DE4315289B4

DE4315289B4 - Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Schmieden in einer Presse

Info

Publication number: DE4315289B4
Application number: DE4315289A
Authority: DE
Inventors: Dominique Broussoux; Jean Collard; Marie-Thérèse Daumas
Original assignee: TDA Armements SAS
Current assignee: TDA Armements SAS
Priority date: 1992-05-07
Filing date: 1993-05-07
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2013-05-08
Also published as: FR2729596B1; GB2298029A; GB2298029B; US5615465A; SE9301540L; SE511173C2; FR2729596A1; GB9309587D0; DE4315289A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Preßschmieden von Stangenabschnitten, denen jeweils ein orthogonales Koordinatensystem mit drei Dimensionen (X, Y, Z) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
– ein erstes Stauchen längs der ersten Achse (X) (1);
– ein erstes Recken (2A bis 2F);
– ein zweites Stauchen (3);
– ein zweites Recken (4A bis 4G);
– ein Schmieden in einer Matrize (6A und 6B); und
– eine thermische Rekristallisationsbehandlung,
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß
– das erste Recken längs der zweiten Achse (Y) erfolgt;
– das zweite Stauchen längs der zweiten Achse (Y) erfolgt;
– das zweite Recken längs der dritten Achse (Z) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Schmieden in einer Presse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft das Bearbeiten und Formen von Teilen aus Metall mit hoher Dichte, beispielsweise Wolfram, Molybdän, Rhenium, Uran, Tantal und ihre Legierungen. Insbesondere bezieht sie sich auf Teile mit rotationssymmetrischer hohler Form wie Hohlladungen oder Ladungen, die Kerne erzeugen.
Das Bestreben, die Leistungsfähigkeit von Hohlladungen und von Ladungen, die einen Strahl aus einem Material mit sehr hohen Geschwindigkeiten erzeugen, zwingt die Hersteller dazu, schwerere Metalle, d.h. Metalle mit hohe Dichte, zu verwenden. Es wird daher versucht, Umkleidungen von Hohlladungen herzustellen, die aus sehr schweren Metallen bestehen. Die Reproduzierbarkeit bei der Herstellung von Ladungen, die Kerne erzeugen, hängt von zahlreichen technologischen Parametern ab, die mit dem Systemkonzept der Ladung verbunden sind, jedoch hängt sie in erster Linie von der Reproduzierbarkeit der metallurgischen Struktur ab, die zur Herstellung der Umkleidung der Ladung benutzt wird. Darum können Umkleidungen mit hoher Dichte, wie Umkleidungen aus Tantal, nicht in Serie mit stabiler Qualität bezüglich der Leistungsfähigkeit hergestellt werden, insbesondere wenn die Qualität der metallurgischen Struktur nicht stabilisiert wird.

Mit Hilfe der Erfindung soll diese Aufgabe gelöst werden, Metallteile aus Werkstoffen hoher Dichte herzustellen, die eine isotrope und reproduzierbare Struktur bei guter Feinkörnigkeit aufweisen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aus dem europäischen Patent 0 389 367 B1 ist ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe Kupferteile mit sehr feiner Struktur aus einem durch Strangguß hergestellten Stangenabschnitt zu erhalten. Dieses Verfahren enthält die folgenden Hauptphasen:

– Durchkneten des Stangenabschnitts durch Stauch- und Reckzyklen;
– Zerstückeln des Stangenabschnitts in Rohteile, um daraus jeweils ein Fertigteil zu formen;
– Formen der Rohteile in einer Matrize bei Umgebungstemperatur; und
– thermische Rekristallisationsbehandlung, um eine Korngröße von weniger als 40 μm zu erhalten.

Die erste Knetphase umfaßt insbesondere ein erstes Stauchen des Stangenabschnitts, ein erstes Recken, ein zweites Stauchen und dann ein zweites Recken. Diese vier Vorgänge erfolgen bei einer Temperatur zwischen 400 und 480°C.

Die Figuren dieser Patentanmeldung zeigen, daß die unterschiedlichen Phasen des Stauchens und Recken stets längs der gleichen Ausgangsachse des Stangenabschnitts durchgeführt werden, d.h. daß die Stauch- und Reckvorgänge längs einer Achse des Stangenabschnitts erfolgen.

