DE3742869A1 - Rohrfoermige stabilisatorstange und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Rohrfoermige stabilisatorstange und verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft automatische und halbautomatische
Biegeapparate sowie Verfahren, die von derartigen Apparaten
Gebrauch machen, um eine Folge von Form- und Biegeoperatio
nen zur Schaffung von Stabilisatorstangen oder Schwingstan
gen vorbestimmter Gestalt durchzuführen. Solche Stangen wer
den für die Herstellung von Automobilen, Lastkraftwagen,
Zugmaschinen und dergleichen benötigt. Die Verfahren und die
Vorrichtungen zur Herstellung der Stangen umfassen das Ver
steifen und das Härten der gebogenen Gegenstände, um bei
spielsweise permanent verstärkte Stabilisatorstangen zu er
halten.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von
rohrförmigen Kraftfahrzeug-Stabilisatorstangen mit verstärk
ten und versteiften Endabschnitten, die derart ausgebildet
sind, daß sie mittels Bolzen am Rahmen des Fahrzeugs be
festigt werden können. Die Endabschnitte werden durch Fließ
preßmethoden oder durch rohrförmige Einsätze verstärkt.
Die US-PS 23 18 344 zeigt eine Vorrichtung zum automatischen
Biegen von Kraftfahrzeug-Stabilisatorstangen. Die Vorrich
tung enthält mehrere auf einem Träger montierte Zylinder,
die nacheinander betätigt werden, um die zunächst gestreckte,
erwärmte Stange zu einer gewünschten Form zu biegen. Diese
bekannte Vorrichtung enthält außerdem eine Abschreckvorrich
tung, mit der eine Kühlflüssigkeit auf die Stange gesprüht
wird, nachdem diese gebogen wurde, so daß die Stange ihre
endgültige Form beim Abkühlen beibehält.
Die US-PS 25 65 717 beschreibt eine Rohrbiegevorrichtung,
bei der der Biegemechanismus auf einer tafelähnlichen Trä
gerstruktur montiert ist.
Die US-Patentschriften 33 62 209 sowie 41 31 003 zeigen
vollautomatische bzw. halbautomatische Steuerungen für Bie
gevorrichtungen.
In der US-PS 29 55 639 ist eine einfache Vorrichtung zum
Biegen eines Rohres beschrieben, bei der ein Schuh gegen die
Bewegung eines Kolbens festgehalten wird, um nicht eine zu
sammengesetzte, sondern lediglich eine einzelne Biegung zu
erhalten.
Man weiß seit längerem, daß rohrförmige Stabilisatoren für
Kraftfahrzeuge besondere Wärmebehandlungen oder getrennte
Kaltbearbeitungen erforderlich machen können, damit die En
den der Stabilisatorstangen verstärkt werden. Beispiele für
verstärkte Rohrenden findet man im Stand der Technik so
wohl in Verbindung mit der Kaltbearbeitung als auch der
Warmbearbeitung. Zum Beispiel zeigt die US-PS 33 54 689
das Lochen von stangen- oder stabförmigem Halbzeug und
zeigt das Bohren oder das Lochen an dem Ende der Stange,
um am Ende des Materials einen abgeschrägten Einsatz in
dem gestanzten Bereich zu schaffen.
Ein weiteres Beispiel für die Schaffung einer Öse an dem
Ende eines Rohlings findet sich in der US-PS 39 67 487,
in der das spezielle Biegen oder Formen des Endes eines
Blattfeder-Rohlings in einem Warmschmiedevorgang durchge
führt wird, an den sich das Stanzen eines Lochs zur Bildung
von Ösen oder Öffnungen an den beiden Enden des Rohlings
anschließt.
Ein weiteres Beispiel für das Schmieden eines rohrförmigen
Metallrohlings zu einer abgeflachten Form, wobei sich die
Arbeitstemperatur zwischen 550 und 1250° Celsius bewegt,
ist in der US-PS 45 27 411 beschrieben, jedoch unterschei
det sich der Abflachvorgang nach dieser Patentschrift von
dem der vorliegenden Erfindung.
Im Stand der Technik ist weiterhin beschrieben, daß beim
Schmieden von Hammerköpfen (US-PS 18 38 470) im Anschluß
an das Schmieden ein Trennvorgang erfolgt, um während des
Schmiedens entstandenes Überschußmetall abzuschneiden, wo
raufhin ein Fließpreßvorgang folgt, um eine vorbestimmte
Zunahme der Dicke in solchen Bereichen zu erzielen, die
größeren Beanspruchungen ausgesetzt sind.
In der US-PS 18 23 158 ist ein Verfahren zum Verstärken der
Enden einer Hohlachse beschrieben. Danach werden die End
abschnitte der zur Herstellung der Achse verwendeten rohr
förmigen Vorform geschmiedet und angestaucht, und anschließend
wird ein Stopfen eingesetzt, nachdem das Metall ge
staucht wurde. Danach wird das Ende geschmiedet, um eine
gleichmäßige Verbindung des Einsatzes mit dem anderen rohr
förmigen Abschnitt zu erhalten, so daß die Bildung eines
verstärkten Innenabschnitts in der Nähe des mit der Öffnung
versehenen Endes der Achse erleichtert wird.
In den US-Patentschriften 43 72 576, 43 78 122 und 44 29 899
sind verschiedene Stabilisatorstangen gezeigt, die aus ge
krümmtem, geschweißtem Metallrohr hergestellt sind, wobei
jeder Endabschnitt der Stabilisatorstange in gleicher Weise
ausgebildet ist. In der US-PS 43 72 576 befindet sich die
Naht des geschweißten Rohrs an einer kritischen Stelle, die
als Ergebnis der Beziehung zwischen der Rohrdicke zum Außen
durchmesser des Rohrs bestimmt wird. Der Stabilisator nach
dieser Patentschrift wird durch Kaltbearbeitung geformt. In
der US-PS 43 78 122 ist die Durchmesseränderung des Inneren
eines hohlen Rohrs beschrieben. In der US-PS 44 29 899 ist
beschrieben, einen separaten Abschnitt vorzusehen, der in
der Nähe des Endes des Rohrs gebildet wird, das einen viel
kleineren Durchmesser besitzt. Mehrere gekrümmte Abschnitte
sind innerhalb des Rohrs vorgesehen, so daß der Herstellungs
vorgang kompliziert ist. Um die komplizierte Gestalt zu er
reichen, ist eine Kaltbearbeitung notwendig.
In der US-PS 38 86 780 ist beschrieben, eine zweiteilige
Armatur mit einer Öffnung in einem Armatur-Teil zu versehen.
Zweck der Öffnung ist es, ein Werkzeug aufzunehmen, das ein
geführt wird, um das Vorderelement von dem Hinterelement der
zweiteiligen Armatur zu trennen. Soweit bekannt, gibt es
keine anderen Druckschriften, die die Lehre vermitteln, in
einem komprimierten Ende eines Rohrs eine Öffnung für eine
Öse vorzusehen, wie sie die vorliegende Erfindung vorschlägt.
Ein weiteres Beispiel für eine Stabilisatorstange mit spe
ziell geformten Endverbindungen findet sich in der US-PS
41 38 141. Nach dieser Druckschrift werden getrennte Dauer-
Endverbindungen verwendet, die in die Enden eines mittleren
Rohrelements durch Pressen eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu dem oben erläuterten Stand der Technik, der
gekennzeichnet ist durch verschiedene Begrenzungen der Wand
stärke und das Kaltverformen von massiven Endabschnitten von
Stabilisatorstangen (US-PS 44 29 899) oder reduzierten Wand
stärken mit erhöhten Abmessungen in gekrümmten Bereichen
(US-PS 43 78 122) zeichnet sich die erfindungsgemäße Kon
struktion dadurch aus, daß eine ganz spezielle Abfolge von
Erwärmungs- und Schmiedeschritten unter Verwendung eines
einheitlich dicken Rohrstücks durchgeführt wird, wobei in
einer besonderen Ausführungsform ein Einsatz in die Enden
eingesetzt wird. Dabei werden die Enden zusammengepreßt,
die Öse durch Stanzen gebildet, und es wird eine Öffnung ge
bildet, so daß sich die so geschaffenen Enden in ihrer Struk
tur wie auch in ihren Abmessungen von den Enden der hohlen
Stabilisatoren im Stand der Technik unterscheiden. Die in
der Abfolge von Verfahrensschritten gestanzte Öffnung be
findet sich neben der Ösenöffnung und hat den Zweck, als
Ablauf für Abschrecköl zu dienen, welches als Teil des An
laßvorgangs während des Wiedererwärmens für den Biegevor
gang eingesetzt wird.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Produkts
liegt in einem kleinen Ablaufloch von etwa 3/16 Zoll (0,48
cm) unmittelbar neben dem geschmiedeten Ende der Stange,
so daß das Abschrecköl, welches sich normalerweise nach
dem endgültigen Biegen und Abschrecken im Inneren der Stan
ge befindet, ablaufen kann. Bislang waren derartige Ablauf
löcher für Abschreckflüssigkeiten bei derart geschmiedeten
und gebogenen Endabschnitten von Stabilisatorstangen nicht
bekannt. Wenngleich eine geringe Menge Öls in der Stange
verbleiben mag, ist es lediglich nötig, durch einen ein
fachen Schüttel- oder Schwenkprozeß die Stange von etwaigem
restlichen Öl zu befreien.
Keine der oben erwähnten Druckschriften zeigt eine in die
Seite einer hohlen Stabilisatorstange gestanzte oder ge
bohrte Öffnung, die den Zweck hat, das Entfernen von Ab
schrecköl nach dem Abschreckvorgang zu unterstützen.
Das Abschrecken ist wesentlich für einen Warmverformungs
vorgang, der erfindungsgemäß durchgeführt wird. Die Warm
verformung, die zur Formung der Stangen notwendig ist, er
fordert das Erwärmen auf spezielle Temperaturen innerhalb
spezieller Zeiträume.
Das Tempern oder Anlassen nach einem Abschreck-Härten ist
bei den Stabilisatorstangen notwendig, damit die gewünsch
ten mechanischen Eigenschaften wie Härte, Duktilität und
Zähigkeit des Endprodukts erreicht werden.
Bei dem im Rahmen der Erfindung verwendeten Stahl handelt
es sich um AISI 4130, und mit den geeigneten Wärmebehand
lungstemperaturen und -prozeduren erhält man die gewünsch
ten metallurgischen Eigenschaften, durch die die Stabili
satorstange spezifiziert ist.
Da der erfindungsgemäße Schmiedeschritt benötigt wird, um
die maximale Festigkeit an den Enden zu erhalten, an de
nen das Ösenloch zur Befestigung der Stange am Fahrzeug
rahmen gebildet wird, und weil eine minimale Anzahl von
Biegeoperationen erforderlich sind, durch die von der ge
wünschten Festigkeit und Stärke nichts durch Überbeanspru
chung des Metalls oder durch übermäßige Verdünnung des
Werkstücks eingebüßt wird, lassen sich durch das erfindungs
gemäße Verfahren Stabilisatorstangen höherer Qualität und
höherer Festigkeit bei geringeren Kosten herstellen. Außer
dem ergibt sich der Vorteil des Verstärkungseffekts durch
die Verwendung von Ölabschreck-Verfahren in erwärmten Ab
schrecköl, was die Transformation von Austenit in Martensit
erleichtert.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das Kaltverfor
men und das Verbinden durch Pressen dreier Teile vorgeschla
gen wird, besteht die erfindungsgemäße Stange aus einem
Stück. In der speziellen Ausführungsform, bei der ein Ein
satz eingeschoben wird, unterscheidet sich dieser Einsatz
von beispielsweise dem in der US-PS 18 23 158 beschriebenen,
bekannten Einsatz dadurch, daß der Einsatz zunächst einge
führt und der Gegenstand dann geschmiedet wird, ohne daß
der Schmiedevorgang in irgendeiner Weise abgeändert wird.
