EP4476010A1 - Anlage zum isothermen schmieden - Google Patents

Anlage zum isothermen schmieden

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EP4476010A1
EP4476010A1 EP22846911.0A EP22846911A EP4476010A1 EP 4476010 A1 EP4476010 A1 EP 4476010A1 EP 22846911 A EP22846911 A EP 22846911A EP 4476010 A1 EP4476010 A1 EP 4476010A1
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EP
European Patent Office
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chamber
vacuum
forging
changing chamber
plant according
Prior art date
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EP22846911.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4476010B1 (de
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Cihangir Demirci
Serdar TUNCEL
Axel ROSSBACH
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Publication of EP4476010A1 publication Critical patent/EP4476010A1/de
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Publication of EP4476010B1 publication Critical patent/EP4476010B1/de
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
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    • B21J9/06—Swaging presses; Upsetting presses
    • B21J9/08—Swaging presses; Upsetting presses equipped with devices for heating the work-piece

Definitions

  • the invention relates to a system for isothermally forging near-net-shape metal semi-finished products under vacuum and/or a protective gas atmosphere with at least one forging press, which comprises at least one press ram extending into a vacuum forging chamber, at least one upper tool and at least one lower tool.
  • the HIF process is characterized in particular by the fact that both the forging tools and the workpieces are heated under vacuum to a temperature that allows superplastic deformation of the workpiece before the forging process is carried out. It is known to preheat the semi-finished products to be formed in a manipulator tunnel before the forging process and to load the preheated workpiece into a heated vacuum forging chamber.
  • the invention is therefore based on the object of providing a system of the type mentioned at the outset, which is characterized by low leakage losses.
  • the invention is also based in particular on the object of providing a system of the type mentioned at the outset, which enables short cycle and changeover times when carrying out the isothermal forging process.
  • a system for the isothermal forging of near-net-shape metal semi-finished products in a vacuum and/or inert gas atmosphere is provided with at least one forging press, which comprises at least one press ram extending into a vacuum forging chamber, at least one upper tool and at least one lower tool, with at least one Workpiece changing chamber, which is connected gas-tight to the vacuum forging chamber and with a large number of lock chambers for preparing and/or heating and/or cooling workpieces, which are connected gas-tight to the workpiece changing chamber, with at least the vacuum forging chamber having at least one round cross-sectional contour.
  • the vacuum forging chamber and at least the workpiece changing chamber can be evacuated and are each connected to a vacuum source.
  • gas-tight is to be understood in particular as a tightness that enables evacuation.
  • a round cross-sectional contour is particularly favorable when subjected to negative pressure with regard to the mechanical strength of the structure.
  • the resulting round transitions and connections as well as bushings can be sealed more easily and with less leakage loss.
  • the vacuum forging chamber has a circular cross-sectional contour and round bushings and round openings.
  • the vacuum forging chamber is designed as an essentially cylindrical chamber with round passages and connections, with the transitions to the upper and lower end faces preferably also being rounded off. Any maintenance openings that may be provided in the vacuum forging chamber are also preferably provided as circular or oval openings with corresponding closures.
  • the workpiece changing chamber and the lock chambers also have round cross sections.
  • the vacuum forging chamber, the workpiece changing chamber and the lock chambers can be connected to one another in a gas-tight manner via round connecting elements and/or bushings. In this way a tubular modular system can be provided. Furthermore, several workpieces can be provided, heated and fed to the vacuum forging chamber in parallel.
  • At least one tool changing chamber is preferably provided, which is also designed as a tubular component with a circular cross section is trained.
  • a tool changing chamber which is connected to the vacuum forging chamber diametrically opposite the workpiece changing chamber, for example, has the advantage that tools for converting the forging press to other components can be kept preheated in the tool changing chamber.
  • the heating-up time for a tool can be up to 24 hours, for example, so that the design of the system with a tool changing chamber has the advantage that a changeover to other tools can be carried out with little loss of time.
  • the tool changing chamber also has a large number of lock chambers for introducing different upper tools and different lower tools under vacuum.
  • the lock chambers of the tool changing chamber are expediently also designed such that they can be shut off in a gas-tight manner relative to the tool changing chamber by means of appropriately designed vacuum slides.
  • the lock chambers of the workpiece changing chamber and/or the tool changing chamber can, for example, be closed off from the atmosphere with circular hatches.
  • the vacuum slides are expediently provided with round slide plates.
  • a large number of vacuum pumps are provided, which are arranged below a mill floor, preferably in a plant basement.
