DE60202038T2

DE60202038T2 - Verfahren zum Rückwärts-Fliesspressen eines beschichteten Materials

Info

Publication number: DE60202038T2
Application number: DE60202038T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Nagoya-shi Kondo; Hideo 5-11-3 Shinbashi Sano; Toshiaki 5-11-3 Shinbashi Doi
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: US6865920B2; DE60202038D1; EP1297909A1; EP1297909B1; US20030066328A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Materials mittels Rückwärtsfließpressen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (z. B. GB-A-1600519).
Beschreibung der einschlägigen Technik
Wie in 7 dargestellt, wenn beispielsweise ein herkömmlicher Rückwärtsfließpressprozess ausgeführt wird, wird ein Fließpresswerkzeug, das aus einer Matrize 3 zum Definieren einer Außenform eines Produktes und einem Formkern 4 zum Definieren einer Innenform des Produktes gebildet wird, in einem Behälter 1 angeordnet und ein Rohling 2 wird in den Behälter 1 eingesetzt und gegen ein loses Blindelement 6 gedrückt. Dieses herkömmliche Verfahren zum Rückwärtsfließpressen ist in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-201618 offenbart.
In diesem Fall ist das lose Blindelement 6 stationär und die Matrize 3 und der Formkern 4 werden zusammengezwängt, sodass sie sich relativ zueinander hin zum Rohling 2 (insbesondere hin zum losen Blindelement 6), der in den Behälter 1 eingesetzt ist, bewegen. Dann wird der Rohling 2 durch eine Matrizenöffnung 11 in eine Produktform gepresst, so dass ein Fließpressmaterial 10 ausgebildet wird.
In solch einem Herstellverfahren mittels Rückwärtsfließpressen, wird der Rohling 2 bezüglich des Behälters 1 nicht bewegt und zwischen einer Innenwand des Behälters 1 und dem Rohling 2 wird keine Reibung erzeugt.
Dementsprechend wird eine geringere Ausbildung von totem Material erreicht und somit war das Verfahren für den Bereich der Herstellung von Fließpressprodukten mit hoher Präzision beliebt.
Obwohl das obige Beispiel zum Rückwärtsfließpressen eines Rohres ist, kann ebenso Rückwärtsfließpressen einer Stange (Vollmaterial) auf die gleiche Weise ausgeführt werden, in dem lediglich der Formkern 4 entfernt wird.
Wenn ein beschichteter Rohling, der aus einem Kernmaterial und einem Beschichtungsmaterial besteht, Rückwärtsfließpressen gemäß dem vorstehend genannten Stand der Technik unterworfen wird, wird jedoch totes Material, das aus einem Kernmaterial ausgebildet wird, erzeugt, wenn auch in kleinen Mengen, und das Kernmaterial in dem toten Material wird als Oberflächenschicht des Produktes in einem frühen Stadium des Fließpressens gepresst. Dementsprechend wird ein fehlerhaftes beschichtetes Material ausgebildet, das dreilagiges beschichtetes Material genannt wird, welches in Schichten aus einem Kernmaterial, einem Beschichtungsmaterial und einem Kernmaterial gebildet wird.
Mit anderen Worten wird zunächst Bezug nehmend auf 8A eine Matrize 3 so forciert, dass sie sich relativ hin zu einem Rohling 50 bewegt, der in den Behälter 1 eingesetzt ist und aus einem Kernmaterial 52 und einem Beschichtungsmaterial 54, mit dem die Außenfläche des Kernmaterials 52 beschichtet ist, gebildet ist. Dann wird, Bezug nehmend auf 8B, ein Bereich 52a mit totem Metall, das aus dem Kernmaterial 52 besteht und das nicht in die Matrizenöffnung 11 strömt, in der Umgebung der Matrize 3 ausgebildet, gleichwohl der Bereich schmall ist. Während die Matrize 3 weiter forciert wird, sodass sie sich bewegt, wird Bezug nehmend auf 8C das Kernmaterial 52 in der Umgebung des Bereichs 52a des toten Metalls durch die Matrizenöffnung 11 als eine Produktoberflächenschicht 62 fließgepresst. Infolgedessen bildet ein fließgepresstes Material 60 ein fehlerhaftes beschichtetes Material (dreilagiges beschichtetes Material) mit einer ersten Schicht, die aus dem Kernmaterial 52 besteht (Produktoberflächenschicht 62), einer zweiten Schicht 64, die aus dem Beschichtungsmaterial 54 besteht und einer dritten Schicht 66, die aus dem Kernmaterial 52 besteht (siehe die 8C und 8D, die eine Schnittdarstellung entlang einer Linie 8D-8D aus 8C ist).