Dieses Verfahren bearbeitet das Material des Stangenabschnitts nur längs zwei Dimensionen. Eine Bearbeitung in der dritten Richtung erfolgt nur während des Schmiedens des Teils.

Nach der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Preßschmieden von Stangenabschnitten, denen jeweils ein orthogonales Koordinatensystem mit drei Dimensionen X, Y, Z zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

– ein erstes Stauchen längs der ersten Achse X;
– ein erstes Recken;
– ein zweites Stauchen;
– ein zweites Recken;
– ein Schmieden in einer Matrize; und
– eine thermische Rekristallisationsbehandlung,

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß

– das erste Recken längs der zweiten Achse Y erfolgt;
– das zweite Stauchen längs der zweiten Achse Y erfolgt;
– das zweite Recken längs der dritten Achse Z erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für eine Anwendung bei Materialien mit hoher Dichte bestimmt; es wird bei Umgebungstemperatur ausgeführt.

Nach gewissen Stufen oder zwischen gewissen Vorgängen gewisser Stufen können Abkühlabschreckungen durchgeführt werden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß das erste Stauchen längs der ersten Achse X in der Presse erfolgt und folgende Vorgänge enthält:

– einen oder mehrere Stauchvorgänge des Stangenabschnitts mit einem Knetgrad T < 2,3;
– eine Abschreckung.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß das erste Recken längs der zweiten Achse Y in der Presse mittels folgender Operationen durchgeführt wird:

– Formen zu einem Quader durch Druck auf die Flächen des Stangenabschnitts, die senkrecht zur ersten Achse X und zur dritten Achse Z verlaufen;
– ein Recken durch Ausüben von Druck auf die parallel zur zweiten Achse Y verlaufenden Kanten, um einen Stangenabschnitt 4 mit oktogonalem Profil zu erhalten;
– eine Abschreckung;
– ein Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte des Stangenabschnitts, um eine Einschnürung der Mitte zu erhalten;
– eine Abschreckung;
– ein zweites Recken durch Einwirken auf die parallel zur zweiten Achse Y verlaufenden Flächen, um einen Stangenabschnitt mit achteckigem Profil zu erhalten;
– Recken durch Ausüben von Druck auf die Kanten des achteckigen Stangenabschnitts, um ein Runden dieses Stangenabschnitts zu erzielen;
– eine Abschreckung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das zweite Stauchen längs der zweiten Achse Y in der Presse durch folgende Vorgänge geschieht:

– Schmieden der Endflächen, um Anschlagflächen an jeder dieser Endflächen vorzusehen;
– ein Stauchen in einem oder in mehreren Vorgängen mit einem Knetgrad T ≤ 2,3, worauf jeweils folgt:
– eine Abschreckung.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß das zweite Recken längs der dritten Achse Z in der Presse durch folgende Vorgänge erfolgt:

– Formen zu einem Quadrat durch Einwirken auf die Flächen, die senkrecht zur ersten Achse X und zur zweiten Achse Y verlaufen;
– Abschrecken;
– Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte, um eine Einschnürung der Mitte zu erhalten;
– Formen zu einem Quader durch Einwirken auf die Flächen, die senkrecht zur ersten Achse X und zur zweiten Achse Y verlaufen;
– Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte der Kanten des Quaders, um eine Einschnürung der Mitte des Stangenabschnitts zu erhalten;
– Recken durch Ausüben von Druck auf die Kanten, die parallel zur dritten Achse Z verlaufen, um ein achteckiges Profil zu erhalten; und
– Abschrecken.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß vor der Stufe des Schmiedens in einer Matrize folgendes durchgeführt wird:

– ein Zerschneiden des Stangenabschnitts, um Scheiben zu erhalten; und
– ein Richten der ebenen Endflächen der Scheiben durch Drehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Stufe des Schmiedens in einer Matrize die folgenden Vorgänge umfaßt:

– Schmieden in einem durch eine Presse geschlossenen Werkzeug;
– Kalibrierung mit einer Schlagpresse;
– Abschreckung.