Der Einsatz bildet mit dem Rohrteil eine Fassung mit Über
maß. Kurz gesagt, sind das Schmieden der Enden mit Einsatz
und das Schmieden der Enden ohne Einsatz im Rahmen der Er
findung dasgleiche, und es gibt keinerlei Erfordernisse,
wonach das Metall in dem hohlen Werkstück angestaucht wer
den müßte, bevor der Steckeinsatz eingeführt wird. Nicht
nur, daß sich der Ablauf der Vorgänge gemäß der Erfindung
von dem Ablauf nach der US-PS 18 23 158 unterscheidet, son
dern das Lochen der Endöffnung unterscheidet sich hinsicht
lich der Abfolge von Verfahrensschritten bei der Erfindung.
Im Gegensatz zu der Bildung eines gekrümmten Körpers bei
der Herstellung von hohlen rohrförmigen Stabilisatoren
nach den US-Patentschriften 43 72 576, 43 78 122 und 44 29 899
(diese wurden oben bereits erwähnt) werden erfindungs
gemäß sämtliche rohrförmigen Stabilisatoren ohne Reduzie
rung oder Erhöhung der Wanddicke der Stabilisatorstange ge
bildet, ausgenommen die Stangen-Enden. Durch das Schmieden,
das Verdicken und das Biegen in den von den Enden entfern
ten Teilen der Stabilisatorstange werden nach den letztge
nannten US-Patentschriften nicht die Enden, sondern wird
der Stangenkörper selbst verstärkt. Die vorliegende Erfin
dung schafft ein Verfahren, welches sich für die Massenpro
duktion eignet und billiger durchgeführt werden kann als
die bekannten Verfahren.
Da die kritischen verstärkten Bereiche der Stange an den
Ösenloch-Enden benötigt werden, und da jeder Hersteller un
terschiedliche Anforderungen für die Krümmung aufstellt,
ist es für einen billigen Biegevorgang notwendig, verschie
dene Arten von Krümmungen nach Kundenwunsch durchführen zu
können, um unterschiedlichen Anforderungen verschiedener
Hersteller Rechnung tragen zu können. Dies ist bei den oben
erwähnten bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht mög
lich, da stets immer nur ein Typ einer hohlen Stabilisator
stange geschaffen wird. Im Gegensatz dazu ermöglicht die
Erfindung eine begrenzte Vielfalt von Krümmungen, die sämt
lich einem Typ zugehören.
Das erfindungsgemäße halbautomatische Verfahren und die da
zugehörige Vorrichtung zum Herstellen rohrförmiger Stabili
satorstangen für motorgetriebene Landfahrzeuge gehen aus von
einem rohrförmigen Halbzeug, und am Ende des Herstellungs
vorgangs hat man eine wärmebehandelte Stange, die zu einer
Doppel-Sigma-Form gebogen ist. Rohrförmiges Halbzeug aus
hochfestem, kohlenstoffarmen Stahl, der das Anlassen für den
Übergang von der martensitischen Phase in die getemperte
martensitische Phase erfordert, dient als bevorzugte Legie
rung im Rahmen der Erfindung. Eine besonders bevorzugte Le
gierung besitzt die Spezifikation AISI. 4130 (US-Norm).
Zu Beginn des Verfahrens wird das rohrförmige Produkt zu
Stücken vorbestimmter Länge geschnitten und entgratet. Ein
Ende der Stange wird auf eine Schmiedetemperatur von 1190°
Celsius erwärmt, und dann wird die Endstruktur der Stange
geschmiedet. Der gleiche Vorgang schließt sich für das zwei
te Ende der Stange an. Dann wird die Stange auf etwa 890°
Celsius erwärmt und auf den Biegetisch gebracht, auf dem die
Stange in die gewünschte Form gebracht wird. Die Stange wird
dann in ein Abschrecköl gebracht, bevor die Stange auf einen
Wert unterhalb der austenitischen Transformationstemperatur
abkühlt. Nachdem die Stange abgeschreckt ist, wird das Ab
schrecköl aus der Stange ablaufen gelassen, und die Stange
wird schließlich in einen Anlaßofen gebracht, in welchem sie
angelassen wird, damit sie die gewünschten metallurgischen
Eigenschaften annimmt. Eine Prüfung der Stangen während
sämtlicher Herstellungsstufen erfolgt kontinuierlich, indem
alle kritischen Abmessungen und Eigenschaften geprüft wer
den.
Der Bereich der ersten Erwärmungstemperaturen von 1150 bis
1240° Celsius und das Aufheizen für den Biegetisch auf 870
bis 910° Celsius kennzeichnen die kritischen Werte für die
Wärmeanforderungen an das Werkstück während verschiedener
Herstellungsstufen. Zum Abflachen der Rohrenden ist die hö
here Temperatur wesentlich. Eine unangemessene Verdünnung
der abgeflachten Enden verursacht, daß die abgeflachten En
den in einem kritischen Bereich der Stange, nämlich dort,
wo diese mit dem Rahmen des Fahrzeugs verschraubt wird, ge
schwächt wird. Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung
ist darin zu sehen, daß sowohl die Breite als auch die Dicke
der abgeflachten Abschnitts der Stange eine maximale Festig
keit gewährleisten, ohne daß eine unerwünschte Verdünnung
erfolgt, und ohne daß das Erfordernis eines seitlichen Ab
schneidens besteht.
Die im Anschluß an das Stanzen der Bolzen-Aufnahmeöse und
an das Lochen des Abflußlochs erfolgenden Biegeschritte am
Ende der Stange können das Biegen des Endes in einer Weise
vorsehen, die den präzisen Spezifikationen des Abnehmers
der Stabilisatorstange entsprechen. Unterschiedliche Rahmen-
Abmessungen und unterschiedliche Fahrzeuge erfordern ver
schiedene Endabmessungen. Die einzigen Schneidevorgänge, die
stattfinden, ist die Endbeschneidung, um Krümmung und Länge
nach Bedarf des Abnehmers einzustellen. Spezielle Formvor
gänge für die Enden des Rohrs sehen zum Beispiel vor, rohr
förmige Einsätze in die offenen Enden einzuführen, um da
durch die Querschnittsflächen an den Enden zu vergrößern.
Diese rohrförmigen Einsätze gestatten das Schmieden der En
den der Stabilisatorstange ohne jegliches seitliches Schnei
den unter Beibehaltung der gewünschten Ösendicke.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das
Werkstück, nachdem es auf dem Biegetisch geformt worden ist,
in Öl abgeschreckt. Ein neues Merkmal der Erfindung ist da
rin zu sehen, daß das Öl durch Schwingen, Schütteln oder
Schwenken der geformten Stange beseitigt wird, so daß jeg
liches Öl, welches in das Innere der Stange gelangt, heraus
geschüttelt wird und durch ein Ablaufloch entweichen kann,
welches während des Schmiedevorgangs gebildet wurde.
Schließlich wird das Produkt auf 470° Celsius bis 535° Cel
sius in einem speziellen Tempervorgang erwärmt, und nach
45 bis 50 Minuten erfolgt eine Umwandlung der martensiti
schen Phase in getempertes Martensit, welches diejenige
Stahlzusammensetzung darstellt, die hervorragende physika
lische Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften aufweist,
ebenso wie Dauerfestigkeit, also Eigenschaften, die für
Stabilisatorstangen wesentlich sind. Nach dem Abkühlen er
folgt eine Abschlußprüfung des fertigen Produkts, um sicher
zustellen, daß sämtliche Spezifikationen des Herstellers für
die Stabilisatorstangen erfüllt sind.
Zusätzlich zu dem Verfahren des Umwandelns rohrförmigen
Halbzeugs in einen fertigen Stabilisator erfolgen spezielle
Bearbeitungsvorgänge in Form von Fließpressen, bevor die En
den der Stabilisatorstange geschmiedet werden, oder bevor
rohrförmige Einsätze in die Enden der Stange eingeführt wer
den. Beide Vorgänge erhöhen die Wandstärken der Enden und
stellen zusätzliches Material für den Schmiedevorgang zur
Verfügung.
Eine Vielfalt verschiedener Wanddicken, erzielt durch Fließ
pressen oder durch Einführen verdickter Rohrstücke, dient
dazu, eine Vielfalt unterschiedlicher Erfordernisse für un
terschiedliche Fahrzeugtypen Rechnung zu tragen. Bei solchen
Fahrzeugen kann es sich um kompakte Fahrzeugtypen, um große
Fahrzeuge für die Beförderung mehrerer Personen, um Last
kraftwagen, um Schwerlastkraftwagen und dergleichen handeln.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an
hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, welches aufeinanderfolgende
Schritte bei der Herstellung einer Stabilisator
stange veranschaulicht,
Fig. 2 eine Teil-Seitenansicht einer rohrförmigen Stan
ge vor der Verarbeitung,
Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittansicht der Stange,
betrachtet entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 eine diagrammähnliche Darstellung einer Förder
einrichtung und eines Schlitzofens, die zum Er
wärmen der Stangenenden dienen,
Fig. 5 eine Teil-Schnittansicht der zum Abflachen der
Stangenenden verwendeten Form,
Fig. 6 eine Teil-Schnittansicht einer Anordnung zum
Stanzen einer Öffnung durch die abgeflachten En
den und zum Lochen eines Ablauflochs in eine
Wand der rohrförmigen Stange,
Fig. 7 eine Draufsicht auf das Ende einer Stange nach
einem Schneidvorgang,
Fig. 8 eine vergrößerte Stirnansicht der Anordnung nach
Fig. 7, betrachtet von links,
Fig. 9 eine perspektivische Teildarstellung eines abge
bogenen Endes einer Stange,
Fig. 10 eine teilweise geschnittene Ansicht der Formen
zum Abflachen des zweiten Endes der Stange, deren
erstes Ende bereits abgeflacht ist,
Fig. 10A eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seiten
ansicht eines Stangenendes, wobei die nicht-ab
gefaste Öffnung des abgeflachten Endes gezeigt
ist,
Fig. 10B eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Ab
schnitts gemäß Fig. 10A, wobei die Öffnung jedoch
beidseitig abgefast ist,
Fig. 11 eine Vorderansicht eines Biegetisches,
Fig. 12 eine Rückansicht des Biegetisches,
Fig. 13 eine vergrößerte horizontale Teil-Schnittansicht
entlang der Linie 13-13 in Fig. 11, wobei die
Biegeambosse in ihren zurückgezogenen Stellungen
dargestellt sind,
Fig. 14 eine Teil-Vorderansicht der Ambosse in deren aus
gefahrenen Stellungen,
Fig. 15-23 jeweils ein spezielles Stadium im Verlauf der
aufeinanderfolgenden Schritte bei der Biegung der
Stabilisatorstange,
Fig. 24 eine diagrammähnliche Skizze der Hydraulikschal
tung des Biegetisches,
Fig. 25 eine diagrammähnliche, teilweise geschnittene
Seitenansicht eines Abschrecktanks, wobei der
Schwenkarm zum Absenken der fertig geformten Sta
bilisatorstange in das Abschrecköl ebenso ge
zeigt ist wie die Einrichtung zum Schwingen oder
Schwenken der fertigen Stange, um möglicherweise
vorhandenes Abschrecköl aus der Stange zu entfer
nen,
Fig. 26 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des
Schwenkarms, wobei der Arm sich in der angehobenen
Stellung befindet, in der seine Klauen zur Aufnah
me einer Stabilisatorstange geöffnet sind, bevor
diese in das Abschrecköl eingetaucht wird,
Fig. 27 eine vertikale Querschnittsansicht durch den An
laßofen-Förderer entlang der Linie 27-27 in Fig.