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rückwärtsfließpressverfahren bereitzustellen, das ein Verschnittverhältnis an fehlerhaftem beschichtetem Material wesentlich verringern und die Produktausbeute verbessern kann.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Rückwärtsfließpressverfahren zum Herstellen eines beschichteten Materials durch Rückwärtsfließpressen bereit, bei dem eine Matrize forciert wird sich relativ hin zu einem Rohling zu bewegen, der in einen Behälter eingesetzt ist. Der Rohling besteht aus einem zylindrischen oder rohrförmigen Kernmaterial und einem Beschichtungsmaterial, mit dem die Außenfläche des Kernmaterials beschichtet ist. Eine Rohling-Druckfläche der Matrize ist in der Fließpress-Richtung in einem Winkel von 55–85° bezüglich der Achse der Matrize geneigt. An ein Ende des Rohlings wird eine kreisförmige oder ringförmige Frontplatte angebracht, die aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial hergestellt ist und die Platte wird zusammen mit dem Rohling fließgepresst.
Gemäß dem vorstehenden Rückwärtsfließpressverfahren für ein beschichtetes Material (nachfolgend hauptsächlich als Rückwärtsfließpressverfahren bezeichnet), strömt die Frontplatte, die am Kopf des Rohlings vorgesehen ist, zuerst hinaus, während der Rückwärtsfließpressprozess durchgeführt wird. Deshalb wird totes Metall ausgebildet, das aus der Frontplatte anstatt dem Kernmaterial besteht. Da die Frontplatte aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial hergestellt ist, wird die Erzeugung eines dreilagigen beschichteten Materials vermieden.
Da zusätzlich die Rohling-Druckfläche in einem Winkel von 55–85° in der Fließpress-Richtung bezüglich der Achse der Matrize geneigt ist, wird das Volumen an totem Material verringert. Deshalb kann fehlerhaftes beschichtetes Material, selbst wenn es erzeugt wird, in einem frühen Stadium des Fließpressens ausgetrieben werden. Wenn der Winkel der Rohling-Druckfläche bezüglich der Achse der Matrize (nachfolgend als Neigungswinkel bezeichnet) größer als 85° ist, gibt es keine Verbesserung beim Verringern an totem Metallvolumen. Wenn der Neigungswinkel weniger als 55° beträgt, klebt ein Teil des Rohlings an die Rohling-Druckfläche der Matrize an, nachdem das fließgepresste zurückbleibende Material abgeschnitten wird. Deshalb ist das Entfernen der anhaftenden Teile bei der Fertigstellung des Fließpressens erforderlich und dies vermindert die Verarbeitbarkeit wesentlich.
Um ein Phänomen (Blase) zu verhindern, bei dem ein Raum zwischen dem Kernmaterial und dem Beschichtungsmaterial in dem fließgepressten Material erzeugt wird, das gemäß dem Fließpressverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird und um die Produktausbeute zu verbessern, kann das Rückwärtsfließpressverfahren unter folgenden Bedingungen durchgeführt werden.
Der zweite Aspekt des Rückwärtsfließpressverfahrens für ein beschichtetes Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Durchmesser der Frontplatte 90–100% des Durchmessers des Rohlings ist.