Für den Fall, daß das Material Tantal ist, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die thermische Behandlung bei einer Temperatur im Bereich von 970°C für die Dauer einer Stunde unter Vakuum erfolgt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:
1 das erste Stauchen des Verfahrens nach der Erfindung,
2A bis 2F das erste Recken beim Verfahren nach der Erfindung,
3 das zweite Stauchen beim Verfahren nach der Erfindung,
4A bis 4G das zweite Recken beim erfindungsgemäßen Verfahren,
5 das Zerteilen beim erfindungsgemäßen Verfahren,
6A und 6B das Schmieden in der Matrize beim erfindungsgemäßen Verfahren.
Das Verfahren nach der Erfindung kann mit verschiedenen Verfahren und mit Stangenabschnitten mit unterschiedlichen Abmessungen, jedoch insbesondere mit Stangenabschnitten aus Tantal mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Höhe von 140 mm durchgeführt werden.
Ein solcher Stangenabschnitt ist in 1 dargestellt. Diesem Stangenabschnitt ist ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit drei Achsen X, Y und Z zugeordnet; es bleibt ihm während der gesamten Beschreibung des Verfahrens zugeordnet. Dies ermöglicht eine bessere Definition der verschiedenen Richtungen, in denen die verschiedenen Verformungen des Stangenabschnitts angewendet werden. Dieses Koordinatensystem soll am Stangenabschnitt angezeigt werden, um die Ausführung des Verfahrens zu erleichtern.
Erste Stufe: ein erstes Stauchen längs der ersten Achse X.
Die erste Stufe des Verfahrens besteht darin, ein erstes Stauchen längs der ersten Achse X durchzuführen, die in 1 vertikal verläuft. Entsprechend der Größe und dem Material wird dieses Stauchen in einem oder in mehreren Vorgängen in der Presse durchgeführt. Der Knetgrad T, d.h. das Verhältnis der Anfangsabmessung längs der betrachteten Achse zur Endabmessung liegt in der Größenanordnung von 2. Für Teile aus Tantal kann er 2,3 erreichen. Über diesem Wert ergeben sich Knickprobleme.
Der Vorgang wird im Fall von Tantal bei Umgebungstemperatur ausgeführt. Nach jedem aufeinanderfolgenden Vorgang kann gegebenenfalls eine Abschreckung durchgeführt werden. Da die Verformung des Stangenabschnitts relativ groß ist, finden nämlich entsprechende interne Erwärmungen in der Masse des Materials statt.
Für den Fall eines Stangenabschnitts aus Tantal mit einer Höhe von 140 mm und einem Durchmesser von 70 mm kann dieser erste Vorgang mittels einer einzigen Deformation mit einer Presse von 1200 t und mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/s durchgeführt werden. Am Ende der Verformung wird der Stangenabschnitt vorzugsweise geschreckt, wobei seine Oberflächentemperatur 100°C übersteigen kann.
Zweite Stufe: erstes Recken längs der zweiten Achse Y.
Bezugnehmend auf die 2A bis 2F besteht die zweite Stufe des Verfahrens aus einem ersten Reckvorgang. Nach der Erfindung erfolgt dieses Recken längs der zweiten Achse Y. Zu diesem Zweck wird der Stangenabschnitt 2 hochkant gestellt, so daß die erste Achse X horizontal verläuft, die zweite Achse Y ebenfalls horizontal verläuft und die dritte Achse Z vertikal verläuft. Die verschiedenen Vorgänge dieser Stufe werden ebenfalls vorzugsweise in einer Presse durchgeführt.
Bei der Bearbeitung von Stangenabschnitten aus Tantal mit den oben beschriebenen Abmessungen, werden die folgenden verschiedenen Vorgänge durchgeführt:

