DE3543008A1

DE3543008A1 - METHOD FOR FREE-FORMING WORKPIECES AND FORGING TOOL

Info

Publication number: DE3543008A1
Application number: DE19853543008
Authority: DE
Inventors: Reiner Prof Dr Ing Kopp; Klaus-Rainer Dr Ing Baldner; Paul-Josef Dipl Ing Nieschwitz
Original assignee: SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1985-12-05
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1987-06-11
Also published as: EP0224783A3; JPS62134132A; EP0224783A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Freiformschmieden von Werkstücken in Schmiedepressen, insbesondere von Schmiedeblöcken sowie ein Schmiedewerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.The invention relates to a method for Open die forging of workpieces in forging presses, especially of forging blocks as well as a Forging tool to perform the process according to the invention.

Beim Freiformschmieden von Werkstücken, d.h. auf Schmiedetemperatur erhitzten Metallblöcken (beispielsweise Stahl oder Aluminium etc.) in einer Schmiedepresse, treten beim Stauchen oder Recken zum Teil erhebliche Ausbauchungen mit Rißbildung in den freien Seitenbereichen des Werkstücks auf. Dies wird darauf zurückgeführt, daß es in der Kontaktfläche zwischen Werkstück und Werkzeug (Unter- und Obersattel) zum Haften des Materials in der Breiten- und Längsrichtung kommt. Lediglich im Bereich des Sattelradius erfolgt im allgemeinen eine starke Streckung bei gleichzeitig geringer Breitung. Um die unerwünschten Ausbauchungen wieder zu begradigen, muß das Werkstück gedreht und die Ausbauchungen wieder heruntergestaucht werden. Diese Maßnahmen kosten vor allem Zeit und können zu einer verschlechterten Oberflächenqualität führen. Der Zeitverlust führt häufig dazu, daß die Schmiedetemperatur die zulässige Untergrenze unterschreitet, mit der Folge, daß das Werkstück erneut aufgeheizt werden muß. Der sich dadurch ergebende höhere Energieaufwand ist mit erhöhten Kosten verbunden.For open-die forging of workpieces, i.e. on Forging temperature heated metal blocks (e.g. steel or aluminum etc.) in one Forging press, occur when upsetting or stretching Some significant bulges with cracking in the free side areas of the workpiece. this will attributed to the fact that it is in the contact area between workpiece and tool (lower and Upper saddle) for adhering the material in the width and longitudinal direction comes. Only in the area of Saddle radius is generally strong Stretching with little spreading. To the to straighten unwanted bulges again the workpiece turned and the bulges again be dipped down. These measures cost up front all the time and can worsen Lead surface quality. The loss of time leads often that the forging temperature is the permissible Falls below the lower limit, with the result that the Workpiece must be heated again. Which resulting higher energy expenditure is with associated increased costs.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Stofffluß im Werkstück zu beeinflussen, um auf diese Weise den Energieaufwand für das Erwärmen und Umformen der Werkstücke beim Freiformschmieden zu verringern. Ausbauchungen und Rißbildung sollen verhindert werden.It is an object of the invention, the flow of matter in To influence the workpiece in this way Energy expenditure for heating and shaping the Reduce workpieces in open die forging. Bulges and cracking should be prevented.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Stofffluß im Werkstück in einem beliebigen Winkel zur Längsachse des Schmiedeblocks auch segmentweise gezielt gesteuert wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft in einem bestimmten, werkstoff- und maschinenmäßig gegebenen, Rahmen jede gewünschte Stoffmanipulation erreicht werden. Zum Beispiel können trapezförmige Führungsleisten ebenso wie bestimmte Vorprofile als Massenprodukte für eine anschließende Endformgebung im Gesenk hergestellt werden. Dabei können auch Rundsättel Verwendung finden. Neben einer Kosteneinsparung wird die Werkstückqualität verbessert.The task is solved after Invention in that the material flow in the workpiece in any angle to the longitudinal axis of the Forging blocks also controlled in segments becomes. This can be advantageous in one certain materials and machines, Frame any desired fabric manipulation achieved will. For example, trapezoidal Guide strips as well as certain pre-profiles as Mass products for a subsequent final shaping in To be manufactured die. You can do that too Find circular saddles. In addition to one The workpiece quality will save costs improved.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stofffluß im Werkstück während der Stichabnahme bevorzugt in jeweils nur einer Richtung (Breitung oder Streckung) gesteuert wird. Hiermit läßt sich auf einfache Weise, beispielsweise durch Drehung der Wulstwerkzeuge um 90 Grad bei ansonsten gleichem Verfahrensablauf, entweder eine deutliche Verbesserung des Breitungsverhaltens oder eine verstärkte Streckung erzielen.In an embodiment of the invention it is provided that the Material flow in the workpiece during stitch removal preferably in only one direction (spreading or Stretching) is controlled. Hereby you can simple way, for example by rotating the Bead tools by 90 degrees for the same thing Procedure, either a significant improvement of spreading behavior or increased stretching achieve.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stofffluß im Werkstück mittels besonders profilierter Werkzeuge, vorzugsweise durch entsprechend ausgebildete Ober- und Untersattel gesteuert wird. Hierbei handelt es sich um eine einfache Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung.In a further embodiment of the invention provided that the material flow in the workpiece by means particularly profiled tools, preferably by appropriately trained upper and lower saddle is controlled. This is a simple design of the method according to the Invention.

