DE3145883C2

DE3145883C2 - Elektrisches Stauchverfahren und Vorrichtung zu dessen Durchführung

Info

Publication number: DE3145883C2
Application number: DE19813145883
Authority: DE
Inventors: Toshio Kamifukuoka Saitama Maki; Tetsuo Ooi Saitama Nihei; Kazuyoshi Hidaka Saitama Sakuma
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1981-11-19
Publication date: 1986-10-09
Anticipated expiration: 2001-11-20
Also published as: DE3145883C3; DE3145883A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Stauchverfahren für zylindrische, metallische Werkstücke (W), bei dem ein Schutzgas aus einer Schutzgasquelle (7) in einer zwischen der äußeren Umfangsfläche einer ersten Elektrode (4) und der inneren Umfangsfläche einer Form (1) ausgebildeten Zwischenraum (5) eingeführt wird. Während des Stauchvorgangs wird das Werkstück (W) wegen der durch den Stromfluß zwischen der ersten Elektrode (4) und der zweiten Elektrode (6) erzeugten Wärme erweicht und kommt mit der inneren Umfangsfläche der Form (1) in Berührung. Durch das Schutzgas wird die Form (1) vor direkter Erwärmung durch das Werkstück (W) und vor durch die äußere Atmosphäre verursachter Oxidation geschützt und gekühlt. Es wird eine Vorrichtung zur Durchführung des elektrischen Stauchverfahrens beschrieben, bei der das Schutzgas von der Schutzgasquelle (7) durch Kanäle (T1 bis T4) in den zwischen der ersten Elektrode (4) und der Form (1) ausgebildeten Zwischenraum (S) eingeführt wird.

Description

sehe Gesenkbüchse 1 zum Stauchen des Werkstückes, einen Verstärkungsring 2 für die Gesenkbüchse 1, einen Gesenkbüchsenhalter 3, eine auch als Auswurfstange dienende erste Elektrode oder Amboßelektrode 4 mit einer Elektrodenspitze 41 an ihrem entfernten Ende, eine Büchse oder Lagerschale 5, die die erste Elektrode 4 bei ihrer Vor- und Rückwärtsbewegung führt, und eine mit dem Werkstück Win Berührung stehende, vorzugsweise als Spann- oder KJemmelektrode ausgebildete zweite Elektrode 6 auf.

Das herkömmliche elektriche Stauchverfahren umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

Schritt (I)

Die Spitze 41 der ersten Elektrode 4 wird an der Eintrittsöffnung der Gesenkbüchse 1 angeordnet, und die Endfläche des in die zweite Elektrode 6 eingespannten Werkstückes W wird in stoßende Verbindung mit der Elektrodenspitze 41 gebracht.

Schritt (II)

Elektrischer Strom wird über die beiden Elektroden 4 und 6 geführt, und das Werkstück W wird unter starkem Druck in die Gesenkbüchse 1 hineingestoßen, während gleichzeitig die erste Elektrode 4 allmählich zurückgezogen wird. Währenddessen wird das Endstück W des Werkstückes W durch die vom Stromfluß erzeugte Wärme erweicht und kommt mit der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 in Berührung.

Schritt (III)

Das Werkstück Wwird weiter in die Gesenkbüchse 1 hineingestoßen, bis die Elektrodenspitze 41 den hinteren bzw. innersten Teil der Gesenkbüchse 1 erreicht und der Stauchvorgang beendet ist

Schritt (IV)

Die zweite Elektrode 6 wird vom Werkstück W gelöst, und die erste Elektrode 4 wird nach vorn geführt und wirft dabei das gestauchte Werkstück W aus der Gesenkbüchse 1 aus.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfinduiigsgemäßen elektrischen Stauchvorrichtung und des erfindungsgemäßen Stauchverfahrens anhand der F i g. 2(1) bis 2(VI) und der F i g. 3, 4 und 5 näher erläutert.

Das erfindungsgemäße elektrische Stauchverfahren weist im Gegensatz zu üblichen Stauchverfahren die folgenden Verfahrensschritte auf:

Schritt (I)

Die erste Elektrode (Amboßelektrode) 4 wird nach vorne geführt und mit ihrem Endstück 41 an der Eintrittsöffnung der Gesenkbüchse 1 angeordnet, und die Endfläche des Vui'i der zweiten Elektrode (Spann- oder Klemrnelektrode) 6 eingespannten Werkstückes Wwird stoßend gegen die Spitze bzw. das Endstück 41 der ersten Elektrode 4 geführt.