25,
Fig. 28 eine diagrammähnliche, teilweise geschnittene
Darstellung einer Vorrichtung zum Einführen eines
Verstärkungseinsatzes in die Enden des rohrförmi
gen Werkstücks,
Fig. 29 eine vergrößerte Stirnansicht einer Kassette, die
zur Ausgabe von Innenverkleidungseinsätzen dient,
Fig. 30 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht des
Endes des rohrförmigen Werkstücks mit eingesetztem
Einsatz vor dem Schmiedevorgang,
Fig. 31 eine Teil-Längsschnittansicht der Formen zum Ab
flachen der Enden des rohrförmigen Werksstücks
mit darin eingesetztem Verstärkungseinsatz,
Fig. 32 eine vertikale Teilschnittansicht einer Anordnung
zum Stanzen einer Öffnung durch das abgeflachte
Ende des rohrförmigen Werkstücks,
Fig. 33 eine Teil-Draufsicht des fertigen, abgeflachten
Endes eines rohrförmigen Werkstücks mit darin be
findlichem Einsatz,
Fig. 34 eine vergrößerte Stirnansicht des abgeflachten
Endes des Werkstücks, betrachtet von links in
Fig. 32,
Fig. 35 eine teilweise geschnittene vertikale Teil-Ansicht
einer Vorrichtung zum Fließpressen des Endes
eines rohrförmigen Werkstücks, wobei das entge
gengesetzte Ende des Werkstücks in einem schwenk
baren Gegenanschlag aufgenommen ist,
Fig. 36 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 35, wobei jedoch
der Fließpreß-Reduzierring auf den Reduzierklauen
vorgerückt ist, um den Wandbereich des Endes des
rohrförmigen Werkstücks zu strecken und zu kom
primieren,
Fig. 37 eine vergrößerte Querschnittsansicht des rohrför
migen Werkstücks entlang der Linie 37-37 in Fig.
36,
Fig. 38 eine geschnittene Teil-Seitenansicht, die die
Formteile zum Abflachen des gepreßten Endes des
rohrförmigen Werkstücks veranschaulichen,
Fig. 39 eine vertikale Teil-Schnittansicht einer Vorrich
tung zum Stanzen einer Öffnung durch das abge
flachte Ende und zum Lochen eines Ablauflochs in
eine Wand des rohrförmigen Werkstücks, und
Fig. 40 eine vergrößerte Teil-Draufsicht auf ein fertiges
Ende des rohrförmigen Werkstücks.
Das Blockdiagramm nach Fig. 1 veranschaulicht die aufeinan
derfolgenden Schritte, die bei der Herstellung einer Stabili
satorstange gemäß der Erfindung durchgeführt werden. Nach
dem dargestellten Ablaufplan werden folgende vier Schritte
durchgeführt:
- i) Anlieferung und Bereitstellung
- ii) Schmieden der Rohrenden,
- iii) Bearbeitung am Tisch, und
- iv) Anlassen.
In der Stufe i) werden die Schritte "Anlieferung und Bereit
stellung" durchgeführt, um das Werkstück für die anschließen
den Bearbeitungsstufen bereitzustellen. Jedoch handelt es
sich hier auch um ein Mittel zum Koordinieren der Anlieferung
und der Bereitstellung des rohrförmigen Halbzeugs 50 für die
Stufe ii). In der Stufe ii) werden der erste und der zweite
Schmiede- und Preßvorgang durchgeführt, wobei das neue Endbe
reich-Erwärmen und das Abflachen durchgeführt werden, zu
nächst an einem Ende des Werkstücks 52, anschließend am ande
ren Ende des Werkstücks 52.
Die nächsten Stufen, nämlich die Stufen iii) und iv) nach
Fig. 1, stellen Biegetisch-Schritte sowie Abschreck-Vorgänge
dar, bei denen die Stabilisatorstange mit den gelochten und
abgeflachten Enden durch Pressen auf dem neuen Biegetisch
warmverformt werden, um eine zusammengesetzte Struktur mit
einer doppelten sigmaförmigen Krümmung zu erhalten. In der
Stufe iv) erfolgt das kritische Anlassen bei Temperaturen von
470° Celsuis bis 535° Celsius während einer Dauer von 45 bis
50 Minuten, um sicherzustellen, daß die Umwandlung von Mar
tensit in angelassenes Martensit stattfindet und damit die
geforderte Härte, Zähigkeit und Dauerfestigkeit sowie Stei
figkeit der fertigen Stabilisatorstange erzielt werden.
Wie außerdem in Fig. 1 auf der linken Seite des Blockdia
gramms gezeigt ist, erfolgt eine spezielle Prüfung und ein
Fixieren eines rohrförmigen Einsatzes in den Enden des rohr
förmigen Werkstücks während des Anfangs der Stufe ii), in
der das Abflachen und das Schmieden der Rohrenden stattfin
den. Dieser Vorgang dient zur Schaffung einer signifikanten
Erhöhung der Querschnittsfläche der abgeflachten Enden als
Ergebnis des Abflachens des rohrförmigen Einsatzes zusammen
mit dem Abflachen der Enden des rohrförmigen Werkstücks. Zu
sätzliche, spezielle Bearbeitungsvorgänge können außerdem
stattfinden, zum Beispiel das Fließpressen, wie es unten bei
der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele noch im
einzelnen beschrieben wird.
Das Blockdiagramm nach Fig. 1 veranschaulicht den Aspekt der
Produktionssteuerung, bei der sämtliche angelieferten Rohlin
ge registriert werden, Aufzeichnungen über die Anlieferung
während des gesamten Bearbeitungsvorgang geführt und aktua
lisiert werden, und die Steuerung der Prozesse mit den Auf
zeichnungen koordiniert wird, um eine maximale Arbeitseffi
zienz des Personals zu ermöglichen, ohne gleichzeitig das
Personal durch Überwachungsarbeiten zu sehr zu belasten.
In der ersten Stufe der Transport-Anlieferung, der Stufe i),
wird das empfangene rohrförmige Material zu geeigneten Län
gen geschnitten. Sämtliche Produkte einer Größe können zu
sammen gespeichert, werden und markierte Bündel zeigen Größe,
Ursprung, Identifizierung der Losnummer, Prüfberichte und
dergleichen an. Vorzugsweise werden die Bündel in Stahlga
beln abgelegt, und beim Einführen in die Schnellerwärmungs-
Stufen des Schlitzofens nach Stufe ii) werden die Bänder
entfernt. Es werden Gabeln verwendet, die die Bündel halten,
bis die Bänder durchgeschnitten und entfernt sind, und je
de Gabel kann zwei oder drei Bündel enthalten.
Die Zufuhr der Werkstücke ist an der Eingangsseite eines
Schlitzofens 58 in Fig. 4 dargestellt, und die rohrförmigen
Halbzeug-Rohrstücke 50 nach Fig. 2 und 3 bewegen sich auf
dem durch einen Motor 56 angetriebenen Förderer 54 durch
den Schlitzofen, so daß mindestens 9 Zoll (etwa 23 cm) der
Enden jedes Werkstücks 50 schnell auf eine Schmiedetempera
tur von 1150° Celsius bis zu 1240° Celsius gebracht werden,
was den wesentlichen Temperaturbereich zum Erwärmen der En
den vor dem Schmiedevorgang darstellt. In Fig. 4 ist das
linke Ende des Materials 50 für den Erwärmungsschritt, in
Fig. 5 das Abflachen der Enden in der Form 60 zur Bildung
eines abgeflachten Endes 52 dargestellt.
Der Schlitzofen nach Fig. 4 erhöht die Temperatur sehr rasch
innerhalb einer Zeitspanne, die ausreicht, um die Vorschubge
schwindigkeit des Förderers 54 durch den Ofen so einzustel
len, daß die Minimaltemperatur von 1150° Celsius in der Zeit
erreicht wird, bis das Werkstück 50 den Schlitzofen verläßt.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Ende des Rohrs 50 bei 52
abgeflacht, und die beibehaltene Wärme unterstützt den
Schmiedevorgang.
Wichtig ist, daß während des Schmiedens in der Form 60 zur
Bildung des abgeflachten Endes die Querschnittstemperatur im
wesentlichen gleichförmig bleibt. Diese Temperatur-Gleichför
migkeit wird in dem Schlitzofen nach Fig. 4 erreicht, und sie
ist wesentlich für ein richtiges Schmieden und Abflachen des
Werkstücks 50 in der Form. Da die Temperatur des Ofens ther
mostatisch so gesteuert wird, daß die Temperatur in dem Ofen
niemals unter 1150° Celsius abfällt, wird eine angemessene
Wärmeaufnahme seitens des Endes des Werkstücks 50 gewährlei
stet, um eine ausreichende Menge zum Abflachen ohne uner
wünschtes Verdünnen zu erreichen. Die Bedienungsperson stellt
die Geschwindigkeit des Förderers so ein, daß eine Ansammlung
von für das Schmieden bereiter Stangen gewährleistet ist,
welche mit dem Abflachvorgang nach Fig. 5 in Einklang steht.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Schmiede- und Loch
formen dienen zum Schmieden bzw. zum Lochen. Das Abflachen
nach Fig. 5 dient zur Schaffung eines abgeflachten Endes 52
durch die Form 60, woraufhin sich rasch ein Stanzen und ein
Lochen gemäß Fig. 6 anschließt. Die Stanze 52 schneidet eine
Öse 66, und die Stanze 64 locht die Seite des Werkzeugs 50
zur Schaffung eines Ablauflochs 68.
In einem Beispiel erfolgt die Bearbeitung derart, daß ein
Rohr mit einem Außendurchmesser von 1,181 Zoll (3 cm) und
einem Innendurchmesser von 0,898 Zoll (2,28 cm) in der Form
zu einem Abschnitt abgeflacht wird, dessen Stärke 0,283 Zoll
(0,719 cm) beträgt.
In einem weiteren Beispiel könnte die Breite mit 1,774 Zoll
(4,506 cm) angegeben werden, wobei die Dicke 0,260 Zoll
(0,661 cm) beträgt.
Diese beiden Beispiele veranschaulichen das Ergebnis des Ab
flachens des Rohrendes, bei dem die Dicke und die Breite sich
beide vorab derart festlegen lassen, daß das Abflachen des
Endes 52 in der Form 60 derart erfolgt, daß jegliches Seiten
schneiden vermieden werden kann.
Bei der Auswahl der oben erwähnten Beispiele kann das Schmie
den selbstverständlich in einer Reihe von Durchgängen erfol
gen. Wie Fig. 5 und 6 zeigen, sind zwei Durchgänge vorgese
hen, wobei im ersten Durchgang eine Kompression und im zwei
ten Durchgang das Lochen und Stanzen erfolgen. In einem drit
ten Durchgang kann eine Biegung in dem gelochten und gestanz
ten abgeflachten Ende 52 geschaffen werden. Das abgebogene
Ende 52 ist in Fig. 9 dargestellt.
Das Lochen nach Fig. 6 führt zur Bildung eines kreisförmigen
Lochs, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, und das eine Öse 66 bil
det, sowie zu einem kreisförmigen Loch, welches das Ablauf
loch 68 bildet.
In der Ansicht nach Fig. 7 ist erkennbar, daß der Abschnitt
70 während eines Schneidvorgangs mit herkömmlichen Schneid
formen (nicht dargestellt) abgeschnitten wird. Zweck dieses
Schneidvorgangs ist die Schaffung einer gewünschten endseiti
gen Krümmung des abgeflachten Endes 52, wenn dies und wie
dies vom Hersteller gefordert wird. Ein anderer Hersteller
kann möglicherweise verlangen, daß die Kante mit dem intak
ten Endstück 70 geliefert wird, so daß in diesem Fall die
Stabilisatorstange mit rechteckigem Endteil ausgeliefert
wird.
Bei einer modifizierten Form des Stanzvorgangs gemäß Fig.
10A und 10B ist gemäß Fig. 10A keine Abfasung vogesehen,
während bei der Öse nach Fig. 10B eine doppelte Abfasung 78
auf einander abgewandten Seiten der Öse vorgesehen ist. Die
(nicht gezeigte) Abfasungs-Form ist so ausgebildet, daß auf
beiden Seiten eine gewünschte Eindringtiefe erzielt wird,
wie aus Fig. 10B hervorgeht. Die Abfasung stellt einen As
pekt des Herstellungsvorgangs dar, der dem Krümmen des Endes
gemäß Fig. 7 ähnlich ist, in dem diese Besonderheiten nach
Kundenwunsch berücksichtigt werden.