  • Such an arrangement makes it possible to arrange the vacuum pumps directly below the individual chambers of the system, so that the number of required vacuum lines, the length of the vacuum lines and the number of required vacuum distributions can be minimized, which also contributes to reducing leakage losses.
  • the vacuum pumps above the Wegtenflures it would be necessary to provide larger cable routes, since the Lines would have to be laid around the system and the individual chambers could not be connected directly.
  • At least one vacuum pump can be arranged directly below the vacuum forging chamber and below the workpiece changing chamber and preferably also below the tool changing chamber.
  • the workpiece changing chamber, the lock chambers and preferably also the tool changing chamber are assembled as tubular components in a modular design, so that the system can be expanded by a required number of lock chambers.
  • tubular components can be joined together to form a tunnel-shaped workpiece changing chamber, for example.
  • tubular lock chambers can be connected to the tool changing chamber and/or to the workpiece changing chamber on both sides.
  • At least one horizontally displaceable manipulator for handling the workpieces is arranged in the workpiece changing chamber.
  • a movable manipulator for handling the tools can also be provided in the tool changing chamber.
  • the passage of the press ram into the vacuum forging chamber expediently includes water cooling.
  • the pressure stage of the vacuum forging chamber in the area where the press ram passes through comprises at least two sealing flanges which interact with a sealing system of the press ram on the inside.
  • the flanges are preferably over at least one Bellows made of stainless steel, preferably connected to one another via two such bellows.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view through a system according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of the plant according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the plant according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic sectional view showing the press ram and the upper die and lower die of the forging press
  • FIG. 5 shows a perspective partial sectional view of the vacuum forging chamber and the tool changing chamber connected to it
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a lock chamber designed as a heating chamber
  • FIG. 7 shows a perspective view of a vacuum slide.
  • the system shown in Figure 1 for the isothermal forging of metal semi-finished products comprises a forging press 1 with four columns 2 and a press ram 4 extending into a vacuum forging chamber 3 with an upper tool 5 (see Figure 4) which is connected to a lower tool 6 arranged in the vacuum forging chamber 3 to transform one heated semi-finished product 7 interacts.
  • the press ram 4 can be moved hydraulically vertically or axially, and is sealed in a passage 8 of the vacuum forging chamber 3 .
  • the invention is to be understood in such a way that the press ram can also be mechanically displaceable.
  • the vacuum forging chamber 3 is connected on the one hand to a workpiece changing chamber 9 and on the other hand to a tool changing chamber 10 .
  • First lock chambers 11 are connected to the workpiece changing chamber 9, whereas second lock chambers 12 are connected to the tool changing chamber.
  • the vacuum forging chamber 3, the workpiece changing chamber 9 and the tool changing chamber 10 as well as the first and second lock chambers 11, 12 can each be evacuated and gas-tightly connected to one another or connected to one another.
  • all chambers 3 , 9 , 10 , 11 , 12 are connected to vacuum pumps 13 which are arranged below a smelting floor 14 under the plant in a plant cellar 15 .
  • Semi-finished products 7 can be introduced into the workpiece changing chamber 9 and finished forged products can be discharged from the workpiece changing chamber 9 via the first lock chambers 11 .
  • the workpiece changing chamber 9 is designed as a tubular tunnel for handling the semi-finished products 7 and the finished products, which has a round, circular cross-section with which it is connected to a correspondingly designed opening in the vacuum forging chamber 3 .
  • the first lock chambers 11 are also designed as tubular components which have a round, circular cross-section with which they are connected to correspondingly designed openings in the workpiece changing chamber 9 on the side of the latter.
  • the first lock chambers 11 can be closed gas-tight to the outside against the atmosphere with appropriately designed round hatches 18 and can be closed with respect to the workpiece changing chamber 9 via vacuum slides 23 . At least some of the first lock chambers 11 are provided with heating devices 19 for preheating the semi-finished products 7 .
  • a first lock chamber 11 designed as a heating chamber is shown in FIG. This includes the designated 19 heating device and a hydraulically lowerable hood 20, which encloses the semi-finished product 7 during the heating process in order to accelerate the heating process.
  • the heating device 19 is designed as a heating plate with at least one resistance heating element.
  • the second lock chambers 12 are designed to correspond to the first lock chambers 11 and are each connected laterally to the tool changing chamber 10 .
  • the tool changing chamber 10 is also connected as a tubular component with a circular cross section to a correspondingly designed opening in the vacuum forging chamber 3 .
  • the vacuum forging chamber 3 can be shut off both with respect to the workpiece changing chamber 9 and with respect to the tool changing chamber 10 by means of a vacuum slide 23 in each case.