a) Zunächst erfolgt ein Formen zu einem Quader, um ein Stangenstück mit einer Seitenlänge von 70 mm zu erhalten. Zur Durchführung dieses Vorgangs wird das Stangenstück mehrmals um 90° um die zweite Achse Y gedreht, damit dieses Formen zu einem Quader abwechselnd längs der ersten Achse X und der dritten Achse Z durchgeführt werden kann, wie die 2A und 2B zeigen. Am Ende dieses Vorgangs der Formung zu einem Quader kann zum Abkühlen des Stangenstücks 3 ein Abschreckvorgang durchgeführt werden.
b) Nach 2C wird das Stangenstück 4 in Richtung der zweiten Achse Y gereckt, jedoch in der Weise, daß sein senkrecht zur zweiten Achse Y verlaufender Querschnitt achteckig wird. Der auf diese Weise erhaltene achteckige Körper kann eine Seite von etwa 70 mm haben. Diese Form wird dadurch erhalten, daß auf die nach der Formung zum Quader erhaltenen Kanten eingewirkt wird, die senkrecht zur ersten Achse X und zur dritten Achse Z verlaufen. Dieser Vorgang des oktogonalen Reckens kann natürlich durch ein Abschrecken beendet werden.
c) Unter Berücksichtigung der auf diese Weise erhaltenen Länge des Stangenabschnitts 4 gemäß 2B wird das Erfordernis der Erzielung einer Einschnürung in der Mitte dieses Stangenabschnitts untersucht. Dieser Vorgang besteht darin, ein Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte des Stangenabschnitts 5 durchzuführen. Diese vorgenannten Vorgänge des Reckens verdrängen das Material nicht immer gleichmäßig längs der zweiten Achse Y. Insbesondere in der Mitte des Stangenabschnitts 5 hat die Masse die Neigung, ein wenig größer zu sein. Die Einschnürung ermöglicht somit, die Verteilung des Materials längs der Reckachse, im vorliegenden Fall längs der zweiten Achse Y, gleichmäßiger zu machen.
d) Nach 2E wird das Recken längs der zweiten Achse Y durch ein Verdünnen des auf diese Weise erhaltenen achteckigen Körpers fortgesetzt, um eine achteckige Stange 6 zu erhalten, deren Seite etwa 65 mm beträgt. Dabei wird wieder die Presse verwendet, um in diesen verschiedenen Phasen parallel zur zweiten Achse Y auf den achteckigen Körper einzuwirken.
e) Dieses Recken längs der zweiten Achse Y kann durch Runden des Stangenabschnitts 6 beendet werden, damit ein zylindrischer Stab 7 erhalten wird, wie in 2F dargestellt ist. Natürlich kann dieses Recken längs der Achse Y mit einem Abschrecken beendet werden.

Für den Fall von Stangenabschnitten aus Tantal ist es vorteilhaft, bei Umgebungstemperatur zu arbeiten.
Während dieses Reckens beträgt der Knetgrad ungefähr 2. Er kann auch geringfügig höher sein (2,3) und natürlich auch niedriger.
Dritte Stufe: zweites Stauchen längs der zweiten Achse Y.
Nach 3 besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, die zylindrische Stange 7, die durch einen Reckvorgang längs der Achse Y erhalten wurde, längs der gleichen zweiten Achse Y zu stauchen. Die Anlageflächen 7A der zylindrischen Stange 7 sind häufig nicht eben. Die vorangehenden verschiedenen Vorgänge zeigten die Tendenz, die zwei Anlageflächen 7A zu verformen. In diesem Fall können die Enden 7A vom Schmied wieder in die Presse eingeführt werden, um die Anlageflächen umzuformen. Im Anschluß daran wird diese Stange 7 hochkant gestellt und in der Presse in einem Verhältnis von 2 gestaucht, was bedeutet, daß die Stange 7 um die Hälfte ihrer Länge reduziert wird, während ihr Durchmesser zunimmt, damit ein zylindrischer Stangenabschnitt 8 erhalten wird.
Unter Berücksichtigung der sehr langgestreckten Form der Stange 7 kann dieser Stauchvorgang nur nach einer Kontrolle der vertikalen Ausrichtung der zweiten Achse Y durchgeführt werden.
Diese dritte Stufe wird vorzugsweise durch einen Abschreckvorgang im Wasser beendet.
Vierte Stufe: Recken längs der dritten Achse Z.
Wie in den 4A bis 4G dargestellt ist, besteht diese vierte Stufe darin, daß der Stangenabschnitt 8 in der Richtung gereckt wird, in der er noch nicht bearbeitet worden ist, nämlich längs der dritten Achse Z. Die verschiedenen Vorgänge dieser Stufe können für den Fall von Stangenabschnitten aus Tantal, wie bisher bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels angenommen wurde, aus folgenden Vorgängen bestehen:

a) Nach den 4A und 4B besteht der erste Vorgang darin, den zylindrischen Stangenabschnitt 8 in die Form eines Quaders zu bringen. Der Stangenabschnitt wird zu diesem Zweck in eine Lage gebracht, in der die zweite Achse Y horizontal und die erste Achse X vertikal verläuft. Auf diese Weise wird ein Stangenabschnitt 10 mit quadratischem Querschnitt erhalten, dessen Seitenlänge etwa 70 mm beträgt. Ein Abschreckvorgang kann diesen ersten Vorgang der Quaderformung abschließen.
b) Wie 4C zeigt, wird in der Mitte des auf diese Weise erhaltenen quaderförmigen Stangenabschnitts 10 ein Einschnürvorgang durchgeführt. Dazu wird in der Mitte des Stangenabschnitts ein Teilstauchvorgang aus den oben bereits erläuterten Gründen durchgeführt. In der Mitte der Stange kann der Quader dadurch eine Seitenlänge von etwa 60 mm haben.
c) Nach 4D wird der quaderförmige Querschnitt des Stangenabschnitts 10 dadurch gleichmäßiger gemacht, daß dieser Quaderformungsvorgang durch ein Recken längs der dritten Achse Z durchgeführt wird. Ein regelmäßiger Quader 11 mit quadratischem Querschnitt wird erhalten, indem längs der ersten Achse X und der zweiten Achse Y in ähnlicher Weise wie bei den anderen Vorgängen der Quaderformung eingewirkt wird.
d) Zum Verbessern der Verteilung des Materials insbesondere in der Mitte des Stangenabschnitts 11 wird eine Einschnürung an den Längskanten 11A dieses Stangenabschnitts 11 durchgeführt. Um dies durchzuführen, wird der Stangenabschnitt 11 nacheinander auf die vier Längskanten 11A gelegt, die eine nach der anderen eine Druckverformung erfahren. Auf diese Weise wird jede Diagonale auf einen Wert von 65 mm reduziert.
e) Nach 4F erfolgt das Recken längs der dritten Achse Z durch Einwirkungen auf die vier Kanten 11A des Stangenabschnitts 11, um eine achteckige Stange mit einer Seitenlänge von etwa 65 mm zu erhalten.

