EP0172300B1 - Method and device for obtaining close work piece tolerances in forging processes, in particular in isothermic forging processes - Google Patents
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- EP0172300B1 EP0172300B1 EP85100918A EP85100918A EP0172300B1 EP 0172300 B1 EP0172300 B1 EP 0172300B1 EP 85100918 A EP85100918 A EP 85100918A EP 85100918 A EP85100918 A EP 85100918A EP 0172300 B1 EP0172300 B1 EP 0172300B1
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- die
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- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K31/00—Control devices specially adapted for positioning tool carriers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
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- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
Definitions
- the invention is based on a method for achieving narrow workpiece tolerances in drop forging according to the preamble of claim 1 and on a device according to the preamble of claim 5.
- DE-B-1232439 specifies a test device for the pneumatic monitoring of a die press, the back pressure of a compressed air column serving as a criterion for the spatial position of the upper die relative to the lower die. Channels are worked into the two halves of the die, the openings of which, in the case of an exact match of their relative position, come to coincide exactly. The resulting dynamic pressure of a compressed air flow introduced into one of the die halves is measured. If the position of the die halves deviates from the target value due to a lateral shift, additional flow resistances arise which increase the dynamic pressure. The size of the side shift can be concluded from the pressure comparison. Although this device allows indirect lateral deviations of the die halves to be monitored, the correction must, however, be made after the pressing process has been interrupted by readjustment (lateral shifting possibly by hand). The above shortcomings remain.
- the invention is based on the object of specifying a method and a device according to which narrow workpiece tolerances can be achieved in a simple manner, in particular in isothermal die forging with heated tools, while at the same time being economical to produce.
- the method and equipment should be such that they can also be used by less experienced and trained personnel.
- 1 shows the schematic elevation of a forging press with the associated tool halves for the purpose of illustrating the problem. Certain symmetry relationships were assumed and a suitable coordinate system with the axes x, y, and z laid through the virtual center of the press was chosen, the latter coinciding with the pressing direction (direction of movement of the punch or press table).
- 1 is the upper, 2 the lower die half, which is attached to the upper press table 3 or the lower fixed press table 4 via respective intermediate members.
- the corresponding upper 5 and lower 6 base plates are screwed directly onto the press tables 3 and 4.
- the base plates 5 and 6 in turn carry the insulating bodies 7 and 8, respectively.
- the upper insulating body 7 is firmly embedded in the upper base plate 5, while the lower insulating body 8 is arranged laterally movable in relation to the lower base plate 6 in the xy plane.
- the jaws 9 are used to guide and fix the latter during the pressing process.
- the entire structure of the forging press, including the tool, can generally be assumed to be centrally symmetrical to the z-axis, with circular cross sections of the individual components, but of course the shape and dimensions of the workpiece are appropriate other cross-sectional shapes (for example square or rectangular) are also conceivable.
- FIG. 1 shows the schematic representation of a measuring principle for the tool with the aid of a laser interferometer.
- 1, 2 represent the two overlapping die halves in the floor plan.
- 10 is a thin rod serving as a mirror support, 11 each a mirror.
- 12 is a laser generator and interferometer, on which the displacements of the die halves 1 and 2 transmitted via 10 and 11 can be read on two mutually perpendicular coordinate axes.
- 13 is the laser beam. This principle of the optical measurement of distances requires no further explanation.
- FIG. 3 shows the arrangement of a measuring device for the die halves by means of a button in elevation or section and in plan view.
- the reference numerals 1, 2, 5, 6 correspond exactly to those in FIG. 1.
- 14 represents a rod-shaped measuring probe, 15 the associated cooling jacket serving for its cooling. With 16, the corresponding measuring probe / cooling jacket is in the intended position bringing delivery mechanism referred. 17 is the lower half of the die 2 carrying, in the xy plane movable adjustment plate.
- the arrows 18 represent the measurement directions to be recorded.
- the axes x, y, z correspond to those of FIG. 1.
