DE861777C

DE861777C - Verfahren zur Kaltformung von Werkstoffen, insbesondere Metallen, mit ausgepraegter Fliessgrenze

Info

Publication number: DE861777C
Application number: DED573A
Authority: DE
Inventors: Emil Deussen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-17
Filing date: 1949-12-17
Publication date: 1953-01-05

Description

Verfahren zur Kaltformung von Werkstoffen, insbesondere Metallen, mit ausgeprägter Fließgrenze Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kaltformung von insbesondere metallischen Werkstoffen mit ausgeprägter Fließgrenze durch Zug-, Druck- oder Schubkräfte, das darauf beruht, das Ausgangswerkstück in erzwungene Schwingungen zu versetzen und während der Verformung im Schwingungszustand zu erhalten. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die erzwungene Schwingung einer Oberschwingung der Eigenschwingungszahl des Ausgangswerkstücks entspricht. Wenn das durch Kaltformgebung zu fertigende Werkstück ein Rotatiopskörper ist, wird das als Rotationskörper vorgeformte Ausgangswerkstück erfindungsgemäß in Umdrehungen versetzt und. gleichzeitig Schwingungen mit einer Schwingungszahl von mindestens zo ooo in der Minute unterworfen. Die auftretenden Zentrifugalkräfte in Verbindung mit den Schwingungsimpulsen bringen den Werkstoff in den Fließzustand, so daß nur noch geringe Verformungskräfte erforderlich sind, um dem Werkstück die endgültige Gestalt zu geben.
Das plastische Verhalten von metallischen Werkstoffen oberhalb ihrer Fließgrenze tritt z. ß. bei den bekannten Oberflächendrücken in Erscheinung; dabei gerät aber nur eine engbegrenzte Schicht in der unmittelbaren Umgebung des den Druck ausübenden Werkzeugs in den Fließzustand, so daß an dieser Stelle eine lastische Verformung durch Verlagerung der Moleküle eintritt. F ner ist ein Verfahren zum Formen von Werkston in warmem oder kaltem Zustand belzan=eworden, wobei das dirnüng bewirkende Werkzeug in. Vibrationen von mehr als 5oo Schwingungen in der Minute versetzt w eB°isielsweise wird nach diesem Verfahren ein Dorn innerhalb eines Hohlkörpers in zur Arbeitsrichtung parallel oder rechtwinklig wirkende schnelle Schwingungen gebracht und gegen die Wandung des Hohlkörpers gedrückt. Ein Werkstück aus plastischem Material kann auf diese Weise mit geringem Kraftaufwand verformt werden, wobei z.. B. eine Ausweitung des Hohlkörpers entsteht, wenn entweder der Hohlkörper oder der Dorn in Umdrehung versetzt wird. Bei nicht plastischem Werkstoff, wie Eisen Kupfer öd. dgl., so11- nach der dieses erfahren schützendien Patentschrift das Halbzeug zunächst vor-Igewärmb werden, so daß es dadurch in den halbplastischen Zustand versetzt wird. Als Ursache der leichten Verform:barkeit eines Werkstoffes nach diesem Verfahren wird einerseits -die Verminderung der Reibung zwischen dem vibrierenden Werkzeug und andererseits die Herabsetzung- dter_;nneren ei.-f bunte im Werkstoffgefü e an @e eben. Der Formändwider@st@"an°@,s erkstücks wird also bei diesem Verfahren dadurch herabgesetzt, daß das Werkzeug in schnellen Schlägen auf die Oberfläche des Werkstücks trifft und; dabei dien Werkstoff in einem gew' sser#-Bereich zum@Mitschwin_en bringt.
Die Erfindung geht demgegenüber von der neuen Erkenntnis aus, daß das ganze Werkstück in erzwungene Schwingungen versetzt werden muß, um den Werkstoff in den Fließzustand überzuführen. Auf diese Weise gelingt es, den Werkstoff bis in sein inneres Gefüge gleichzeitig so zum Fließen zu bringen, daß sich das Werkstück durch kleinste Zug-,_ Druck- oder Schubkräfte weitgehend verformn läßt, ohne daß dabei der innere Zusammen.