Während dieser dritten Reckstufe längs der dritten Achse Z kann der Knetgrad 2,3 erreichen.
Natürlich kann dieser Reckzyklus durch eine Abschreckung beendet werden.
Während der letztgenannten Vorgänge können Erscheinungen wie Überwalzungen auftreten. Sie werden systematisch durch einen Entgratvorgang beseitigt. Dies gilt auch für das vorangehende Recken.
Wie 4G zeigt, kann dieses Recken durch ein Runden des zuvor erhaltenen achteckigen Stangenabschnitts 12 abgeschlossen werden. Es steht somit eine zylindrische Stange 13 zur Verfügung, die direkt für die Herstellung rotationssymmetrischer Teile ausgenutzt werden kann.
Diese zylindrische Form kann auch durch eine Drehbearbeitung des achteckigen Stangenabschnitts 12 von 4F erhalten werden. Bei diesem Drehvorgang kann an den Rändern der zwei ebenen Flächen des zylindrischen Stangenabschnitts 13 ein Radius von 5 mm angebracht werden.
Fünfte Stufe: Gesenkschmieden.
Je nach der Form der herzustellenden Teile kann der nach der vierten Reckstufe längs der dritten Achse Z erhaltene Stangenabschnitt 13 eine große Anzahl von zylindrischen Teilen ergeben. Wie 5 zeigt, ist es für die Herstellung von Hohlladungs-Umkleidungen aus Tantal vorteilhaft, den Stangenabschnitt in eine große Anzahl von Scheiben 14 zu zerschneiden. Zur Erleichterung dieses Vorgangs ist es im übrigen mög lich, die Flächen des Stangenabschnitts 13 durch Drehen prallelzurichten.
Der erste Vorgang der Gesenkschmiedestufe besteht darin, den Rohling mit Hilfe einer Presse zu verformen. Zur Herstellung von Hohlladungen aus Tantal auf der Basis der eben beschriebenen Rohlinge kann eine Presse mit 2000 t mit einer Absenkgeschwindigkeit des Kolbens von 5 mm/s angewendet werden. Das verwendete Werkzeug ist vorzugsweise geschlossen und nicht verformbar. Die Matrize 17 und der Kolben 16 können mit Wolframbisulfid geschmiert sein. Das in 6A dargestellte geschlossene Werkzeug enthält eine feste Matrix 17 und einen Kolben 16, die zusammen nach der Vereinigung und nach dem Absenken des Kolbens einen geschlossenen Raum bilden, in dessen Innerem sich der Rohling 15 verformt, um eine bestimmte Zwischenform anzunehmen.
Ein zweiter Gesenkschmiedevorgang besteht darin, das Schmieden durch eine exakte Kalibrierung mit einer Schlagpresse (6B) zu beenden. Dies ist besonders für den Fall großkalibriger Teile nützlich. Die bei Rohlingen für die Bildung von Hohlladungen aus Tantal angewendete Schlagpresse arbeitet mit einer Kraft von etwa 9000 kgm.
Bei diesem Vorgang muß das Teil nach dem Öffnen des Werkzeugs abgeschreckt werden.
Während aller dieser Vorgänge ist die Arbeitstemperatur für die aus Tantal bestehenden Teile, die dazu bestimmt sind, Umkleidungen für Hohlladungen zu bilden, die Umgebungstemperatur. Diese thermische Disposition soll keine Einschränkung, sondern nur ein Ausführungsbeispiel sein.
Sechste Stufe: thermische Rekristallisationsbearbeitung.
Diese thermische Bearbeitung ist dazu bestimmt, die Feinheit der Korngröße der zu erzeugenden Umkleidung zu verbessern. Es zeigt sich, daß für Teile aus Tantal eine Rekristallisation bei 970°C für eine Dauer von 1 h unter sekundärem Vakuum die Erzielung einer sehr homogenen und sehr feinen Materialstruktur (G < 30) ermöglicht. Außerdem ermöglicht es eine solche Struktur, eine Homogenität von der Mitte zu den Rändern des Teils unter Beibehaltung einer sehr ausgeprägten Deformationsstruktur zu erzielen. Dieses Beispiel der thermischen Rekristallisationsbearbeitung eignet sich besonders für die Herstellung von aus Tantal bestehenden Umkleidungen für Hohlladungen. Dieses Beispiel ist jedoch keineswegs einschränkend zu verstehen. Zur Erleichterung aller dieser Knet- und Schmiedevorgänge ist es sehr vorteilhaft, die drei Achsen X, Y und Z auf jeder der Flächen des ursprünglichen Stangenabschnitts anzugeben. Die verschiedenen, die Schmiedevorgänge durchführenden Personen, die das Teil bearbeiten müssen, können dieses in einfacher Weise entsprechend der bestimmten Achse positionieren, in der sie das Teil recken oder stauchen müssen.
