DE3523091A1

DE3523091A1 - Verfahren zum herstellen von ringfoermigen maschinenelementen

Info

Publication number: DE3523091A1
Application number: DE19853523091
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Neveling
Original assignee: FEUCHTENBERGER IRMGARD
Current assignee: FEUCHTENBERGER IRMGARD
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Maschinenelementen aus einer Legie rung mit 55-59 Gew.-% Kupfer, 1,3-2,3 Gew.-% Aluminium, 1,0-2,4 Gew.-% Mangan, Rest Zink.

Unter "ringförmigen Maschinenelementen" werden bei spielsweise Synchronringe für Schaltgetriebe, Wälzla gerringe, Kugellagerringe oder ähnliches verstanden. Maschinenelemente dieser Art müssen in hohem Maße ab riebfest und hart sein. Sie werden aus der obengenann ten speziellen Buntmetallegierung hergestellt, welche unter der Werkstoffnummer 2.0550 im DIN-Blatt 17 660 beschrieben ist. Die Herstellung der Ringe bzw. des Vormaterials erfolgt nach dem Stande der Technik in der Art, daß zunächst aus der Legierung ein Rohr entsprechender Abmessung geformt und von diesem die Ringe auf der Drehbank abgestochen werden. Die Herstel lung von Rohren aus ausscheidungshärtbaren Buntmetalle gierungen ist technisch schwierig, so daß der Wunsch besteht, ein anderes Herstellungsverfahren für die Rin ge bzw. Ring-Rohlinge zur Verfügung zu haben.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein technisch einfaches Verfahren zum Herstellen von ring förmigen Maschinenelementen oder deren Vorprodukten an zugeben, welches ohne die vorherige Formung eines Roh res auskommt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorge schlagen, die ringförmigen Maschinenelemente bzw. de ren Vorprodukte durch Biegen eines stabförmigen Aus gangswerkstückes herzustellen und dabei folgende Ar beitsschritte durchzuführen:

a) Ablängen eines stabförmigen Ausgangs-Werkstückes auf eine Länge, die dem Mittellinienumfang des herzustellenden Ringes entspricht, zuzüglich einer Länge von 1,5 ... 3,0% (Schrumpfmaß);
b) teilkreisförmiges Abbiegen der beiden Enden des bei Schritt (a) erhaltenen Stabes um jeweils ca. 80° in gleicher Richtung, wobei der Biegera dius jeder Biegung dem Radius des herzustellen den Ringes entspricht, und wobei die Temperatur des Werkstückes 300-400°C ist;
c) Weiterbiegen des bei Schritt (b) erhaltenen Tei les bei einer Temperatur von 300-400°C, ausge hend von der Mitte des Teiles, unter Parallel-Le gung der Teile-Enden und Annäherung der Stirnflä chen aneinander, wobei der Biegeradius dem Ra dius des herzustellenden Ringes entspricht;
d) Fertigbiegen des bei Schritt (c) erhaltenen Tei les bei einer Temperatur von 300-400°C zwischen zwei Biegebacken, deren Innenradius dem Außenra dius des herzustellenden Ringes entspricht.

Der Versuch, ringförmige Maschinenelemente oder deren Rohlinge durch Biegen eines stabförmigen Ausgangswerk stückes herzustellen, scheiterte zunächst daran, daß die erzeugten Ringe bzw. Ring-Rohlinge Mikrorisse zeig ten. Diese Mikrorisse waren teilweise an der Werkstück oberfläche nicht zu erkennen; sie befanden sich im Innern des Werkstücks. Es wurde erkannt, daß die Bildung dieser Risse vollständig vermieden werden kann und Werkstücke stets gleichbleibender Eigenschaften er halten werden, wenn nach dem vorstehenden Vierschritt- Verfahren gearbeitet wird. Wesentlich ist dabei auch, daß die einzelnen Biege-Arbeitsschritte bei der angege benen Temperatur von 300-400°C ausgeführt werden. Von besonderem Vorteil wäre es, wenn auch bereits das Ablängen des stabförmigen Ausgangswerkstückes bei einer Temperatur von 300-400°C durchgeführt wird, was im Fabrikationsbetrieb am besten dadurch geschieht, daß das in die Ablängmaschine einlaufende Rohmaterial induktiv auf die genannte Temperatur erwärmt wird.

Der Querschnitt des Ausgangsmaterials ist weitgehend beliebig. Im allgemeinen werden stabförmige Ausgangs werkstücke mit annähernd ovalem oder auch rundem Quer schnitt, manchmal aber auch Vierkantstäbe oder Recht eckstäbe verwendet.

Von besonderer Bedeutung ist es, daß nach dem angegebe nen Biegeverfahren das Ausgangswerkstück an jeder Stel le seines Querschnittes nur der minimal erforderlichen Biegebeanspruchung unterworfen wird. Das Biegen der Werkstücke kann dabei mit den üblichen Biegemaschinen, etwa mit Rollenbiegemaschinen oder Backenbiegemaschi nen, durchgeführt werden. Lediglich der vierte Arbeits schritt, also das Fertigbiegen des bei Schritt (c) erhaltenen Vorproduktes wird zwischen zwei Biegebacken durchgeführt, deren Innenradius genau dem Außenradius des herzustellenden Ringes entspricht.