Wie Fig. 10 zeigt, ist ein Träger 72 mit einem Zentrierpfo
sten 74 vorgesehen, der dazu dient, das eine, bereits abge
flachte Ende des Werkstücks 50, welches mit der Öse 66 ausge
stattet ist, so zu halten, daß das Werkstück, dessen 9 Zoll
(etwa 23 cm) langer anderer Endabschnitt (der auf 1150 bis
1240° Celsius aufgeheizt ist, in der Form 60 zu dem abge
flachten Ende 52 zusammengepreßt wird. Auf diese Weise wird
die Folge von Durchgängen nach Fig. 5 und 6 für das andere
Ende des Werkstücks 50 jeweils wiederholt, um Ösen 66 sowie
Ablauflöcher 68 schließlich an beiden Enden zu erhalten.
Die Orientierung der Ösen-Ebene an dem einen Ende, d.h. gemäß
Darstellung am linken Ende, wird durch den in Fig. 10 darge
stellten Träger 72 unterstützt. Auf diese Weise erhält man
ein Produkt in Form eines gestreckten Werkstücks 50 mit ab
geflachten Enden 52 an beiden Seiten sowie mit je einer Öse
66 und einem Ablaufloch 68 an den Enden, die miteinander aus
gerichtet sind, und wobei die Ablauflöcher 68 beide nach oben
weisen, wie in den Fig. 9 und 10 zu sehen ist. Es kann je
doch Fälle geben, in denen es zweckmäßig ist, die Ablauflö
cher 68 an entgegengesetzten Seiten der Stange vorzusehen.
Wie oben erwähnt wurde, wird von seiten des Kunden häufig
verlangt, daß die Enden in einem vorbestimmten Winkel abge
bogen sind, so daß das abgebogene Ende 52 mit einem Schrau
benbolzen am Fahrzeugrahmen befestigt werden kann. In diesem
Fall werden die Enden in einem weiteren Durchlauf gebogen,
nachdem die Öse 66 und das Ablaufloch 68 ausgebildet worden
sind.
Nach dem Stanzen, Lochen und Abfasen, das gemäß den Fig.
4 bis 10, 10A und 10B durchgeführt wird, je nach Kunden
wunsch, erfolgt als nächstes das Biegen auf dem Biegetisch,
wie es in den Fig. 11 bis 13 dargestellt ist. Dieses Bie
gen hat den Zweck, eine doppel-sigma-förmige Stange mit ab
geflachten Ösen-Enden zu erhalten. Bei diesem Vorgang nimmt
ein Bedienungsmann das Zwischenprodukt gemäß Fig. 10, er
wärmt es in einem Erwärmungsofen auf eine kritische Tempe
ratur von 870° Celsius bis 910° Celsius, um es dem Biege
tisch 100, der in Fig. 11 dargestellt ist, zuzuführen. Der
Biegetisch besteht im wesentlichen aus einer etwa 1-2 Zoll
(2,5-5 cm) dicken Stahlplatte, die etwa 50 Zoll (1,25 m)
hoch und 80 Zoll (2 m) breit ist und auf einem Gerüst steht,
wie es in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist. Bei der Dar
stellung nach Fig. 11 und 12 sind die Zylinder des Biege
tisches nicht aktiv. Das Biegen erfolgt stufenweise. Zunächst
wird eine trapezförmige Stange geformt, und dann wird diese
Stange in einem zweiten Biegeschritt in eine doppel-sigma
förmige Form gebracht.
Fig. 11 bis 23 zeigen verschiedene Ansichten des Biegeti
sches, der von einem einzelnen Bedienungsmann bedient wird,
um die doppel-sigma-förmige gekrümmte Stabilisatorstange zu
erhalten. Die Stangen müssen über ihre gesamte Länge in
einem (nicht gezeigten) Erwärmungsofen angewärmt werden, um
eine Reihe von auf die kritische Temperatur von 870 bis 910°
Celsius aufgeheizten Stangen in zeitlicher Abfolge, die durch
den Bedienungsmann am Biegetisch gesteuert wird, zuzuführen.
Fig. 11 zeigt in perspektivischer Ansicht den Biegetisch 100,
der mit einem Startschalter in Form eines Fußschalters 101
ausgestattet ist. Die Bedienungsperson betätigt den Schalter,
um den Biegevorgang einzuleiten. Dies geschieht durch Bewe
gung der Zylinder 114, die mit Ambossen 106 zusammenwirken.
Die Zylinder bringen die Stange in die trapezförmige Gestalt.
Anschließend werden Zylinder 130 betätigt, die jeweils mit
einem Grenzschalter 134 ausgestattet sind und jeweils eine
Formrolle betätigen. Die den Zylindern 114 zugeordneten Rol
len sind Rollen 122, die ein zeitlich abgestuftes Biegen des
ersten Biegevorgangs bewirken.
Die rohrförmige Stange wird als Werkstück 50, aufgeheizt auf
470 bis 910° Celsius, stufenweise gebogen, wie dies in den
Fig. 15 bis 23 dargestellt ist. Die erwärmte rohrförmige
Stange nach Fig. 16 ist mit ihrem einen, linken Ende in An
lage an einen Anschlag-Halter 127, und ihr Mittelabschnitt
ist in der Tischmitte gegen Ambosse 106 gedrückt. Die Ambosse
106 in der Mitte des Biegetisches sind miteinander über eine
Scheibe 102 verbunden. Die Ambosse werden nach außen bewegt,
wie es in Fig. 17 veranschaulicht ist.
Im Schritt i) des Biegevorgangs zur Erzielung der trapezför
migen Werkstücke beginnt gemäß Fig. 15, wonach der Tisch 100
zur Aufnahme einer aus dem Ofen kommenden warmen Stange 50
bereit ist.
Nach Fig. 16 liegt das Ende 50 an dem Anschlag 127 um eine
Anfangs-Längeneinstellung und eine Winkelorientierung der
warmen Stange bezüglich der Ambosse 106 zu erreichen und die
Stange gegen die Ambosse zu drücken. Dies ist der Schritt
ii).
Im anschließenden Schritt iii) nach Fig. 17 werden die Am
bosse auseinandergefahren und in eine voneinander beabstande
te Position gebracht.
Im Schritt iv) nach Fig. 18 bewegt sich ein Klemm-Amboß 108
durch hydraulische Betätigung eines Zylinders 110 nach unten,
wodurch der Mittelabschnitt der erwärmten Stange 50 fest ge
gen die Oberseite der Ambosse 106 gedrückt wird. Nach Fig. 18
wird die Mitte der Stange von dem Klemm-Amboß gehalten, wäh
rend die Enden der Stange für das Biegen und Krümmen der
Stange für die Doppel-Sigma-Form bereit sind.
Im Schritt v) wird die Formung zur Doppel-Sigma-Form begon
nen, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Dabei werden trapezförmige
Seitenstücke durch hydraulische Betätigung der Zylinder 114
geformt, welche Formrollen 122 gegen die warme Stange 50
drücken, welche gegen die Ambosse 106 gepreßt wird. Nach
Fig. 19 befinden sich die Rollen 122 oberhalb der gekrümmten
Außenseiten der Ambosse 106 um die warme Stange 50 nach un
ten gegen die Ambosse 106 zu drücken, während der Mittelab
schnitt der warmen Stangen 50 im oberen Abschnitt der Trapez
form bleibt. Die Andrückwirkung der Rollen 122 verursacht
eine nach unten gerichtete Biegebewegung, die der Kontur der
gekrümmten Außenflächen der Ambosse 106 folgt.
Gemäß der Anordnung nach Fig. 20 hat im Schritt vi) die Stan
ge die Gestalt eines Trapezes mit abgeschrägten Seitenteilen.
Der Schritt vi) besteht darin, daß die Rollen 122 zurückgezo
gen werden, die Zylinder 124 ausgefahren werden und mithin
die Rollen 126 ebenfalls ausgefahren werden, ohne daß die
Rollen miteinander kollidieren. In Fig. 20 ist das Ende der
Biegebewegung der Trapezform dargestellt. Schritt vii) gemäß
Fig. 21 sieht vor, daß die Biegebewegung der Zylinder 130 be
gonnen wird. Dargestellt sind die Bewegungen zum Bilden der
Enden der sigmaförmigen Abschnitte, die gebildet werden durch
die Formrollen 132, welche von den Zylindern 130 hydraulisch
betätigt werden. Diese Rollen wirken auf die Innenseiten der
warmen Stange 50 ein, und zwar links und rechts gleichzeitig.
Die Rollen 126 liegen gegen die unteren gekrümmten Seiten der
Ambosse 106 an, ausgerichtet mit den Rollen 132, so daß die
genannten Rollen gegeneinander wirken und dadurch die Stange
so erfassen, daß die sigmaförmigen Biegungen an jeder Seite
der Stabilisatorstange entstehen. Diese Formung der zwei
sigmaförmigen Biegungen links und rechts an der Stange 50 ge
schieht im Schritt viii), der am besten in Fig. 22 veran
schaulicht ist. Fig. 22 zeigt, daß, wenn die Zylinder 130
erst voll ausgefahren sind, sich die Zylinder 136 so erstrecken,
daß sie die Enden der Stabilisatorstange in der richti
gen Orientierung formen.
Fig. 23 zeigt die Zylinder, wie diese in ihre jeweiligen
Ausgangsstellungen zurückkehren.
Der Zylinder 110 betätigt den Grenzschalter 120 und wirkt mit
den Ambossen 106 in der in den Fig. 11 und 15 bis 23 dar
gestellten Weise zusammen. In ähnlicher Weise wird der Grenz
schalter 120 von dem Zylinder 118 betätigt, wie in den Fig. 12
und 15 bis 23 zu sehen ist. Auch wird der Grenzschal
ter 128 durch den Zylinder 124 betätigt, wie in den Fig.
11 und 15 bis 23 zu sehen ist. Als Ergebnis des Zusammenwir
kens der Ambosse 106 und der Zylinder drücken die Blöcke 138
an den Enden der Kolbenstangen des Zylinders 136 gegen die
Enden der Stange 50, wie in den Fig. 11 und 15 bis 23 zu
sehen ist.
In Fig. 17 sind die Ambosse 106 in eine beabstandete Lage
ausgefahren, wie auch aus Fig. 14 hervorgeht. In den Fig.
13 und 16 sind die Ambosse zurückgezogen.
Der Aufbau der Ambosse 106 im einzelnen ist am besten aus den
Fig. 13 und 14 ersichtlich. Diese Figuren zeigen die Be
ziehung zwischen den Ambossen 106 und dem Biegetisch 100 in
zurückgezogener bzw. in ausgefahrener Stellung. Wie oben er
läutert wurde, entspricht die ausgefahrene Stellung der Am
bosse 106 dem Schritt ii) nach Fig. 17, während die Ausgangs
stellung der Ambosse nach Fig. 13 dem in Fig. 15 veranschau
lichten Schritt i) entspricht. Im Schritt ii) wird durch das
Zurückziehen des Zylinders 104 eingeleitet, welcher die Am
bosse 106 mittels eines Gestänges 107 und durch die Drehung
der Scheibe 102 auseinanderfährt. Nach dem vollständigen Zu
rückziehen des Zylinders 104 wird der Grenzschalter 105 ak
tiviert, der den Anfangsschritt iii) oder das Ausfahren des
Zylinders 110 verursacht.
Wie in den Fig. 13 und 14 zu sehen ist, bildet eine Welle
103 die Drehachse für die Scheibe 102 und ermöglicht das Mit
wirken eines Spannschlosses 109 bei der Drehung der Scheibe
102. Das Spannschloß 109 gestattet außerdem das vollständige
Zurückziehen des Zylinders 104 zum Betätigen des Grenzschal
ters.
Die Synchronisation der fünf Paare von Form- und Betätigungs
zylindern 114, 118, 124, 130 und 136, sowie des Zylinders
104, der die Scheibe 102 nach Fig. 13 betätigt, und des
Klemmzylinders 110, der den Klemmvorgang durchführt, läßt
sich aus Fig. 24 erkennen, die die hydraulische Schaltung für
den Biegetisch 100 veranschaulicht. Der Zylinder 104 und der
Zylinder 110 sind jeweils Einzelzylinder, die dazu dienen,
das Werkstück festzuklemmen bzw. die Ambosse 106 auseinander
zufahren oder zusammenzuziehen, wie in Fig. 14 gezeigt ist.
