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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formstücken aus nicht
eisenartigen Metallen Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von geformten
Stücken aus nicht eisenartigen Metallen, insbesondere aus Aluminium und Aluminiumlegierungen.
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Die Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, welches es ermöglicht,
Werkstücke herzustellen mit den Eigenschaften von geschmiedeten oder gestreckten
Stücken aus Formstücken, die durch Gießen entstanden sind, und welche mit Rücksicht
auf ihre Form oder auf ihre Zusammensetzung nicht geschmiedet, gestreckt oder auf
andere Weise mechanisch behandelt werden können.
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Dies Verfahren ist auf die verschiedensten Formstücke anwendbar, insbesondere
auf verwickelte Formstücke, welche z. B. nicht durch Pressen hergestellt werden
können, aber gute mechanische Eigenschaften haben müssen. Es seien z. B. genannt:
metallene Flügel von Schiffsschrauben, Zahnräder und andere Maschinenteile. Das
Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn metallene Werkstücke Teile aus anderem Metall
enthalten.
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Erfindungsgemäß wird das Werkstück, welches in geeigneter Weise durch
ein Gußverfahren hergestellt worden ist, in der Weise in einer Form einem Druck
ausgesetzt, daß es in 'eine geschlossene Form gelegt wird, welche aus fest miteinander
verbundenen, zum Zweck der Formgebung im wesentlichen die ganze Oberfläche des Werkstückes
umschließenden Teilen besteht und daß sodann auf eine begrenzte Fläche des Werkstückes
mit Hilfe eines Stempels ein Druck ausgeübt wird, um das Material des Werkstückes
in die Form zu pressen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet demnach nicht in der Weise,
wie es bereits bekannt ist, daß z. B. ein Hohlraum zwischen zwei Gesenken mit Metall
ausgefüllt wird und die Gesenke sich näher gebracht werden, so daß das zwischen
ihnen befindliche Metall
einem Druck unterworfen wird. Dort wird
das Drücken des geschlossenen Werkstückes im wesentlichen durch die Oberflächen
der Formen bewirkt, die gegeneinander bewegt werden.
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Der auf die erfindungsgemäße Weise auf eine beschränkte Fläche des
Werkstückes ausgeübte Druck teilt sich der ganzen Masse im Innern der Form mit,
so daß das Metall genau die gewollte Form annimmt, wobei vorhandene Gußfehler beseitigt
-werden, so daß eine Struktur entsteht mit besseren technologischen Eigenschaften.
sowohl in bezug auf Widerstand als auch auf Elastizität.
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je nach der Eigenschaft des Metalls kaiirr dieser Vorgang bei normaler
Temperatur oder bei mehr oder wenig höheren Temperaturen durchgeführt «erden. Bei
Aluminiumlegierungen z. B. ist das Werkstück ungefähr auf eine Temperatur von i
So' C zu bringen, während bei Messing die gewöhnliche Preßtemperatur gewählt werden
kann.
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je nach dem verwandten Metall und der in Frage kommenden Temperatur
ändert sich auch der aufzunehmende Druck: in großen Grenzen. Bei hohen Temperaturen
genügt, z. B. bei Messing, ein Druck von 15 kg/min'=, während bei kalter Behandlung,
z. B. bei Aluminium und dessen Legierungen, der Druck bis auf iso'aoo l;-,'mm= gebracht
werden. muß.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine mechanische Vorrichtung vorgesehen,
mit welcher das Verfahren durchgeführt werden kann. Zwei Ausführungsformen dieser
Vorrichtung sind auf der Zeichnung dargestellt.
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Die Fig. i stellt einen senkrechten Schnitt durch eine Formpresse
dar, welche für lange Formstücke bestimmt ist, z. B. für Flügel einer metallenen
Schiffsschraube.
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Die Fig. a stellt einen Längsschnitt einer Presse für die Herstellung
von Formstücken anderer Art dar, z. B. von Zahnrädern.
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In der Fig. i sind mit i und i' die beiden Hälften einer Form bezeichnet,
welche durch die beiden Platten 2 und a' zusammengepreßt werden. z. B. durch Bolzen
3.
