EP1344584A1 - Umformwerkzeug und Verfahren zum spanlosen Umformen - Google Patents

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EP1344584A1
EP1344584A1 EP02005551A EP02005551A EP1344584A1 EP 1344584 A1 EP1344584 A1 EP 1344584A1 EP 02005551 A EP02005551 A EP 02005551A EP 02005551 A EP02005551 A EP 02005551A EP 1344584 A1 EP1344584 A1 EP 1344584A1
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EP
European Patent Office
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forming
forming tool
base body
section
workpiece
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EP02005551A
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English (en)
French (fr)
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EP1344584B1 (de
Inventor
Bernhard Rolf
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Leifeld Metal Spinning GmbH
Original Assignee
Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
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Application filed by Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau filed Critical Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning

Definitions

  • the invention relates on the one hand to a forming tool Chipless forming of rotating workpieces, especially for Spinning machines and spinning rolling machines, with a forming section, which when forming on the rotating workpiece is applied.
  • the invention relates to a method for chipless forming, in which a workpiece is rotating is displaced and by means of at least one forming tool is formed without cutting.
  • Such forming tools and processes are used in manufacturing various metal parts on spinning machines, spinning rolling machines, Projection machines, pulling machines or other machines used on which non-cutting forming be carried out on rotating workpieces.
  • Deliverable forming tools are usually either rotating forming rollers or stationary forming steels used. According to the speed of rotation of the workpiece and depending on the infeed speed of the forming tool and the applied forming forces the respective forming tool is subject to considerable stress exposed. These mechanical, thermal and Tribological stresses lead to tool wear and set an increase in forming speed and thus a desired reduction in production time Limits.
  • the invention has for its object to provide a forming tool and a method for non-cutting forming, which take into account the ever increasing requirements with regard to reducing forming times and increasing tool life.
  • the forming tool according to the invention is characterized in that that at least the forming section is a ceramic material having.
  • a ceramic material clearly grants one higher temperature resistance with the same or even greater hardness.
  • the forming section can be made entirely of ceramic manufactured or provided with a ceramic coating his. This means that even at high mold temperatures achieved great wear resistance, so overall higher forming speeds and larger forming forces constant or even improved tool life compared to conventional metal forming tools can be achieved. Initial attempts have shown that the forming speed compared to previous metallic Forming tools can be increased several times.
  • the forming tools according to the invention are not only the deliverable forming tools but also the opposite to understand forming tools that are stationary on the workpiece, like a chuck. Even with these forming tools, against which the loaded workpiece is tight is a Ceramic material to improve the temperature resistance and the surface hardness advantageous.
  • the forming tool can be complete or be largely made of a ceramic material.
  • the forming section attached to a base body made of a metal is.
  • the metallic base which is used for forming does not come into contact with the rotating workpiece easy to manufacture in a conventional manner and grants one high strength under dynamic stress.
  • the ceramic material coming into contact with the workpiece manufactured or with a ceramic coating provided so that this area is at risk of wear high mechanical, thermal and tribological strength is ensured.
  • This needs-based, economical use of the ceramic material becomes an inexpensive Production of the forming tool possible, which even compared to the manufacture of forming tools hardened or tempered tool steels more cost-effectively can be.
  • the forming tool can be designed with any desired shape become. According to the invention there is a special one versatile forming tool in that this is designed as a forming roller and that the forming section is a ring body, which is made of the ceramic material is made.
  • the forming roller can have any outside contour have and as spinning roller, spinning roller, profiling roller, Projecting role, pull-in role, etc. or as a forming roll with a compression heel for molding Hubs be formed.
  • the ring body made of the ceramic material detachably on one Roller body is stored. In this way, the Ring body simply replaced when wear occurs become.
  • An alternative embodiment of the forming tool according to the invention is that this is a forming rod is formed and that the forming section is a forming block which is made of the ceramic material.
  • forming bars are made by rotating Workpiece not set in rotation itself. hereby result from the shaping by means of shaping bars much higher friction effects. This is when performing so-called pressure welding process desired, at which, for example, pipe ends are compressed into fluid-tight floors be in the central pole zone for one fluid-tight seal must come to a weld.
  • pressure welding process desired at which, for example, pipe ends are compressed into fluid-tight floors be in the central pole zone for one fluid-tight seal must come to a weld.
