EP3241625B1 - Vorrichtung und verfahren zum plastischen umformen eines werkstückes aus metall oder einer metalllegierung mittels ecap - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum plastischen umformen eines werkstückes aus metall oder einer metalllegierung mittels ecap Download PDF

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EP3241625B1
EP3241625B1 EP16168592.0A EP16168592A EP3241625B1 EP 3241625 B1 EP3241625 B1 EP 3241625B1 EP 16168592 A EP16168592 A EP 16168592A EP 3241625 B1 EP3241625 B1 EP 3241625B1
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EP
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workpiece
channel
approximately
channels
pressed
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Bernhard Mingler
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AIT Austrian Institute of Technology GmbH
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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    • B21C23/005—Continuous extrusion starting from solid state material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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    • B21C23/001—Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02—Dies

Definitions

  • the invention relates to a device for plastic forming of a workpiece made of metal or a metal alloy by means of ECAP, comprising more than two channels.
  • the invention relates to a method for the plastic forming of a workpiece made of metal or a metal alloy by means of ECAP, the workpiece being pressed one or more times by a device with more than two channels.
  • the WO 2005/039792 A1 discloses an apparatus and a method of the type mentioned at the outset and the basis for the preambles of claims 1 and 3.
  • ECAP equal channel angular pressing
  • Certain magnesium alloys are used, for example, to form bioresorbable stents or osteosynthesis components.
  • a magnesium alloy has to meet several requirements in order to be used as a material for such medical implants.
  • such an alloy In addition to high biocompatibility and a low decomposition rate or a rate of decomposition adapted to an application, such an alloy must also have very good mechanical properties, such as high strength.
  • Known ECAP devices are suitable for forming a workpiece from a magnesium alloy for such applications, but even better mechanical properties are desired.
  • ECAP devices and methods for the plastic forming of a workpiece from a metal or a metal alloy are, for example, from the article Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement ( RZ Valiev, TG Langedon, Progr. Mat. Sci. 51 (2006) 881 ) known.
  • the RU 2 181 314 C2 discloses a device for plastic forming of a workpiece made of metal. To produce a workpiece with high strength, the device comprises three channels, an input channel and an output channel being arranged parallel to one another. However, no workpiece with the desired mechanical properties seems to be producible with this device either.
  • the object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset, with which in particular a workpiece made of a magnesium alloy can be formed effectively and efficiently.
  • the object is achieved according to the invention by the device of claim 1 and the method of claim 3.
  • the device can be used to produce a workpiece made of metal or a metal alloy, in particular a magnesium alloy, with greatly improved mechanical properties.
  • a workpiece with high strength can be produced, wherein this is preferably pressed several times by the device. Reshaping the workpiece thus involves pressing the workpiece through the device several times.
  • a workpiece with higher strength can be produced with the device according to the invention.
  • B. can be used as a medical implant. In particular, the number of pressing operations is reduced by the device for generating a predetermined strength. In addition, the maximum achievable strength of the Workpiece higher than by plastic forming with an ECAP device known from the prior art.
  • At least one further channel is provided, the input channel and the output channel being connected to one another by the at least one further channel.
  • the device is thus designed for double forming per pressing process.
  • the workpiece is preferably pressed several times through the device to form it.
  • Several channels can also be arranged between the input channel and the output channel. It is always provided that the input channel is oriented approximately perpendicular to the output channel.
  • two channels are arranged to form a forming bend relative to one another. Angles of successive forming bends can be the same or different sizes. According to the invention, an angle of a deformation bend between the input channel and a further channel adjoining this is approximately 90 °. An angle of a deformation kink between the further channel and the adjoining exit channel is approximately 105 ° to 135 °, in particular approximately 115 ° to 125 °, particularly preferably approximately 120 °. It has been found that such a design of the device is particularly favorable in order to produce a workpiece from a magnesium alloy with a particularly high strength. In addition, a workpiece with a very fine grain can be produced. If several channels are arranged between the input channel and the output channel, an angle of a deformation bend between two successive channels can be the same or different in size.
  • a heating device is provided.
  • the heating device is designed to heat the device and thus the workpiece to a predetermined temperature, which is arranged on the device.
  • the heating device can be used to lower a temperature each time a workpiece made of, in particular, a magnesium alloy is pressed through the device.