- Fig. 4 shows the basic arrangement of a displacement device based on set screws for a die half in the plan.
- the reference numerals 2 and 6 correspond to those of Fig.1.19 is a radially arranged rotating arm embedded in the adjusting plate 17, which enables the rotation of the lower die half 2.
- the lateral connection in the x or y direction is accomplished by adjusting screws 20.
- 21 is the servomotor belonging to a set screw 20 or the rotary arm 19.
- the directions of movement are indicated by the arrows 22.
- Fig. 5 relates to the basic arrangement of a lever-based displacement device for a die half in the plan.
- the meaning of the reference numerals 2, 6, 17 and 21 can be seen in FIG. 4.
- the lower die half 2 can be displaced or rotated in the xy plane by a total of four on the axes x and y, with their joint heads 24 engaging in corresponding joint sockets 25 of the adjusting plate 17 and each rotating by a bolt 26.
- the possible directions of movement 22 are marked by arrows.
- FIG. 6 shows a schematic illustration of the displacement of a die half in the xy plane by means of a lever mechanism according to FIG. 5. All reference numerals correspond to those in this last figure.
- the example shows an opposite pivotal movement of the adjusting lever 23 arranged on the x-axis, which is indicated by arrows and dashed lines, which means a displacement of the lower die half 2 in the y direction, indicated by arrows 22.
- FIG. 7 shows a schematic illustration of the rotation of a die half in the xy plane by means of a lever mechanism according to FIG. 5. All reference numerals correspond to those of this latter figure.
- the example shows a pivoting movement of all adjusting levers 23 shown in the same direction with arrows and dashed lines, which means a rotation of the lower die half 2 in the xy plane about the z axis (not shown, perpendicular to the plane of the drawing), indicated by arrows 22.
- FIG. 8 shows a block diagram of the basic sequence of the present working method.
- the individual means required to carry out the method are indicated schematically by rectangles.
- 27 is the entirety of the measuring device (e.g. according to FIG. 3).
- 28 is an electronic data processor 1 (translator), which converts the measurement data into a suitable form and forwards them to the computer 29.
- the additional data necessary for the correction (displacement, rotation of the lower die half 2) of the tool position are entered and the resulting control command is sent to the servomotors 21 via the electronic data processor II (translator 30).
- the control loop is closed mechanically by the tool, which is connected to the measuring device 27 (not shown).
- a workpiece blank in the form of a stepped double cone was forged isothermally.
- the blank had the following dimensions:
- the workpiece blank consisted of a material with the trade name «Nimonic 901» and had the following composition:
- a first workpiece blank was first heated in a furnace to a temperature of 1100 ° C. and then placed in a press equipped with heated tools and set up for isothermal forging.
- the upper (1) and lower (2) die halves were cylindrical in shape and had an outside diameter of 250 mm. They consisted of a molybdenum-based alloy, but could just as well consist of a specially heat-resistant nickel-based alloy.
- the die halves 1 and 2 had been preheated to a temperature of 1050 ° C.
- the workpiece blank was now isothermally formed into a forging in a conventional manner. It was asymmetrical in shape and had convex and concave boundary surfaces in its thin part. At its thicker end it had a maximum width (approximately in the y direction, Fig. 3) of approximately 40 mm and a maximum height (approximately in the z direction) of approximately 30 mm, while it was approximately in the middle of the thinner Partly had a width (approximately in the y direction) of approximately 40 mm and an average thickness (approximately in the z direction) of approximately 5 mm with a maximum thickness along an edge of the thinner part of approximately 15 mm.
- the lower die half 2 was then displaced or rotated in the xy plane relative to the upper die half 1 until the presumably optimal correction was achieved. Neither the press nor the tool need be cooled down. The correction can be carried out when the die halves 1 and 2 are warm.
- a second workpiece blank was then heated to a temperature of 1100 ° C. and introduced into the press.
- the entire process of isothermal pressing, measuring and, if necessary, correcting was then repeated in the manner described above.
- the desired accuracy of the forging is achieved after inserting the second or third workpiece blank into the press.