Gemäß dem vorstehenden Rückwärtsfließpressverfahren wird ein Raum zwischen einer peripheren Ecke der Frontplatte und dem Behälter minimiert. Da zusätzlich das Verformen des Beschichtungsmaterials durch die Frontplatte verhindert wird, wird weniger Luft zum Zeitpunkt des Fließpressens eingefangen und die Erzeugung einer Blase wird somit vermieden. Für den Fall, dass der Frontplattendurchmesser kleiner als 90% des Rohlingdurchmessers ist, wird der Raum zwischen der peripheren Ecke der Frontplatte und dem Behälter vergrößert und die Luft wird leicht eingefangen. Dies verursacht somit eine Blase. Für den Fall, dass der Frontplattendurchmesser größer als 100% des Rohlingdurchmessers ist, ist der Frontplattendurchmesser dann größer als ein Durchmesser des Behälters und es bestünde das Problem des Einpassens der Frontplatte in den Behälter.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung beim Rückwärtsfließpressverfahren für ein beschichtetes Material ist, dass eine Dicke der Frontplatte 5–20% des Rohlingdurchmessers ist.
Gemäß dem vorstehenden Rückwärtsfließpressverfahren wird die Erzeugung vom fehlerhaftem beschichtetem Material (das erforderlicherweise von dem Produkt entfernt werden muss) in einem frühen Stadium des Fließpressens weiter vermieden. Wenn die Frontplattendicke geringer als 5% des Rohlingdurchmessers ist, wird totes Metall, das aus dem Kernmaterial gebildet wird, nicht effektiv verringert und es ist wahrscheinlich, dass ein vierlagiges beschichtetes Material (fehlerhafter beschichteter Materialabschnitt) bestehend aus der Frontplatte, dem Kernmaterial, Beschichtungsmaterial und dem Kernmaterial in Schichtform in einem frühen Stadium des Fließpressens ausgebildet wird. Wenn die Frontplattendicke größer als 20% des Rohlingdurchmessers ist, wird ein Beschichtungsverhältnis (d. h. eine Beschichtungsmaterialdicke des fließgepressten Materials dividiert durch einen Radius des fließgepressten Materials) in einem frühen Stadium des Fließpressens zu hoch. Infolgedessen wird ein länglicher Abschnitt mit massiver Beschichtung erzeugt und der abzuschneidende Abschnitt wird vergrößert.
Nachfolgend wird ein Mechanismus, in dem ein vierlagiges beschichtetes Materials in einem frühen Stadium des Fließpressens erzeugt wird, beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass in den 9A–9C, die in der nachfolgenden Beschreibung verwendet werden, der Winkel der Rohling-Druckfläche 3a der Matrize 3 nicht 55–85°, sondern 90° bezüglich einer Achse P der Matrize 3 ist (siehe 9A). Deshalb ist die Beschreibung, die diese Figuren verwendet, nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Jedoch trifft der ähnliche Mechanismus auf einen Fall zu, bei dem ein vierlagiges beschichtetes Material in einem frühen Stadium des Fließpressens erzeugt wird, wenn die Frontplattendicke auf weniger als 5% des Rohlingdurchmessers wie vorstehend beschrieben, festgesetzt wird.
Wie in 9A dargestellt, besteht ein Rohling 70 für ein beschichtetes Material aus einem Kernmaterial 72, einem Beschichtungsmaterial 74, mit dem die Außenfläche des Kernmaterials 72 beschichtet wird und einer Frontplatte 76, die am Kopf des Kernmaterials 72 vorgesehen ist und aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial 74 hergestellt ist. In dem Rohling 70 für das beschichtete Material ist eine Dicke der Frontplatte 76 bezüglich einem Durchmesser des Rohlings 70 klein (beispielsweise weniger als 5% des Durchmessers).