  • Tools, upper tools 5 on the one hand and lower tools 6 on the other hand can be brought into and removed from the tool changing chamber 10 through the second lock chambers 12 .
  • a horizontally movable lifting truck 17 is preferably provided in the tool changing chamber 10 . The tools are moved into the vacuum forging chamber 3 with the lifting truck 17, where they are coupled to the press ram 4 by a corresponding lifting movement of the latter.
  • the vacuum forging chamber 3 has a circular cross-section and is approximately formed cylindrical housing.
  • the transitions of the cylindrical wall of the vacuum forging chamber 3 in the upper and lower end faces can be rounded.
  • FIG. 5 the illustration according to FIG. 5 is simplified and this detail cannot be seen from FIG.
  • parts of the front columns 2 of the forging press 1 are also not shown in FIG.
  • the vacuum slides 23 comprise circular slide plates 24, which are shown closed in FIG. Via the second lock chambers 12, which can also be closed with hatches 18, an upper tool 5 and a lower tool 6 can be introduced into or removed from the tool changing chamber 10 on either side of the tool changing chamber 10.
  • two second lock chambers 12 are connected to the tool changing chamber 10 in each case.
  • the tool changing chamber 10 be expanded by appropriately designed tubular components, to which further second lock chambers 12 are then connected, so that a large number of tools can be preheated in a ready position.
  • a correspondingly modular design is provided for the workpiece changing chamber 9 and the first lock chambers 11 connected to it.
  • the vacuum forging chamber 3 is provided with a maintenance opening 21 which is closed with a maintenance door 22 .
  • the maintenance opening 21 and the maintenance door 22 are also designed to be round, since these contours can be sealed more easily and with less force.
  • the semi-finished products 7 are first introduced into one or more of the first lock chambers 11 by means of a manipulator, lifting truck or the like.
  • the lock chamber 11 in question is opened, it is closed gas-tight with respect to the workpiece changing chamber 9 by means of vacuum slides 23 .
  • the first lock chamber 11 is then closed and, after appropriate evacuation and preheating of the semi-finished product 7 by means of a heating device 19, is connected to the workpiece changing chamber 9 by actuating the vacuum slide 23. Then the heated semi-finished product 7 is taken over by the manipulator 16 and, as shown in FIG. The upper tool 5 and the lower tool 6 are closed by actuating the press ram 4 for the purpose of forming the forging. After completion of the forged part, this is again removed with the manipulator 16 and made available in a first lock chamber 11 for the purpose of cooling and subsequent removal.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum isothermen Schmieden von endkonturnahen metallenen Halbzeugen unter Vakuum und/oder Schutzgasatmosphäre mit wenigstens einer Schmiedepresse (1), die wenigstens einen sich in eine Vakuumschmiedekammer (3) erstreckenden Pressenstößel (4), wenigstens ein Oberwerkzeug (5) und wenigstens ein Unterwerkzeug (6) umfasst, mit wenigstens einer Werkstückwechselkammer (9), die gasdicht an die Vakuumschmiedekammer (3) angeschlossen ist und mit einer Vielzahl von Schleusenkammern (11, 12) zur Bereitstellung und/oder Aufheizung und/oder Abkühlung von Werkstücken, die gasdicht an die Werkstückwechselkammer (9) angeschlossen sind, wobei wenigstens die Vakuumschmiedekammer (3) wenigstens eine runde Querschnittskontur aufweist.

Description

Anlage zum isothermen Schmieden
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum isothermen Schmieden von endkonturnahen metallenen Halbzeugen unter Vakuum und/oder Schutzgasatmosphäre mit wenigstens einer Schmiedepresse, die wenigstens einen sich in eine Vakuumschmiedekammer erstreckenden Pressenstößel, wenigstens ein Oberwerkzeug und wenigstens ein Unterwerkzeug umfasst.
Verfahren und Anlagen zum isothermen Schmieden von endkonturnahen metallenen Halbzeugen unter Vakuum sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Bei diesen Verfahren, die auch als HIF Verfahren (Hot Isothermal Forging) bekannt sind, werden beispielsweise Titan- oder Molybdän-Werkstoffe oder sogenannte Superlegierungen bei hohen Temperaturen mit geringen Deformationsraten unter superplastischen Bedingungen in Form geschmiedet. Auf diese Art und Weise werden beispielsweise Turbinenschaufeln hergestellt. Ein solches Herstellungsverfahren ist beispielsweise aus der US 5,933,951 A bekannt.