- a larger series of workpieces can then be forged one after the other, the relative position of the two die halves 1 and 2 relative to one another being measured at random from time to time and any necessary correction being carried out immediately.
- the advantages of the new method and the proposed devices and apparatus are the time saved, especially the considerable shortening of the dead times in the entire forging process, in particular when setting up. In addition, the cumbersome cooling and measuring of the cooled workpiece and the complicated conversion for the conventional correction of the entire geometric pressing parameters are avoided.
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erzielung enger Werkstücktoleranzen beim Gesenkschmieden nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und von einer Vorrichtung nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 5.The invention is based on a method for achieving narrow workpiece tolerances in drop forging according to the preamble of
Beim Gesenkschmieden von verhältnismässig komplizierten, asymmetrischen Werkstücken erleiden die beiden Gesenkhälften im Verlauf der gegenseitigen Annäherung während des Pressvorgangs eine Relativbewegung in der zur Pressrichtung (z) senkrechten Ebene (xy). Diese im allgemeinen aus Verschiebungen und Drehungen bestehende, die erzielbare Werkstücktoleranz weitgehend bestimmende Relativbewegung kann ihre Ursachen in unvollkommener Führung, in thermisch und/oder mechanisch bedingten Verformungen, in asymmetrischen Fliess- und Reibungskräften des zu schmiedenden Werkstoffs usw. haben. Beim konventionellen Schmieden hat man schon versucht, diesen Bewegungen durch entsprechende zusätzliche Führung der Werkzeuge zu begegnen (K. Lange, Lehrbuch der Umformtechnik, Bd. 2, Massivumformung, S.149-155, Springer, Berlin, Heidelberg, New York 1974; Metals Handbook 1970, 8th Edition, Ohio 44073, Vol. 5, Forging and Casting, Locks and Counterlocks, p.21-23).When forging relatively complex, asymmetrical workpieces, the two die halves undergo a relative movement in the plane (xy) perpendicular to the pressing direction (z) in the course of the mutual approach during the pressing process. This relative movement, which generally consists of displacements and rotations and largely determines the achievable workpiece tolerance, can have its causes in imperfect guidance, in thermally and / or mechanically induced deformations, in asymmetrical flow and frictional forces of the material to be forged, etc. In conventional forging, attempts have already been made to counteract these movements by appropriate additional guidance of the tools (K. Lange, Textbook of Forming Technology, Vol. 2, Massive Forming, pp. 149-155, Springer, Berlin, Heidelberg, New York 1974; Metals Handbook 1970, 8th Edition, Ohio 44073, Vol. 5, Forging and Casting, Locks and Counterlocks, p.21-23).
Will man enge Werkstücktoleranzen erreichen, so erweist sich eine nachträgliche, nach einem ersten Versuch vorzunehmende Verschiebung einer Werkzeughälfte als unumgänglich. Dies kann eine langwierige Versuchsreihe bedingen, da man sich dem Idealzustand nur schrittweise annähern kann, indem der Pressvorgang jeweils unterbrochen werden muss und das Erkalten von Werkstück und eventuell Werkzeug abgewartet werden muss. Das wiederholte Nachmessen des Werkstückes ist aufwendig und erfordert viel Zeit, da das Werkstück vor dem Messen zusätzlich mechanisch bearbeitet (entgratet) werden muss, um seine Form und Dimension beurteilen zu können. Während dieser toten Zeit steht die Schmiedepresse still.If you want to achieve tight workpiece tolerances, a subsequent shifting of a tool half after a first attempt proves to be unavoidable. This can require a lengthy series of tests, since the ideal condition can only be gradually approached by interrupting the pressing process and waiting for the workpiece and possibly the tool to cool down. Repeated re-measuring of the workpiece is complex and requires a lot of time, since the workpiece must also be mechanically processed (deburred) before measuring in order to be able to assess its shape and dimension. The forging press stops during this dead time.