Wie in den Fig. 15 und 16 dargestellt ist, hält der Zylin
der 110 die Klemmvorrichtung 108 nach unten, um das warme
Werkstück 50 gegen die Ambosse 106 zu drücken. Die Hydraulik
schaltung nach Fig. 24 enthält ein Reservoir 140, welches das
Hydraulikfluid für das System liefert, zum Beispiel Hydrau
liköl. Das Öl wird von einem Sieb 142 gefiltert und von
einer Pumpe unter Druck gesetzt. Ein Motor 144 betätigt eine
Pumpe 148, so daß das Hydraulikfluid der Schaltung unter
Druck an einem Druckmeßgerät 158 vorbei in eine Verteilerlei
tung 160 gelangt, aus der die fünf Paare von Form- und Betä
tigungszylindern 140, 118, 124, 130 und 136 sowie die Einzel-
Zylinder 104 und 110 (Scheiben-Betätigungszylinder und Klemm-
Zylinder) für die Amboßvorrichtung gespeist werden, damit die
Zylinder gemäß Fig. 13 arbeiten.
Der Scheiben- oder Platten-Betätigungszylinder 104 und der
Klemm-Zylinder 110 sorgen für das Zurückziehen und das Expan
dieren der Klemmvorrichtung für die warme Stange 50 und die
Anordnung der Stange, wie es in den Fig. 13, 14 und 15
dargestellt ist, welche den mechanischen Amboß-Betrieb und
die Steuerungen beim Klemmvorgang veranschaulichen. Aufgrund
des elektrischen Kontakts bei der Betätigung des Grenzschal
ters 105 (Fig. 14) gibt es eine exakte Steuerung des Klemm
vorgangs in Synchronisation mit der Druckerzeugung in dem
Hydrauliksystem und in Synchronisation mit den Biegeschrit
ten. Das Halten, das Biegen und Formen und das Loslassen in
den einzelnen Verarbeitungsschritten werden gesteuert durch
den hydraulischen Druck, welcher abhängig von verschiedenen
Stabilisatorformen variiert. Die hydraulische Anlage nach
Fig. 24 besitzt außerdem im Einlaßbereich einen Bypaß (Ne
benschluß) in der Verteilerleitung 160. Dieser Nebenschluß
ist als Leitung 152 dargestellt. Außerdem ist ein Druckre
duzierventil 154 vorgesehen, um sicherzustellen, daß sich in
der Verteilerleitung 160 keine zu hohen Drücke einstellen,
und daß sämtliche Zylinder richtig arbeiten. Das Druckmeß
gerät 158 und das Druckentlastungsventil 154 sind mit der
Eingangsleitung 150, die Verteilerleitung 160 der hydrauli
schen Schaltung nach Fig. 24 speist, verbunden.
Zuführleitungen 162 verbinden jedes der fünf Paare von
Betätigungs- und Formzylindern sowie die Zylinder 104 und
110 mit der Verteilerleitung 160. Eine Rücklaufleitung 158
verläuft benachbart und parallel zur Verteilerleitung 160.
Eine Anschluß-Rücklaufleitung 170 ist in Fig. 24 rechts un
ten dargestellt. Ablaufleitungen 166 verbinden jedes der Zy
linder-Paare 114, 118, 124, 130 und 136 sowie den Zylinder
104 und den Zylinder 110 mit der Rücklaufleitung 168. Die
Rücklaufleitung 168 besitzt ein Kühlsystem mit einem Filter
172, einem Ölkühler 174, einem Bypaß 176 und einem Sperr
ventil 178 in dem Bypaß. Das Rücklaufleitungs-Kühlsystem
bringt das Öl in das Reservoir 140 zurück. Die Verteilerlei
tung 160 und die Rücklaufleitung 168 sind parallele Leitun
gen zum Zuführen, Rückführen und Kühlen des Öls. Das Zufüh
ren geschieht über die gemeinsame Verteilerleitung 160 über
die Rohre 162 direkt zu dem Steuerventil 164, welches in je
dem der fünf Paare von Betätigungs- und Formzylindern vor
handen ist. Die Direktsteuerungsventile 164 steuern nicht nur
die Zylinderbetätigung durch einströmendes Fluid, zum Bei
spiel Öl, in die Zylinder über die Leitung 162, sondern sie
steuern außerdem den Abfluß des Fluids aus dem Zylinder über
die Ablaufleitung 166. In Fig. 24 sind mit Pfeilen die Fluß
richtungen des Fluids in den verschiedenen Stellungen der
Ventile 164 dargestellt. Die Pfeile nach unten bedeuten das
Ablaufen des Fluids aus dem Zylinder. Gekreuzte Pfeile be
deuten, daß das Ventil 164 den Fluidstrom in beide Richtungen
ermöglicht.
Die Synchronisation der Ablauffolge der Ventilbetätigungen
zur Steuerung der Synchronisation der mechanischen Bewegung
der einzelnen Zylinder-Paare läßt sich ersehen, wenn man die
in den Fig. 15 bis 22 dargestellten acht Verarbeitungs
schritte nachvollzieht, die oben bereits erläutert wurden.
Kurz gesagt: Die erste Sequenz umfaßt die Schritte i) bis
iii), in denen die warme Stange 50 auf dem Biegetisch 100
aufgenommen wird und an dem Anschlag 127 positioniert wird,
um zunächst ausgerichtet und festgeklemmt zu werden, was
durch den Klemmzylinder 110 geschieht. Der Zylinder 110
bringt die Klemmstange 108 zur Anlage am mittleren Abschnitt
der warmen Stange 50, so daß durch die Beendigung des
Schritts iii) der Scheiben-Betätigungszylinder 104 die Ambos
se 106 aufgespreizt hat, wie Fig. 17 zeigt. Im nächsten
Schritt werden die Rollen 126 von den Zylindern 124 betätigt,
um die Enden des warmen Werkstücks 50 auf beiden Seiten der
Klemmvorrichtung 108 und des Ambosses 106 anzudrücken. Der
Anschlag 127 steht fest mit dem linken Ende des Werkstücks 5
in Eingriff und bewirkt die End-Ausrichtung.
In der nächsten Sequenz von Verarbeitungsschritten zur Bil
dung der Trapezform werden die Zylinder 104 benötigt. Sie be
wirken das Biegen und das Anpressen der Rollen 122 auf gegen
überliegenden Seiten der Klemmstange 108, mit der Folge, daß
das warme Werkstück in seinem mittleren Abschnitt die ge
streckte Form beibehält, um die Oberseite des Trapezes zu
bilden, während die zwei Seiten mit jeweils gleicher Länge an
den gestreckten oberen Teil anschließen, indem sie symme
trisch in Form von Trapez-Schrägseiten geformt werden.
Gleichzeitig drücken die Rollen 122 und die Zylinder 124 nach
vorne und biegen das warme Werkstück von den Rollen 126 fort.
Diese zweite Sequenz umfaßt die Schritte iii), iv), v) und
vi) nach den Fig. 18, 19 und 20, und sie beginnt mit dem
Ausfahren des Zylinders 114, wenn die Zylinder 124 zurückge
zogen sind. Die Rolle 122 biegt das Werkstück 50 derart, daß
dieses die Form des Ambosses 106 annimmt. Nach vollständigem
Ausfahren des Zylinders 114 zieht der Zylinder 118 die Rolle
122 zurück, woraufhin sich die nächste Sequenz von Bearbei
tungschritten anschließt.
Die dritte Sequenz umfaßt die Schritte vii) und viii) nach
den Fig. 21 und 22. Danach drücken die Rollen 126 gegen
die Trapez-Seiten des warmen Werkstücks 50 auf beiden Seiten
nach innen, und anschließend werden die Rollen 132 gegen den
Bodenabschnitt der Seiten gezogen, um die doppel-sigma-förmi
ge Gestalt des warmen Werkstücks 50 zu erhalten. Der letzte
Schritt ist das Ausfahren des Zylinders 126 und das damit
einhergehende Ausfahren des Ambosses 128 zur Formung des war
men Werkstücks 52.
In den Fig. 25 bis 27 sind die kritischen Abschreck- und
Kühlschritte dargestellt, die sich an die Bearbeitung am Bie
getisch anschließen, d.h. durchgeführt werden, nachdem das
warme rohrförmige Werkstück 50 auf dem Biegetisch 100 gebogen
wurde. Die rohrförmige, sigmaförmig gebogene Stange, die von
dem Biegetisch 100 kommt, wurde zuerst an ihren Enden vor dem
Schmiedevorgang auf eine Temperatur von 1150° Celsius bis zu
1240° Celsius erwärmt, und die Enden wurden abgeflacht, ohne
daß dabei eine nennenswerte Verdickung des Materials eintrat.
Anschließend wurden die Enden gegebenenfalls beschnitten. Vor
dem Bearbeitungsvorgang auf dem Biegetisch wurde das die ab
geflachten Enden aufweisende Werkstück auf die kritischen
Temperaturen von 870° Celsius bis 910° Celsius gebracht, da
mit die Biegevorgänge auf dem Biegetisch in drei Sequenzen
stattfinden konnten, nämlich Festklemmen des Werkstücks,
Bringen des Werkstücks in eine trapezförmige Gestalt und
schließlich Biegen in Doppel-Sigma-Form.
Das Abschrecken, welches sich an die oben erläuterte Sequenz
von Verarbeitungsschritten anschließt, verringert die Tempe
ratur auf etwa 90° Celsius. An das Abschrecken schließt sich
das Anlassen während einer kritischen Zeitspanne von 45 bis
50 Minuten an, damit die Transformation von Martensit in an
gelassenes Martensit stattfindet. Die Übergangstemperatur für
den Übergang von Martensit in getempertes Martensit beträgt
zwischen 470° Celsius und 535° Celsius.
Das Werkstück 50 auf dem Biegetisch 100 besitzt eine Tempera
tur von etwa 760° Celsius bis hinab zu etwa 700° Celsius,
wenn das Werkstück in den Abschreckbehälter 196 gelangt, der
in Fig. 25 gezeigt ist. Der Abschreckvorgang beginnt damit,
daß das Werkstück 50 in einem Schwenkarm 180 in den Ab
schreckbehälter 196 nach Fig. 25 geleitet wird, in welchem
der Abschreckölspiegel automatisch auf einem vorbestimmten
Niveau gehalten wird, wie es in der Zeichnung dargestellt
ist. Das Werkstück 50 wird von dem Biegetisch entfernt und
zuerst von Klauen 186 des Förderers im Mittelbereich des
Werkstücks erfaßt. Der Schwenkarm 180, der mit einer Klaue
181 ausgestattet ist, die das Werkstück ergreift, trägt die
gebogene warme Stange zu einer Klemm-Klaue 186, die in das
Öl eingetaucht ist. Die Klaue 181 am Schwenkarm 180 läßt dann
die Stange los, und die Klemm-Klaue 186 rückt vor, um die
Stange vollständig in das Abschrecköl einzutauchen. Der
Schwenkarm 180 und die Klemm-Klaue 186 sind beide in Fig. 25
dargestellt.
Der Schwenkarm 180, der die Mitte des Werkstücks 50 durch
Schließen der Klauen 181 ergreift, und die seitliche Bewegung
des Schwenkarms sind in Fig. 25 durch einen Pfeil kenntlich
gemacht. Die rechts in Fig. 25 dargestellte Gabel 190 wird
dazu benutzt, das Öl aus dem Werkstück 50 ablaufen zu lassen.
Sie wird von einer Bedienungsperson betätigt. Die Wirkung
der mit dem Schwenkarm 180 zusammenwirkenden Klauen 181 ist
auch in Fig. 26 dargestellt, aus der auch die Aufrechterhal
tung des Ölspiegels hervorgeht.
Nach Fig. 25 dient ein Grenzschalter 198 dazu, den Abschreck-
Zyklus, bei dem das Werkstück den Abschreckbehälter 196
durchläuft, einzuleiten. Während das warme Werkstück den
Abschreckbehälter durchläuft, bringt das Öl die Werkstücktem
peratur rasch auf einen verringerten Wert von unter 90° Cel
sius. Dies dauert etwa vier Minuten.