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Die Form i, i' kann geheizt werden. Sie hat eine Öffnung mit geringem
Querschnitt, durch welche ein Druck auf das Innere der Form ausgeübt wird. Bei dem
Werkstück gemäß Fig. i wählt man zweckmäßigerweise ein Loch, welches in der Achse
des Formstückes liegt, so daß es sich zur Hälfte in jedem der beiden Formstücke
(Formhälften) befindet.
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In diesem Loch ist ein Verbindungsstück 4 angebracht, in welchem ein
Stempel s durch einen Kolben 6 eines hydraulischen Zylinders 7 bewegt wird. Der
Zylinder ,7 hat an seinen beiden Enden die Öffnungen 8 und 9, an «-elche Rohre angeschlossen
sind, die wiederum über nicht dargestellte, die Flüssigkeit steuernde Hähne mit
einem Druckerzeuger bzw. einer Pumpe verbunden sind.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i ist das Verbindungsstück 4 unmittelbar
mit den beiden Formhälften in der Weise verbunden, tlaß Wulste io in Aussparungen
der Formhälften eingreifen. Die Form könnte auch mit einer Muffe versehen. «erden,
auf die dann erst das Verbindungsstück .1 aufgesetzt würde.
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Der Stempel 5, welcher in dein Verbindungsstück 4 geführt ist, wirkt
unmittelbar auf eine entsprechende Fläche des Werkstückes i i ein, welches sich
in der Form befindet und von welchem ein Ansatz i z in das VerbindUngsstück 4. hineinragt.
Dies Stück i z stellt eine Metallreserve dar.
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Wenn nun Flüssigkeit in den Zylinder,-hinter den Kolben 6 gedrückt
wird, z. B. mit cio bis i So k-,/mm'= bei Aluminium, teilt der Stempels den Druck
dem Teil 12 mit und damit dem Werkstück i i in seiner ganzen Masse, die dadurch
in die Form geprel:)i wird, wie bei einem regelrechten Prel:3vorgang-Das Metall,
welches notwendig ist, um die Form voll a(iszufüllen, und um den Volumenunterschied,
der durch die sich dabei verändernde Dichte des Metalls gegeben ist, auszugleichen,
ist durch das Metallstück i gegeben.
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Man erhält auf diese Weise ein Werkstück, welches keiner Nachbearbeitung
mehr bedarf und infolge des hohen Druckes eine mechanische Behandlung erfahren hat,
die ihm gute Eigenschaften verleiht.
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Dies Verfahren kann in gleicher Weise sehr vorteilhaft auf andere
Formstücke angewendet werden- Dann sieht man zweckmäßiigerweise eine andere Art
der Verbindung zwischen der Form und dem Teil, welches den Druck ausübt, vor.
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Fig. 2 zeigt, wie ein flaches Zahnrad geformt wird. Die Öffnung, durch
welche der Druck sich auf das Werkstück auswirkt, ist mit einer Erweiterung 13,
die sich in dem oberen Teil der Form befindet, versehen. Die Form i ist hier aus
drei Teilen gebildet. Das Verbindungsstück .1, an welchem der Zylinder ; befestigt
ist, ist mit Wulsten i o versehen, die in entsprechende Aussparungen der Platte
a der Presse eingreifen.
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In der Form, die heizbar eingerichtet werden kann, ist der Raum, in
welchen das Werkstück hineinkommt, um die Achse des Loches 13, in welches der Stempel
5 hineindringt. konzentrisch angeordnet.
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Das gegossene Werkstück hat einen besonderen Ansatz 14, der in den
Raum 13 hineinragt, und auf diesen Ansatz drückt der Stempel 5.
Auch
in diesem Fall wirkt sich der Druck so aus, wie an Hand von Fig. i beschrieben.
Man erzielt auf diese Weise eine einwandfreie äußere Form, und die Struktur des
Werkstückes wird verbessert.
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Das beschriebene Verfahren ist auf alle Werkstücke mit verwickelten
Formen anwendbar, und es können in dem Formstück noch Einschlüsse anderen Metalls
enthalten sein; das in der Form liegende Werkstück ändert seine Lage nicht, so daß
die eingeschlossenen Metallteile auch in der richtigen Lage liegenbleiben.