Die verschiedenen Vorgänge der verschiedenen Stufen, die oben beschrieben wurden, wurden als Beispiel angegeben, wobei das Hauptkonzept der Erfindung darin besteht, das Teil längs drei in bezug auf ein mit dem Teil verbundenes orthogonales Koordinatensystem festgelegten Richtungen zu stauchen und zu recken, wie einleitend erläutert wurde.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Metallteilen durch Freiformschmieden und Preßschmieden von Stangenabschnitten, denen jeweils ein orthogonales Koordinatensystem mit drei Dimensionen (X, Y, Z) zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: – ein erstes Stauchen längs der ersten Achse (X) (1); – ein erstes Recken (2A bis 2F); – ein zweites Stauchen (3); – ein zweites Recken (4A bis 4G); – ein Schmieden in einer Matrize (6A und 6B); und – eine thermische Rekristallisationsbehandlung, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß – das erste Recken längs der zweiten Achse (Y) erfolgt; – das zweite Stauchen längs der zweiten Achse (Y) erfolgt; – das zweite Recken längs der dritten Achse (Z) erfolgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, angewendet auf Materialien mit hoher Dichte, beispielsweise Tantal, dadurch gekennzeichnet, daß es bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach gewissen Stufen oder gewissen Vorgängen gewisser Stufen eine Abkühlabschreckung durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Stauchen längs der ersten Achse (X) in der Presse erfolgt und folgende Vorgänge enthält: – einen oder mehrere Stauchvorgänge des Stangenabschnitts (1) mit einem Knetgrad T ≤ 2,3 (1); – eine Abschreckung.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Recken längs der zweiten Achse (Y) in der Presse mittels folgender Operationen durchgeführt wird: – Formen zu einem Quader durch Druck auf die Flächen des Stangenabschnitts (2, 3), die senkrecht zur ersten Achse (X) und zur dritten Achse (Z) verlaufen (2A und 2B); – ein Recken durch Ausüben von Druck auf die parallel zur zweiten Achse (Y) verlaufenden Kanten, um einen Stangenabschnitt (4) mit oktogonalem Profil (2C) zu erhalten; – eine Abschreckung; – ein Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte des Stangenabschnitts (5), um eine Einschnürung der Mitte (2D) zu erhalten; – eine Abschreckung; – ein zweites Recken durch Einwirken auf die parallel zur zweiten Achse (Y) verlaufenden Flächen, um einen Stangenabschnitt (6) mit achteckigem Profil zu erhalten (2E); – Recken durch Ausüben von Druck auf die Kanten des achteckigen Stangenabschnitts (6), um ein Runden dieses Stangenabschnitts zu erzielen (2F); – eine Abschreckung.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stauchen längs der zweiten Achse (Y) in der Presse durch folgende Vorgänge geschieht: – Schmieden der Endflächen (7A), um Anschlagflächen an jeder dieser Endflächen vorzusehen; – ein Stauchen in einem oder in mehreren Vorgängen mit einem Knetgrad T ≤ 2,3 (3), worauf jeweils folgt: – eine Abschreckung.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Recken längs der dritten Achse (Z) in der Presse durch folgende Vorgänge erfolgt: – Formen zu einem Quader durch Einwirken auf die Flächen, die senkrecht zur ersten Achse (X) und zur zweiten Achse (Y) verlaufen (4A und 4B); – Abschrecken; – Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte, um eine Einschnürung der Mitte zu erhalten (4C); – Formen zu einem Quader durch Einwirken auf die Flächen, die senkrecht zur ersten Achse (X) und zur zweiten Achse (Y) verlaufen (4D); – Recken durch Ausüben von Druck auf die Mitte der Kanten (11A) des Quaders (11), um eine Einschnürung der Mitte des Stangenabschnitts (11) zu erhalten (4E); – Recken durch Ausüben von Druck auf die Kanten, die parallel zur dritten Achse (Z) verlaufen, um ein achteckiges Profil zu erhalten (4F); und – Abschrecken.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Stufe des zweiten Reckens längs der dritten Achse (Z) ein Reckvorgang durch Ausüben von Druck auf die Kanten des achteckigen Stangenabschnitts (12) durchgeführt wird, um ein Runden dieses Stangenabschnitts (13) zu erhalten (4G), nach dem Reckvorgang durch Ausüben von Druck auf die parallel zur dritten Achse (Z) und vor dem letzten Abschrecken.
Verfahren zum Herstellen kleiner Teile gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stufe des Schmiedens in einer Matrize folgendes durchgeführt wird: – ein Zerschneiden des Stangenabschnitts (13), um Scheiben (14) zu erhalten (5); und – ein Richten der ebenen Endflächen der Scheiben (14) durch Drehen.
Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Tantal gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe des Schmiedens in einer Matrize die folgenden Vorgänge umfaßt: – Schmieden in einem durch eine Presse geschlossenen Werkzeug (6A); – Kalibrierung mit einer Schlagpresse (6B); – Abschreckung.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, angewendet auf Stangenabschnitte aus Tantal, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung bei einer Temperatur im Bereich von 970°C für die Dauer einer Stunde unter Vakuum erfolgt.