  • the use of the forming tools according to the invention with ceramic material particularly advantageous because of the very high frictional heat and therefore fast and reliable pressure welding with a long tool life.
  • the forming block detachable from the ceramic material on a rod base body is stored. A quick replacement of the forming block when the geometry of the workpiece changes or when tool wear occurs ensured.
  • the forming section on the Base body with at least one holding element a certain game is positively attached.
  • This Game is taking into account the different thermal expansion of the metallic base body compared to the ceramic Forming section selected, which is basically has less thermal expansion than a metal.
  • the holder must be ceramic-compatible, the ceramic forming section being as stress-free as possible is held on the base body in order to crack the to prevent relatively brittle ceramic material.
  • the forming section has at least one stop surface, which bears on at least one contact surface on the base body, and that the at least one stop surface and the at least one contact surface arranged and designed in this way are that the forming forces become essential Part are transferable as compressive forces.
  • the ceramic forming section largely remains free of tensile forces and bending loads because a high strength of the ceramic forming section everything is given with pressure forces.
  • the object of the invention is characterized in that that one of the previously described in the non-cutting forming process Forming tools is used. Resulting from this the advantages already mentioned in terms of high Forming speeds with long tool life.
  • An embodiment according to the invention is that compared to the use of metallic forming tools an increased forming speed is set. This allows a reduction in production times and thus highly economical production.
  • the method according to the invention can be used as one Cold forming can be carried out. With cold forming the temperature of the workpiece remains below the recrystallization temperature of the metallic material so that work hardening occurs in the workpiece.
  • the workpiece is heated up to the forging temperature.
  • Forming tool with its high temperature resistance and long tool life are particularly advantageous.
  • the workpiece can be separated by a separate heater or exclusively by the frictional heat at Delivery of the forming tool are heated. At this The workpiece is carried out at least in some areas heated above the recrystallization temperature, so that hot forming can take place.
  • a pressure welding is carried out.
  • a block-shaped forming tool is drawn in radially and the workpiece reaches such a high temperature that there is a weld at least in the polar zone and thus a gas-tight seal of the floor comes.
  • high-pressure gas cylinders or other pressure vessels such as gas cartridges for airbag systems, are manufactured economically.
  • a forming roll 10 according to the invention, as exemplified 1 includes a metallic, annular one Base body 20. On the outside is an as Formed section 12 formed annular body. The Forming section 12 comes along during the forming process in contact with the rotating workpiece to be formed. For this is the outer circumference of the forming section 12 with an inlet slope 13a and an outlet slope 13b.
  • the base body 20 and the shaping section 12 are essentially rotationally symmetrical to a roller axis 18 educated.
  • the forming section 12 is in this embodiment made entirely from a ceramic material.
  • the ceramic material is preferably a SiN ceramic, which for high mechanical, thermal and tribological loads is designed. For a long tool life a tension-free mounting of the ceramic forming section 12 on the metallic base body 20 of Importance.
  • the ring-shaped Forming section 12 has a shoulder 11 on its inside whose two end faces act as a stop surface 14a, 14b serve.
  • the first stop surface 14a lies on one first contact surface 24a of the base body 20, while the second stop surface 14b on a contact surface 24b Holding element 22 abuts, which the forming section 12th with its shoulder 11 in a form-fitting manner on the base body 20 holds.
  • the base body 20 has a corresponding one Recess for the annular holding element 22, which clamped against the base body 20 by means of several screws 17 becomes.
  • To avoid strain stresses in a different temperature expansion during processing forms the inner diameter of the annular forming section 12 with the outer diameter of the associated Area of the base body 20 a clearance fit.
  • the ceramic one Forming section 12 has a groove on one end face thereof 15, in which a pin 16 engages in the assembled state.
  • the pin 16 in turn is fixed in a corresponding Anchored bore of the base body 20. This arrangement can be used for easy positioning of the ceramic Forming section 12 on the base body 20 and as an additional driver element for the transmission of torques serve.
  • the forming rod 40 comprises one metallic base body 50, on which a block-shaped, ceramic forming section 42 by means of a plate-shaped Holding element 52 and a schematically indicated Screw 57 is removably attached.
  • the block-shaped forming section 42 has approximately perpendicular to each other Stop surfaces 44a and 44b.
