich gemäß Fig. 2 etwa ovale Einlauföffnungen 8 für die während des Preßvorganges aus einem nicht gezeigten Aluminiumbolzen entstehende Matrix; die Einlauföffnungen 8 verjüngen sich in Schubrichtung y trompetenähnlich und enden an einem Matrizenvorraum 9 des Werkzeugblockes 7 als Matrixkanäle 10. Im Matrizenvorraum 9 wird die Matrix gegen eine Schubfläche 11 geführt und von dieser umgelenkt.

In einer Seitenfläche 12 des Werkzeugblockes 7 ist - senkrecht zur Schubrichtung y - eine Ausnehmung 13 zur Aufnahme eines Preßwerk­ zeuges oder einer Matrize 14 vorgesehen. Die Matrize 14 weist einen etwa ovalen Matrizendurchbruch oder Formgebungsquerschnitt 15 auf.

Die Hauptachse des Formgebungsquerschnittes 15 fällt mit der die Schubrichtung y kreuzenden Längsachse Q eines Zuführkanals 16 für zwei aufeinanderliegende Stahlbänder zusammen, die eine Stahlauflage B₁, B₂ ergeben. Diese werden in Preßrichtung x durch den Zuführkanal 16 ge­ schoben und treten aus dessen in einem Dorn 17 angeordneten Mündungs­ schlitz 18 der Breite b in den Matrizenvorraum 9 ein, aus dem sie - von der Matrix umflossen - in den Formgebungsquerschnitt 15 gelangen. In diesem entstehen zwei Verbundprofile als Flachprofile P₁, P₂, die jeweils aus einer Stahlauflage B₁ und B₂ und einer aus der Matrix ge­ formten Leichtmetallkomponente M₁ bzw. M₂ bestehen.

Die Breite b des Mündungsschlitzes 18 - sowie die Breite der darin geführten Bänder der Stahlauflage B₁, B₂ - entspricht hier etwa der Formgebungsquerschnittweite t des Matrizendurchbruches 15, so daß die Matrix an der von den beiden Stahlauflagebändern B₁, B₂ bestimmten Trennebene E unterbrochen wird.

Aus dem Strangpreßteil 2 gelangen die Flachprofile P₁, P₂ in den Stanzteil 3, dessen einzelne Organe - wie Widerlager und Stanzwerk­ zeug - nicht dargestellt sind.

Von dessen Austragsschurre 20 gelangt dann die Verbundplatine 21 aus zwei metallisch verbundenen Schichten, nämlich Stahlauflage B der Dicke e und Leichtmetallkomponente M, zu der/den Preßbüchse/n 22 des Fließpreßblockes 23. Die Verbundplatine 21 wird mit nach oben weisender Leichtmetallkomponente M einer Höhe h in die Preßbüchse 22 eingelegt (Stufe I in Fig. 3) und von einem Preßstempel 24 verformt (Stufe II). Fig. 3 zeigt jeweils in der rechten Hälfte der Figuren­ teile die auch in Fig. 1 erkennbaren Vorrichtungsorgane, wogegen die jeweils linke Hälfte nur die jeweilige Form der Verbundplatine 21 deutlich werden läßt; hier sind also die Vorrichtungsorgane vernach­ lässigt. Stufe II der Fig. 3 deutet die Form der fertigen Stoß­ dämpferhülse 1 an, welche aus der Stahlauflage B, dem metallisch mit dieser verbundenen Hülsenboden C und der Hülsenwandung W besteht.

Die fertigen Stoßdämpferhülsen 1 werden durch einen Ausstoßer 25 aus der Preßbüchse 22 herausgeschoben, anschließend wird in Stufe IV nach Fig. 3 eine Befestigungsöse H mit Öse U unter die Stahlauflage B ge­ schweißt.

Der einfache Aluminiumbutzen alter Art nach Fig. 4 wird in Stufe II ebenfalls auf dem Wege des Kaltfließpressens verformt, so daß er einen etwa H-artigen Querschnitt erhält; der obere Teil dient als Stoßdämpferhülse, während der untere Teil in einer Stufe III (welche nach dem Verfahren nach Fig. 3 entfällt) eine Stahlplatte S aufnimmt, die durch Umbördeln der unteren Stege K formschlüssig an die Stoß­ dämpferhülse angefügt wird. Auch hier wird in Stufe IV die Befesti­ gungsöse H dann angeschweißt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines hohlen, insbesondere hülsenar­ tigen Gegenstandes aus Leichtmetall mit einem Boden sowie einer außenseitig am Boden angeordneten Stahlauflage, bei dem eine durch einen Preßvorgang verschweißte Verbundplatine aus Leichtmetall und Stahlauflage durch Rückwärtsfließpressen des Leichtmetallkörpers zum Hohlkörper umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zuerst ein aus der Leichtmetallkomponente (M) und der Stahlauflage (B) bestehendes Flachprofil (P₁, P₂) durch Strangpressen hergestellt wird, worauf aus dem Flachprofil (P₁, P₂) die Verbundplatine (21) ausgestanzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachprofil (P₁, P₂) mit einer bandförmigen Stahlauflage (B) und einer gegenüber deren Dicke (e) mehrfachen Höhe (h) der Leichtmetallkomponente (M) hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetallkomponente (M) bis auf eine der Dicke (e) der Stahlauflage (B) entsprechende Höhe verformt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auflage (B) aus Stahl od. dgl. Metall querschnittlich als teilweise gekrümmtes Profil hergestellt wird.

5. Verfahren zum Herstellen eines Stoßdämpfers od. dgl. Gegen­ standes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die Stahlauflage (B) des Hohlkörpers eine Befestigungsöse (H) angefügt, insbesondere angeschweißt, wird.