Ferner ist mit der Erfindung vorteilhaft vorgesehen, daß der Schmiedeblock abwechselnd mit profilierten und nicht profilierten Werkzeugen geschmiedet wird, wobei nach dem Einsatz der profilierten Werkzeuge mittels der nicht profilierten Werkzeuge auf das Niveau des tiefsten Eindrucks flachgeschmiedet wird, bevor gegebenenfalls eine weitere Behandlung mittels der gleichen oder in anderer Weise profilierter Werkzeuge erfolgt. Beim Flachschmieden kann mit Vorteil auch eine Glasschmierung erfolgen.Furthermore, the invention advantageously provides that the forging block alternately with profiled and non-profiled tools are forged, whereby after using the profiled tools by means of of non-profiled tools to the level of deeply forged before if necessary, a further treatment using the same or differently profiled tools he follows. Flat forging can also be advantageous glass lubrication.

Für ein Schmiedewerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Obersattel und/oder der Untersattel mit einer profilierten Oberfläche versehen sind. Dabei können auch Rundsättel verwendet werden. Die Querschnittsform der Profilwerkzeuge richtet sich nach dem gewünschten Effekt. Die Oberflächeneigenschaften des Werkstücks spielen dabei nur eine untergeordnete Rolle.For a forging tool to carry out the inventive method is the posed Task solved in that the upper saddle and / or the lower saddle with a profiled surface are provided. Round saddles can also be used will. The cross-sectional shape of the profile tools depends on the desired effect. The The surface properties of the workpiece play a role here only a subordinate role.

Weiterhin ist vorteilhaft nach der Erfindung vorgesehen, daß die Oberflächen von Ober- und/oder Untersattel aus einem oder vorzugsweise mehreren parallel zueinander angeordneten wulstartigen Erhebungen bestehen. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache und zweckmäßige Ausführungsform zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Bei mehreren parallelen Wulsten bzw. Höckern, im Gegensatz zu nur einem Höcker, ergibt sich der Vorteil, daß die parallelen Höcker eine geringere Höhe aufweisen können, obwohl der Stofffluß zwischen ihnen in gleicher Weise beeinflußt wird, als wenn nur ein Höcker vorhanden wäre. Zwischen zwei Höckern wird ein Teil des zu schmiedenden Materials gefesselt, d. h. am Fließen weitgehend gehindert. Dieses Material bildet zusammen mit den zwei kleinen Höckern quasi einen großen Höcker mit entsprechend größerer Wirkung, obgleich die rillenförmigen Eindrücke am Schmiedestück relativ klein bleiben und leichter wieder ausgeglichen werden können. Die wulstartigen Erhebungen können dabei auf eine Grundplatte aufgeschweißt sein oder aus Vollmaterial bestehen. Besonders zweckmäßig sind die wulstartigen Erhebungen seitlich von Ober- und Untersattel drehbar gelagert und in die Schmiedeebene schwenkbar ausgebildet.It is also advantageous according to the invention provided that the surfaces of top and / or Lower saddle made up of one or preferably several bead-like arranged parallel to each other Surveys exist. This is a particularly simple and convenient embodiment for Implementation of the method according to the invention. At several parallel beads or bumps, in contrast to only one hump, there is the advantage that the parallel bumps have a lower height can, although the flow of matter between them in is affected in the same way as if only one Hump would be present. Between two humps is a Part of the material to be forged tied up, d. H. at the Flow largely prevented. This material forms together with the two small humps, so to speak large humps with a correspondingly greater effect, although the groove-shaped impressions on the forging stay relatively small and more easily balanced can be. The bead-like elevations can be welded to or from a base plate Full material exist. They are particularly useful bead-like elevations on the sides of the upper and Lower saddle rotatably mounted and in the forging level pivoted.