  • the first, upper stop surface 44a is due to a correspondingly trained Contact surface 54a of the holding member 52 while the vertically directed, second stop surface 44b of the Forming section 42 on a corresponding, vertical Contact surface 54b of the base body 50 rests.
  • the stop faces 44a, 44b are together with the contact surfaces 54a, 54b arranged and designed so that when the intended Forming forces occurring essentially as compressive forces on the ceramic forming section 42 are transmitted.
  • the thermal Forming section 42 is further configured such that a radial and axial drawing in of a pipe with welding to a gas-tight container bottom is possible.
  • a tubular starting workpiece 5a which in the lower half of Fig. 3a schematically by a Dashed line is displayed on a spindle 60 by means of a holding device 62 clamped. Over the spindle 60 the workpiece 5a rotates about an axis of rotation 64 added. By axially and radially feeding the The previously described forming tool becomes the free end of the workpiece 5a gradually retracted radially while doing so axially shortened, with individual process sections schematically shown in the upper half of Fig. 3 and with 5b Marked are. The workpiece 5a is so far retracted radially so that the retracted workpiece edge in the area of the axis of rotation 64, in the so-called pole zone, touched.
  • the workpiece can be a gas burner 5a specifically heated. So it can be in the polar zone gas-tight welding of a floor of the retracted Workpiece 5c come.
  • the forming tool is process-related in this process very high mechanical, thermal and tribological Exposed to stress. These strains keeps the forming tool according to the invention in a very excellent Stood wise.
  • the invention Forming tool delivered at such a speed that there is a very high frictional heat and thus reliable welding of the workpiece floor is achieved with a significantly reduced heating energy supply. Under certain conditions, even the frictional heat be sufficient for welding. In this case a supplementary heating device 66 is no longer necessary.
  • the manufacturing time is increased by a high forming speed shortened, making it a particularly economical overall Procedure leads.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum spanlosen Umformen rotierender Werkstücke (5). Das Umformwerkzeug weist einen Umformabschnitt (12,42) auf, welcher beim Umformen an dem rotierenden Werkstück (5) anliegt. Zumindest der Umformanschnitt (12,42) ist aus einem Keramikmaterial gefertigt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum spanlosen Umformen, bei dem ein Werkstück (5) in Rotation sersetzt wird und mit mindestens einem Umformwerkzeug spanlos umgeformt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft zum einen ein Umformwerkzeug zum spanlosen Umformen rotierender Werkstücke, insbesondere für Drückmaschinen und Drückwalzmaschinen, mit einem Umformabschnitt, welcher beim Umformen an dem rotierenden Werkstück anliegt. Zum anderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum spanlosen Umformen, bei dem ein Werkstück in Rotation versetzt wird und mittels mindestens eines Umformwerkzeuges spanlos umgeformt wird.
Derartige Umformwerkzeuge und Verfahren werden zur Herstellung verschiedenster Metallteile an Drückmaschinen, Drückwalzmaschinen, Projiziermaschinen, Einziehmaschinen oder sonstigen Maschinen verwendet, auf denen spanlose Umformungen bei rotierenden Werkstücken durchgeführt werden. Als zustellbare Umformwerkzeuge werden üblicherweise entweder sich mitdrehende Umformrollen oder feststehende Umformstähle eingesetzt. Entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Werkstückes sowie abhängig von der Zustellgeschwindigkeit des Umformwerkzeuges und den aufgebrachten Umformkräften ist das jeweilige Umformwerkzeug erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt. Diese mechanischen, thermischen und tribologischen Beanspruchungen führen zu Werkzeugverschleiß und setzen einer Erhöhung der Umformgeschwindigkeit und damit einer gewünschten Reduzierung der Fertigungszeit enge Grenzen.