Während die Matrize 3 forciert wird, sich relativ hin zum beschichteten Rohling 70 zu bewegen, der wie vorstehend beschrieben gebildet ist, wird der beschichtete Rohling 70 durch die Matrizenöffnung 11 in ein fließgepresstes Material 80 fließgepresst, das eine Produktoberfläche 72 hat, die durch die Frontplatte 76 und eine Schicht 84 gebildet wird, die aus dem Kernmaterial 72 besteht, dass innerhalb der Produktoberfläche 72 angeordnet ist, wie in 9B dargestellt. In diesem Fall wird ein Bereich 78 mit totem Metall, das nicht nur aus der Frontplatte 76, sondern auch aus dem Kernmaterial 72 besteht, in der Umgebung der Matrize 3 aufgrund der dünnen Frontplatte 76 ausgebildet. Während die Matrize 3 weiter forciert wird, sodass sie sich bewegt, wird jeweils das Kernmaterial 72 und das Beschichtungsmaterial 74 in der Umgebung des Bereich 78 mit totem Metall in Lagen in die Produktoberfläche 82 fließgepresst, die aus der Frontplatte 82 besteht, wie in 9C dargestellt. Mit anderen Worten stellt das Produkt ein fehlerhaftes beschichtetes Material (vierlagiges beschichtetes Material) her, bestehend aus einer ersten Schicht, die aus der Frontplatte 76 besteht (Produktoberfläche 82), einer zweiten Schicht 86, die aus dem Kernmaterial 72 besteht, einer dritten Schicht 88, die aus dem Beschichtungsmaterial 74 besteht und einer vierten Schicht 90, die aus dem Kernmaterial 72 besteht (siehe auch 9D, die eine Schnittdarstellung entlang der Linie 9D-9D aus 9C ist).
Ein Mechanismus, bei dem der vorstehend genannte längliche Abschnitt mit massiver Beschichtung erzeugt wird, wird mit den 10A und 10B erklärt. Es sollte beachtet werden, dass in den 10A und 10B der Winkel der Rohling-Druckfläche 3a der Matrize 3 nicht 55–85°, sondern 90° bezüglich der Achse P der Matrize 3 ist (siehe 10A). Deshalb ist die Beschreibung, die diese Figuren verwendet, nicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Jedoch trifft der ähnliche Mechanismus auf einen Fall zu, bei dem der längliche Abschnitt mit massiver Beschichtung in einem frühen Stadium des Fließpressens erzeugt wird, wenn die Frontplattendicke auf mehr als 20% des Rohling-Durchmessers, wie vorstehend beschrieben, festgesetzt wird.
10A zeigt einen beschichteten Rohling, der den gleichen Aufbau wie der beschichtete Rohling aus 9A hat (die gleichen Komponenten wie jene in 9A sind mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet, und deren Beschreibungen werden weggelassen). Beim Rohling 70 ist die Dicke der Frontplatte 76 bezüglich des Durchmessers des Rohlings 70 groß (beispielsweise mehr als 20% des Durchmessers).
Während die Matrize 3 forciert wird, sodass sie sich hin zum Rohling 70 für das beschichtete Material zu bewegen, der wie vorstehend aufgebaut ist, wird ein Bereich 79 mit totem Metall, der im Wesentlichen die Frontplatte 76 enthält, in der Umgebung der Matrize 3, aufgrund der beträchtlichen Dicke der Frontplatte 76, ausgebildet, wie in 10B dargestellt. Ein fließgepresstes Material 81 hat eine Produktoberflächenschicht 83, die aus einer Frontplatte 76 oder dem Beschichtungsmaterial 74 gebildet wird und eine Schicht 85, die aus dem Kernmaterial 72, das in der Produktflächenschicht 83 angeordnet ist, besteht. Wenn die Dicke der Frontplatte 76 bezüglich des Durchmessers des Rohlings 70 groß ist, wird jedoch in einem frühen Stadium des Fließpressens ein Beschichtungsverhältnis des fließgepressten Materials 81 höher als der gewünschte Wert. Deshalb wird ein länglicher Abschnitt 81a mit massiver Beschichtung, der abzutrennen ist, erzeugt.
In dem vierten Aspekt des Fließpressverfahrens für ein beschichtetes Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Außenfläche der Frontplatte in der Form eines Kegels, der an die Neigung der Matrize angepasst ist.