Fig. 25 zeigt außerdem in Seitenansicht den Förderer, der die
Stangen 50 bei deren Durchlauf durch den Abschreckbehälter
196 aufnimmt. Eine Förderkette 182 wird von einer Spur 183
durch den Abschreckbehälter geleitet. Die Kette 182 wird von
Kettenrädern 184 (deren Antriebsmotor ist nicht dargestellt)
bewegt. Der Förderer wird von Trägern 185 in dem Abschreckbe
hälter gelagert.
Am Austrittsende des Abschreckbehälters befindet sich eine
Ablenkplatte 188, deren Aufgabe es ist, die Stange 50 zu po
sitionieren, damit diese auf einen Anlaßofen-Förderer 201
aufgebracht wird. Der Ofen-Förderer 201 besitzt eine äußere
Gliederkette 202 und eine Riemenförderkette 203, die auf Ket
tenrädern 204 bzw. 205 gelagert sind. Diese sind auf einer
gemeinsamen Welle 206 und Lagern 204 angeordnet.
Das abgekühlte Werkstück 50, welches aus dem Abschreckbehäl
ter 196 auftaucht, wird von einem Schwenkmechanismus geschüt
telt. Dieser Schwenkmechanismus ist an dem Drehpunkt der Ga
bel 190 vorgesehen. Das Schütteln oder Verschwenken erfolgt
in der durch Pfeile rechts in Fig. 25 angedeuteten Richtung
Es ist eine Hin- und Herbewegung. Beim Schütteln des Werk
stücks 50 verläßt das Öl, das unter Bildung einer gewissen
Oberflächenspannung in dem Ablaufloch 68 möglicherweise fest
gehalten wird, die Stange.
Das abgekühlte Werkstück wird dann in dem Anlaßofen angelas
sen, um einen Phasenübergang zu bewirken. In dem Ofen wird die
Temperatur des Werkstücks bis in einen Temperaturbereich von
470° Celsius bis 535° Celsius gebracht, um innerhalb einer
Zeitspanne von 45 bis 50 Minuten bei dieser Temperatur das
Werkstück anzulassen, damit eine Transformation aus der mar
tensitischen Phase in die angelassene martensitische Phase
stattfindet. Nach dem Durchlaufen des Ofens wird das Werk
stück 50 durch Aufsprühen von Wasser gekühlt, damit die Be
dienungspersonen die Werkstücke handhaben können.
An dieser Stelle wird die Stange geprüft und inspiziert. Es
werden Härte-Prüfungen etwa einmal pro Stunde durchgeführt,
um eine gleichmäßige Härte der Werkstücke sicherzustellen.
Die Abmessungen des Werkstücks werden dadurch geprüft, daß
jedes Stabilisatorstange in eine Prüfschablone gebracht wird.
Sämtliche Stangen, deren Abmessungen nicht den Spezifikatio
nen entsprechen, oder deren Härte nicht den Anforderungen ge
nügt, werden als Ausschuß behandelt.
Das Anlassen wird auf einem Streifenaufzeichnungsgerät aufge
zeichnet, welches die Ofentemperaturen aufzeichnet. Diese
Aufzeichnungen werden mit Datum versehen und gespeichert, um
eine nachträgliche Prüfung eines Werkstück-Loses zu ermögli
chen. Das Datum und die Losnummer werden auf jedes Werkstück
aufgezeichnet, falls dies gefordert wird.
Wenn die Stangen nach dem Kühlen weitere Behandlungen erfor
dern, um beispielsweise besonderen Belastungen, Korrosions
beanspruchungen, Rißbildungen zu widerstehen, werden weitere
Schritte wie mechanische Reinigung oder Oberflächenbehandlung
in einer (nicht gezeigten) Maschine durchgeführt. Bei Bedarf
werden diejenigen Stangen, die eine solche zusätzliche Be
handlung erfordern, in einer getrennten Verarbeitungsstraße
behandelt, in denen Karussells zum Beschicken der Bearbei
tungsmaschine, insbesondere einer Hammermaschine, vorgesehen
sind. Diese Karrussels können von Hand be- und entladen wer
den, wobei die Teile auf Holzpaletten angeordnet werden.
Fig. 28 bis 32 veranschaulichen spezielle Bearbeitungsvor
gänge, die den Zweck haben, die Festigkeit der Enden der fer
tigen Stange zu verbessern. Diese Bearbeitungsvorgänge wer
den durchgeführt, um die Dicke der Enden des rohrförmigen
Werkstücks 222 dadurch zu erhöhen, daß an jedem Ende eine In
nenverkleidung als Einsatzstück 228 eingesetzt wird. Eine Ma
schine 220 zum Einschieben der Einsätze ist in den Fig.
2S bis 30 dargestellt. Diese Maschine besitzt hydraulische
Zylinder 236, die an einander abgewandten Enden des Maschi
nenbetts verankert sind und Schubstangen 238 betätigen. Durch
diese Betätigung der Schubstangen 238 kommen Schubköpfe 240
mit den Stirnseiten der Einsätze 228 in Eingriff, welche in
Kassetten 230 enthalten sind. Demzufolge drücken die Schub
köpfe 240 gegen den abgefasten Innendurchmesser des Ein
satzes, um den Einsatz 228 in das Ende des rohrförmigen Werk
stücks 222 zu drücken. Fig. 30 zeigt den in das Werkstück
222 eingeschobenen Einsatz 228. Man beachte, daß die in Fig.
30 gezeigten Abmessungen im wesentlichen die gleichen sind
wie bei dem tatsächlichen rohrförmigen Material und dem Me
chanismus 220 zum Einschieben des Verstärkungseinsatzes.
Einkerbstangen 226 an jedem Ende des Werkstücks 222 durch
setzen Klemmstücke 224, um die Außen- und Innendurchmesser
der Werkstücks 222 nur auf der Oberseite einzukerben, und
bei dieser Einkerbung werden durch die Kerbstangen 226 auch
die Einsätze 228 eingekerbt. Das Einkerben des rohrförmigen
Werkstücks 222 macht etwa 1/8 eines Zolls (etwa 6 mm) im
Höchstfall aus, reicht jedoch aus, um den Verstärkungsein
satz 228 in seiner in Fig. 30 dargestellten ausgerichteten
Lage zu halten, in der der Einsatz etwa 1/32 Zoll (etwa 1,5
mm) von der Stirnfläche des Werkstücks zurückversetzt ist.
Diese Endstellung des Einsatzes wird durch den Schubkopf 240
erreicht. Der Maßstab nach Fig. 30 beträgt etwa 1 : 1, und die
Einkerbung sowie der Einsatz in der Figur haben in Maschine
und Werkstück etwa die gleichen Abmessungen.
Der Mechanismus 220 zum Einführen des Einsatzes eignet sich
für den automatischen Betrieb, weil die Kassette 230 nach
Fig. 28 und 29 mehrere Einsätze aufnimmt, von denen jeder
in eine untere Lage innerhalb der Kassette gebracht werden
kann, um von dort aus durch die Schubstangen 238 in die er
forderliche Stellung gebracht zu werden.
Die übrigen Verarbeitungsschritte, die noch ausgeführt wer
den, beinhalten das Abflachen der Enden gemäß Fig. 31. Danach
werden die mit einer Einkerbung 227 versehenen Enden des
Werkstücks in Schmiedegesenke 244 eingebracht, so daß jedes
Ende abgeflacht wird. Gemäß Fig. 32 erfolgt ein Lochvorgang
in Lochformen 250 mit einem Stempel 252, der eine kreisförmi
ge Öffnung 248 in dem Werkstück ausbildet, wie an dem ferti
gen Werkstück 222 in Fig. 33 gezeigt ist. Die stirnseitige
Ansicht nach Fig. 34 verdeutlicht die Verdickung, die durch
das Hinzufügen des Verstärkungseinsatzes 228 erreicht wird.
Die Öffnung 248, die durch den Stempel 252 gestanzt wird,
ist in einem viel dickeren, abgeflachten Ende 246 ausgebil
det als in dem oben beschriebenen Fall, in dem das Werkstück
in seinem Ende 52 keinen Verstärkungseinsatz besitzt (Fig.
9).
Im Gegensatz zu dem in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellten
rohrförmigen Werkstück 50 mit dessen abgeflachten Ende 52
und einem Ablaufloch 48 ist bei dem rohrförmigen Werkstück
222 nach Fig. 28 eine wesentliche Erhöhung der Querschnitts
fläche in der Rohrwand vorhanden, hervorgerufen durch den
Einsatz 228. Durch diesen Einsatz wird die Querschnittsflä
che der Rohrwand gegenüber dem Werkstück 50 ohne Einsatz
wesentlich vergrößert. Die Änderung der Querschnittsfläche
für ein Rohr 222 mit einem Außendurchmesser von 1,024 Zoll
(2,6 cm) und einer Breite von 0,157 Zoll (0,399 cm) bei
einer Gesamtquerschnittsfläche von 0,4276 Quadratzoll
(2,759 qcm) entspricht einer Zunahme von etwa 51% bei Einführen
eines Einsatzes, der einen Durchmesser von 0,709 Zoll (1,8
cm) und einer Breite von 0,118 Zoll (0,3 cm) und mithin
eine Gesamtquerschnittsfläche von 0,2191 Zoll (1,414 qcm)
aufweist. Dies entspricht etwa den in Fig. 30 gezeigten Ab
messungen.
Die zusätzliche Wanddicke des Einsatzes von 0,118 Zoll in
das rohrförmige Werkstück 222, das eine Wanddicke von 0,157
Zoll besitzt, entspricht der Summe aus den beiden Werten,
nämlich 0,275 Zoll, und die Zunahme der Querschnittsfläche
ist die Summe von 0,4276 Quadratzoll für das Rohr 222 und
die 0,2191 Quadratzoll für den Einsatz 228, was insgesamt
0,6467 Quadratzoll (4,172 qcm) ergibt. Diese Zunahme beläuft
sich, wie erwähnt, auf 51% der Wanddicke des rohrförmigen
Werkstücks 222, erreicht durch lediglich das Einschieben des
Einsatzes 228.
Als Ergebnis der 51%-igen Zunahme der Dicke erreicht man
auch eine signifikante Verdickung des abgeflachten Endes,
wie aus Fig. 34 ersichtlich ist. Die Dicke nach dem Abfla
chen in der Form 244 führt zu einer Dicke von 0,350 Zoll
(0,90 cm) und einer Breite von 1,750 Zoll (4,447 cm). Bei
dieser Breite ist kein Beschneiden notwendig. Außerdem wird
kein Ablaufloch benötigt. Das Zusammendrücken an der Öse
248 reicht aus, und bei der bevorzugten Ausführungsform mit
verdickendem Einsatz nach den Fig. 32, 33 und 34 ent
spricht die Ösenbreite von 1,750 Zoll (4,446 cm) den erfor
derlichen Werten für hochbelastbare Enden.
Es soll nun eine dritte Sorte von Stabilisatorstangen er
läutert werden, wie sie in den Fig. 35 bis 40 dargestellt
ist. Bei diesen Stabilisatorstangen erfolgt eine Kaltverfor
mung durch Fließpressen und ein Warmschmieden eines rohrför
migen Werkstücks 260, was zu einer größeren Wanddicke führt
als bei dem rohrförmigen Werkstück 50 nach Fig. 7. Die drit
te Art von rohrförmigen Werkstück 260 benötigt, weil das
Werkstück einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist,
der über die gesamte Länge gleichförmig ist, bevor das Fließ
pressen durchgeführt wird, einen Kalt-Verformungsvorgang, um
die Enden zu verdicken, bevor geschmiedet wird, um die En
den abzuflachen.
Die Fließpreßmaschine wird zur Kaltverformung und zur Durch
messerreduzierung eingesetzt, wie es in den Fig. 35 und
36 dargestellt ist. Die Maschine hat herkömmlichen Aufbau.
Sie besitzt einen Fließpreßkopf 262 mit Reduzierklauenseg
menten 266, die eine Öffnung besitzen, um das Ende des rohr
förmigen Werkstücks 260 einführen zu können. Die Reduzier
klauensegmente 266 ergreifen das Ende des rohrförmigen Werk
stücks 260 und ziehen das Ende, wenn es in die Fließpreßma
schine eintritt.