Besonders hohe Belastungen beim Umformen ergeben sich in ganz besonderer Weise bei der Anformung von Flaschenböden an rohrförmigen Werkstücken, wie sie etwa bei der Herstellung von Hochdruckgasflaschen eingesetzt werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE 35 18 491 A1 beschrieben. Das Einziehen eines Rohrendes erfolgt bei diesem bekannten Verfahren durch einen sogenannten Einziehblock. Durch diesen wird das freie Rohrende nach innen umgeformt, wobei eine so hohe Temperatur eingestellt wird, dass in der Polzone der Flaschenboden durch Pressschweißen gasdicht verschlossen wird. Der hierzu vorgesehene Einziehklotz ist mit einer speziellen Hartmetallaufpanzerung versehen. Zudem wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, zur Kompensation des auftretenden Verschleißes eine spezielle Nachstellung des Einziehklotzes vorzusehen. Hierzu ist eine spezielle Umformmaschine mit einer entsprechenden Regeleinrichtung notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umformwerkzeug und ein Verfahren zum spanlosen Umformen anzugeben, welche den immer höheren Anforderungen bezüglich Reduzierung von Umformzeiten und Erhöhung von Werkzeugstandzeiten Rechnung tragen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Umformwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Umformwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Umformabschnitt ein Keramikmaterial aufweist.
Bei den bisherigen metallischen Umformwerkzeugen, selbst wenn diese aus einem gehärteten oder vergütetem Werkzeugstahl gefertigt oder mit einer Hartmetallaufpanzerung versehen waren, sind der Umformgeschwindigkeit enge Grenzen gesetzt. Denn beim spanlosen Umformen rotierender Werkstücke ergeben sich verfahrensbedingt hohe Druck- und Reibkräfte, welche nicht nur zu einem hohen Abrieb sondern auch zum Entstehen einer hohen Reibungswärme führen. Mit Zunahme der Umformgeschwindigkeit erhöhen sich in erheblichem Maße die Reibungswärme und damit die negativen Effekte auf das Umformwerkzeug. So kann es bei übermäßiger Reibungserwärmung zu Ausglüheffekten und anderen thermischen Schädigungen der Werkstoffmatrix des Werkzeugstahles kommen, wodurch sich der Werkzeugverschleiß noch drastischer erhöht. Selbst bei Einsatz einer Kühlflüssigkeit kann bei metallischen Umformwerkzeugen nur eine bestimmte Umformgeschwindigkeit gefahren werden, da sich ansonsten nicht mehr wirtschaftliche Werkzeugstandzeiten ergeben würden.
Dem gegenüber gewährt ein Keramikmaterial eine deutlich höhere Temperaturbeständigkeit bei gleicher oder sogar größerer Härte. Der Umformabschnitt kann insgesamt aus Keramik gefertigt oder mit einer Keramikbeschichtung versehen sein. Hierdurch wird selbst bei hohen Werkzeugtemperaturen eine große Verschleißfestigkeit erreicht, so dass insgesamt höhere Umformgeschwindigkeiten und größere Umformkräfte bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Werkzeugstandzeit im Vergleich zu herkömmlichen metallischen Umformwerkzeugen erreicht werden können. Erste Versuche haben gezeigt, dass die Umformgeschwindigkeit gegenüber bisherigen metallischen Umformwerkzeugen um ein Mehrfaches erhöht werden kann. Unter den erfindungsgemäßen Umformwerkzeugen sind nicht nur die zustellbaren Umformwerkzeuge sondern auch die gegenüber dem Werkstück stillstehenden Umformwerkzeuge zu verstehen, wie etwa ein Drückfutter. Auch bei diesen Umformwerkzeugen, an denen das beaufschlagte Werkstück fest anliegt, ist ein Keramikmaterial hinsichtlich der Verbesserung der Temperaturbeständigkeit und der Oberflächenhärte vorteilhaft.
Grundsätzlich kann das Umformwerkzeug vollständig oder weitgehend aus einem Keramikmaterial gefertigt sein. Nach der Erfindung ist es jedoch bevorzugt, dass der Umformabschnitt an einem Grundkörper aus einem Metall befestigt ist. Der metallische Grundkörper, welcher beim Umformen nicht mit dem rotierenden Werkstück in Kontakt kommt, ist in herkömmlicher Weise einfach zu fertigen und gewährt eine hohe Festigkeit bei dynamischer Beanspruchung. Erfindungsgemäß wird an dem Umformwerkzeug lediglich der mit dem Werkstück in Kontakt kommende Umformabschnitt aus dem Keramikmaterial gefertigt oder mit einer Keramikbeschichtung versehen, so dass an diesem verschleißgefährdeten Bereich eine hohe mechanische, thermische und tribologische Festigkeit sichergestellt ist. Durch diesen bedarfsgerechten, sparsamen Einsatz des Keramikmaterials wird eine kostengünstige Herstellung des Umformwerkzeuges möglich, welche sogar im Vergleich zur Herstellung von Umformwerkzeugen aus gehärteten oder vergüteten Werkzeugstählen kostengünstiger sein kann.