  • the temperature can be set to approximately 270 ° C. to 380 ° C., in particular to approximately 300 ° C. to 350 ° C., when the workpiece is first pressed through, whereas this is set to approximately 190 ° C. to 270 ° C. during a last pressing through, especially 220 ° C is adjustable up to 240 ° C.
  • the heating device lowers the temperature to room temperature until the last pressing.
  • a device according to the invention requires a lower temperature than known devices, as a result of which a workpiece can be plastically formed more effectively.
  • the workpiece is plastically deformed by pressing it through one or more times through an input channel and an output channel indirectly adjoining the input channel and arranged approximately perpendicular to it.
  • An advantage achieved in this way can be seen in particular in that a workpiece with high strength is thereby produced.
  • a tendency to crack the workpiece is inhibited by pressing through several channels.
  • the workpiece is plastically formed using ECAP or equal channel angular pressing.
  • One or more further channels are arranged between the input channel and the output channel, a deformation bend being formed between two channels in each case.
  • the output channel is always arranged approximately perpendicular to the input channel.
  • the workpiece is rotated about a longitudinal axis of the same before each introduction into the input channel.
  • the workpiece is formed into a workpiece that is uniformly firm and has a uniform grain size.
  • the attainable strength of the same is increased.
  • the workpiece is formed at least twice each time it is pressed through the device.
  • the workpiece is pressed through at least three channels, the input channel and the output channel being always arranged perpendicular to one another.
  • the workpiece is pressed through three channels.
  • the forming bends can have angles of the same or different sizes.
  • two forming bends can be provided between three channels, a first forming bend having an angle of approximately 90 ° and a second forming bend having an angle of approximately 120 °.
  • the high hydrostatic pressure due to the deformation kink of approximately 90 °, inhibits the tendency to form cracks in the workpiece.
  • an angle of a deformation bend between two successive channels can be the same or different in size.
  • a temperature is set to approximately 270 ° C. to 380 ° C., in particular to approximately 300 ° C. to 350 ° C., during a first pressing through of a workpiece made in particular of a magnesium alloy, whereas this is set to approximately 190 ° C. to 270 ° during a last pressing through ° C, in particular 220 ° C to 240 ° C, is set.
  • the temperature can also be reduced to room temperature until the last pressing. Between a first and a last pressing of the workpiece through the device, the workpiece is pressed through the device as often as desired, the temperature of the heating device falling in the pressing direction.
  • Fig. 1 shows a device 1 according to the invention for the plastic forming of a workpiece made of metal or a metal alloy by means of ECAP.
  • the device 1 comprises an input channel 2 and an output channel 3, the input channel 2 and the output channel 3 being connected via a further channel 4.
  • the input channel 2 and the output channel 3 or their longitudinal axes are arranged approximately perpendicular to one another.
  • a forming bend with an angle ⁇ of approximately 90 ° is provided between the input channel 2 and the further channel 4, a further forming bend is formed between the further channel 4 and the output channel 3, this forming bend having an angle ⁇ of approximately 120 °.
  • the device 1 is thus designed as a double ECAP device.
  • Corresponding data A, B and C are in 4 and 5 shown, again a workpiece made of a magnesium alloy is formed or measured. However, the composition of the magnesium alloy differs from that of the magnesium alloy 2 and 3 . It can also be seen that the The inventive device 1 plastically formed workpiece has a significantly higher strength than a workpiece produced with an ECAP device with two channels. In this case, a temperature is reduced from 300 ° C. to 220 ° C., the workpiece being pressed again several times by a known or inventive device 1. The data A in turn come from the untreated workpiece.
  • Fig. 6 shows experimental results of a workpiece 1 made with a device 1 according to the invention made of a magnesium alloy. Very high strengths are achieved. The tensile strength of the workpiece is approximately 468 MPa and the yield strength of the workpiece is approximately 413 MPa.
  • a workpiece made of a metal or a metal alloy can be efficiently produced, which has a high strength, sufficient ductility, great hardness, uniform grain size and little tendency to form cracks.
  • Such a workpiece is therefore suitable, for example, for producing a stent or other medical implants.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus Metall oder einer Metalllegierung mittels ECAP, umfassend mehr als zwei Kanäle. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus Metall oder einer Metalllegierung mittels ECAP, wobei das Werkstück ein- oder mehrmals durch eine Vorrichtung mit mehr als zwei Kanälen gepresst wird.