In der Querschnittsansicht nach Fig. 37 ist das Produkt nach
dem Fließpressen von einem Ende aus dargestellt. Die Längs-
Außenfläche des Endabschnitts des Werkstücks 260 wird effek
tiv verlängert, während es gleichzeitig im fließgepreßten
Querschnitt reduziert wird, so daß eine konische Zwischenzo
ne und eine gestreckte Endzone entstehen. Die Darstellung
der konischen Zwischenzone, rechts in der Fig. 36, veran
schaulicht das fertige Ende des Werkstücks 260. Die rechte
Seite des fließgepreßten Endes 261 ist reduziert, und die
gesamte fließgepreßte Oberfläche ist mit Rippen 263 ausge
stattet, die in regelmäßigen Abständen über den Umfang des
gepreßten Endes 261 verteilt sind. Das Werkstück 260 ist an
dem Ende 261 gestreckt, seine Länge ist etwa 4 bis 6% ge
genüber der ursprünglichen Länge des Werkstücks 260 erhöht,
bedingt durch die Bearbeitung in der Fließpreßmaschine. Das
charakteristische gerippte Aussehen des rechts in Fig. 36
dargestellten, fließgepreßten Endes 261 mit dem in Fig. 37
dargestellten Querschnitt veranschaulicht nicht nur den
Streckvorgang, der während der Längungs/Reduzier-Operation
stattfindet, sondern zeigt auch die Rippen, die durch das
Quetschen des hülsenförmigen Materials zwischen den Verbin
dungsstellen der Fließpreßmaschine gebildet werden. Man be
achte außerdem die charakteristische sich konisch verjüngen
de Form, die durch den Fließpreßkopf 262 erreicht wird.
Ein Reduzierring 264 der Fließpreßmaschine hat die Aufgabe,
die gewünschte Durchmesserreduktion und die Verjüngung in
nerhalb der Klauen 262 zu bewirken. Der Reduzierring arbei
tet mit dem Fließpreßkopf 262 in der Weise zusammen, daß
der konische Abschnitt des fließgepreßten Endes 261 gemäß
Fig. 36 entsteht. Das Fließpressen des Werkstücks 260 wird
an beiden Enden des Werkstücks durchgeführt, so daß die
Dicke des rohrförmigen Werkstücks nach dem Fließpressen ge
mäß Fig. 37 signifikant erhöht ist. Das durch Fließpressen
erreichte Verdicken der Enden führt zu Verdickungsquerschnit
ten, die wesentlich größer sind als in den nicht von dem
Fließpreßvorgang beeinflußten Bereichen des Werkstücks 260.
Die Zunahme der Dicke beträgt an den genannten Stellen zwi
schen 16 und 40% der Werkstückdicke.
Um sicherzustellen, daß das freie Ende des Werkstücks 260
festgelegt wird, ist an dem den Klauen 266 abgewandtem Ende
ein rückwärtiger Anschlag vorgesehen. Dieser Anschlag 272
besitzt eine Abstufung. Ein erster Stufenabschnitt kommt in
Eingriff mit dem ungepreßten Ende des Werkstücks 260. Ein
zweiter abgestufter Abschnitt kommt in Eingriff mit dem ge
preßten Ende. Ein Schwenkstift 274 des Anschlags ermöglicht,
daß dieser zwei Stellungen einnehmen kann, um mit dem Werk
stück 260 in Eingriff zu kommen. Der untere Stufenabschnitt
befindet sich in einer Stellung, die für den Beginn des Be
arbeitungsvorgangs vorgesehen ist, bevor irgendein Ende ge
preßt worden ist. Die zweite Stufe, hier die obere Stufe,
wird für den Arbeitsvorgang hergenommen, wenn das eine Ende
bereits gepreßt ist. Die obere Stufe dient dazu, die Unter
kante des kalten Werkstückendes 263 aufzunehmen, dessen
Durchmesser bereits durch den Fließpreßvorgang reduziert
wurde. Zur Positionierung des Anschlags 272 mit der oberen
Stufe an dem Werkstück wird der Anschlag um den Schwenkstift
274 verschwenkt, wie in Fig. 35 und 36 dargestellt ist, so
daß der Anschlag das Werkstück in der richtigen verriegelten
Stellung für das Fließpressen des anderen Endes hält.
Das Aussehen der fließgepreßten Enden 261 an beiden Enden
des Werkstücks 260 ist gekennzeichnet durch die Kanten, de
ren Anzahl zwischen 16 und 18 liegt, und die sich entlang
eines beträchtlichen Endabschnitts des Werkstücks erstrecken.
Außerdem ist charakteristisch die Zunahme der Wanddicke von
etwa 16 bis 40%, bewirkt durch das Fließpressen vor dem Ab
flachen der Enden.
Das Abflachen erfordert das Erwärmen des fließgepreßten
Werkstücks, damit die abzuflachenden Enden ohne eine uner
wünschte Verdünnung oder ohne eine später benötigte Be
schneidung abgeflacht werden. Hierzu wird zum Beispiel die
in Fig. 4 verwendete Erwärmungsvorrichtung eingesetzt, um
das Werkstück in den richtigen Temperaturbereich von 1150°
Celsius bis 1240° Celsius zu bringen. Anschließend wird je
des Ende in die Abflachungsformen 275 gemäß Fig. 38 einge
bracht, anschließend in den Stanzformen nach Fig. 39 ge
locht.
Das Werkstück 260 erhält dadurch abgeflachte Enden 265, von
denen eines in Fig. 40 dargestellt ist. Durch den Stanzvor
gang nach Fig. 39, der mit Hilfe eines Stempels 276 durch
geführt wird, entsteht eine Öffnung 280 als Öse, die in
Fig. 40 gezeigt ist. Gleichzeitig mit dem Stanzen der Ösen
öffnung 280 mit der in Fig. 39 gezeigten Maschine wird ein
Lochstanzer 278 dazu eingesetzt, ein Ablaufloch 282 an einer
Stelle zu stanzen, die sich in dem konischen Wandabschnitt
befindet. Das fertige Ösenloch 280 wird bei 284 mit einer
Einsenkung versehen, um eine Kante zu schaffen, die das
Befestigen der Stange mittels Bolzen am Rahmen eines Fahr
zeugs gestattet. Nach der Bildung der Öse 281 und des Ab
lauflochs 282 in fließgepreßt Ende 261 ist die Stabilisator
stange 260 noch warm, und sie wird vor dem Formen auf dem
Biegetisch abgekühlt und erwärmt, damit sie schließlich die
gewünschte Form erhält.
Die Arbeiten am Biegetisch erfordern einen notwendigen Vor
bereitungsschritt, in welchem das Werkstück 260 auf eine Tem
peratur von 870° Celsius bis 910° Celsius gebracht wird, da
mit sich die in gewünschter Weise gekrümmte Stabilisatorstan
ge leicht formen läßt.
Nachdem die Stabilisatorstange geformt ist, wird das gekrümm
te Werkstück 260 in Öl abgeschreckt, wozu die in den Fig.
25 bis 27 dargestellte Apparatur verwendet wird. Anschließend
an das Abschrecken in Öl wird die geformte Stange dann ge
schüttelt oder geschwenkt, um das Öl zu entfernen, welches
sich in dem Ablaufloch 282 gesammelt hat. Dann wird das Werk
stück angelassen, indem es 45 bis 50 Minuten lang auf einer
Temperatur von 470° Celsius bis 535° Celsius gehalten wird.
Nach dem Anlassen ist das Material von der martensitischen
Phase der Stahlzusammensetzung übergegangen in die angelasse
ne martensitische Phase.
Wie aus den Fig. 2 bis 10 ersichtlich, wird die Stabilisa
torstange dadurch erhalten, daß ein rohrförmiges Ausgangsma
terial vorbestimmter Länge und durchgehend gleichförmiger
Dicke warm geschmiedet wird. Eine Doppel-Sigma-Form wird un
mittelbar an den beiden Endabschnitten geschaffen. Diese Ab
schnitte dienen als Federelemente. Die abgeflachten Enden
werden gelocht, um eine Öse zu bilden. Der sigmaförmige Ab
schnitt absorbiert unausgeglichene Belastungen in dem jewei
ligen Ende. Da die Stange aus hochfestem Stahl mit geringem
Kohlenstoffanteil besteht, wird die geformte Stange durch
und durch erwärmt, um die austenitische Phase in die marten
sitische Phase zu transformieren. Das angelassene Produkt
zeichnet sich durch besondere Härte, Zähigkeit und Dauer
festigkeit aus.
In besonderen Ausführungsformen wird zusätzlich zu der Öse
ein Ablaufloch im konischen Rohrabschnitt neben dem abge
flachten Ende vorgesehen, um das Ablaufen von Öl nach dem
in Öl erfolgenden Abschrecken des Werkstücks zu erleichtern.
Zur Verdickung der Enden des Werkstücks können rohrförmige
Einsätze eingeführt werden, bevor die Enden abgeflacht wer
den. Die rohrförmigen Einsätze nehmen 1/15 bis 1/8 der Werk
stück-Länge ein.
Vor dem Pressen und Ausbilden der Ösenbereiche können die
Werkstückenden fließgepreßt werden.
Vorzugsweise besitzen die abgeflachten Enden gleich die End
breite, so daß ein Trimmen überflüssig ist. Bei diesen Aus
führungsformen ist die Werkstückdicke an den Enden etwa 55
bis 60% stärker als im Mittelabschnitt.
Claims (22)
1. Rohrförmige Stabilisatorstange, geformt aus einem ge
bogenen rohrförmigen Ausgangsmaterial vorgegebener Länge und
vorbestimmten Innen- und Außendurchmessers, wobei die Stange
im erwärmten Zustand gebogen wurde und ihre ansonsten offenen
Enden durch Schmieden verschlossen sowie einer Warmbehand
lungs-Abschreckflüssigkeit ausgesetzt wurden, welche in das
Stangeninnere sickert, gekennzeichnet durch
eine zwischen den Enden der rohrförmigen Stange (50, 222,
260) befindliche Ablauföffnung (68, 282), die das Entfernen
von Abschreckflüssigkeit aus dem Inneren der rohrförmigen
Stange nach dem Abschreckvorgang unterstützt.
2. Stabilisatorstange nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein rohrförmiger Abschnitt mit
über dessen gesamter Länge gleichförmiger Dicke zwischen In
nen- und Außendurchmesser vorgesehen ist, daß dicht an jedem
Ende der rohrförmigen Stange (50) abgeflachte Endabschnitte
(52) vorgesehen sind, daß sich durch jeden der abgeflachten
Endabschnitte (52) eine Öse (66) erstreckt, und daß benach
bart zu jedem der abgeflachten Endabschnitte (52) ein koni
scher Abschnitt vorgesehen ist, der den betreffenden abge
flachten Abschnitt mit dem diesem gegenüberliegenden Rohrab
schnitt verbindet.
3. Stabilisatorstange nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ablauföffnung (61) in je
den der konischen Abschnitte der rohrförmigen Stange (50)
gestanzt ist.
