-
Verfahren und Werkzeug zur Herstellung von sich verjüngenden Hohlkörpern
mit geringer Wandstärke, vorzugsweise Stockzwingen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und ein Werkzeug zur Herstellung von sich verjüngenden Hohlkörpern mit geringer
Wandstärke, vorzugsweise Stockzwingen.
-
Sich verjiingende keglige oder pyramidische Hohlkörper hat man bisher
entweder aus Blechen hergestellt, deren entsprechend geformte Zuschnitte zusammengebogen
und verlötet oder verschweißt wurden, oder man hat sie durch Hohlpressen eines Vorwerkstücks
\,oii kürzerer als der endgültigen länge in mehreren Arbeitsgängen gewonnen.
-
Das erstgenannte Verfahren, bei welchem die spitzen Hohlkörper aus
Blechteilen gebildet werden, die durch Schweißen oder Löten miteinander vereinigt
werden, hat den Nachteil umständlicher Herstellung und der geringen Haltbarkeit
der erzeugten Hohlkörper. Das andere bekannte Verfahren, solche sich verjüngenden
Hohlkörper durch Hohlpressen eines Vorwerkstücks von kürzerer als der endgültigenLänge
herzustellen, ist insofern nachteilig, als es nur in der Hitze ausgeführt werden
kann, weil die Verformung der mit Absätzen versehenen Vor- bzw. Zwischenwerkstücke
größte Plastizität des Werkstoffs voraussetzt, bei deren Nichtvorhandensein die
Verformung des Werkstoffs behindert wird, wodurch die Verformungswerkzeuge und das
Werkstück selbst zu Bruch gehen können. Dieses Verfahren bedingt daher eine ständige
Warmbehandlung der Vor- und Zwischemverkstücke
vom Beginn bis zum
Abschluß der einzelnen Arbeitsgänge und ist daher verhältnismäßig kostspielig, zumal
auch auf die Erhaltung einer glatten Oberfläche der Werkstücke geachtet werden muß,
die nur durch entsprechende "Zwischenbehandlung (Entzundern, Beizen) erzielbar ist.
-
Zur Abstellung dieser Mängel beschreitet die Erfindung einen anderen
Weg. Die Erfindung.besteht darin, daß der Spitzenwinkel des Vorwerkstückes durch
stufenweises Kaltziehen und -pressen absatzloser Zwischenwerkstücke verkleinert
wird, deren Wandstärke vom Vorwerkstück an bis zur annähernden Erreichung der Endform
an der Spitze größer ist als am Trichterrande, wobei der Werkstoff durch das Pressen
von der Längsmitte des Werkstückes nach beiden Enden hin verdrängt wird.
-
Dabei kann das der Endform vorausgehende Zwischenwerkstück eine gleichmäßig
starke Kegelwand aufweisen, die beim letzten Kaltzieh- und Preßvorgang nach einer
Zwischenglühung auf Maß verdünnt und zugleich geglättet wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft mittels eines Preßgesenkes
durchgeführt, bei dem die Gesenkmatrize eine keglige Zentrierfläche hat, deren Offnungswinkel
dem Spitzenwinkel des Vorwerkstückes entspricht, und die in die eigentliche keglige
Umformungsfläche übergeht, deren Spitzenwinkel gleich oder kleiner ist als der Spitzenwinkel
des Stempels.
-
Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Preßgesenkes besteht darin,
daß die Auswerferbohrung am Boden der Gesenkmatrize die Form für die Ausbildung
eines vollen Endteils bildet.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
-
Fig. i zeigt das Ausgangswerkstück (Rohling) in Ansicht; Fig.2 zeigt
ein vorgepreßtes Vorwerkstück im Schnitt; Fig. 3 stellt einen Schnitt durch das
weiter verformte Vorwerkstück dar; Fig. 4 bis 6 veranschaulichen den Verformungsvorgang
in drei Formwerkzeugen im Schnitt; Fig. 7 ist dieAnsicht eines gemäß .der Erfindung
hergestellten spitzen Hohlkörpers (Stockzwinge). Die Herstellung eines sich verjüngenden
Hohlkörpers geht zweckmäßig von einem Rohling aus, wie er als Stangenabschnitt i
in Fig. i veranschaulicht ist. Dieser Stangenabschnitt wird in einem entsprechend
profilierten Gesenk zu einer Art Näpfchen 2 (Fig. 2) vorgeformt. Aus diesem Näpfchen
2 oder auch unmittelbar aus dem Stangenabschnitt wird das in Fig. 3 dargestellte
Vorwerkstück 3 in bekannter Weise warm ausgeschmiedet. Das kann entweder in einem
zweiteiligen Gesenk oder mittels Preßmatrizen in der Schmiedemaschine erfolgen.
-
In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung an Vorwerkstücken
erläutert, die zu einem Hohlkörper mit in einem Fortsatz auslaufenden Spitzenteil
führen sollen, doch ist die Erfindung nicht auf derartige Werkstücke beschränkt;
sie ist auch anwendbar auf Werkstücke ohne einem solchen Fortsatz.
-
Kennzeichnend für das ``orwerkstück 3 ist, daß der Spitzenwinkel a
des Außenkegels kleiner ist als der Spitzenwinkel ß des Innenkegels. Hierdurch ergibt
sich eine nach der Kegelbasis zu kleiner werdende Wandstärke a mit entsprechender
Werkstoffanhäufung zur Kegelspitze hin, die zur späteren Ausbildung eine: vollen
Endteils eine Verdickung 4. hat. Der Innenkegel des Vorwerkstücks 3 endigt flach
mit einer Vertiefung 5, in die das Spitzenprofil 6 des Stempels ; der folgenden
Preßvorrichtung (Fig.4) paßt.
