NO121125B - - Google Patents

Description

Modifikasjon av fremgangsmåte til smiing av stålemner.

Foreliggende oppfinnelse angår en videre utvikling av den fremgangsmåte som er beskrevet i norsk patent nr. 102.081 for smiing av emner til fremstilling av muttere, kulelagerbaner og liknende gjennomhullede eller utstansede gjenstander.

Hensikten med oppfinnelsen er i før-ste rekke å modifisere fremgangsmåten som er beskrevet i det nevnte patent, slik at da man ved hj elp av kaldsmiingsteknikk kan forme et emne for en mutter, kulelagerbane eller liknende gjennomhullet gj enstand som skal ha en bestemt utvendig form og et gjennomhullet eller utstanset indre. I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at for formning av et emne med hull, f. eks. mutteremne eller en kulelagerring, utsettes stålemnet i en smisenke for på hverandre følgende pressetrykk i et antall arbeidsoperasjoner slik at metallet forskyves radielt og aksielt i den retning hvori pressetrykket ut<t>øves, idet en arbeidsoperasjon omfatter gjennomhulling av emnet, mens temperaturen på emnet som skal ligge høyere enn 66° C regueres slik at den under bearbeidingen ikke overstiger 343° C.

Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene som viser en utførelsesform for et apparat til utfør-else av fremgangsmåten og der: Fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom et apparat med på hverandre føl-gende arbeidsstasjoner ved hjelp av hvilke fremgangsmåten i henhold til oppfinnel sen hensiktsmessig og fortrinsvis kan ut-føres i praksis. Fig. 2 viser et metallstykke sett fra en-den etter at det er kuttet av en lengde oppvarmet trådmateriale og illustrerer det første trinn ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser samme emne, men sett fra den annen side etter at det er blitt ført tilbake til sin opprinnelige form og utsatt for den første arbeidsoperasjon som under-tiden betegnes som «oppretting». Fig. 4 viser den første side av emnet etter at det igjen er blitt snudd rundt og utsatt for en ytterligere formeoperasjon som ofte betegnes som «kalibrering». Fig. 5 viser den annen side av emnet etter at dette igjen er blitt snudd rundt, og utsatt for en «skålpresse»-operasjon. Fig. 6 viser den første side av emnet etter at dette igjen er blitt snudd rundt og utsatt for «sekskant»pressing. Fig. 7 viser en første side av emnet etter at dette er blitt overført til en annen formestasjon og er blitt bearbeidet ved «hulle»-operasjonen. Fig. 2A, 3A, 4A, 5A og 7A viser, sett nedenfra de gjenstander som er vist sett ovenfra i de andre figurer. Fig. 2B, 3B, 4B, 5B, 6B og 7B er tverr-snitt av de gjenstander som er vist i de øvrige figurer og fig. 7C viser et snitt gjennom avfallsdelen som dannes ved hull-operasjonen.

Under henvisning i detalj til tegningene, er det der vist en foretrukken utfør-elsesmåte for fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og som illustrasjon er det vist et mutteremne som formes fullstendig fra trådmaterialet i seks arbeidstrinn, til tross for at et mindre eller større antall arbeidstrinn kan anvendes avhengig av hvor innviklet arbeidet er, de relative mengder av metall som skal forskyves under formeoperasjonen og kapasiteten av det formeapparat ved hjelp av hvilket fremgangsmåten utøves.

På fig. 1 er det vist et skjematisk hori-sontalt snitt gjennom en automatisk Water-bury-Farel mutterformemaskin av kjent konstruksjon som er egnet til utførelse av arbeidstrinnene som består i avskjæring av metallstykket fra det tråd- eller stang-formede stålmateriale, oppretting, kalibrering, skålpressing, sekskantpressing og gjennomhulling. Det innmatede materiale som omfatter en ståltråd eller stang 10 føres inn i maskinen øverst til venstre på figuren, og mates gjennom en høyfrekvent vankjølt induksjonsvarmespole 12 der materialet mottar en tilstrekkelig mengde høyfrekvent energi med en frekvens på fra 500.000 til 2.000.000 eps. eller mere, og fortrinnsvis omtrent 1.000.000 eps. for å bevirke at tråden eller stangen i det innmatede materiale skal oppvarmes til den ønskede temperatur som skal overstige 93° C og fortrinnsvis være 121° C.