Schritt (II)

Während das Werkstück Wstoßend mit der Elektrodenspitze 41 verbunden ist, wird die erste Elektrode 4 um eine bestimmte Wegstrecke zurückgezogen und danach elektrischer Strom über die beiden Elektroden 4 und 6 geführt Zwischen dem Werkstück W und der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 ist ein Zwischenraum oder Spiel S ausgebildet Nach einer bestimmten Zeitdauer erwärmt sich das Werkstück W des Werkstückes Wund erweicht sich.

Schritt (III)

Während das Werkstück und die erste Elektrode in stoßendem Kontakt stehen und Strom über die beiden Elektroden fließt, wird die erste Elektrode 4 zurückgezogen, bis die Elektrodenspitze 41 das Ende bzw. den innersten Teil der Gesenkbüchse 1 erreicht während gleichzeitig das Werkstück W unter starker Druckkraft in die Gesenkbüchse 1 hineingeschoben wird. Dadurch baucht sich das Endstück W des Werkstückes W allmählich auf und die Staucharbeit beginnt

Sehritt (IV)

Das Werkstück W wird weiter unter starker Druckkraft in die Gesenkbüchse ί hineingeschoben, und das Endstück W des Werkstückes W kommt mit der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 in Berührung.

Schritt (V)

Das Endstück W des Werkstückes Werfüllt mit seiner Oberfläche vollständig den Innenraum der Gesenkbuchse 1 und wird in eine vorherbestimmte Größe und Form gebracht

Schritt (VI)

Die zweite Elektrode 6 wird vom Werkstück 4 gelöst oder gelockert, und die erste Elektrode 4 wird nach vorn geschoben und wirft das gestauchte Werkstück W aus der Gesenkbüchse 1 aus.

Da das erfindungsgemäße elektriche Stauchverfahren mit den vorstehend beschriebenen, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird, verhindert oder verzögert der zwischen der äußeren Umfangsflache des Endstückes Wdes Werkstückes Wund der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 ausgebildete Zwischenraum S ein direktes Heizen der Gesenkbüchse 1 aufgrund der Wärmeerzeugung im Werkstück W während der Verfahrensschritte (II) und (III).

Während des Verfahrensschrittes (IV) verringert sich der Zwischenraum 5 und verschwindet schließlich, wenn sich das Endstück des Werkstückes W infolge der starken Druckkraft in die Gesenkbüchse hinein aufbaucht bzw. gestaucht und seinen Durchmesser vergrößert

Während der Staucharbeit findet keine Verschiebung zwischen der äußeren Umfangsfläche des Endstückes Wdes Werkstückes Wund der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 statt, so daß praktisch kein Verschleiß der Gesenkbüchse 1 erfolgt und ihre Lebensdauer in bemerkenswerter und überraschender Weise verbessert wird.

Da zudem zunächst am Endstück des Werkstücks W aufgrund der elektrischen Stromleitung Wärme erzeugt und der elektrische Widerstand dieses Teils erhöht wird,

und der Strom vom Endstück W des Werkstückes W nach hinten fließt, findet die Wärmeerzeugung und Erweichung des Werkstückes vorzugsweise an dem Endstück W statt und das Endstück W kann leicht dp-

staucht werden.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße elektrische Stauch vorrichtung anhand der Zeichnung erläutert.

Wie in den F i g. 3 bis 5 dargestellt, weist die erfindungsgemäße elektrische Stauchvorrichtung im wesentlichen eine zylindrische Gesenkbüchse 1, ein ringförmiges Verstärkungsformteil 2 für die Gesenkbüchse 1, einen Gesenkbüchsenhalter 3, eine erste Elektrode (Amboßelektrode) 4, die eine Elektrodenspitze 41 an ihrem entfernten Ende aufweist und auch als Auswurfstange dient, eine Büchse oder Lagerschale 5 zur Führung der ersten Elektrode 4 während ihrer Vor- und Rückwärtsbewegung und eine zweite Elektrode (Spann- oder Klemmelektrode) 6 zur Verbindung mit dem Werkstück W auf. Der Durchmesser der ersten Elektrode 4 ist am in der Gesenkbüchse 1 einführbaren und sich durch diesen erstreckenden Elektrodenende geringfügig reduziert, wodurch zwischen der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 und der äußeren Umfangsfläche der ersten Elektrode 4 ein Zwischenraum 5 ausgebildet wird.