Mit Vorteil sind in einer weiteren Ausführungsform des Schmiedewerkzeugs nach der Erfindung die parallel zueinander angeordneten wulstartigen Erhebungen senkrecht zueinander verschiebbar. Auf diese Weise können verschiedene Profilabstände leicht ein- und verstellt werden.In a further embodiment, the Forging tool according to the invention the parallel mutually arranged bead-like elevations slidable perpendicular to each other. In this way can easily turn different profile distances in and out be adjusted.

Darüber hinaus ist mit der Erfindung auch vorgesehen, daß Ober- und Untersattel die gleiche Profilierung aufweisen. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn Ober- und Unterseite des Werkstücks in gleicher Weise verformt werden sollen, beispielsweise zur Herstellung quadratischer Querschnitte.In addition, the invention also provides that upper and lower saddle have the same profile exhibit. This always makes sense if senior and bottom of the workpiece in the same way are to be deformed, for example for production square cross sections.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Obersattel und/oder Untersattel gegenüber der Längsachse des Schmiedeblocks in der Schmiedeebene winklig verstellbar ausgebildet und angeordnet sind. Auf diese Weise kann dasselbe Werkzeug in einer Vielzahl denkbarer Anwendungsfälle eingesetzt werden.In a further embodiment of the invention provided that upper saddle and / or lower saddle opposite the longitudinal axis of the forging block in the Forge level and angularly adjustable are arranged. This way the same can be done Tool in a variety of conceivable applications be used.

Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise der Ober- und/oder Untersattel auf dem jeweiligen Sattelträger auswechselbar ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Reparaturmöglichkeit.In addition, the top and / or is expedient Lower saddle on the respective saddle carrier designed to be interchangeable. This results in a simplified repair option.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung geben sich aus der nachstehenden Erläuterung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele.More details, features and advantages of the Invention result from the explanation below that shown schematically in the drawings Embodiments.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Schematische Darstellung einer Schmiede presse mit Schmiedewerkzeug nach der Erfindung im Querschnitt, Fig. 1 shows a schematic illustration of a forging press having forging tool according to the invention in cross-section,

Fig. 2 Schematische Darstellung des Schmiede werkzeugs mit profilierter Oberfläche in Seitenansicht, Fig. 2 Schematic representation of the forging tool with a profiled surface in side view,

Fig. 3 Dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäß profilierten Oberfläche, Fig. 3 Three-dimensional illustration of an inventive profiled surface,

Fig. 4 Schematische Darstellung eines Schmiede plans nach der Erfindung. Fig. 4 Schematic representation of a forge plan according to the invention.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Schmiedepresse ohne Laufholm mit Überflurantrieb. Im Pressengestell (10) ist der Zylinder (11) vertikal beweglich geführt. Das Schmiedewerkzeug besteht aus dem mit dem Zylinder (11) fest verbundenen Obersattelträger (12) mit profiliertem Obersattel (13) und dem Untersattelträger (14) mit profiliertem Untersattel (15). Dazwischen befindet sich das zu schmiedende Werkstück (20), das von einem nicht dargestellten Manipulator in das Pressengestell (10) eingefahren und gehalten wird. Fig. 1 shows an example of a forging press without a spar with overhead drive. The cylinder ( 11 ) is guided so that it can move vertically in the press frame ( 10 ). The forging tool consists of the upper saddle carrier ( 12 ) with profiled upper saddle ( 13 ) and the lower saddle carrier ( 14 ) with profiled lower saddle ( 15 ), which is firmly connected to the cylinder ( 11 ). In between is the workpiece ( 20 ) to be forged, which is moved and held in the press frame ( 10 ) by a manipulator, not shown.