In der DE-B-1232439 ist eine Prüfeinrichtung zur pneumatischen Überwachung einer Gesenkpresse angegeben, wobei als Kriterium für die räumliche Lage des Obergesenks zum Untergesenk der Staudruck einer Pressluftsäule dient. In die beiden Gesenkhälften sind Kanäle eingearbeitet, deren Öffnungen im Falle der genauen Übereinstimmung von deren relativer Lage genau zur Deckung kommen. Der dabei auftretende Staudruck eines in eine der Gesenkhälften eingeleiteten Pressluftstromes wird gemessen. Weicht die Lage der Gesenkhälften durch seitliche Verschiebung vom Sollwert ab, entstehen zusätzliche Strömungswiderstände, die den Staudruck ansteigen lassen. Aus dem Druckvergleich kann auf die Grösse der Seitenverschiebung geschlossen werden. Diese Vorrichtung gestattet zwar, örtliche Seitenabweichungen der Gesenkhälften indirekt zu überwachen, worauf die Korrektur jedoch nach Unterbruch des Pressvorgangs durch Neueinstellung (Seitenverschiebung eventuell von Hand) erfolgen muss. Die oben genannten Unzulänglichkeiten bleiben bestehen.DE-B-1232439 specifies a test device for the pneumatic monitoring of a die press, the back pressure of a compressed air column serving as a criterion for the spatial position of the upper die relative to the lower die. Channels are worked into the two halves of the die, the openings of which, in the case of an exact match of their relative position, come to coincide exactly. The resulting dynamic pressure of a compressed air flow introduced into one of the die halves is measured. If the position of the die halves deviates from the target value due to a lateral shift, additional flow resistances arise which increase the dynamic pressure. The size of the side shift can be concluded from the pressure comparison. Although this device allows indirect lateral deviations of the die halves to be monitored, the correction must, however, be made after the pressing process has been interrupted by readjustment (lateral shifting possibly by hand). The above shortcomings remain.
Aus den vorliegenden Gründen besteht ein namhaftes Bedürfnis, insbesondere beim isothermen Gesenkschmieden, das Arbeitsverfahren zu verfeinern und rationeller zu gestalten.For the present reasons, there is a notable need, particularly in isothermal drop forging, to refine the work process and make it more efficient.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, wonach insbesondere beim isothermen Gesenkschmieden mit beheizten Werkzeugen auf einfache Weise enge Werkstücktoleranzen bei gleichzeitig wirtschaftlicher Fertigung erreicht werden können. Methode und Geräte sollen so beschaffen sein, dass sie sich auch von weniger erfahrenem und geschultem Personal anwenden lassen.The invention is based on the object of specifying a method and a device according to which narrow workpiece tolerances can be achieved in a simple manner, in particular in isothermal die forging with heated tools, while at the same time being economical to produce. The method and equipment should be such that they can also be used by less experienced and trained personnel.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs.5 gelöst.This object is achieved by the features of
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben. Dabei zeigt:
- Fig. 1 den schematischen Aufriss einer Schmiedepresse mit den zugehörigen Werkzeughälften;
- Fig. 2 die schematische Darstellung eines Messprinzips für das Werkzeug mittels Laser-Interferometer;
- Fig. 3 die Anordnung einer Messvorrichtung für die Gesenkhälften mittels Taster im Aufriss/ Schnitt und Grundriss;
- Fig. 4 die grundsätzliche Anordnung einer Verschiebevorrichtung für eine Gesenkhälfte mittels Stellschrauben im Grundriss;
- Fig: 5 die grundsätzliche Anordnung einer Verschiebevorrichtung für eine Gesenkhälfte mittels Hebeln im Grundriss;
- Fig. 6 eine schematische Darstellung der Verschiebung einer Gesenkhälfte in derxy-Ebene mittels Hebelmechanismus;
- Fig. 7 eine schematische Darstellung der Drehung einer Gesenkhälfte in der xy-Ebene mittels Hebelmechanismus;
- Fig. 8 ein Blockdiagramm des grundsätzlichen Verfahrensablaufs.