Das HIF Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sowohl die Schmiedewerkzeuge als auch die Werkstücke vor Durchführung des Schmiedevorgangs unter Vakuum auf die Temperatur aufgeheizt wurden, die eine superplastische Deformation des Werkstücks erlaubt. Dabei ist es bekannt, die umzuformenden Halbzeuge vor dem Schmiedevorgang in einem Manipulator- Tunnel vorzuheizen und eine beheizte Vakuumschmiedekammer mit dem vorgeheizten Werkstück zu beschicken.
Bekannte Anlagen zum isothermen Schmieden sind komplex, da ein sicheres Erreichen des für den Schmiedevorgang erforderlichen Vakuumdrucks von weniger als 0,05 mbar sowie das Einhalten von niedrigen Leckageraten aufwendig ist. Aufgrund des Umstandes, dass eine lange Vorheizzeit der Werkstücke und eine lange Aufheizzeit der Werkzeuge benötigt wird, sind die Zykluszeiten für die i Herstellung der einzelnen Teile sowie die Umrüstzeiten für die Anlagen bei einem etwa erforderlichen Werkzeugwechsel groß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, die sich durch geringe Leckageverluste auszeichnet. Der Erfindung liegt weiterhin insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, die bei der Durchführung des Verfahrens des isothermen Schmiedens geringe Zyklus- und Umrüstzeiten ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Anlage zum isothermen Schmieden von endkonturnahen metallenen Halbzeugen unter Vakuum und/oder Schutzgasatmosphäre mit wenigstens einer Schmiedepresse bereitgestellt, die wenigstens einen sich in eine Vakuumschmiedekammer erstreckenden Pressenstößel, mindestens ein Oberwerkzeug und wenigstens ein Unterwerkzeug umfasst, mit wenigstens einer Werkstückwechselkammer, die gasdicht an die Vakuumschmiedekammer angeschlossen ist und mit einer Vielzahl von Schleusenkammern zur Bereitstellung und/oder Aufheizung und/oder Abkühlung von Werkstücken, die gasdicht an die Werkstückwechselkammer angeschlossen sind, wobei wenigstens die Vakuumschmiedekammer wenigstens eine runde Querschnittskontur aufweist.
Bevorzugt sind die Vakuumschmiedekammer und wenigstens die Werkstückwechselkammer evakuierbar ausgebildet und jeweils an eine Unterdruckquelle angeschlossen.
Unter gasdicht im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Dichtigkeit zu verstehen, die eine Evakuierbarkeit ermöglicht. Eine runde Querschnittskontur ist bei einer Beaufschlagung mit Unterdrück besonders günstig im Hinblick auf die mechanische Belastbarkeit der Struktur. Darüber hinaus sind daraus resultierende runde Übergänge und Anschlüsse sowie Durchführungen einfacher und mit geringeren Leckageverlusten abzudichten.
Bei der Anlage gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vakuumschmiedekammer eine kreisrunde Querschnittskontur und runde Durchführungen sowie runde Öffnungen aufweist.
Bei der bevorzugten Variante der Anlage gemäß der Erfindung ist die Vakuumschmiedekammer als im wesentlichen zylindrische Kammer mit runden Durchführungen und Anschlüssen ausgebildet, wobei vorzugsweise die Übergänge zu den oberen und unteren Stirnseiten ebenfalls abgerundet sind. Auch etwa vorgesehene Wartungsöffnungen in der Vakuumschmiedekammer sind vorzugsweise als kreisrunde oder ovale Öffnungen mit entsprechenden Verschlüssen vorgesehen.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Anlage gemäß der Erfindung weisen die Werkstückwechselkammer und die Schleusenkammern ebenfalls runde Querschnitte auf.