Der Zwischenraum 5 kommuniziert über einen an der Endfläche der Büchse 5 ausgebildeten Kanal Ti, einen an der inneren Umfangsfläche des Verstärkungsformteils 2 ausgebildeten axialen Kanal T2, einen ringförmigen Kanal T3, der dort ausgebildet ist, wo die innere Endfläche des Verstärkungsformteils 2 und der Gesenkbüchsenhalter 3 zusammentreffen, und einen sich vom ringförmigen Kanal T3 radial durch den Gesenkbüchsenhaiter 3 erstreckenden Kanal Γ4 mit einer Inertgasquelle bzw. Schutzgasquelle 7, beispielsweise einer Stickstoffgasquelle. Das Gas wird kontinuierlich bei konstantem Druck zugeführt

Nachstehend wird das unter Verwendung der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Stauchvorrichtung durchgeführte Stauchverfahren anhand der F i g. 3(1) bis 3(IV) beschrieben.

Schritt (I)

Das Endstück bzw. die Spitze 41 der ersten Elektrode 4 wird an der Eintrittsöffnung der Gesenkbüchse 1 angeordnet, und die Endfläche des von der zweiten Elektrode 6 gehalterten Werkstückes W wird stoßend gegen die Elektrodenspitze 41 gefügt Das Schutzgas strömt durch die Kanäle Ti, Γ2, Γ3 und T4 in den Zwischenraum S zwischen der äußeren Umfangsfläche der ersten Elektrode 4 und der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse t.

Schritt (II)

Schritt (IV)

Die zweite Elektrode 6 wird vom Werkstück W'gelöst und die erste Elektrode 4 wird nach vorn geführt und wirft dadurch das gestauchte Werkstück IVaus der Gesenkbüchse 1 aus.

Da der Zwischenraum zwischen der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 und der äußeren Umfangsfläche der ersten Elektrode 4 unmittelbar vor der

ίο durch die Ausdehnung des Werkstückes bewirkten Berührung zwischen dem Werkstück W des Werkstückes und der Gesenkbüchse 1 mit Schutzgas gefüllt wird, tritt während der vorstehenden Verfahrensschritte (II) und (III) keine Oxidation der Gesenkbüchse 1 auf, die zudem

durch das Schutzgas ausreichend gekühlt und vor Überhitzung geschützt wird.

Während des Auswerfens des Werkstückes aus der Gesenkbüchse beim Verfahrensschritt (IV) und auch danach strömt weiterhin Schutzgas durch den Zwischenraum S, so daß keine Luft in diesen Zwischenraum eindringen kann. Da somit die innere Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 während des Stauchvorgangs nicht mit Luft in Berührung kommt, ist diese gut vor durch Oxidation verursachten Verschleiß und Beschädigungen, beispielsweise Rißbildungen, sowie vor durch die während des Stauchvorgangs erzeugten hohen Temperaturen verursachten Beschädigungen geschützt. Infolgedessen wird im Zusammenhang mit der Kühlwirkung des Schutzgases die Lebensdauer der Gesenkbüchse 1 erheblich und überraschend verlängert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Elektrischer Strom wird über die erste Elektrode 4 und die zweite Elektrode 6 geführt, und die erste Elektrode 4 wird allmählich zurückgezogen, während das Werkstück W unter kräftigem Druck in die Gesenkbüchse 1 hineingeschoben wird. Währenddessen wird das Endstück W des Werkstückes aufgrund der Wärmeerzeugung erweicht, baucht sich auf und kommt mit der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse 1 in Berührung.

Schritt (III)

Das Werkstück W wird weiter in die Gesenkbüchse 1 hineingeschoben, bis die Elektrodenspitze 41 den hinteren bzw. innersten Teil der Gesenkbüchse 1 erreicht und der Stauchvorgang beendet ist

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Stauchverfahren, insbesondere für zylindrische, metallische Werkstücke, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Inberührungbringen einer ersten Elektrode und einer Endfläche des Werkstückes in einer Gesenkbüchse,

b) Führen eines elektrischen Stromes über die erste Elektrode und eine zweite Elektrode, wobei ein Endstück des Werkstückes erwärmt und erweicht wird,

c) Stoßen des Werkstückes unter Druck gegen die erste Elektrode unter gleichzeitigem Zurückziehen der ersten Elektrode in den hinteren Teil der Gesenkbüchse, wobei das Endstück des der ersten Elektrode nachgeführten Werkstückes gestaucht wird,

dadurch gekennzeichnet,

d) daß das Endstück (W) des Werkstückes (W) während des Stauchvorgangs erst dann vollständig mit der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse (1) in Berührung kommt, wenn es nicht mehr gegen diese verschoben wird, und

e) daß der zwischen der äußeren Umfangsfläche der ersten Elektrode (4) und der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse (1) gebildete Zwischenraum (S) unter Schutzgas gehalten wird.