- 1 shows the schematic elevation of a forging press with the associated tool halves.
- 2 shows the schematic representation of a measuring principle for the tool by means of a laser interferometer;
- 3 shows the arrangement of a measuring device for the die halves by means of a button in elevation / section and plan;
- Figure 4 shows the basic arrangement of a displacement device for a die half by means of set screws in the plan.
- 5 shows the basic arrangement of a displacement device for a die half by means of levers in the plan;
- 6 shows a schematic illustration of the displacement of a die half in the xy plane by means of a lever mechanism;
- 7 shows a schematic representation of the rotation of a die half in the xy plane by means of a lever mechanism;
- Fig. 8 is a block diagram of the basic process flow.
In Fig. 1 ist der schematische Aufriss einer Schmiedepresse mit den zugehörigen Werkzeughälften zwecks Illustrierung der Problemstellung dargestellt. Dabei wurden gewisse Symmetrieverhältnisse vorausgesetzt und ein passendes, durch die virtuelle Mitte der Presse gelegtes Koordinatensystem mit den Achsen x, y, und z gewählt, wobei letztere mit der Pressrichtung (Bewegungsrichtung des Stempels bzw. Presstisches) zusammenfällt. 1 ist die obere, 2 die untere Gesenkhälfte, die je über entsprechende Zwischenorgane auf dem oberen, in z-Richtung beweglichen Presstisch 3 bzw. dem unteren festen Presstisch 4 befestigt ist. Direkt mit den Presstischen 3 bzw. 4 sind die entsprechenden oberen 5 bzw. unteren 6 Grundplatten fest verschraubt. Die Grundplatten 5 und 6 tragen ihrerseits die Isolierkörper 7 bzw. 8. Der obere lsolierkörper 7 ist fest in der oberen Grundplatte 5 eingelassen, während der untere Isolierkörper 8 in derxy-Ebene seitlich beweglich gegenüber der unteren Grundplatte 6 angeordnet ist. Zur Führung und Fixierung der letzteren während des Pressvorganges dienen die Klemmbacken 9. Der gesamte Aufbau der Schmiedepresse inkl. Werkzeug kann im allgemeinen als zur z-Achse zentralsymmetrisch, mit kreisförmigen Querschnitten der einzelnen Bauteile angenommen werden, doch sind selbstverständlich entsprechend Form und Abmessungen des Werkstücks auch andere Querschnittsformen (z.B. quadratisch oder rechteckig) denkbar.1 shows the schematic elevation of a forging press with the associated tool halves for the purpose of illustrating the problem. Certain symmetry relationships were assumed and a suitable coordinate system with the axes x, y, and z laid through the virtual center of the press was chosen, the latter coinciding with the pressing direction (direction of movement of the punch or press table). 1 is the upper, 2 the lower die half, which is attached to the upper press table 3 or the lower fixed press table 4 via respective intermediate members. The corresponding upper 5 and lower 6 base plates are screwed directly onto the press tables 3 and 4. The
Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung eines Messprinzips für das Werkzeug unter Zuhilfenahme eines Laser-Interferometers. 1, 2 stellen die beiden sich überdeckenden Gesenkhälften im Grundriss dar. 10 ist ein als Spiegelträger dienender dünner Stab, 11 je ein Spiegel. 12 ist ein Laser-Generator und Interferometer, an welchem die über 10 und 11 übertragenen Verschiebungen der Gesenkhälften 1 und 2 auf je zwei aufeinander senkrechten Koordinatenachsen abgelesen werden können. 13 ist der Laser-Strahl. Dieses Prinzip der optischen Messung von Distanzen bedarf keiner weiteren Erläuterung.2 shows the schematic representation of a measuring principle for the tool with the aid of a laser interferometer. 1, 2 represent the two overlapping die halves in the floor plan. 10 is a thin rod serving as a mirror support, 11 each a mirror. 12 is a laser generator and interferometer, on which the displacements of the
In Fig. 3 ist die Anordnung einer Messvorrichtung für die Gesenkhälften mittels Taster im Aufriss bzw. Schnitt und im Grundriss dargestellt. Die Bezugszeichen 1, 2, 5, 6 entsprechen genau denjenigen der Fig. 1. 14 stellt einen stabförmigen Messtaster, 15 den dazugehörigen, zu seiner Kühlung dienenden Kühlmantel dar. Mit 16 ist der entsprechende, das Aggregat Messtaster/Kühlmantel in die vorgesehene Stellung zu bringende Zustellmechanismus bezeichnet. 17 ist die die untere Gesenkhälfte 2 tragende, in der xy-Ebene bewegliche Verstellplatte. Die Pfeile 18 stellen die zu erfassenden Messrichtungen dar. Die Achsen x, y, z entsprechen denjenigen der Fig. 1.3 shows the arrangement of a measuring device for the die halves by means of a button in elevation or section and in plan view. The
Fig. 4 zeigt die grundsätzliche Anordnung einer auf Stellschrauben fussenden Verschiebevorrichtung für eine Gesenkhälfte im Grundriss. Die Bezugszeichen 2 und 6 entsprechen denjenigen der Fig.1.19 ist ein in der Verstellplatte 17 eingelassener, radial angeordneter Dreharm, welcher die Drehung der unteren Gesenkhälfte 2 ermöglicht. Die seitliche Verbindung in der x- oder y-Richtung (in der xy-Ebene) wird durch Stellschrauben 20 bewerkstelligt. 21 ist der je zu einer Stellschraube 20 oder dem Dreharm 19 gehörende Stellmotor. Mit den Pfeilen 22 sind die Bewegungsrichtungen angedeutet.Fig. 4 shows the basic arrangement of a displacement device based on set screws for a die half in the plan. The
Die Fig. 5 bezieht sich auf die grundsätzliche Anordnung einer auf Hebeln fussenden Verschiebevorrichtung für eine Gesenkhälfte im Grundriss. Die Bedeutung der Bezugszeichen 2, 6, 17 und 21 kann der Fig. 4 entnommen werden. Die untere Gesenkhälfte 2 kann durch insgesamt vier auf den Achsen x und y angeordnete, mit ihren Gelenkköpfen 24 in entsprechende Gelenkpfannen 25 der Verstellplatte 17 eingreifende, je um einen Bolzen 26 drehbare Verstellhebel 23 in der xy-Ebene verschoben oder gedreht werden. Die möglichen Bewegungsrichtungen 22 sind durch Pfeile markiert.Fig. 5 relates to the basic arrangement of a lever-based displacement device for a die half in the plan. The meaning of the
In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Verschiebung einer Gesenkhälfte in der xy-Ebene mittels eines Hebelmechanismus gemäss Fig. 5 wiedergegeben. Alle Bezugszeichen entsprechen denjenigen dieser letzten Figur. Das Beispiel zeigt eine mit Pfeilen und gestrichelten Linien dargestellte gegensinnige Schwenkbewegung der auf der x-Achse angeordneten Verstellhebel 23, was eine Verschiebung der unteren Gesenkhälfte 2 in y-Richtung, durch Pfeile 22 angedeutet, bedeutet.FIG. 6 shows a schematic illustration of the displacement of a die half in the xy plane by means of a lever mechanism according to FIG. 5. All reference numerals correspond to those in this last figure. The example shows an opposite pivotal movement of the adjusting