Den første operasjon er avskjærings-operasjonen som utføres av avskjærings-kniven 14 som skjærer av et metallstykke av passende tykkelse for den passende trådstørrelse, slik at dette kan danne det ferdige mutteremne uten bruk av unødig materiale.

Det avskårne metallstykke overføres deretter ved ikke viste overføringsfingre til oppretningsstasjonen der et opprettende stempel og senke 16 er anordnet, for å rette opp metallstykkets front og endeflater.

Det opprettede metallstykke overføres deretter til kalibreringsstasj onen der en yttrligere stempel- og senkesats 18 utøver et kraftig og plutselig trykk på metallstykket, og bevirker at dette blir noe ut-videt i diameter, og videre endret til den form sideflatene skal ha i en viss utstrek-ning.

Det kalibrerte metallstykke overføres deretter til stempel- og senkesatsen 20 for skålpressingen, og denne sats bevirker at en sideflate av metallstykket presses til skålform eller forsynes med en fordypning som strekker seg over en vesentlig del av en sideflate av metallstykket, og metallstykket får her en tilnærmet sekskantet form.

Det skålpressede metallstykke blir etter på nytt å ha blitt overført til en ny stasjon, utsatt for trykk og formevirkning av sekskantstempel og senkedelene 22 som bevirker at stålet formes nøyaktig i senken som har et sekskantet hulrom som svarer til den ønskede sekskantede form mutteren skal ha, og mutteren blir også forsynt med en fordypning på den motsatte side.

Den sekskantformede metalldel med en fordypning på hver side utsettes deretter for hulle- eller utstansningsoperasjonen under hvilken metallstykket understøttes i en hensiktsmessig senke og hullestemplet 24 stanser nøyaktig ut det sentrale hull av den riktige størrelse for gjengene som skal formes i et slutt-trinn ved fremstillingen av mutteren.

I tilfelle det skal formes gjenstander som har andre former enn sekskantede mutteremner må senkene endres tilsvar-ende. De alminnelige kjente overførings-organer er ikke vist, men disse organer overfører de delvis bearbeidede metallstyk-ker fra en stasjon til den neste, og med den viste form for apparat til fremstilling av sekskantede mutteremner, sørger over-føringsmekanismene for overføring av me-tallstykkene fra en stasjon til den neste fortrinnsvis for at mutteremnet dreies rundt mellom hver stasjon, bortsett fra ved den siste, slik at først en side og deretter den annen side vil støte inn til og bli bearbeidet av den tilhørende stempeldel. Mellom sekskantformestasjo-nen og gjennomhullestasjonen blir imid-lertid den nesten ferdige metalldel overført uten å bli snudd rundt.

På fig. 2, 2A og 2B er det avskårne metallstykke 30 vist med deformerte kanter 32 på motstående sider av metallstykket, og de deformerte kanter er resultatet av skjærevirkningen som utøves av kniven 14.

Etter at metallstykket 30 er blitt opp-rettet ved virkningen av stempel- og senkesatsen 30, har det den generelle form som er vist i fig. 3. Her har det opprettede metallstykke 40 en svak fordypning 42 på den flate som vender mot stemplet og kan-tene av metallstykket er avskrånet som vist ved 44 ved virkningen av senken i satsen 16.