-halt des Werkstoffgefüges verlorengeht. Im Gegensatz dazu kann bei dem bekannten Verfahren der Fließzustand nur auf einem engbegrenz.ten Gebiet in unmittelbarer Umgebung des vibrierenden Werkzeugs eintreten, ohne in die Tiefe des Werkstoffes zu dringen. Die durch geringe, äußere Kräfte erreichbare Verformung bleibt daher in diesem Falle auf einen engen Bereich beschränkt und kann nicht wesentlich über die beim Oberflächendrücken eintretenden Wirkung hinausgehen, weil nur an der Druckstelle plastische Verformungen unter Überschreitung der Fließgrenze auftreten und in der benachbarten Zone wiederum elastische Spannungen hervorrufen, die nichts zu einer dauernden Verformüng -führen. Bei der planmäßigen Erprobung des Verfahrens nach der Erfindung mit verschiedenartigen Werkstöffen hat sich weiter gezeigt, daß da"s Verhalten eines in den Schwingungszustand versetzten Werkstoffes von seiner Gefügestruktur und seinen Festigkeitseigc:nschaften abhängig- ist. Bestimmte Werkstoffe, welche eine ausgeprägte Fließgrenze haben, wie.zY, B. Flußstahl, sind, vorzugsweise für die Kaltformgebung nachdem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet. Wenn beispielsweise ein Ring aus Flußstahl durch äußere Einwirkung in erzwungene Schwingungen versetzt wird, die zum kritischen Schwingungszustand des Ringes führen, kann der umlaufende Ring durch ein an seiner Innenfläche angreifendes und in der- Verformungsrichtung vorgeschobenes Werkzeug, einen Dorn od. dgl., unter ganz geringer Druckwirkung in wenigen Sekunden auf: das Mehrfache seines Durchmessers aufgeweitet werden, ohne daß Risse oder Sprünge, entstehen. So wurde z. B. ein Ring mit kegeligem Innenprofil von 30 mm mittlerem Innen- und 75 mm Außendurchmesser in einem nur 2 bis 3 Sekunden währenden Arbeitsgang in einen Profilring von 112/I35 mm Durchmesser bei gleichbleibender Höhe von 25 mm umgeformt. Der so geformte Ring hatte allseitig glatte Oberflächen, wobei der äußere Umfang des zu formenden Profilringes durch einen mitumlaufen.den Formring begrenzt war. Der Profilring war damit gebrauchsfertig, oder er war, je nach dem Verwendungszweck nur noch nachzuschleifen. Die- Herstellung eines solchen Ringes dauert dagegen nach dem üblichen Verfahren durch Walzen und spanabhebende Bearbeitung auf der Drehbank etwa 6 bis 8 Minuten. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert also nur einen Bruchteil der Zeit, welche bei dien üblichen Verfahren für die Kalt- oder Warmformgebung benötigt wird. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine bedeutend weitergehende Formänderung in einem einzigen Arbeitsgang als nach den bisher bekannten, Verfahren. Kennzeichnend für das Verfahren nach der Erfindung ist ferner der Umstand, daß das Volumen des fertiggeformten Werkstücks gleich dem Volumen des Ausgangskörpers ist; es entsteht also im Gegensatz zu den üblichen spanabhebenden Verfahren keinerlei Materialabfall. Der dadurch erzielte technische Fortschritt ist so groß, daß das erfindungsgemäße Verfahren geeignet er-) scheint, die Bearbeitung von Metallen mit ausgeprägter Streckgrenze grundsätzlich umzugestalten.
Es gibt zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung, wo-für die angeführte Formgebung eines Profilringes nur ein Beispiel ist. Ohne weitere Anwendungsbeispiele zu bringen, sei nur auf die Kaltformgebung verschiedenartiger Hohlkörper nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hingewiesen, die in ähnlicher Weise der Erfindung entsprechend hergestellt werden können.

Claims

PATENTAN-SPRÜ-CHE; z. Verfahren zur Kaltformung von insbesondere metallischen Werkstoffen mit ausgeprägter Fließgrenze durchVerformungskräfte, wie Zug-, Druck- und Schubkräfte, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangswerkstück in erzwungene Schwingungen versetzt und während; der Verformung im Schwingungszustand erhalten wird.
2. Verfahren nach. Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die erzwungene Schwingung einer Oberschwingung der Eigenschwingungszahl dies Ausgangswerkstücks entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangswerkstück als Rotationskörper bei schneller Umdrehung in erzwungene Schwingungen versetzt wird, so daß die auftretenden Zentrifugalkräfte als zusätzliche Verformungskräfte wirken. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 236 8015.