4. Vorrichtung zum Biegen und Formen der Stabilisator
stange nach Anspruch 1, bei der die Stange gekrümmte sowie
gestreckte Abschnitte aufweist und erwärmt wird, ge
kennzeichnet durch:
einen Biegetisch (100), der das heiße rohrförmige Werkstück (50) in dessen Mittelbereich aufnimmt, um das heiße Werk stück (50) sicher zu halten;
einen Amboß (106), der am mittleren Abschnitt des Biegeti sches (100) vorgesehen ist und das heiße Werkstück (50) si cher hält;
mehrere Formzylinder (114, 124, 130), die räumlich an dem Biegetisch um die Amboßanordnung (106) herum angeordnet sind, und von denen jeder eine kreisförmige Formrolle (122, 126, 132) besitzt, die derart angeordnet ist, daß sie mit dem heißen rohrförmigen Werkstück (50) ansprechend auf ein Aus fahren oder ein Zurückziehen der Zylinderanordnung in Ein griff kommt und es biegt.
einen Biegetisch (100), der das heiße rohrförmige Werkstück (50) in dessen Mittelbereich aufnimmt, um das heiße Werk stück (50) sicher zu halten;
einen Amboß (106), der am mittleren Abschnitt des Biegeti sches (100) vorgesehen ist und das heiße Werkstück (50) si cher hält;
mehrere Formzylinder (114, 124, 130), die räumlich an dem Biegetisch um die Amboßanordnung (106) herum angeordnet sind, und von denen jeder eine kreisförmige Formrolle (122, 126, 132) besitzt, die derart angeordnet ist, daß sie mit dem heißen rohrförmigen Werkstück (50) ansprechend auf ein Aus fahren oder ein Zurückziehen der Zylinderanordnung in Ein griff kommt und es biegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Formzylin
der (114, 124, 130) je einen in einem Zylinder hin- und her
beweglichen Kolben aufweisen, wobei sich aus dem betreffen
den Zylinder eine Kolbenstange heraus erstreckt, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die zugehörige kreis
förmige Formrolle an der Kolbenstange befindet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Amboßanordnung (106) aufweist:
einen Amboß mit einer flachen Seite vorbestimmter Länge, an
der das heiße Werkstück (50) sicher gehalten wird, erste ge
krümmte Flächen an einander abgewandten Seiten der flachen
Seite, und zweite gekrümmte Flächen, die den ersten gekrümm
ten Flächen benachbart sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß in Bezug auf die Amboßanordnung (106) ein er
stes Paar (114) von Formzylindern derart positioniert ist,
daß beim Ausfahren dieses ersten Paares von Formzylindern
die diesen zugehörigen Formrollen (122) mit dem erwärmten
rohrförmigen Werkstück (50) in Eingriff gelangen und dieses
biegen, wobei das Werkstück (50) entsprechend der Krümmung
der ersten gekrümmten Flächen des Ambosses (106) geformt
wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein zweites Paar von Formzylindern in
Bezug auf die Amboßanordnung (106) derart positioniert ist,
daß beim Ausfahren des zweiten Paares von Formzylindern
(124) die diesen zugehörigen Formrollen (126) mit dem er
wärmten rohrförmigen Werkstück (50) in Eingriff gelangen und
es biegen, um das Werkstück (50) entsprechend der Krümmung
der zweiten gekrümmten Flächen des Ambosses (106) zu verfor
men.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein drittes Paar (130) von Formzylin
dern in Bezug auf das zweite Paar (124) von Formzylindern
derart positioniert ist, daß beim Zurückziehen des dritten
Paares von Formzylindern (130) die diesen zugehörigen Form
rollen (132) mit dem erwärmten rohrförmigen Werkstück in
Eingriff gelangen und dieses biegen, wobei das Werkstück ent
sprechend der Krümmung der kreisförmigen Formrollen (126)
des zweiten Paares von Zylindern (124) gebogen wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Amboß in horizontaler Richtung aus
fährt und sich in horizontaler Richtung zurückzieht, und daß
ein sich in vertikaler Richtung erstreckender und zurückzie
hender Amboß-Klemmer (108) vorgesehen ist, um das erwärmte
rohrförmige Werkstück (50) in dem Amboß (106) zu halten bzw.
von dem Amboß freizugeben.
11. Verfahren zum Formen einer rohrförmigen Stabilisa
torstange nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem
die Stange eine vorbestimmte Länge, einen vorbestimmten
Durchmesser und über ihre gesamte Länge eine gleichförmige
Dicke besitzt, und weiterhin gekrümmte und gestreckte Ab
schnitte aufweist, wobei das Kollabieren des rohrförmigen
Querschnitts der Stange vermieden wird, gekenn
zeichnet durch:
Erwärmen der rohrförmigen Stange bis zu einem vorbestimmten Temperaturbereich;
Zentrieren der erwärmten rohrförmigen Stange an einem Amboß eines Biegetisches;
Festklemmen eines Mittelabschnitts der erwärmten rohrförmi gen Stange auf einer Oberfläche des Ambosses, um einen ge streckten Abschnitt der erwärmten rohrförmigen Stange bei zubehalten;
zwangsweises In-Eingriff-Bringen eines ersten Satzes von Rollen mit den freien Enden der erwärmten rohrförmigen Stan ge an dem Mittelabschnitt der Stange abgewandten und diesem Mittelabschnitt benachbarten Seiten; und
Veranlassen, daß erste Abschnitte der freien Enden der er wärmten rohrförmigen Stange um die Krümmung der ersten ge krümmten Flächen auf einander abgewandten Seiten des Ambos ses gebogen werden, mit den Flächen in Eingriff kommen und dann mit diesen übereinstimmen, um so ein erstes Paar von Biegungen in der erwärmten rohrförmigen Stange an abgewand ten Enden des gestreckten Abschnitts der Stange zu bilden, während der rohrförmige Querschnitt der Stange in dem er sten Paar von Krümmungen im wesentlichen aufrechterhalten wird.
Erwärmen der rohrförmigen Stange bis zu einem vorbestimmten Temperaturbereich;
Zentrieren der erwärmten rohrförmigen Stange an einem Amboß eines Biegetisches;
Festklemmen eines Mittelabschnitts der erwärmten rohrförmi gen Stange auf einer Oberfläche des Ambosses, um einen ge streckten Abschnitt der erwärmten rohrförmigen Stange bei zubehalten;
zwangsweises In-Eingriff-Bringen eines ersten Satzes von Rollen mit den freien Enden der erwärmten rohrförmigen Stan ge an dem Mittelabschnitt der Stange abgewandten und diesem Mittelabschnitt benachbarten Seiten; und
Veranlassen, daß erste Abschnitte der freien Enden der er wärmten rohrförmigen Stange um die Krümmung der ersten ge krümmten Flächen auf einander abgewandten Seiten des Ambos ses gebogen werden, mit den Flächen in Eingriff kommen und dann mit diesen übereinstimmen, um so ein erstes Paar von Biegungen in der erwärmten rohrförmigen Stange an abgewand ten Enden des gestreckten Abschnitts der Stange zu bilden, während der rohrförmige Querschnitt der Stange in dem er sten Paar von Krümmungen im wesentlichen aufrechterhalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die ersten Rollen, während sie in
Eingriff mit den freien Enden der erwärmten rohrförmigen
Stangen gebracht werden, entlang den Flächen der ersten
Biegeabschnitte der erwärmten Stange gebracht werden, wel
che denjenigen Flächenbereichen der ersten Biegeabschnitte
der Stange abgewandt sind, die sich in Eingriff mit den er
sten gekrümmten Flächen des Ambosses befinden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Satz von Rollen veranlaßt
wird, sich unter Zurückziehung von den freien Enden der er
wärmten rohrförmigen Stange zu lösen, daß ein zweiter Satz
von Rollen in Eingriff mit den freien Enden der erwärmten
Stange in der Nachbarschaft des ersten Paares von Krümmun
gen gebracht wird, um zu veranlassen, daß zweite Abschnitte
der freien Enden der erwärmten rohrförmigen Stange um die
Krümmung der zweiten gekrümmten Flächen aneinander abgewand
ten Seiten des Ambosses gebogen werden, mit den Flächen in
Eingriff gelangen und mit deren Kontur übereinstimmen, um
so ein zweites Paar von Biegungen in der erwärmten rohrför
migen Stange zu erhalten, während der rohrförmige Quer
schnitt der Stange im Bereich des zweiten Paares von Bie
gungen im wesentlichen aufrechterhalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die zweiten Rollen, während sie in
Eingriff mit den freien Enden der erwärmten rohrförmigen
Stange gebracht werden, entlang Oberflächen-Abschnitten der
zweiten Biegeabschnitte der rohrförmigen Stange gebracht
werden, die denjenigen Flächenabschnitten der zweiten Bie
geabschnitte der erwärmten rohrförmigen Stange abgewandt
sind, die sich in Eingriff mit den zweiten gekrümmten Sei
ten des Ambosses befinden.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß, während der zweite Satz von Rollen
in Eingriff mit den freien Enden der erwärmten Stange ge
bracht wird, ein dritter Satz von Rollen in Eingriff mit den
freien Enden der erwärmten Stange neben dem zweiten Paar von
Krümmungen gebracht wird, um zu veranlassen, daß dritte Ab
schnitte der freien Enden der erwärmten Stange um die Krüm
mung der zweiten Rollen gebogen werden, mit diesen in Ein
griff gelangen und deren Kontur erhalten, um so ein drittes
Paar von Biegungen in der erwärmten rohrförmigen Stange zu
schaffen, während der rohrförmige Querschnitt der Stange
im Bereich des dritten Paares von Biegungen im wesentlichen
beibehalten wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die dritten Rol
len, während sie in Eingriff mit den freien Enden der er
wärmten rohrförmigen Stange gebracht werden, entlang solchen
Oberflächenabschnitten der dritten Biegeabschnitte der er
wärmten Stange gebracht werden, die denjenigen Flächenab
schnitten der dritten Biegeabschnitte der erwärmten rohrför
migen Stange abgewandt sind, die sich in Eingriff mit dem
zweiten Satz von Rollen befinden.
17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß vor dem Erwärmen und Formen der rohr
förmigen Stange ein rohrförmiger Einsatz vorbestimmter Länge
in die einander abgewandten Enden der rohrförmigen Stange
eingesetzt wird, und daß die rohrförmige Stange an jedem En
de in einer Zone eingekerbt wird, in welcher sich der rohr
förmige Einsatz befindet, um so den rohrförmigen Einsatz in
der rohrförmigen Stange zu fixieren.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die einander abgewandten Enden der
rohrförmigen Stangen zusammen mit den darin fixierten rohr
förmigen Einsätzen auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt
und dann zum Abflachen der Stangenenden an den Enden der
rohrförmigen Einsätze geschmiedet werden.
19. Vorrichtung zum Durchführen eines Abschreckvorgangs
bei einer rohrförmigen Stabilisatorstange gemäß Anspruch 1
oder einem der folgenden, bei der das erwärmte Werkstück
(15) in Form einer rohrförmigen Stange an seinen einander
abgewandten Enden (52) durch Schmieden verschlossen ist und
in die rohrförmigen Abschnitte der Stange neben deren ge
schlossenen Enden die Ablauföffnungen gestanzt sind, ge
kennzeichnet durch einen Schwenkarm (180) mit
einer ersten Klaue (181) zum Ergreifen und Abnehmen des als
erwärmte rohrförmige Stange vorliegenden Werkstücks (50) von
einer Biegestation, einen Abschrecktank (196), der mit einer
Abschreckflüssigkeit (200) gefüllt ist und zur Aufnahme der
erwärmten rohrförmigen Stange (50) von dem Schwenkarm (180)
dient, und einen Schwenkträger (190, 194) zum Transportie
ren der rohrförmigen Stange (50) von dem Abschrecktank (196)
sowie zum Verschwenken oder Schwingen der Stange (50) mit
dem Zweck, das Abschrecköl aus dem Inneren der rohrförmigen
Stange durch die Ablauföffnungen (68, 282) hindurch ablau
fen zu lassen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schwenkarm (180) an einem Ende
einen Schwenkpunkt aufweist, während die erste Klaue (181)
sich an einem entgegengesetzten Ende befindet, und daß die
erwärmte rohrförmige Stange (50) durch den Schwenkarm (180)
und die erste Klaue (181) zu dem Abschrecktank (196) trans
portiert wird.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schwenkträger (190, 194) eine Ga
bel zum Halten des rohrförmigen Werkstücks (50) nach dessen
Entnahme aus dem Abschrecktank (196) aufweist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, da
durch gekennzeichnet, daß der Abschreck
tank (196) eine Transporteinrichtung (182-184) für die Werk
stücke (50) sowie einen Satz zweiter Klauen (186) auf der
Transporteinrichtung zum Ergreifen der rohrförmigen Werk
stücke (50) von der ersten Klaue (181) des Schwenkarms und
zum Transportieren des Werkstücks durch das Abschrecköl
(200) hindurch aufweist.
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