In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der Drehung einer Gesenkhälfte in der xy-Ebene mittels eines Hebelmechanismus gemäss Fig. 5 wiedergegeben. Alle Bezugszeichen entsprechen denjenigen dieser letzteren Figur. Das Beispiel zeigt eine mit Pfeilen und gestrichelten Linien dargestellte gleichsinnige Schwenkbewegung aller Verstellhebel 23, was eine Drehung der unteren Gesenkhälfte 2 in der xy-Ebene um die z-Achse (nicht eingezeichnet, senkrecht zur Zeichnungsebene), durch Pfeile 22 angedeutet, bedeutet.FIG. 7 shows a schematic illustration of the rotation of a die half in the xy plane by means of a lever mechanism according to FIG. 5. All reference numerals correspond to those of this latter figure. The example shows a pivoting movement of all adjusting
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm des grundsätzlichen Ablaufs des vorliegenden Arbeitsverfahrens. Die einzelnen, zur Durchführung des Verfahrens benötigten Mittel sind durch Rechtecke schematisch angedeutet. 27 ist die Gesamtheit der Messvorrichtung (z. B. gemäss Fig. 3). 28 ist ein elektronischer Datenverarbeiter 1 (Übersetzer), welcher die Messdaten in eine geeignete Form überführt und dem Rechner 29 weiterleitet. Hier werden die für die Korrektur (Verschiebung, Drehung der unteren Gesenkhälfte 2) der Werkzeugstellung notwendigen zusätzlichen Daten eingegeben und der resultierende Steuerbefehl über den elektronischen Datenverarbeiter II (Übersetzer 30) den Stellmotoren 21 zugeleitet. Der Regelkreis wird durch das Werkzeug, welches mit der Messvorrichtung 27 in Verbindung steht, mechanisch geschlossen (nicht eingezeichnet).8 shows a block diagram of the basic sequence of the present working method. The individual means required to carry out the method are indicated schematically by rectangles. 27 is the entirety of the measuring device (e.g. according to FIG. 3). 28 is an electronic data processor 1 (translator), which converts the measurement data into a suitable form and forwards them to the
Ein Werkstückrohling in der Form eines abgesetzten Doppelkegels wurde isotherm geschmiedet. Der Rohling hatte folgende Abmessungen:
Der Werkstückrohling bestand aus einem Werkstoff mit der Handelsbezeichnung «Nimonic 901 » und hatte folgende Zusammensetzung:
In einem ersten Verfahrensschritt wurde zunächst ein erster Werkstückrohling in einem Ofen auf eine Temperatur von 1100 °C aufgeheizt und dann in eine mit beheizten Werkzeugen bestückte, für das isotherme Schmieden eingerichtete Presse gegeben. Die obere (1) und untere (2) Gesenkhälfte wiesen zylindrische Form auf und hatten einen Aussendurchmesser von 250 mm. Sie bestanden aus einer Molybdänbasislegierung, können aber ebensogut aus einer speziell warmfesten Nickelbasislegierung bestehen. Die Gesenkhälften 1 und 2 waren auf eine Temperatur von 1050 °C vorgewärmt worden.In a first process step, a first workpiece blank was first heated in a furnace to a temperature of 1100 ° C. and then placed in a press equipped with heated tools and set up for isothermal forging. The upper (1) and lower (2) die halves were cylindrical in shape and had an outside diameter of 250 mm. They consisted of a molybdenum-based alloy, but could just as well consist of a specially heat-resistant nickel-based alloy. The die halves 1 and 2 had been preheated to a temperature of 1050 ° C.