Das Umformwerkzeug kann mit jeder gewünschten Form ausgebildet werden. Nach der Erfindung besteht ein besonders vielfältig einsetzbares Umformwerkzeug darin, dass dieses als Umformrolle ausgebildet ist und dass der Umformabschnitt ein Ringkörper ist, welcher aus dem Keramikmaterial gefertigt ist. Die Umformrolle kann jede beliebige Außenkontur aufweisen und als Drückrolle, Drückwalzrolle, Profilierrolle, Projizierrolle, Einziehrolle, etc. oder etwa als eine Umformrolle mit einem Stauchabsatz zum Anformen von Naben ausgebildet sein.
Besonders wirtschaftlich nach der Erfindung ist es, dass der Ringkörper aus dem Keramikmaterial lösbar an einem Rollengrundkörper gelagert ist. Auf diese Weise kann der Ringkörper bei einem aufgetretenen Verschleiß einfach gewechselt werden.
Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges besteht darin, dass dieses als Umformstab ausgebildet ist und dass der Umformabschnitt ein Umformblock ist, welcher aus dem Keramikmaterial gefertigt ist. Anders als Umformrollen werden Umformstäbe durch das rotierende Werkstück nicht selbst in Drehung versetzt. Hierdurch ergeben sich bei dem Umformen mittels Umformstäben wesentlich höhere Reibungseffekte. Dies ist bei dem Durchführen sogenannter Pressschweißverfahren gewünscht, bei welchen etwa Rohrenden zu fluiddichten Böden zusammengedrückt werden, wobei es in der mittigen Polzone für einen fluiddichten Abschluss zu einer Verschweißung kommen muss. Gerade bei diesen Umformverfahren mit Pressschweißen ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Umformwerkzeuge mit Keramikmaterial besonders vorteilhaft, da eine sehr hohe Reibungswärme und damit ein schnelles und zuverlässiges Pressschweißen bei hoher Werkzeugstandzeit ermöglicht wird.
Für eine stabile und dennoch kostengünstige Ausbildung des Umformwerkzeuges ist es hierbei vorteilhaft, dass der Umformblock aus dem Keramikmaterial lösbar an einem Stabgrundkörper gelagert ist. Ein schnelles Ersetzen des Umformblockes bei einer Geometrieänderung des Werkstückes oder bei einem Auftreten von Werkzeugverschleiß ist somit sichergestellt.
Für einen besonders langlebigen und damit wirtschaftlichen Einsatz des erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, dass der Umformabschnitt an dem Grundkörper mittels mindestens eines Halteelementes mit einem gewissen Spiel formschlüssig befestigt ist. Dieses Spiel ist unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Wärmedehnung des metallischen Grundkörpers gegenüber dem keramischen Umformabschnitt ausgewählt, welcher grundsätzlich eine geringere Wärmedehnung als ein Metall aufweist.
Nach der Erfindung muss die Halterung keramikgerecht sein, wobei der keramische Umformabschnitt möglichst spannungsfrei am Grundkörper gehaltert ist, um eine Rissbildung des relativ spröden Keramikmateriales zu verhindern.
Für eine keramikgerechte Ausbildung des Umformwerkzeuges ist es nach der Erfindung weiter vorteilhaft, dass der Umformabschnitt mindestens eine Anschlagfläche aufweist, welche an mindestens einer Anlagefläche an dem Grundkörper anliegt, und dass die mindestens eine Anschlagfläche und die mindestens eine Anlagefläche derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Umformkräfte zu einem wesentlichen Teil als Druckkräfte übertragbar sind. Für eine besonders langlebige Anordnung eines keramischen Umformwerkzeuges ist es zweckmäßig, dass der keramische Umformabschnitt weitgehend von Zugkräften und Biegebelastungen frei bleibt, da eine hohe Festigkeit des keramischen Umformabschnittes vor allem bei Druckkräften gegeben ist.
Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass bei dem spanlosen Umformverfahren eines der vorbeschriebenen Umformwerkzeuge eingesetzt wird. Hierdurch ergeben sich die bereits genannten Vorteile hinsichtlich hoher Umformgeschwindigkeiten bei hohen Werkzeugstandzeiten.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, dass gegenüber dem Einsatz von metallischen Umformwerkzeugen eine erhöhte Umformgeschwindigkeit eingestellt wird. Dies erlaubt eine Reduzierung der Fertigungszeiten und damit eine hochwirtschaftliche Fertigung.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren als eine Kaltumformung durchgeführt werden. Bei einer Kaltumformung bleibt die Temperatur des Werkstückes unterhalb der Rekristallisationstemperatur des metallischen Werkstoffs, so dass eine Kaltverfestigung im Werkstück eintritt.
Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung jedoch, dass eine Erhitzung des Werkstückes bis auf Schmiedetemperatur vorgesehen wird. Hierbei ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges mit seiner hohen Temperaturbeständigkeit und langen Werkzeugstandzeit besonders vorteilhaft. Das Werkstück kann durch eine separate Heizeinrichtung oder ausschließlich durch die Reibungswärme beim Zustellen des Umformwerkzeuges erhitzt werden. Bei dieser Verfahrensausführung wird das Werkstück zumindest bereichsweise über die Rekristallisationstemperatur erwärmt, so dass eine Warmumformung erfolgen kann.
Nach der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass mit dem Umformwerkzeug ein Pressschweißen durchgeführt wird. Hierbei ist es bevorzugt, dass etwa ein Rohrende durch Zustellung eines blockförmigen Umformwerkzeuges radial eingezogen wird und das Werkstück hierbei eine so hohe Temperatur erreicht, dass es zumindest in der Polzone zu einer Verschweißung und damit zu einem gasdichten Verschluss des Bodens kommt. Auf diese Weise können nach der Erfindung Hochdruckgasflaschen oder andere Druckbehälter, wie etwa Gaspatronen für Airbagsysteme, wirtschaftlich hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Umformrolle;
Fig. 2
eine Detail-Vorderanischt zu Fig. 1; und
Fig. 3
eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Umformstabes bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine erfindungsgemäße Umformrolle 10, wie sie beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst einen metallischen, ringförmigen Grundkörper 20. An dessen Außenseite ist ein als Ringkörper ausgebildeter Umformabschnitt 12 angeordnet. Der Umformabschnitt 12 kommt während des Umformprozesses mit dem umzuformenden, rotierenden Werkstück in Kontakt. Hierzu ist der Außenumfang des Umformabschnittes 12 mit einer Einlaufschräge 13a sowie einer Auslaufschräge 13b versehen. Der Grundkörper 20 sowie der Umformabschnitt 12 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rollenachse 18 ausgebildet.
Der Umformabschnitt 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vollständig aus einem Keramikmaterial gefertigt. Das Keramikmaterial ist vorzugsweise eine SiN-Keramik, welche für hohe mechanische, thermische und tribologische Beanspruchungen ausgelegt ist. Für eine hohe Werkzeugstandzeit ist eine möglichst spannungsfreie Halterung des keramischen Umformabschnittes 12 an dem metallischen Grundkörper 20 von Bedeutung.
Zur Halterung an dem Grundkörper 20 weist der ringförmige Umformabschnitt 12 an seiner Innenseite eine Schulter 11 auf, dessen beide Stirnseiten als eine Anschlagfläche 14a, 14b dienen. Die erste Anschlagfläche 14a liegt an einer ersten Anlagefläche 24a des Grundkörpers 20 an, während die zweite Anschlagfläche 14b an einer Anlagefläche 24b eines Halteelementes 22 anliegt, welcher den Umformabschnitt 12 mit seiner Schulter 11 formschlüssig an dem Grundkörper 20 hält. Hierzu weist der Grundkörper 20 eine entsprechende Ausnehmung für das ringförmige Halteelement 22 auf, welches mittels mehrerer Schrauben 17 gegen den Grundkörper 20 gespannt wird. Zur Vermeidung von Dehnungsspannungen bei einer unterschiedlichen Temperaturausdehnung während der Bearbeitung bildet der Innendurchmesser des ringförmigen Umformabschnittes 12 mit dem Außendurchmesser des zugehörigen Bereiches des Grundkörpers 20 eine Spielpassung.