Gemäß des vorstehenden Rückwärtsfließpressverfahrens, wird der Raum zwischen der Frontplatte und der Matrize verringert. Deshalb ist es beim Verhindern der Erzeugung einer Blase effektiv.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen folgendes dargestellt ist:
1 ist eine Erklärungsdarstellung, die einen schematischen Aufbau eines Rückwärtsfließpressmechanismus veranschaulicht, der in einem erfindungsgemäßen Rückwärtsfließpressverfahren verwendet wird;
2A und 2B sind Erklärungsdarstellungen eines beschichteten Rohlings, der in dem erfindungsgemäßen Rückwärtsfließpressverfahren verwendet wird;
3A ist eine Erklärungsdarstellung einer Matrize, die in dem erfindungsgemäßen Rückwärtsfließpressverfahren verwendet wird;
3B–3C sind Erklärungsdarstellungen einer Matrize vom Stand der Technik, die zum Auswerten des erfindungsgemäßen Rückwärtsfließpressverfahrens verwendet werden;
4 ist eine Erklärungsdarstellung, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem ein Durchmesser einer Frontplatte geringer als ein Durchmesser des beschichteten Rohlings ist;
5 ist eine Erklärungsdarstellung, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem eine Außenfläche der Frontplatte in der Form eines Kegels ist;
6 ist eine Erklärungsdarstellung, die einen schematischen Aufbau des Rückwärtsfließpressmechanismus veranschaulicht, in dem ein Formkern in einem Behälter angeordnet ist;
7 ist eine Erklärungsdarstellung, die einen schematischen Aufbau eines herkömmlichen Rückwärtsfließmechanismus veranschaulicht;
8A–8D sind Erklärungsdarstellungen vom Stand der Technik, die einen Mechanismus veranschaulichen, wie ein fehlerhaftes beschichtetes Material ausgebildet wird, das als dreilagiges beschichtetes Material bezeichnet wird;
9A–9D sind Erklärungsdarstellungen, die einen Mechanismus veranschaulichen, wie ein fehlerhaftes beschichtetes Material ausgebildet wird, das vierlagiges beschichtetes Material genannt wird; und
10A und 10B sind Erklärungsdarstellungen vom Stand der Technik, die einen Mechanismus veranschaulichen, wie ein fehlerhaftes beschichtetes Material ausgebildet wird, das als Abschnitt mit massiver Beschichtung bezeichnet wird.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
1 ist eine Erklärungsdarstellung, die einen schematischen Aufbau eines Rückwärtsfließpressmechanismus 100 darstellt, der in einem Rückwärtsfließpressverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In diesem Mechanismus 100, wird eine Matrize 102, die eine Außenform eines fließgepressten Materials definiert, in einen Behälter 108 gepasst und durch eine Platte 106 über einen Matrizenschaft 104 verschoben. Eine Verschlussplatte 110, die der Matrize 102 zugewandt ist, ist an ein Ende des Behälters 108 angebracht. Ein Rohling 120 ist in dem Behälter 108 zwischen der Matrize 102 und der Verschlussplatte 110 angeordnet und dient für den Rückwärtsfließpressprozess.
In diesem Fall wird die Matrize 104 forciert, sich relativ hin zum Rohling 120 zu bewegen, der in dem Behälter 108 eingesetzt ist, sodass der Rohling 120 in dem Behälter 108 durch eine Rohling-Druckfläche 102a mit Druck beaufschlagt wird, um durch die Matrizenöffnung 102b als fließgepresstes Material fließgepresst zu werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Rückwärtsfließpressprozess durchgeführt, indem eine Gruppe bestehend aus Behälter 108, Verschlussplatte 110 und Rohling 120 zusammen hin zu einer Richtung der Matrize 104 bewegt wird (Richtung eines Pfeiles α in 1).
Der Rohling 120 wird nun mittels der 2A und 2B beschrieben. Die 2A und 2B sind Erklärungsdarstellungen des Rohlings 120. 2A ist eine Schnittdarstellung und 2B ist eine Seitenansicht. Wie den Figuren zu entnehmen ist, ist eine Außenfläche des zylindrischen Kernmaterials 122 des beschichteten Rohlings 120 mit einem rohrförmigen Beschichtungsmaterial 124 beschichtet. Eine zylindrische Frontplatte 126 ist am Kopf des beschichteten Rohlings 120 vorgesehen (mit dem die Rohling-Druckfläche 102a auf das Fließpressen hin zuerst in Kontakt ist). Die Frontplatte 126 ist aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial 124 hergestellt.
Die 3A zeigen ein Beispiel der Matrize 102, die in dem vorliegenden Rückwärtsfließpressverfahren verwendet wird. Wie in der Figur dargestellt, ist die Rohling-Druckfläche 102a der Matrize 102 in einem Winkel von 70° bezüglich einer Achse A der Matrize 102 geneigt.