Nun wurde der Werkstückrohling in zunächst herkömmlicher Art und Weise isotherm zu einem Schmiedestück umgeformt. Dieses war von asymmetrischer Form und wies in seinem dünnen Teil konvexe und konkave Begrenzungsflächen auf. An seinem dickeren Ende hatte er eine maximale Breite (ungefähr in y-Richtung, Fig. 3) von ca. 40 mm und eine maximale Höhe (ungefähr in z-Richtung) von ca. 30 mm, während er etwa in der Mitte des dünneren Teils eine Breite (ungefähr in y-Richtung) von ca. 40 mm und eine durchschnittliche Dicke (ungefähr in z-Richtung) von ca. 5 mm bei einer maximalen Dicke längs einer Kante des dünneren Teils von ca. 15 mm aufwies. Seine totale Länge (ungefähr in x-Richtung) betrug ca. 125 mm. Dieser erste Verfahrensschritt des isothermen Pressens dauerte ca. 10 min. Durch die starke Asymmetrie des Schmiedestücks wurden Kräfte in der xy-Ebene ausgelöst, welche eine Relativverschiebung der unteren Gesenkhälfte 2 gegenüber der oberen Gesenkhälfte sowohl in der x-wie in der y-Richtung und ausserdem eine Drehung um die z-Achse zur Folge hatten, da die Presse nicht unendlich starr ist. Diese Veränderungen der Lage der Gesenkhälften 1 und 2 wurden nun im geschlossenen angepressten Zustand mittels einer Messvorrichtung nach Fig. 3 gemessen und nach Schema gemäss Fig. 8 ausgewertet, wobei die entsprechenden Sollwerte vorgegeben wurden. Hierauf wurden die beiden Gesenkhälften 1 und 2 wieder voneinander getrennt und das Schmiedestück aus der Presse herausgenommen. Nun wurde mit einer Verschiebevorrichtung gemäss Fig. 5 die untere Gesenkhälfte 2 gegenüber der oberen Gesenkhälfte 1 solange in der xy-Ebene verschoben bzw. gedreht, bis die mutmasslich optimale Korrektur erreicht war. Dabei braucht weder die Presse noch das Werkzeug abgekühlt zu werden. Die Korrektur lässt sich im warmen Zustand der Gesenkhälften 1 und 2 durchführen.The workpiece blank was now isothermally formed into a forging in a conventional manner. It was asymmetrical in shape and had convex and concave boundary surfaces in its thin part. At its thicker end it had a maximum width (approximately in the y direction, Fig. 3) of approximately 40 mm and a maximum height (approximately in the z direction) of approximately 30 mm, while it was approximately in the middle of the thinner Partly had a width (approximately in the y direction) of approximately 40 mm and an average thickness (approximately in the z direction) of approximately 5 mm with a maximum thickness along an edge of the thinner part of approximately 15 mm. Its total length (approximately in the x direction) was approximately 125 mm. This first process step of isothermal pressing took about 10 minutes. The strong asymmetry of the forging triggered forces in the xy plane, which caused a relative displacement of the
In einem zweiten Verfahrensschritt wurde nun ein zweiter Werkstückrohling auf eine Temperatur von 1100 °C aufgeheizt und in die Presse eingebracht. Hierauf wurde der ganze Verfahrensablauf des isothermen Pressens, Messens und gegebenenfalls Korrigierens in der oben beschriebenen Weise wiederholt. Im allgemeinen wird die gewünschte Genauigkeit des Schmiedestücks nach dem Einlegen des zweiten oder dritten Werkstückrohlings in die Presse erreicht. Dann kann eine grössere Serie von Werkstücken hintereinander geschmiedet werden, wobei von Zeit zu Zeit die relative Lage der beiden Gesenkhälften 1 und 2 zueinander stichprobenartig gemessen und eine allenfalls notwendige Korrektur sofort vorgenommen wird.In a second process step, a second workpiece blank was then heated to a temperature of 1100 ° C. and introduced into the press. The entire process of isothermal pressing, measuring and, if necessary, correcting was then repeated in the manner described above. Generally, the desired accuracy of the forging is achieved after inserting the second or third workpiece blank into the press. A larger series of workpieces can then be forged one after the other, the relative position of the two die
Die Vorteile des neuen Verfahrens und der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Apparaturen bestehen im Zeitgewinn, vor allem im beträchtlichen Abkürzen der toten Zeiten beim gesamten Schmiedeprozess, insbesondere beim Einrichten. Ausserdem wird das umständliche Abkühlen und Ausmessen des erkalteten Werkstücks und das komplizierte Umrechnen für die herkömmliche Korrektur der gesamten geometrischen Pressparameter vermieden.The advantages of the new method and the proposed devices and apparatus are the time saved, especially the considerable shortening of the dead times in the entire forging process, in particular when setting up. In addition, the cumbersome cooling and measuring of the cooled workpiece and the complicated conversion for the conventional correction of the entire geometric pressing parameters are avoided.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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