Zu beachten ist, daß beim Ablängen des stabförmigen Ausgangswerkstückes die Länge entsprechend dem Mittel linienumfang des herzustellenden Ringes zuzüglich einer Schrumpflänge von 1,5-3,0% gewählt werden muß. Die Schrumpfung tritt dabei im letzten Arbeitsschritt ein, also beim Fertigbiegen des Rohlings zwischen Bie gebacken.

Das ringförmig gebogene und mit den Stirnseiten anein anderstoßende Werkstück muß dann noch zum Ring zusam mengeschweißt werden, was durch Stumpfschweißen in einer Stumpfschweißmaschine erfolgt. Auch hierbei kön nen die Enden des Werkstückes induktiv auf Schweißtem peratur erwärmt werden. Andererseits ist es möglich, die Enden unter Verwendung von Zusatzwerkstoff in der üblichen Weise miteinander zu verschweißen. Der so erhaltene Ring-Rohling wird kalibriert.

Das Verfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines abge längten stabförmigen Ausgangswerkstückes;

Fig. 2 das Werkstück nach Durchführung des Arbeits schrittes (b);

Fig. 3 das Werkstück nach Durchführung des Arbeits schrittes (c);

Fig. 4 das Fertigbiegen des Werkstückes zwischen zwei Biegebacken.

In Fig. 1 ist ein bereits genau abgelängtes stabförmi ges Ausgangswerkstück 1 dargestellt. Es handelt sich um einen Vollmaterialstab mit annähernd ovalem Quer schnitt, dessen Länge dem Mittellinienumfang des herzu stellenden Ringes entspricht, wobei eine Zugabe von 1,5-3,0% als Schrumpfmaß gemacht worden ist.

Das Ausgangswerkstück nach Fig. 1 wird bei einer Tempe ratur von 300-400°C an den beiden Enden um ca. 80° in gleicher Richtung abgebogen, wobei der Biegeradius einer jeden Biegung dem Radius des herzustellenden Ringes entspricht. Es resultiert ein etwa U-förmiges Zwischenprodukt mit noch unbehandeltem langem Mittel balken 2.

Das Zwischenprodukt gemäß Fig. 2 wird, gegebenenfalls nach wiederholtem Erwärmen auf 300-400°C von der Mitte 2 ausgehend weitergebogen, wie dies in Fig. 3 darge stellt ist. Dabei ist darauf zu achten, daß die beiden Teile-Enden 3 und 4 zueinander möglichst parallel ge legt werden. Auch bei der Durchführung dieses Arbeits schrittes entspricht der Biegeradius 5 dem Radius des herzustellenden Ringes. Die beiden Stirnflächen 6 und 7 werden bei der Durchführung dieses Arbeitsschrit tes einander etwa so weit angenähert, wie dies Fig. 3 erkennen läßt.

Das Zwischenprodukt gemäß Fig. 3 wird dann in einem weiteren Arbeitsschritt, der in Fig. 4 dargestellt ist, zum Vor-Ring fertiggebogen. Dieser Arbeitsschritt wird ebenfalls bei einer Temperatur von 300-400°C durchgeführt und es werden dazu die Preßbacken 8 und 9 einer nicht weiter dargestellten Biegepresse verwen det. Der Innenradius der Preßbacken entspricht genau dem Außenradius des herzustellenden Ringes, so daß das in Fig. 3 noch annähernd oval erscheinende Vorprodukt hier zum ringförmigen Fast-Fertigprodukt verformt wird. Nach dem Öffnen der Preßbacken 8 und 9 muß der fertiggebogene Ring lediglich noch an den Stirnflächen verschweißt werden, was unmittelbar anschließend, wie es häufig der Fall ist, in einem gesonderten Arbeits gang, gegebenenfalls aber auch beim Abnehmer der Ringe durchgeführt werden kann.

Bezugszeichen

1 Ausgangswerkstück
2 Mittelbalken
3 Teil-Ende
4 Teil-Ende
5 Biege-Radius
6 Stirnfläche
7 Stirnfläche
8 Pressbacke
9 Pressbacke

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Maschinen elementen aus einer Legierung mit 55-59 Gew.-% Ku pfer, 1,3-2,3 Gew.-% Aluminium, 1,0-2,4 Gew.-% Mangan, Rest Zink, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte:

a) Ablängen eines stabförmigen Ausgangswerkstückes auf eine Länge, die dem Mittellinienumfang des herzustellenden Ringes entspricht, zuzüglich einer Länge von 1,5 ... 3,0% (Schrumpfmaß);
b) Teilkreisförmiges Abbiegen der beiden Enden des bei Schritt (a) erhaltenen Stabes um jeweils ca. 80° in gleicher Richtung, wobei der Biegera dius jeder Biegung dem Radius des herzustellen den Ringes entspricht, und wobei die Temperatur des Werkstückes 300-400°C beträgt;
c) Weiterbiegen des bei Schritt (b) erhaltenen Tei les bei einer Temperatur von 300-400°C, ausge hend von der Mitte des Teiles, unter Parallelle gung der Teile-Enden und Annäherung der Stirn flächen aneinander, wobei der Biegeradius dem Radius des herzustellenden Ringes entspricht;
d) Fertigbiegen des bei Schritt (c) erhaltenen Tei les bei einer Temperatur von 300-400°C zwischen zwei Biegebacken, deren Innenradius dem Außenra dius des herzustellenden Ringes entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des bei Schritt (d) erhaltenen Halbfertigteiles durch Stupfschweißen miteinander verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Ausgangswerkstücke vor dem Ab längen, z. B. induktiv auf eine Temperatur von 300-400°C erwärmt werden.