Wie mit Bezug auf Fig. 2 erkennbar ist, weist der keramische Umformabschnitt 12 an seiner einen Stirnseite eine Nut 15 auf, in welche im montierten Zustand ein Stift 16 eingreift. Der Stift 16 wiederum ist fest in einer entsprechenden Bohrung des Grundkörpers 20 verankert. Diese Anordnung kann sowohl zur einfachen Positionierung des keramischen Umformabschnittes 12 an dem Grundkörper 20 sowie als ein zusätzliches Mitnehmerelement zur Übertragung von Drehmomenten dienen.
Eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges als ein Umformstab 40 geht zusammen mit einer Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Fig. 3 hervor. Der erfindungsgemäße Umformstab 40 umfasst einen metallischen Grundkörper 50, an welchem ein blockförmiger, keramischer Umformabschnitt 42 mittels eines plattenförmigen Halteelementes 52 und einer schematisch angedeuteten Schraube 57 lösbar angebracht ist. Der blockförmige Umformabschnitt 42 weist etwa rechtwinklig zueinander gerichtete Anschlagflächen 44a und 44b auf. Die erste, obere Anschlagfläche 44a liegt an einer korrespondierend dazu ausgebildeten Anlagefläche 54a des Halteelementes 52 an, während die vertikal gerichtete, zweite Anschlagfläche 44b des Umformabschnittes 42 an einer korrespondierenden, vertikalen Anlagefläche 54b des Grundkörpers 50 anliegt. Die Anschlagflächen 44a, 44b sind zusammen mit den Anlageflächen 54a, 54b so angeordnet und ausgebildet, dass die beim bestimmungsgemäßen Umformen auftretenden Umformkräfte im Wesentlichen als Druckkräfte auf den keramischen Umformabschnitt 42 übertragen werden. Zum formschlüssigen Halten des Umformabschnittes 42 weist das Halteelement 52 an seiner vorderen Endseite eine Umgreifung 53 auf. Der thermische Umformabschnitt 42 ist weiter so ausgebildet, dass ein radiales und axiales Einziehen eines Rohres mit einem Verschweißen zu einem gasdichten Behälterboden möglich ist.
Hierzu ist ein rohrförmiges Ausgangswerkstück 5a, welches in der unteren Hälfte von Fig. 3a schematisch durch eine Strichpunktlinie angezeigt ist, an einer Spindel 60 mittels einer Halteeinrichtung 62 eingespannt. Über die Spindel 60 wird das Werkstück 5a um eine Drehachse 64 in Rotation versetzt. Durch axiales und radiales Zustellen des zuvor beschriebenen Umformwerkzeuges wird das freie Ende des Werkstückes 5a allmählich radial eingezogen und dabei axial verkürzt, wobei einzelne Verfahrensabschnitte schematisch in der oberen Hälfte der Fig. 3 gezeigt und mit 5b gekennzeichnet sind. Das Werkstück 5a wird dabei so weit radial eingezogen, dass sich der eingezogene Werkstückrand im Bereich der Drehachse 64, in der sogenannten Polzone, berührt. Durch entsprechende Wärmeeinbringung, welche sowohl durch die Reibungswärme zwischen dem rotierenden Werkstück 5a und dem Umformwerkzeug und gegebenenfalls ergänzend durch eine Heizeinrichtung 66 erzeugt wird, welche beispielsweise Gasbrenner sein können, wird das Werkstück 5a gezielt erwärmt. Es kann so in der Polzone zu einer gasdichten Verschweißung eines Bodens des eingezogenen Werkstückes 5c kommen.
Verfahrensbedingt ist das Umformwerkzeug bei diesem Verfahren sehr hohen mechanischen, thermischen und tribologischen Beanspruchungen ausgesetzt. Diesen Beanspruchungen hält das erfindungsgemäße Umformwerkzeug in ganz hervorragender Weise stand. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Umformwerkzeug mit einer derartigen Geschwindigkeit zugestellt werden, dass eine sehr hohe Reibungswärme entsteht und so ein zuverlässiges Verschweißen des Werkstückbodens bei deutlich verringerter Heizenergiezufuhr erreicht wird. Unter bestimmten Bedingungen kann sogar die Reibungswärme für das Verschweißen ausreichend sein. In diesem Fall wäre eine ergänzende Heizeinrichtung 66 nicht mehr notwendig. Zudem wird durch eine hohe Umformgeschwindigkeit die Fertigungszeit verkürzt, was insgesamt zu einem besonders wirtschaftlichen Verfahren führt.