Ein Fließpressprozess, der den vorstehend beschriebenen beschichteten Rohling 120 und die Matrize 102 verwendet, wurde durchgeführt und die Ergebnisse des Prozesses werden nachfolgend beschrieben. Zum Vergleich wurde auch eine Anzahl an Fließpressprozessen durchgeführt, bei denen ein Neigungswinkel der Druckfläche 102a der Matrize 102 sowie eine Dicke und ein Durchmesser der Frontplatte 126 variiert wurden. Die 3B und 3C zeigen Beispiele von Matrizen, die in den verglichenen Beispielen verwendet wurden und die Neigungswinkel der Matrizen sind jeweils 90° und 110°. Das verwendete Kernmaterial 122 ist aus JISA3003 hergestellt und ist zylindrisch mit einem Durchmesser von 92 mm und einer Länge 300 mm. Das verwendete Beschichtungsmaterial 124 ist aus JISA1070 hergestellt und ein Außendurchmesser, ein Innendurchmesser und eine Länge des Beschichtungsmaterials 124 betragen jeweils 100 mm, 92 mm und 295 mm. 2A zeigt eine Frontplatte 126, deren Durchmesser gleich einem Durchmesser des Rohlings 120 ist. 4 zeigt eine Frontplatte 126, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Rohlings 120 ist. In beiden in den 2A und 4 dargestellten Fällen ist eine periphere Ecke 126a der Frontplatte 126 und ein Vorderende 124a des Beschichtungsmaterials 124 fest aneinander geklebt, beispielsweise geschweißt, um die Positionierung zu vereinfachen, bevor der Rohling 120 in den Behälter eingesetzt wird.
Eine optische Überwachung auf Blasen wurde über die Länge des Produktes nach dem Fließpressen durchgeführt und eine Länge eines fehlerhaft beschichteten Abschnittes (Abschnitt, der nur aus der Frontplatte hergestellt ist, Abschnitt mit zuviel Beschichtungsverhältnis aufgrund der Frontplatte und ein Abschnitt mit vier Lagen, die aus der Frontplatte, dem Kernmaterial, dem Beschichtungsmaterial und dem Kernmaterial bestehen) wurde gemessen. Tabelle 1 zeigt Ergebnisse der Beurteilung zusammen mit Parametern der angefertigten Beispiele und Vergleichsbeispiele.
TABELLE 1
Wie aus der Tabelle zu entnehmen ist, war die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnitts gleich oder kleiner als 5 m im ersten Beispiel, in dem der Neigungswinkel 55° ist, im zweiten und dritten Beispiel, in denen der Neigungswinkel 60° ist, im vierten bis siebten Beispiel, in denen der Neigungswinkel 70° ist, im achten bis zehnten Beispiel, in denen der Neigungswinkel 80° ist und im elften Beispiel, in dem der Neigungswinkel 85° ist. Die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes wird vorteilhaft verkürzt.
Andererseits obwohl die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes in dem ersten Vergleichsbeispiel, in dem der Neigungswinkel 50° ist, 0,8 m ist, bestand eine auffällige Blase (Grad: groß), die nicht korrigiert werden kann. Des Weiteren haftete ein Teil des Rohlings 120 an die Rohling-Druckfläche 102a der Matrize 102 an, wenn der fließgepresste Rest des Rohlings 120 abgeschnitten wurde. Es nahm mehr Zeit als erwartet in Anspruch, den anhaftenden Teil nach dem Fließpressen zu entfernen und deshalb wurde die Verarbeitbarkeit als schlecht bestimmt.
Die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnitts war in dem zweiten und dritten Vergleichsbeispiel größer als 5 m, in denen der Neigungswinkel 90° beträgt und in dem vierten Vergleichsbeispiel, in dem der Neigungswinkel 110° beträgt. Diese Beispiele wären nicht in der Lage, die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes zu verkürzen.