Die Vakuumschmiedekammer, die Werkstückwechselkammer und die Schleusenkammern können über runde Verbindungselemente und/oder Durchführungen gasdicht miteinander verbunden sein. Auf diese Art und Weise lässt sich ein röhrenförmiges modulares System bereitstellen. Weiterhin lassen sich parallel mehrere Werkstücke bereitstellen, aufheizen und der Vakuumschmiedekammer zuführen.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Werkzeugwechselkammer vorgesehen, die ebenfalls als röhrenförmiges Bauelement mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet ist. Eine Werkzeugwechselkammer, die beispielsweise diametral gegenüberliegend der Werkstückwechselkammer an die Vakuumschmiedekammer angeschlossen ist, besitzt den Vorzug, dass in der Werkzeugwechselkammer Werkzeuge zur Umrüstung der Schmiedepresse auf andere Bauteile vorgeheizt vorgehalten werden können. Die Aufheizzeit für ein Werkzeug kann beispielsweise bis zu 24 Stunden betragen, sodass die Ausführung der Anlage mit einer Werkzeugwechselkammer den Vorzug hat, dass mit geringem Zeitverlust eine Umrüstung auf andere Werkzeuge durchgeführt werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Werkzeugwechselkammer ebenfalls eine Vielzahl von Schleusenkammern zur Einschleusung verschiedener Oberwerkzeuge und verschiedener Unterwerkzeuge unter Vakuum aufweist. Die Schleusenkammern der Werkzeugwechselkammer sind zweckmäßigerweise ebenfalls mittels entsprechend ausgebildeter Vakuumschieber gasdicht relativ zu der Werkzeugwechselkammer absperrbar ausgebildet.
Die Schleusenkammern der Werkstückwechselkammer und/oder der Werkzeugwechselkammer können beispielsweise mit kreisrunden Luken bezüglich der Atmosphäre verschlossen sein.
Die Vakuumschieber sind zweckmäßigerweise mit runden Schieberplatten versehen.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Anlage gemäß der Erfindung ist eine Vielzahl von Vakuumpumpen vorgesehen, die unterhalb eines Hüttenflures, vorzugsweise in einem Anlagenkeller angeordnet sind. Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Vakuumpumpen jeweils unmittelbar unterhalb der einzelnen Kammern der Anlage anzuordnen, sodass die Anzahl der benötigten Vakuumleitungen, die Länge der Vakuumleitungen und die Anzahl der benötigten Vakuumverteilungen minimiert werden kann, was ebenfalls zur Reduzierung von Leckageverlusten beiträgt. Bei einer Anordnung der Vakuumpumpen oberhalb des Hüttenflures wäre es erforderlich, größere Leitungswege vorzusehen, da die Leitungen um die Anlage herum verlegt werden müssten und die einzelnen Kammern nicht auf direktem Wege anschließbar wären.
Wenigstens eine Vakuumpumpe kann jeweils unmittelbar unter der Vakuumschmiedekammer und unterhalb der Werkstückwechselkammer sowie vorzugsweise auch unter der Werkzeugwechselkammer angeordnet sein.
Vorzugsweise sind die Werkstückwechselkammer, die Schleusenkammern und vorzugsweise auch die Werkzeugwechselkammer als röhrenförmige Bauelemente in Modulbauweise zusammengefügt, sodass die Anlage um eine benötigte Anzahl von Schleusenkammern erweiterbar ist. Mehrere röhrenförmige Bauelemente lassen sich beispielsweise zu einer tunnelförmigen Werkstückwechselkammer zusammenfügen. Ebenso lassen sich mehrere röhrenförmige Bauelemente zu einer tunnelförmigen Werkzeugwechselkammer zusammenfügen. An die Werkzeugwechselkammer und/oder an die Werkstückwechselkammer können jeweils beiderseits röhrenförmig ausgebildete Schleusenkammern angeschlossen sein.
Wenigstens in der Werkstückwechselkammer ist mindestens ein horizontal verfahrbarer Manipulator zur Handhabung der Werkstücke angeordnet. Ebenso kann in der Werkzeugwechselkammer ein verfahrbarer Manipulator zur Handhabung der Werkzeuge vorgesehen sein.
Die Durchführung des Pressenstößels in die Vakuumschmiedekammer umfasst zweckmäßigerweise eine Wasserkühlung.
Bei einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung der Anlage gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckstufe der Vakuumschmiedekammer im Bereich der Durchführung des Pressenstößels wenigstens zwei Dichtungsflansche umfasst, die innen umlaufend mit einem Dichtungssystem des Pressenstößels Zusammenwirken. Die Flansche sind vorzugsweise über wenigstens einen Faltenbalg aus Edelstahl, vorzugsweise über zwei solcher Faltenbälge, miteinander verbunden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Teil-Schnittansicht durch eine Anlage gemäß der Erfindung,
Figur 2 eine Draufsicht auf die Anlage gemäß der Erfindung,
Figur 3 eine schematische perspektivische Ansicht der Anlage gemäß der Erfindung,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht, die den Pressenstößel sowie das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug der Schmiedepresse zeigt,
Figur 5 eine perspektivische Teil-Schnittansicht der Vakuumschmiedekammer und der daran angeschlossenen Werkzeugwechselkammer,
Figur 6 eine schematische Darstellung einer als Aufheizkammer ausgebildeten Schleusenkammer und
Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines Vakuumschiebers.