Claims (12)

  1. Umformwerkzeug zum spanlosen Umformen rotierender Werkstücke (5), insbesondere für Drückmaschinen und Drückwalzmaschinen, mit einem Umformabschnitt (12, 42), welcher beim Umformen an dem rotierenden Werkstück (5) anliegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Umformabschnitt (12, 42) ein Keramikmaterial aufweist.
  2. Umformwerkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Umformabschnitt (12, 42) an einem Grundkörper (20, 50) aus Metall befestigt ist.
  3. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Umformrolle (10) ausgebildet ist und
    dass der Umformabschnitt (12) ein Ringkörper ist, welcher aus dem Keramikmaterial gefertigt ist.
  4. Umformwerkzeug nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper aus dem Keramikmaterial lösbar an dem Grundkörper (20) der Umformrolle (10) gelagert ist.
  5. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Umformstab (40) ausgebildet ist und
    dass der Umformabschnitt (42) ein Umformblock ist, welcher aus dem Keramikmaterial gefertigt ist.
  6. Umformwerkzeug nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Umformblock aus dem Keramikmaterial lösbar an dem Grundkörper (50) des Umformstabes (40) gelagert ist.
  7. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Umformabschnitt (12, 42) an dem Grundkörper (20, 50) mittels mindestens eines Halteelementes (22, 52) mit einem gewissen Spiel formschlüssig befestigt ist.
  8. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Umformabschnitt (12, 42) mindestens eine Anschlagfläche (14, 44) aufweist, welche an mindestens einer Anlagefläche (24, 54) an dem Grundkörper (20, 50) anliegt, und
    dass die mindestens eine Anschlagfläche (14, 44) und die mindestens eine Anlagefläche (24, 54) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Umformkräfte zu einem wesentlichen Teil als Druckkräfte übertragbar sind.
  9. Verfahren zum spanlosen Umformen, bei dem ein Werkstück (5) in Rotation versetzt wird und mittels mindestens eines Umformwerkzeuges spanlos umgeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem Einsatz von metallischen Umformwerkzeugen eine erhöhte Umformgeschwindigkeit eingestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhitzung des Werkstückes (5) bis auf Schmiedetemperatur vorgesehen wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Umformwerkzeug ein Pressschweißen durchgeführt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019008555A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Süddeutsche Gelenkscheibenfabrik Gesellschaft mit beschränkter Haftung & Co. KG. Umformwerkzeug, Umformvorrichtung und Verfahren zum Umformen eines Werkstücks
CN119175303A (zh) * 2024-11-22 2024-12-24 西安博赛旋压科技有限公司 一种大长径比变壁厚复杂曲母线壳体旋压成形方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3518491A1 (de) * 1985-05-23 1986-11-27 Leifeld & Co, 4730 Ahlen Verfahren und vorrichtung zur einstellung des formwerkzeuges einer drueckmaschine
EP0335602A1 (de) * 1988-03-30 1989-10-04 Advanced Composite Materials Corporation Werkzeug aus whiskerverstärktem keramischem Material
US5085131A (en) * 1990-10-02 1992-02-04 Prime Tube, Inc. Hydraulic cylinder for automotive steering systems and the like

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3518491A1 (de) * 1985-05-23 1986-11-27 Leifeld & Co, 4730 Ahlen Verfahren und vorrichtung zur einstellung des formwerkzeuges einer drueckmaschine
EP0335602A1 (de) * 1988-03-30 1989-10-04 Advanced Composite Materials Corporation Werkzeug aus whiskerverstärktem keramischem Material
US5085131A (en) * 1990-10-02 1992-02-04 Prime Tube, Inc. Hydraulic cylinder for automotive steering systems and the like

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019008555A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Süddeutsche Gelenkscheibenfabrik Gesellschaft mit beschränkter Haftung & Co. KG. Umformwerkzeug, Umformvorrichtung und Verfahren zum Umformen eines Werkstücks
CN119175303A (zh) * 2024-11-22 2024-12-24 西安博赛旋压科技有限公司 一种大长径比变壁厚复杂曲母线壳体旋压成形方法

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