Etter opprettingen vendes metallstykket 40 rundt og utsettes for kalibrerings-operasjonen i stempel og senkesatsen 18 og

det resulterende kalibrerte metallstykke 50 har det utseende som er vist i fig. 4, 4A og

4B. Det kaliberte metallstykke 50 har en noe større diameter enn det hadde etter opprettingen, og stempelsiden av metallstykket 50 formes med en fordypning 52 mens senkesiden har avskrånede kanter som ved 54. Den opprinnelige fordypning 42 er nesten forsvunnet og er tilbake bare som en liten nedtrykning 56 i metallstykkets senkeside.

Det kalibrerte metallstykke 50 vendes på nytt rundt og utsettes for stempel- og senkesatsen 20 for skålpressingen, og når denne operasjon er utført vil det skålpressede metallstykke 60 ha det utseende som er vist på fig. 5, 5A og 5B. Det skålpressede metallstykke 60 har nå fått en hovedsake-lig sekskantet form på grunn av den radielle flytning av metallet som frembringes ved formingen av den pressede fordypning 62 som fører til at metallstykket i det ves-entlige fyller den sekskantede senke i satsen 20.

Metallstykket 60 har noe avskrånede kanter på stempelsiden fra den forrige operasjon, og senkesiden er tydelig avskrånet som ved 64. På senkesiden er det vanligvis et ubetydelig boss 66 som er resultatet av metallets tilbøyelighet til å flyte aksielt heller enn radielt. Fordypningen 62 har fortrinnvis en konkav bunn og forholdvis sylindriske sidvegger 68, men den nøyak-tige form av denne fordypning er av mindre betydning så lenge fordypningen har en betydelig dybde.

Det skålpressede metalstykke 60 blir deretter på nytt snudd rundt og overført til stempel- og senkesatsen 22 for sekskant-pressingen, hvorfra metallstykket kommer ut som den sekskantede dei 70 i fig. 6, 6A og 6B. I dette arbeidstrinn har den ytterligere aksielle sammentrykning av stål-stykket som nå er oppvarmet til en temperatur som er mindre enn 315° C eller 343 —345° C ført til en ytterligere radiell flytning av metallet, mens dette sitter i den sekskantede senke, slik at det sekskantede ytre av metallstykket 70 derved blir nøy-aktig formet. Ved denne operasjon former stemplet en dyp nedtrykning 72 på stempelsiden av emnet uten å ødelegge fordypningen 74 som tidligere var fordypningen 62 i det forrige arbeidstrinn.

Sekskantsenken tjener også til å forme den avtrappede og skråttstilte kant 76 av metallstykket 70'idet den nøyaktige form av kanten 76 bestemmes etter ønske av sen-kens form.

Den ferdige sekskantede del 70 er nå klar for gjennomhulling og metallstykket overføres uten å snues rundt til stempel-og senkesatsen 24 for gjennomhullingen. Stemplet presser ut et passende dimensjo-nert sylindrisk hull gjennom det sekskantede emne for å forme det gjennomhullede emne 80 som er et ferdig mutteremne klart for gjenging, varmebehandling og enhver annen ønsket operasjon.

Det ferdige emne 80 bibeholder fortrinnvis de skråttstillede kanter 73 og 76 og atskiller seg fra det sekskantede emne 70 ved at det er forsynt med et gjennom-gående hull 82 og ved at avfalldelen 84 er fjernet, (fig. 7C).

Mens operasjonen her er beskrevet som omfattende seks arbeidstrinn er det ofte mulig å kombinere forskjellige trinn, slik at det spesielle opprettingstrinn kan ute-lates på samme måte som skålpressetrin-net, slik at det ferdige emne kan formes ved temperaturer som ligger mellom 93° C og 315° C eller 345° C ved så få som tre eller fire arbeidstrinn.

Kulelagerbaner og liknende gjenstander kan fremstilles i henhold til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse ved så få som to operasjoner etter avskjær-ingen av metallstykket fra den innmatede tråd eller stang av stål oppvarmet til en opprinnelig temperatur på minst 66° C eller 93° C, mens temperaturen aldri skal overstige 315° C eller 345° C under presse-eller formeoperasjonene.