Die in Figur 1 dargestellte Anlage zum isothermen Schmieden von metallenen Halbzeugen umfasst eine Schmiedepresse 1 mit vier Säulen 2 und einem sich in eine Vakuumschmiedekammer 3 erstreckenden Pressenstößel 4 mit einem Oberwerkzeug 5 (siehe Figur 4), welches mit einem in der Vakuumschmiedekammer 3 angeordneten Unterwerkzeug 6 zur Umformung eines erwärmten Halbzeugs 7 zusammenwirkt. Der Pressenstößel 4 ist bei der Anlage gemäß der Erfindung hydraulisch vertikal bzw. axial verlagerbar, wobei dieser in einer Durchführung 8 der Vakuumschmiedekammer 3 abgedichtet ist. Die Erfindung ist so zu verstehen, dass der Pressenstößel auch mechanisch verlagerbar sein kann.
Die Vakuumschmiedekammer 3 ist einerseits mit einer Werkstückwechselkammer 9 und andererseits mit einer Werkzeugwechselkammer 10 verbunden. An die Werkstückwechselkammer 9 sind erste Schleusenkammern 11 angeschlossen, wohingegen an die Werkzeugwechselkammer zweite Schleusenkammern 12 angeschlossen sind. Die Vakuumschmiedekammer 3, die Werkstückwechselkammer 9 und die Werkzeugwechselkammer 10 sowie die ersten und zweiten Schleusenkammern 11 , 12 sind jeweils evakuierbar und gasdicht miteinander verbunden bzw. aneinander anschließbar. Hierzu sind alle Kammern 3, 9, 10, 11 , 12 an Vakuumpumpen 13 angeschlossen, die unterhalb eines Hüttenflures 14 unter der Anlage in einem Anlagenkeller 15 angeordnet sind.
Über die ersten Schleusenkammern 11 lassen sich Halbzeuge 7 in die Werkstückwechselkammer 9 einbringen sowie fertig geschmiedete Erzeugnisse aus der Werkstückwechselkammer 9 ausschleusen. Dies wird mittels eines innerhalb der Werkstückwechselkammer 9 linear und im Wesentlichen horizontal verfahrbaren Manipulators 16 bewerkstelligt. Die Werkstückwechselkammer 9 ist als röhrenförmiger Tunnel zur Handhabung der Halbzeuge 7 und der fertigen Erzeugnisse ausgebildet, der einen runden, kreisförmigen Querschnitt aufweist, mit dem dieser an eine entsprechend ausgebildete Öffnung der Vakuumschmiedekammer 3 angeschlossen ist. Die ersten Schleusenkammern 11 sind ebenfalls als röhrenförmige Bauelemente ausgebildet, die einen runden, kreisförmigen Querschnitt aufweisen, mit dem diese an entsprechend ausgebildete Öffnungen der Werkstückwechselkammer 9 seitlich an letztere angeschlossen sind. Die ersten Schleusenkammern 11 sind mit entsprechend gestalteten runden Luken 18 gasdicht nach außen gegen die Atmosphäre und über Vakuumschieber 23 bezüglich der Werkstückwechselkammer 9 verschließbar. Wenigstens einige der ersten Schleusenkammern 11 sind mit Heizeinrichtungen 19 zum Vorheizen der Halbzeuge 7 versehen.
Eine als Aufheizkammer ausgebildete erste Schleusenkammer 11 ist in Figur 6 dargestellt. Diese umfasst die mit 19 bezeichnete Heizeinrichtung sowie eine hydraulisch absenkbare Haube 20, die während des Aufheizvorgangs das Halbzeug 7 umschließt, um den Aufheizvorgang zu beschleunigen. Die Heizeinrichtung 19 ist als Heizplatte mit wenigstens einem Widerstandsheizelement ausgebildet.
Die zweiten Schleusenkammern 12 sind entsprechend der ersten Schleusenkammern 11 ausgebildet und jeweils seitlich an die Werkzeugwechselkammer 10 angeschlossen. Die Werkzeugwechselkammer 10 ist ebenfalls als röhrenförmiges Bauteil mit einem kreisrunden Querschnitt an eine entsprechend ausgebildete Öffnung der Vakuumschmiedekammer 3 angeschlossen. Die Vakuumschmiedekammer 3 ist sowohl bezüglich der Werkstückwechselkammer 9 als auch bezüglich der Werkzeugwechselkammer 10 mittels jeweils eines Vakuumschiebers 23 absperrbar. Durch die zweiten Schleusenkammern 12 lassen sich Werkzeuge, Oberwerkzeuge 5 einerseits und Unterwerkzeuge 6 andererseits, in die Werkzeugwechselkammer 10 einbringen und ausschleusen. Hierzu ist vorzugsweise in der Werkzeugwechselkammer 10 ein horizontal verfahrbarer Hubwagen 17 vorgesehen. Mit dem Hubwagen 17 werden die Werkzeuge in die Vakuumschmiedekammer 3 verfahren, wo diese durch eine entsprechende Hubbewegung des Pressenstößels 4 an diesen angekoppelt werden.