  • Die WO 2005/039792 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bzw. die Basis für die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 3.
  • Vorrichtungen zum plastischen Umformen eines Werkstückes, insbesondere aus einer Metalllegierung, mittels equal channel angular pressing (ECAP) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bekannte Vorrichtungen umfassen üblicherweise zwei Kanäle, wobei zwischen den Kanälen ein sogenannter Umformknick ausgebildet ist. Solche Vorrichtungen bzw. Verfahren eignen sich im Allgemeinen zum Umformen eines Werkstückes aus einer Metalllegierung wie einer Magnesiumlegierung, wobei in der Regel gute mechanische Kennwerte erzielt werden.
  • Bestimmte Magnesiumlegierungen werden beispielsweise zur Ausbildung von bioresorbierbaren Stents oder Osteosynthesekomponenten verwendet. Eine Magnesiumlegierung muss dabei mehrere Anforderungen erfüllen, um als Material für solche medizinische Implantate verwendet werden zu können. Neben einer hohen Biokompatibilität und einer niedrigen bzw. einer Anwendung angepassten Zersetzungsrate muss eine solche Legierung auch sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise eine hohe Festigkeit. Bekannte ECAP-Vorrichtungen eigenen sich zum Umformen eines Werkstückes aus einer Magnesiumlegierung für derartige Anwendungen, allerdings sind noch bessere mechanische Eigenschaften erwünscht.
  • ECAP-Vorrichtungen sowie Verfahren zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus einem Metall oder einer Metalllegierung sind beipsielsweise aus dem Artikel Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement (R. Z. Valiev, T. G. Langedon, Progr. Mat. Sci. 51 (2006) 881) bekannt.
  • Die RU 2 181 314 C2 offenbart eine Vorrichtung zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus Metall. Die Vorrichtung umfasst zur Herstellung eines Werkstückes mit hoher Festigkeit drei Kanäle, wobei ein Eingangskanal und ein Ausgangskanal parallel zueinander angeordnet sind. Allerdings scheint auch mit dieser Vorrichtung kein Werkstück mit gewünschten mechanischen Eigenschaften herstellbar zu sein.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher insbesondere ein Werkstück aus einer Magnesiumlegierung effektiv und effizient umformbar ist.
  • Weiter ist es ein Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem ein Werkstück aus insbesondere einer Magnesiumlegierung unter Erreichung einer hohen Festigkeit umgeformt werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung des Anspruchs 1 und das Verfahren des Anspruchs 3 gelöst.
  • Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die Vorrichtung ein Werkstück aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus einer Magnesiumlegierung, mit stark verbesserten mechanischen Eigenschaften herstellbar ist. Hierfür ist vorgesehen, dass sich verlängerte Längsachsen des Eingangskanals und des Ausgangskanals etwa unter einem rechten Winkel schneiden. Insbesondere ist ein Werkstück mit einer hohen Festigkeit herstellbar, wobei dieses bevorzugt mehrmals durch die Vorrichtung gepresst wird. Ein Umformen des Werkstückes umfasst somit ein mehrmaliges Durchpressen des Werkstückes durch die Vorrichtung. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Umformvorrichtungen ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Werkstück mit höherer Festigkeit erzeugbar, welches nach weiterer Bearbeitung z. B. als medizinisches Implantat verwendbar ist. Insbesondere ist dabei eine Anzahl der Pressvorgänge durch die Vorrichtung zur Erzeugung einer vorgegebenen Festigkeit herabgesetzt. Darüber hinaus ist auch eine maximal erreichbare Festigkeit des Werkstückes höher als durch plastisches Umformen mit einer aus dem Stand der Technik bekannten ECAP-Vorrichtung.
  • Es ist von Vorteil, wenn zumindest ein weiterer Kanal vorgesehen ist, wobei der Eingangskanal und der Ausgangskanal durch den zumindest einen weiteren Kanal miteinander verbunden sind. Die Vorrichtung ist somit für eine zweifache Umformung pro Pressvorgang ausgebildet. Das Werkstück wird zum Umformen desselben bevorzugt mehrmals durch die Vorrichtung gepresst. Es können auch mehrere Kanäle zwischen dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal angeordnet sein. Dabei ist stets vorgesehen, dass der Eingangskanal etwa senkrecht zum Ausgangskanal ausgerichtet ist.