2. Elektrische Stauchvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

a) einer ersten Elektrode, die mit einer Endfläche eines Werkstückes in stoßender Verbindung steht,

b) einer mit dem Werkstück verbindbaren zweiten Elektrode, und

c) einer Gesenkbüchse, in der die erste Elektrode in beiden Richtungen bewegbar ist,

gekennzeichnet durch

einen zwischen der äußeren Umfangsfläche der ersten Elektrode (4) und der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse (1) ausgebildeten Zwischenraum (S), der über Kanäle (Τ1-Γ4) mit einer Schutzgasquelle (7) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Stauchen eines vorzugsweise zylindrischen, metallischen Werkstückes, beispielsweise eines Stabes oder eines Rohres, nach dem Überbegriff von Patentanspruch 1 bzw. 2. Ein Endstück des Werkstückes wird durch Widerstandsheizung erwärmt, erweicht und sein Durchmesser durch Druck erhöht.

Aus der DE-OS 22 54 425 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines herkömmlichen elektrischen Stauchverfahrens bekannt. Die elektrische Stauchvorrichtung gemäß der DE-OS 22 54 425 weist einen Amboß mit Amboßelektrode und einen Gesenkhalter mit in einer Aufnahmebüchse gehaltener Gesenkbüchse und Preßstempel auf, wobei das zu stauchende Werkstück einerseits über die Amboßelektrode und andererseits über eine Klemmelektrode in den Stromkreis einer Beheizungseinrichtung eingeschaltet ist Durch die feste Verbindung von Amboß und Amboßelektrode sowie durch die Art der Stromführung soll ein definierter Stromfluß ausgebildet werden, und es sollen Schmiedestücke gleichmäßiger Qualität herstellbar sein.

ίο Der Durchmesser des Endstückes des Werkstückes wird während des Stauchverfahrens vergrößert. Das Endstück kommt dabei mit der inneren Umfangsfläche der Gesenkbüchse in Berührung und wird in Kontakt mit dieser Fläche verschoben. Das Endstück des Werk-Stückes, das durch die erzeugte Wärme erweicht ist. wird durch die innere Umfangsfläche der Gesenkbüchse in eine gewünschte bzw. vorherbestimmte Form gebracht Dadurch erwärmt sich die innere Oberfläche der Gesenkbüchse durch die Erwärmung des Werkstückes auf eine hohe Temperatur und wird auch starken Reibungskräften unterworfen. Infolgedessen unterliegt die Gesenkbüchse einem starken und raschen Verschleiß, ihre Lebensdauer ist im allgemeinen kurz, und ein häufiger Austausch der Gesenkbüchse ist unvermeidbar. Es müssen deshalb mehrere derartige Gesenkbüchsen für einen solchen Austausch in Verrat gehalten werden.

Da darüber hinaus die innere Umfangsfläche der Gesenkbüchse mehr oder weniger der äußeren Atmosphäre oder Luft ausgesetzt ist, oxidiert die Gesenkbüchse rasch, was den Verschleiß und die Beschädigungen, wie Rißbildung, weiter beschleunigt und die Lebensdauer herabsetzt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein elektrisches Stauchverfahren, insbesondere für stab- oder rohrförmige metallische Werkstücke, und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung bereitzustellen, bei denen die Oxidationsbeständigkeit der Gesenkbüchse gegenüber der äußeren Atmosphäre sowie ihre mechanische Beständigkeit vergrößert werden und die gesamte Lebensdauer der Stauchverrichtung verlängert wird.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1(1)bis l(IV) schematische Seitenansichten einer herkömmlichen Stauchvorrichtung im Längsschnitt, die die aufeinanderfolgenden Schritte eines herkömmlichen elektrischen Stauchverfahrens darstellen,

Fig. 2(1)bis 2(VI)schematische Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Stauchvorrichtung im Längsschnitt, die das erfindungsgemäße elektrische Stauchverfahren darstellen,

F i g. 3(1) bis 3(IV) schematische Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Stauchvorrichtung im Längsschnitt und die aufeinanderfolgenden Schritte des damit durchgeführten, erfindungsgemäßen elektrischen Stauchverfahrens, Fig.4 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen elektrischen Stauchvorrichtung entlang der Linie A-A von Fi g. 3(1), und

F i g. 5 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen elektrischen Stauchvorrichtung entlang der Linie B-B von Fig.3(1).

Herkömmliche elektrische Stauchverfahren weisen vier Verfahrensschritte auf, die anhand der F i g. 1(1) bis 1(1 V) der Zeichnung erläutert werden. Die dort dargestellte elektrische Stauchvorrichtung weist eine zylindri-