Die Vakuumschmiedekammer 3 hat, wie dies insbesondere aus der Darstellung in Figur 5 zu entnehmen ist, einen kreisrunden Querschnitt und ist als etwa zylindrisches Gehäuse ausgebildet. Die Übergänge der zylindrischen Wandung der Vakuumschmiedekammer 3 in die obere und untere Stirnfläche können abgerundet sein. Insoweit ist die Darstellung gemäß Figur 5 vereinfacht und dieses Detail ist aus Figur 5 nicht ersichtlich. Aus Gründen der Vereinfachung sind Teile der vorderen Säulen 2 der Schmiedepresse 1 in Figur 5 ebenfalls nicht dargestellt.
Wie aus der Darstellung gemäß Figur 5 ersichtlich ist, umfassen die Vakuumschieber 23 kreisrunde Schieberplatten 24, die in der Figur 5 geschlossen dargestellt sind. Über die zweiten Schleusenkammern 12, die ebenfalls mit Luken 18 verschließbar sind, lassen sich auf je einer Seite der Werkzeugwechselkammer 10 ein Oberwerkzeug 5 und ein Unterwerkzeug 6 in die Werkzeugwechselkammer 10 einbringen bzw. aus dieser herausnehmen. Bei der in Figur 5 gezeigten Variante der Anlage sind jeweils zwei zweite Schleusenkammern 12 an die Werkzeugwechselkammer 10 angeschlossen. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die Werkzeugwechselkammer 10 durch entsprechend ausgebildete röhrenförmige Bauelemente zu erweitern, an die dann weitere zweite Schleusenkammern 12 angeschlossen sind, sodass eine Vielzahl von Werkzeugen in einer Bereitschaftsstellung vorgeheizt werden können. Ein entsprechend modularer Aufbau ist für die Werkstückwechselkammer 9 und die daran angeschlossenen ersten Schleusenkammern 11 vorgesehen.
Wie dies der Darstellung in Figur 3 zu entnehmen ist, sind die Werkstückwechselkammer 9 und die Werkzeugwechselkammer 10 jeweils mit stirnseitigen Öffnungen versehen, die ebenfalls mit Luken 18 verschließbar sind. Darüber hinaus ist die Vakuumschmiedekammer 3 mit einer Wartungsöffnung 21 versehen, die mit einer Wartungstür 22 verschlossen ist. Die Wartungsöffnung 21 und die Wartungstür 22 sind ebenfalls rund ausgebildet, da sich diese Konturen einfacher und mit weniger Kraft abdichten lassen. Bei dem Schmiedeverfahren ist vorgesehen, dass die Halbzeuge 7 zunächst mittels eines Manipulators, Hubwagens oder dergleichen in eine oder mehrere der ersten Schleusenkammern 11 eingebracht werden. Wenn die betreffende Schleusenkammer 11 geöffnet wird, ist diese mittels Vakuumschieber 23 bezüglich der Werkstückwechselkammer 9 gasdicht abgeschlossen. Die erste Schleusenkammer 11 wird anschließend verschlossen und nach entsprechender Evakuierung und Vorheizen des Halbzeugs 7 mittels einer Heizeinrichtung 19 durch Betätigung des Vakuumschiebers 23 mit der Werkstückwechselkammer 9 verbunden. Sodann wird das aufgeheizte Halbzeug 7 von dem Manipulator 16 übernommen und, wie dies in Figur 4 dargestellt ist, in das Unterwerkzeug 6 der Schmiedepresse 1 eingelegt. Zwecks Formen des Schmiedeteils werden das Oberwerkzeug 5 und das Unterwerkzeug 6 durch Betätigen des Pressenstößels 4 geschlossen. Nach Fertigstellung des Schmiedeteils wird dieses wiederum mit dem Manipulator 16 entnommen und in eine erste Schleusenkammer 11 zwecks Abkühlung und späterer Entnahme bereitgestellt.