  • Erfindungsgemäß sind jeweils zwei Kanäle einen Umformknick ausbildend zueinander angeordnet sind. Winkel von aufeinanderfolgenden Umformknicken können gleich oder unterschiedlich groß sein. Erfindungsgemäß beträgt ein Winkel eines Umformknickes zwischen dem Eingangskanal und einem an diesen anschließenden weiteren Kanal etwa 90°. Ein Winkel eines Umformknickes zwischen dem weiteren Kanal und dem daran anschließenden Ausgangskanal beträgt etwa 105° bis 135°, insbesondere etwa 115° bis 125°, besonders bevorzugt etwa 120°. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Ausbildung der Vorrichtung besonders günstig ist, um ein Werkstück aus einer Magnesiumlegierung mit einer besonders hohen Festigkeit herzustellen. Darüber hinaus ist ein Werkstück mit einem sehr feinen Korn herstellbar. Sind mehrere Kanäle zwischen dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal angeordnet, kann ein Winkel eines Umformknickes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kanälen jeweils gleich oder unterschiedlich groß sein.
  • Erfindungsgemäß ist eine Heizeinrichtung vorgesehen. Die Heizeinrichtung ist dazu ausgebildet, die Vorrichtung und somit das Werkstück auf eine vorbestimmte Temperatur aufzuheizen, wobei diese an der Vorrichtung angeordnet ist. Insbesondere ist mit der Heizeinrichtung eine Temperatur bei jedem Durchpressen eines Werkstückes aus insbesondere einer Magnesiumlegierung durch die Vorrichtung erniedrigbar. So ist die Temperatur beispielsweise bei einem ersten Durchpressen des Werkstückes auf etwa 270 °C bis 380 °C, insbesondere auf etwa 300 °C bis 350 °C, einstellbar, wohingegen diese bei einem letzten Durchpressen auf etwa 190 °C bis 270 °C, insbesondere 220 °C bis 240 °C, einstellbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung die Temperatur bis zum letzten Durchpressen bis auf Raumtemperatur erniedrigt. Zwischen einem ersten und einem letzten Durchpressen des Werkstückes durch die Vorrichtung ist dieses beliebig oft durch dieselbe durchpressbar, wobei eine Temperatur der Heizeinrichtung stetig erniedrigt wird. Allgemein gilt, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine niedrigere Temperatur erfordert als bekannte Vorrichtungen, wodurch mit dieser ein Werkstück effektiver plastisch umformbar ist.
  • Das weitere Ziel wird erreicht, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das Werkstück durch ein- oder mehrmaliges Durchpressen durch einen Eingangskanal und einen mittelbar an den Eingangskanal anschließenden und etwa senkrecht zu diesem angeordneten Ausgangskanal plastisch umgeformt wird.
  • Ein damit erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass dadurch ein Werkstück mit hoher Festigkeit hergestellt wird. Darüber hinaus wird eine Neigung zur Rissbildung des Werkstückes durch das Durchpressen durch mehrere Kanäle gehemmt. Das Werkstück wird mittels ECAP bzw. equal channel angular pressing plastisch umgeformt. Zwischen dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal sind ein oder mehrere weitere Kanäle angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei Kanälen ein Umformknick ausgebildet wird. Dadurch wird das Werkstück bei jedem Durchpressen zumindest zweifach umgeformt. Der Ausgangskanal ist stets etwa senkrecht zum Eingangskanal angeordnet.
  • Es ist vorteilhaft, wenn das Werkstück vor jedem Einbringen in den Eingangskanal um eine Längsachse desselben gedreht wird. Das Werkstück wird dadurch in ein gleichmäßig festes sowie mit gleichmäßiger Kornfeinheit ausgestattetes Werkstück umgeformt. Darüber hinaus wird eine erreichbare Festigkeit desselben erhöht.