Unter dem ersten bis elften Beispiel wird keine Blase in dem ersten, zweiten, siebten bis neunten und elften Beispiel erzeugt, in denen ein Durchmesser der Frontplatte 126 gleich einem Durchmesser des beschichteten Rohlings 120 ist, in dem vierten und fünften Beispiel, in dem der Durchmesser der Frontplatte 126 90% des Durchmessers des beschichteten Rohlings 120 ist und in dem sechsten Beispiel, in dem der Durchmesser der Frontplatte 126 95% des Durchmessers des beschichteten Rohlings 120 ist. In dem zehnten Beispiel, in dem der Durchmesser der Frontplatte 126 gleich dem Durchmesser des beschichteten Rohlings 120 ist, wurde eine Blase erzeugt, die aber klein genug war, um sie zu korrigieren.
In dem dritten Beispiel, in dem der Durchmesser der Frontplatte 126 80% des Durchmessers des beschichteten Rohlings 120 ist, wurde eine Blase erzeugt, die so groß war, dass sie nicht korrigiert werden konnte. Der Grund dafür ist, dass in dem dritten Beispiel ein großer Raum zwischen dem Behälter 108 und der Frontplatte 126 zurückgelassen wurde. Mit anderen Worten, wurde die Luft zwischen dem Beschichtungsmaterial 124 und dem Kernmaterial 122 während dem Fließpressen aufgrund eines großen Raums eingefangen und resultierte in der Erzeugung einer großen Blase.
Unter dem ersten bis elften Beispiel war die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes in folgenden Beispielen gleich oder kleiner als 1 m. In dem ersten bis dritten, dem sechsten und siebten Beispiel, in dem die Dicke der Frontplatte 126 10 mm ist (10% des Durchmessers von 100 mm des beschichteten Rohlings 120), in dem fünften Beispiel, in dem die Dicke 5 mm ist, in dem siebten Beispiel, in dem die Dicke 15 mm ist, in dem achten Beispiel, in dem die Dicke 18 mm ist und in dem neunten Beispiel, in dem die Dicke 20 mm ist. Die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnitts wurde weiter verkürzt.
In dem vierten Beispiel, in dem die Dicke der Frontplatte 126 4 mm ist, war jedoch die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes größer als 1 m, d. h. 3,0 m. Der Grund dafür ist, dass die Frontplatte 126 zu dünn war. Die dünne Frontplatte 126 war nicht in der Lage, das Volumen an totem Metall zu reduzieren, das aus Kernmaterial 122 besteht und somit wurde ein vierlagiges beschichtetes Material in einem frühen Stadium des Fließpressens ausgebildet.
In dem zehnten Beispiel, in dem die Dicke der Frontplatte 126 auf 23 mm erhöht wurde, war ein Beschichtungsverhältnis in einem frühen Stadium des Fließpressens zu hoch und ein Abschnitt mit massiver Beschichtung (fehlerhaft beschichteter Abschnitt) wurde erzeugt.
Aus dem Vorstehenden wurde herausgefunden, dass zum vorteilhaften Kürzen der Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes beim Herstellen eines beschichteten Materials der Neigungswinkel bevorzugter weise auf 55–85° festzusetzen ist. Zusätzlich zum Festsetzen des Neigungswinkels auf 55–85°, dass der Durchmesser der Frontplatte 126 bevorzugterweise auf 90–100% des Durchmessers des Rohlings 120 festzusetzen ist, um weiter die Erzeugung einer Blase zu verhindern. Zusätzlich zum Festsetzen des Neigungswinkels auf 55–85°, wurde herausgefunden, dass die Dicke der Frontplatte 126 bevorzugterweise auf 5–20% des Durchmessers des Rohlings 120 festzusetzen ist, um die Länge des fehlerhaft beschichteten Abschnittes zu weiter verkürzen.
Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist leicht ersichtlich, dass die Erfindung in einer Vielzahl an Arten ausgeführt werden kann.
Beispielsweise kann die Außenfläche der Frontplatte 126 in der Form eines Kegels ausgebildet sein, der entlang der Neigung der Druckfläche 102a der Matrize 102 gepasst wird. Da der Raum zwischen der Frontplatte 126 und der Matrize 102 verringert wird, ist dies beim Vermeiden des Erzeugens von Blasen effektiv.