Bezugszeichenliste
1 Schmiedepresse
2 Säulen
3 Vakuumschmiedekammer
4 Pressenstößel
5 Oberwerkzeug
6 Unterwerkzeug
7 Halbzeug
8 Durchführung
9 Werkstückwechselkammer
10 Werkzeugwechselkammer
11 erste Schleusenkammern
12 zweite Schleusenkammern
13 Vakuumpumpen
14 Hüttenflur
15 Anlagenkeller
16 Manipulator
17 Hubwagen
18 Luken
19 Heizeinrichtung
20 Haube
21 Wartungsöffnung
22 Wartungstür
23 Vakuumschieber
24 Schieberplatte

Claims

Patentansprüche
1. Anlage zum isothermen Schmieden von endkonturnahen metallenen Halbzeugen unter Vakuum und/oder Schutzgasatmosphäre mit wenigstens einer Schmiedepresse (1), die wenigstens einen sich in eine Vakuumschmiedekammer (3) erstreckenden Pressenstößel (4), wenigstens ein Oberwerkzeug (5) und wenigstens ein Unterwerkzeug (6) umfasst, mit wenigstens einer Werkstückwechselkammer (9), die gasdicht an die Vakuumschmiedekammer (3) angeschlossen ist und mit einer Vielzahl von Schleusenkammern (11 , 12) zur Bereitstellung und/oder Aufheizung und/oder Abkühlung von Werkstücken, die gasdicht an die Werkstückwechselkammer (9) angeschlossen sind, wobei wenigstens die Vakuumschmiedekammer (3) wenigstens eine runde Querschnittskontur aufweist.
2. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschmiedekammer (3) als im wesentlichen zylindrische Kammer mit runden Durchführungen und Anschlüssen ausgebildet ist.
3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückwechselkammer (9) und die Schleusenkammern (11 , 12) runde Querschnitte aufweisen.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschmiedekammer (3), die Werkstückwechselkammer (9) und die Schleusenkammern (11 , 12) über runde Durchführungen gasdicht miteinander verbunden sind.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch wenigstens eine Werkzeugwechselkammer (10), die an die Vakuumschmiedekammer (3) angeschlossen ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugwechselkammer (10) wenigstens einen runden Querschnitt aufweist und als röhrenförmiges Bauelement ausgebildet ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Schleusenkammern (12) über Vakuumschieber (23) an die Werkzeugwechselkammer (10) angeschlossen sind.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumschieber (23) runde Schieberplatten (24) aufweisen.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Vielzahl von Vakuumpumpen (13) umfasst, die unterhalb eines Hüttenflures (14) vorzugsweise in einem Anlagenkeller (15) angeordnet sind.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens eine Vakuumpumpe (13) unterhalb der Vakuumschmiedekammer (3) und unterhalb der Werkstückwechselkammer (9) sowie vorzugsweise auch unter der Werkzeugwechselkammer (10) angeordnet ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückwechselkammer (9), die Schleusenkammern (11 , 12) und vorzugsweise auch die Werkzeugwechselkammer (10) als röhrenförmige Bauelemente in Modulbauweise zusammengefügt sind. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Schleusenkammern (11 , 12) jeweils wenigstens eine Heizeinrichtung (19) zur Aufheizung der Werkstücke oder eines Werkzeugs aufweisen. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in der Werkstückwechselkammer (9) wenigstens ein horizontal verfahrbarer Manipulator (16) zur Handhabung der Werkstücke angeordnet ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117245049B (zh) * 2023-09-19 2024-07-19 北京科技大学 一种1300-2000℃超高温真空等温成形装置
CN120920648A (zh) * 2025-08-14 2025-11-11 中国机械总院集团北京机电研究所有限公司 一种大型多工作台真空等温锻造设备及连续化生产方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3698219A (en) 1971-05-10 1972-10-17 United Aircraft Corp Apparatus for forging
US3893318A (en) 1974-07-17 1975-07-08 United Aircraft Corp Forging apparatus
CH593732A5 (de) 1975-12-19 1977-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JPS59225840A (ja) * 1983-06-08 1984-12-18 Agency Of Ind Science & Technol 超塑性鍛造装置
FR2749784B1 (fr) 1996-06-13 1998-07-31 Snecma Procede de fabrication d'un aube creuse de turbomachine et presse-four a multiple effet utilisee dans sa mise en oeuvre
CN2625076Y (zh) 2003-06-27 2004-07-14 天津市天锻压力机有限公司 一种用于等温模锻液压机上的模具保温装置

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