  • Günstig ist es, wenn das Werkstück bei jedem Durchpressen durch die Vorrichtung zumindest zweimal umgeformt wird. Dafür wird das Werkstück durch zumindest drei Kanäle gepresst, wobei der Eingangskanal und der Ausgangskanal stets senkrecht zueinander angeordnet sind. Insbesondere wird das Werkstück durch drei Kanäle gepresst.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das Werkstück durch mehrere Kanäle gepresst wird, wobei zwischen jeweils zwei Kanälen ein Umformknick vorgesehen ist. Die Umformknicke können gleich oder verschieden große Winkel aufweisen. Beispielsweise können zwei Umformknicke zwischen drei Kanälen vorgesehen sein, wobei erfindungsgemäß ein erster Umformknick einen Winkel von etwa 90°, und ein zweiter Umformknick einen Winkel von etwa 120° aufweist. Bei einer ersten Umformung des Werkstückes wird durch den hohen hydrostatischen Druck aufgrund des Umformknickes von etwa 90° eine Neigung zur Rissbildung im Werkstück gehemmt. Sind mehrere Kanäle zwischen dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal angeordnet, kann ein Winkel eines Umformknickes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kanälen jeweils gleich oder unterschiedlich groß sein.
  • Günstig ist es, wenn das Werkstück erwärmt wird, wobei eine Temperatur bei jedem Durchpressen des Werkstückes durch die Vorrichtung erniedrigt wird, um das Werkstück effizient umzuformen. Insbesondere wird das Werkstück mit einer Heizeinrichtung erwärmt. So wird eine Temperatur bei einem ersten Durchpressen eines Werkstückes aus insbesondere einer Magnesiumlegierung auf etwa 270 °C bis 380 °C, insbesondere auf etwa 300 °C bis 350 °C, eingestellt, wohingegen diese bei einem letzten Durchpressen auf etwa 190 °C bis 270 °C, insbesondere 220 °C bis 240 °C, eingestellt wird. Die Temperatur kann bis zum letzten Durchpressen auch bis auf Raumtemperatur erniedrigt werden. Zwischen einem ersten und einem letzten Durchpressen des Werkstückes durch die Vorrichtung wird dieses beliebig oft durch dieselbe gepresst, wobei eine Temperatur der Heizeinrichtung in Pressrichtung sinkt.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
    • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
    • Fig. 2 experimentelle Ergebnisse eines Zugversuches;
    • Fig. 3 experimentelle Ergebnisse eines Druckversuches;
    • Fig. 4 weitere experimentelle Ergebnisse eines Zugversuches;
    • Fig. 5 weitere experimentelle Ergebnisse eines Druckversuches;
    • Fig. 6 experimentelle Ergebnisse hoher Festigkeiten.
  • Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus Metall oder einer Metalllegierung mittels ECAP. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Eingangskanal 2 und einen Ausgangskanal 3, wobei der Eingangskanal 2 und der Ausgangskanal 3 über einen weiteren Kanal 4 verbunden sind. Der Eingangskanal 2 und der Ausgangskanal 3 bzw. deren Längsachsen sind etwa senkrecht zueinander angeordnet. Zwischen dem Eingangskanal 2 und dem weiteren Kanal 4 ist ein Umformknick mit einem Winkel α von etwa 90° vorgesehen. Weiter ist zwischen dem weiteren Kanal 4 und dem Ausgangskanal 3 ein weiterer Umformknick ausgebildet, wobei dieser Umformknick einen Winkel β von etwa 120° aufweist. Die Vorrichtung 1 ist somit als Doppel-ECAP-Vorrichtung ausgebildet.
  • Grundsätzlich kann es auch günstig sein, wenn zwischen dem Eingangskanal 2 und dem Ausgangskanal 3 mehrere weitere Kanäle 4 vorgesehen sind, wobei zwischen jeweils zwei Kanälen 2, 3, 4 ein Umformknick ausgebildet ist.
  • In Fig. 2 und 3 sind experimentelle Ergebnisse eines Zugversuches und eines Druckversuches gezeigt. Dabei sind Daten A eines Werkstückes in einem Ausgangszustand, Daten B eines mit einer bekannten ECAP-Vorrichtung umgeformten Werkstückes und Daten C mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 umgeformten Werkstückes miteinander verglichen. Das Werkstück ist aus einer Magnesiumlegierung hergestellt und wird für die Daten B und Daten C jeweils mehrmals durch eine bekannte bzw. erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gepresst. Sowohl der Zugversuch gemäß Fig. 2 als auch der Druckversuch gemäß Fig. 3 zeigen, dass das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 hergestellte Werkstück eine deutlich höhere Festigkeit aufweist. Das Werkstück wird sowohl beim Pressen durch die bekannte Vorrichtung als auch durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 erwärmt, wobei eine Temperatur zwischen einem ersten Durchpressen des Werkstückes bis zu einem letzten Durchpressen desselben von 350 °C auf 290 °C erniedrigt wird.