Fig. 2 zeigt schematisch das Schmiedewerkzeug mit profilierter Oberfläche in vergrößerter Seitenansicht gegenüber Fig. 1. Die Oberflächen von Ober- und Untersattel (13, 15) sind durch in Längsachse des Schmiedeblockes sich erstreckende Wülste (30-34) profiliert ausgebildet. Fig. 2 shows schematically the forging tool with a profiled surface in an enlarged side view compared to Fig. 1. The surfaces of the upper and lower saddle ( 13 , 15 ) are profiled by beads ( 30 - 34 ) extending in the longitudinal axis of the forging block.

Beim Schmieden wird durch die Profilierung von Ober- und Untersattel (13, 15) der Stofffluß im Werkstück (20) in den Kontaktflächen zum Werkzeug (13, 15) verbessert, die Ausbauchung in den Seitenflächen des Blocks (20) unterdrückt und ein homogenes Schmieden erreicht. Durch die ebenfalls zu beobachtende Erhöhung der Breitung eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch zur Herstellung von Flachmaterialien (sogenannten Brettern). Sofern nötig, können zwischen den einzelnen Umformschritten (Bissen) auch Schmiermittelschichten, beispielsweise aus Glas, auf das Werkstück (20) aufgebracht werden.During forging, the material flow in the workpiece ( 20 ) in the contact surfaces to the tool ( 13 , 15 ) is improved by the profiling of the upper and lower saddle ( 13 , 15 ), the bulging in the side surfaces of the block ( 20 ) is suppressed and homogeneous forging reached. Due to the increase in width, which is also observed, the method according to the invention is also particularly suitable for producing flat materials (so-called boards). If necessary, layers of lubricant, for example made of glass, can also be applied to the workpiece ( 20 ) between the individual forming steps (bites).

Die Werkzeuge (12-15) können in bekannter Weise mittels einer Wechseleinrichtung (nicht dargestellt) in das Pressengestell (10) ein- und ausgefahren werden. Auf diese Weise ist es möglich, in verhältnismäßig kurzen Zeiten die Profile von Ober- und Untersattel (13, 15) auszutauschen. Bei der Wechseleinrichtung kann es sich um Dreh- oder Schiebermagazine handeln.The tools (12-15) can in a known manner (not shown) by means of a changing device switched into the press frame (10) and be extended. In this way it is possible to exchange the profiles of the upper and lower saddle ( 13 , 15 ) in relatively short times. The changing device can be rotary or slide magazines.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter perspektivischer Darstellung die Ausbildung des Untersattels (15) mit den Wülsten (33) und (34), die in der Darstellung auf dem Untersattel quer verschiebbar angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind der Ober- und Untersattel des Schmiedewerkzeugs parallel zur Schmiedeebene drehbar ausgebildet, so daß auf einfache Weise der Stofffluß in der gewünschten Richtung zwischen verstärkter Breitung oder Längung beeinflußt werden kann. Je nachdem, ob die Werkzeuge, d. h. die profilierten Unter- und Obersättel mit den Wulsten in Richtung der Längsachse des Schmiedeblocks oder senkrecht dazu angeordnet sind, wird eine verstärkte Breitung oder Streckung bewirkt. Dazwischen ist auch jeder gewünschte Winkel beliebig einstellbar. Fig. 3 shows an enlarged perspective view of the design of the lower saddle ( 15 ) with the beads ( 33 ) and ( 34 ), which are arranged transversely displaceably on the lower saddle in the illustration. The upper and lower saddle of the forging tool are expediently designed to be rotatable parallel to the forging plane, so that the material flow can be influenced in the desired direction between increased widening or elongation. Depending on whether the tools, ie the profiled lower and upper saddles with the beads are arranged in the direction of the longitudinal axis of the forging block or perpendicular to it, an increased spreading or stretching is effected. In between, any desired angle can be set as desired.