-
Das Vorwerkstück 3 wird in die Gesenkmatrize 8 eingebracht, die an
der oberen Kante eine keglige Zentrierfläche 9 aufweist, deren Öffnungswinkel x'
dem Spitzenwinkel a des Außenkegels des Vorwerkstücks 3 entspricht. Durch diese
Gestaltung der Zentrierfläche 9 wird selbsttätig eine Zentrierung des @'orwerkstücks
3 in der Gesenkmatrize 8 erzielt, die noch durch die an der Spitze des -\'orwerkstÜcks
3 vorhandene Verdickung 1 infolge des dadurch tiefliegenden Schwerpunktes des Vorwerkstückes
begünstigt wird.
-
Die Zentrierfläche 9 geht in die eigentliche Verformungsfläche io
über, deren Spitzenwinkel y vorzugsweise kleiner ist als der Spitzenwinkel 8 des
Stempels 7.
-
Es ist ersichtlich, daß beim Eindringen des Stempels 7 in das in die
Gesenkmatrize 8 eingelegte Vorwerkstück 3 letzteres über die Kante i i hinweg in
das Gesenk hineingezwungen wird. Dabei findet eine Verdrängung des Werkstotes aus
der Zone x-x (Fig. 3) in entgegengesetzte Axialrichtungen, sowohl nach unten als
auch nach oben, statt, wie sich auch der Werkstoff unter Schonung seines Faserverlaufs
bzw. -gefüges gleichmäßig längs der Verformungsfläche io strecken kann. Es findet
demnach sowohl ein Zieh- als auch ein Preßvorgang statt, wobei der nach unten wegfließende
Werkstoff in der Bohrung 12 des Auswerfers 13 Ausweichsmöglichkeit findet.
-
Dadurch, daß der Spitzenwinkel ,, der Verformungsfläche io einerseits,
bzw. der Spitzenwinkel 3 des Stempels 7 andererseits voneinander abweichen, verbleibt
dem durch das Werkzeug nach Fig. 4 verformten Werkstück genügend Werkstoffreserve
für die weitere Verformung im Formwerkzeug nach Fig. 5 a bzw. 5b. Die grundsätzliche
Ausbildung des folgenden Werkzeuges 7', 8' ist die gleiche wie die bezüglich Fig.
4 beschriebene, d. h. die Gesenkmatrize 8' hat eine Zentrierfläche g am oberen Rande,
deren Spitzenwinkel dem Spitzenwinkel ; des Vorwerkstücks 14 entspricht und die
in die eigentliche Verformungsfläche iö übergeht, welche ihrerseits ihre Fortsetzung
in der Auswerferbohrung 12' des Auswerfers 13' hat. Der Unterschied des Werkzeugs
7', 8' gegenüber dem `'Werkzeug 7, 8 besteht lediglich in einer Verkleinerung des
Spitzenwinkels - des Stempels 7' gegenüber dem Spitzenwinkel #,y der Verformungsfläche
io der Gesenkmatrize
B. Hierdurch ergibt sich eine Verlängerung
des Mantels der Verformungsfläche iö und damit eine entsprechende Verlängerung des
Werkstücks während der Verarbeitung im Preßgesenk 7', 8'.
-
Fig. 5 a veranschaulicht die Zentrierung des Zwischenwerkstücks 14,
die in gleicher Weise vor sich geht, wie bezüglich Fig.4 und Vorwerkstück 3 beschrieben.
In Fig. 5 b ist das in diesem Arbeitsgang fertiggestellte Zwischenwerkstück 15 wiedergegeben,
bei dessen Ausbildung der Werkstofffluß unter Verlängerung des Werkstücks bzw. seines
Endteils i6 ebenso gleichmäßig nach unten und oben verläuft wie bezüglich des Zwischenwerkstücks
14 (Fig. 4) erläutert.
-
Bei dem Werkzeug nach Fig. 5 a und 51 hat der Stempel 7' den gleichen
Spitzenwinkel e wie die Verformungsfläche iö . Das hat seinen Grund darin, weil
die Schlußoperation (Fig.6) keine starke Werkstoffverdrängung mehr benötigt, sondern
lediglich der Wandverdünnung und -glättung dient. Auch die Schlußwerkzeuge 7", 8"
haben grundsätzlich die gleiche Ausbildung wie die Vorwerkzeuge nach Fig. .4 und
5, nur daß der Spitzenwinkel ij noch kleiner ist als die Spitzenwinkel y und s.
-
Mit der Ausbildung des Werkstücks 17 ist der Kaltverarbeitungsvorgang
in der Hauptsache beendet. Es folgen lediglich das Abschneiden eines etwaigen Grates
18, das Anfräsen einer Spitze i9 (Fig. 7) am Endteil 16' sowie etwa weiter erforderliche
Oberflächenbehandlung durch Galvanisieren oder Farbgebung. Wird eine Stockzwinge
2o ausgebildet, so wird an ihrem oberen Rande noch ein Loch 21 für den Befestigungsstift
vorgesehen.
-
Das ganze Verfahren geht in kaltem Zustand der Vorwerkstücke vonstatten.
Wärmeeinwirkung ist lediglich für das Ausschmieden des ersten Vorwerkstücks 3 und
für eine Zwischenglühung zwischen den Arbeitsgängen nach Fig. 5 und 6 erforderlich
mit entsprechender Entzunderung, die durch einfaches Trommeln geschehen kann. Das
fertige Werkstück hat durch die letzte Kaltoperation die erforderliche natürliche
Härte und bedarf keiner weiteren Härtebehandlung. Seine Wandstärke ist gegenüber
den Wandstärken von Preßlingen, die warm verarbeitet werden, ungleich geringer.
Es können Hohlkörper der beschriebenen Art mit Wandstärken bis zu o,5 mm hergestellt
werden.