  • Entsprechende Daten A, B und C sind in Fig. 4 und 5 gezeigt, wobei wiederum ein aus einer Magnesiumlegierung hergestelltes Werkstück umgeformt bzw. vermessen wird. Die Magnesiumlegierung unterscheidet sich jedoch in deren Zusammensetzung von der Magnesiumlegierung gemäß Fig. 2 und 3. Auch dabei ist ersichtlich, dass das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 plastisch umgeformte Werkstück eine deutlich höhere Festigkeit aufweist als ein mit einer ECAP-Vorrichtung mit zwei Kanälen hergestelltes Werkstück. Eine Temperatur wird hierbei von 300 °C auf 220 °C erniedrigt, wobei das Werkstück wieder mehrmals durch eine bekannte bzw. erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gepresst wird. Die Daten A stammen wiederum aus dem unbehandelten Werkstück.
  • Fig. 6 zeigt experimentelle Ergebnisse eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 hergestellten Werkstückes 1 aus einer Magnesiumlegierung. Es sind sehr hohe Festigkeiten realisiert. Eine Zugfestigkeit des Werkstückes liegt bei etwa 468 MPa und eine Dehngrenze desselben bei etwa 413 MPa.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Werkstück aus einem Metall oder einer Metalllegierung effizient herstellbar, welches eine hohe Festigkeit, ausreichende Duktilität, große Härte, gleichmäßige Kornfeinheit und wenig Neigung zur Rissbildung aufweist. Ein solches Werkstück eignet sich deshalb beispielsweise zur Herstellung eines Stents oder anderer medizinischer Implantate.

Claims (7)

  1. Vorrichtung (1) zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus Metall oder einer Metalllegierung mittels ECAP, umfassend mehr als zwei Kanäle (2, 3, 4), wobei ein Eingangskanal (2) und ein Ausgangskanal (3) vorgesehen sind, wobei diese mittelbar aneinander anschließen und etwa senkrecht zueinander angeordnet sind, wobei jeweils zwei Kanäle (2, 3, 4) einen Umformknick ausbildend zueinander angeordnet sind, wobei ein an den Eingangskanal (2) anschließender Umformknick einen Winkel von etwa 90° aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Ausgangskanal (3) direkt vorgeordneter Umformknick einen Winkel von etwa 105° bis 135° aufweist und weiter eine Heizeinrichtung vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Kanal (4) vorgesehen ist, wobei der Eingangskanal (2) und der Ausgangskanal (3) durch den zumindest einen weiteren Kanal (4) miteinander verbunden sind.
  3. Verfahren zum plastischen Umformen eines Werkstückes aus Metall oder einer Metalllegierung mittels ECAP, wobei das Werkstück ein- oder mehrmals durch eine Vorrichtung (1) mit mehr als zwei Kanälen (2, 3, 4) gepresst wird, insbesondere durch eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Werkstück durch ein- oder mehrmaliges Durchpressen durch einen Eingangskanal (2) und einen mittelbar an den Eingangskanal (2) anschließenden und etwa senkrecht zu diesem angeordneten Ausgangskanal (3) plastisch umgeformt wird, wobei das Werkstück durch einen an den Eingangskanal (2) anschließenden Umformknick mit einem Winkel von etwa 90° und einen dem Ausgangskanal (3) direkt vorgeordneten Umformknick gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Ausgangskanal direkt vorgeordnete Umformknick einen Winkel von etwa 120° aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück vor jedem Einbringen in den Eingangskanal (2) um eine Längsachse desselben gedreht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück bei jedem Durchpressen durch die Vorrichtung (1) zumindest zweimal umgeformt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück durch mehrere Kanäle (2, 3, 4) gepresst wird, wobei zwischen jeweils zwei Kanälen (2, 3, 4) ein Umformknick vorgesehen ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück erwärmt wird, wobei eine Temperatur bei jedem Durchpressen des Werkstückes durch die Vorrichtung (1) erniedrigt wird.
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