Fig. 4 zeigt den Schmiedeplan beispielsweise für einen Stahlblock (20), der zunächst in einem ersten Verfahrensschritt (I) mittels eines profilierten Werkzeugs behandelt wird, wodurch im Block (21) die vier Wulsteindrücke (40) entstehen. Nach Wechseln des Schmiedewerkzeugs gegen einen nicht profilierten Unter- und Obersattel wird der Block (21) auf die Zwischenform (22) flach geschmiedet. Wiederum nach Wechseln des Schmiedewerkzeugs werden in der Verfahrensstufe (II) erneut bei größerer Stichabnahme vier Profileindrücke (41) erzeugt und der erhaltene Block (23) durch weiteres Flachschmieden in den Block (24) umgeformt. Danach erfolgt in der Verfahrensstufe (III) die Behandlung mit Profilwerkzeugen unter Erzeugung der diesmal beispielsweise sechs Profileindrücke (42), wonach anschließend der Block (25) zum Endprodukt (26) flach geschmiedet wird. Fig. 4 shows the forging diagram example for a steel block (20) is first treated in a first process step (I) by means of a profiled tool, whereby in the block (21), the four Wulsteindrücke (40) are formed. After changing the forging tool against a non-profiled lower and upper saddle, the block ( 21 ) is forged flat onto the intermediate mold ( 22 ). Again after changing the forging tool, four profile impressions ( 41 ) are again produced in process stage (II) with a larger stitch decrease and the block ( 23 ) obtained is formed into the block ( 24 ) by further flat forging. Thereafter, in process step (III) the treatment with profile tools takes place, producing for example six profile impressions ( 42 ) this time, after which the block ( 25 ) is forged flat to the end product ( 26 ).

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, auch eine andere als wulstartige Profilierung der Oberfläche vorgenommen werden.The measures according to the invention are not based on the the drawing figures shown Embodiments limited. So can for example, without departing from the scope of the invention leave, other than bead-like Profiling of the surface can be made.

Beim Schmieden von "Brettern", bei dem die Wülste bzw. Höcker rechtwinklig zur Werkzeugkante liegen, um eine große Breitung zu erzwingen, kann auch ein weiterer Höcker parallel zur Werkzeugkante vorgesehen werden, so daß sich eine U- oder T-förmige Höckeranordnung ergibt. Daraus kann auch ein in etwa sternförmiger Höcker entwickelt werden. Darüber hinaus kann es auch sinnvoll sein, die Profilierung in anderer Weise symmetrisch und/oder asymmetrisch auszubilden. Ferner kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Profile während des Schmiedevorganges zur Kontrolle bzw. zum Ausgleich der Querkräfte beweglich angeordnet sind.When forging "boards", in which the beads or Bump at right angles to the tool edge by one Forcing a large spread can also be another Bumps are provided parallel to the tool edge, so that there is a U or T-shaped hump arrangement results. This can also be an approximately star-shaped one Humps are developed. In addition, it can too be useful, profiling in a different way trained symmetrically and / or asymmetrically. Further it may also be useful if the profiles during of the forging process for control or compensation the transverse forces are movably arranged.

Claims

1. A method for open-die forging of workpieces in forging presses, in particular forging blocks, characterized in that the material flow in the workpiece is also controlled segment by segment at any angle to the longitudinal axis of the forging block.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the flow of material in the workpiece during a Stitch removal preferred in only one direction at a time (Spreading or stretching) is controlled.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the material flow in the workpiece using specially profiled tools, preferably through appropriately trained upper and lower saddles is controlled.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the forging block alternating with profiled and non-profiled Tools are forged, after use of profiled tools by means of not profiled tools to the level of the deepest Impression is forged before, if necessary another treatment using the same or in otherwise profiled tools.

5. Forging tool with upper and lower saddle for open-die forging of workpieces in forging presses, in particular forging blocks, the material flow in the workpiece being controlled, for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that the upper saddle ( 13 ) and / or the Lower saddle ( 15 ) are provided with a profiled surface.

6. Forging tool according to claim 5, characterized in that the surfaces of the upper and / or lower saddle ( 13 , 15 ) consist of one or preferably a plurality of bead-like elevations ( 30 , 31 , 33 , 34 ) arranged parallel to one another.

7. Forging tool according to claim 6, characterized in that the bead-like elevations ( 30 , 31 , 33 , 34 ) arranged parallel to one another are displaceable perpendicular to one another.

8. Forging tool according to one of claims 5 to 7, characterized in that the upper and lower saddle ( 13 , 15 ) have the same profile.

9. Forging tool according to one of claims 5 to 8, characterized in that upper saddle and / or lower saddle ( 13 , 15 ) with respect to the longitudinal axis of the forging block ( 20 ) in the forging plane are angularly adjustable and arranged.

10. Forging tool according to one of claims 5 to 9, characterized in that the upper and / or lower saddle ( 13 , 15 ) on the respective saddle carrier ( 12 , 14 ) are designed to be replaceable.