5 zeigt ein Beispiel, in dem die Außenfläche 126b der Frontplatte 126 in der Form eines Kegels ist. In 5 wird der Winkel der Außenfläche 126b bezüglich der Achse A auf 70° festgesetzt, sodass er für einen Fall passt, bei dem die Druckfläche 102a der Matrize 102 in einem Winkel von ungefähr 70° bezüglich der Achse A der Matrize 102 geneigt ist.
Wie in 6 dargestellt, kann der beschichtete Rohling 120 hohl sein. Durch Anordnen des Formkerns 112, der den Rohling 120 in dem Behälter 108 durchdringt und durch Bewegen der Matrize 102 und des Formkerns 112 relativ zum Rohling 120 kann beim Rückwärtsfließpressen ein beschichtetes Material (fließgepresstes Material) in der Form eines Rohrs von der Matrizenöffnung 102b erhalten werden.
In diesem Fall ist das Kernmaterial 122 in der Form eines rohrförmigen Elements mit einem Durchgangsloch 122a, das sich in der Axialrichtung erstreckt. Zusätzlich ist die Frontplatte 126 in der Form eines Ringes, mit einem Durchgangsloch 126c, das sich in der Axialrichtung erstreckt. Wie in 6 dargestellt, entspricht ein Durchmesser des Durchgangsloches 122a und 126c einem Durchmesser des Formkerns 112.
Ein beschichteter Rohling 120 hat ein Kernmaterial 122 dessen Außenfläche mit einem Beschichtungsmaterial 124 beschichtet ist. Eine ringförmige Frontplatte 126 ist am Kopf des beschichteten Rohlings 120 vorgesehen. Die Frontplatte 126 ist aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial 124 hergestellt. Während der beschichtete Rohling 120 fließgepresst wird, strömt die Frontplatte 126 zuerst aus. Dementsprechend bildet anstatt des Kernmaterials 122 die Frontplatte 126 das tote Metall aus. Da darüber hinaus diese Frontplatte 126 aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial 124 hergestellt ist, wird kein fehlerhaft beschichtetes Material, wie beispielsweise ein dreilagiges beschichtetes Material ausgebildet. Da außerdem eine Rohling-Druckfläche 102a hin zu einer Achse A der Matrize in einem Winkel von 55–85° geneigt ist, wird das Volumen an totem Metall verringert und deshalb ist es möglich, das fehlerhaft beschichtete Material hinausströmen zu lassen, selbst wenn es in einem frühen Stadium des Fließpressens erzeugt wird.

Claims

Rückwärtsfließpress-Verfahren eines beschichteten Materials zum Herstellen eines beschichteten Material durch Rückwärtsfließpressen, bei dem eine Matrize (102) forciert wird sich relativ hin zu einem Rohling (120) zu bewegen, der in einen Behälter (108) eingesetzt ist, dabei hat der Rohling ein zylindrisches oder röhrenförmiges Kernmaterial (122) und ein Beschichtungsmaterial (124), welches eine Außenfläche des Kernmaterial bedeckt, dabei ist das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet: Vorbereiten einer Matrize (102) mit einer Rohling-Druckfläche (102a) dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Vorbereitens der Matrize (102) die Rohling-Druckfläche (102a) der Matrize (102) in der Fließpress-Richtung in einem Winkel von 55–85 Grad bezüglich der Achse (A) der Matrize geneigt ist; dabei weist das Verfahren des Weiteren folgende Schritte auf: Vorsehen einer runden oder ringförmigen Frontplatte (126) aus dem gleichen Material wie das Beschichtungsmaterial (124) an einem Ende des Rohlings (120); und Fließpressen der Frontplatte (126) zusammen mit dem Rohling (120).
Rückwärtsfließpressen eines beschichteten Materials gemäß Anspruch 1, wobei ein Durchmesser der Frontplatte 90–100% des Durchmessers des Rohlings ist.
Rückwärtsfließpressen eines beschichteten Materials gemäß Anspruch 1, wobei eine Dicke der Frontplatte 5–20% des Durchmessers des Rohlings ist.
Rückwärtsfließpressen eines beschichteten Materials gemäß Anspruch 1, wobei eine Außenfläche der Frontplatte in der Form eines Kegels ist, welche entlang der Neigung der Matrize gepasst ist.