Det avskårne metallstykke, oppvarmet til den riktige temperatur innenfor de grenser som er gitt, vanligvis til omtrent 121° C, utsettes først for det deformerende trykk av et stempel. Som det neste og siste trinn forblir metallstykket i den samme senke, og påvirkes av et neste stempel som trykkes gjennom det sentrale parti av metallstykket og former det kvadratiske, runde, sekskantede eller mangekantede

hull i dette, samtidig med at metallstykket

bringes til nøyaktig å slutte seg til senken slik at det ferdige emne dannes. For kulelagerbaner vil kulebanene bli ferdigbe-handlet ved slipning.

Til tross for at temperaturgrensene er kritiske ved betraktning av bearbeidelsen av jernholdige metaller er disse temperaturer ikke tilstrekkelig skadelige til å kunne påvirke belegget på tråden som normalt

påføres denne for å forbedre trådens mat-ning. Den nøyaktige sammensetning av slike belegg kan variere betydelig, og slike belegg er ofte av en organisk art, og omfatter ofte et varmefølsomt materiale som f. eks. aluminiumstearat eller liknende, eller kan være molybdensulfid suspendert i olje. Temperaturen av metallstykket i

maskinen kommer aldri i nærheten av noen kritisk grense for det stål tråden er laget av, slik at det ikke blir noen store struk-turelle forandringer i stålet. De endelige gjenstander som kan være forsynt med hode er, selv når de formes av legeringer eller stål med høyt kullstofinnhold som er vanskelig å bearbeide, funnet å være gjen-nomgående fri for brudd- eller sprekkdan-nelser, og kvaliteten og utseende av de resulterende skruer, bolter, nagler, pinner og liknende er i alminnelighet meget bedre enn det som tidligere ble ansett som mulig.

I samsvar med en modifisert måte for utøvelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, som særlig er egnet til å opp-nå de betydelige fordeler ved foreliggende oppfinnelse som er beskrevet, og som og-så er egnet til å redusere og i vesentlig grad nedsette avfallet som oppstår ved ut-stansning av det sentrale hull i emnet, skjæres metallstykket fra stang- eller trådmateriale på vanlig måte, hvoretter det opvarmede metallstykke varmes til en temperatur som overstiger 93° C, men ikke så høyt at maksimumtemperaturen under smiprosessen vil overstige 315° eller 345° C. Lengden av metallstykket er fortrinnsvis noe kortere og noe mindre i diameter enn det emne som skal formes, og massen av metallstykket er fortrinsvis bare litt større enn massen av det emne som skal formes ved smieoperasjonen.

Metallstykket føres deretter på plass og anbringes i en senke som svarer til senken i senkesatsen 20 bortsett fra at metallstykket er forsynt med et forholdsvis lite sen-tralt hull og det samvirkende stempel er forsynt med en fremstikkende ende av forholdsvis liten størrelse som gradvis øker til en større diameter som omtrent svarer til diameteren av det hull som tilslutt skal formes. Når det avsmalnede stempel føres gjennom metallstykket, dannes det et lite hull i dette, og dette hull blir gradvis ut-videt etter hvert som stemplet trykkes len-ger inn i metallstykket, mens den jevnt økende diameter av stemplet gradvis ut-vider metallstykket eller delvis former emnet slik at dette i vesentlig grad eller helt fyller senken hvori det er anbragt. Gjen-nomhullingsstemplet trekkes deretter tilbake og det gjennomhullede metallstykke vendes rundt og settes igjen inn i samme senke eller i en ytterligere senke som har emnets endelige ønskelige form, og påvirkes på nytt av et noe større stempel som bevirker at det gjennomhullede metallstykke eller delvis formede emne utvides aksialt til den ønskede dimen-sjon samtidig med at emnet også utvides noe i radiell retning, slik at dets ytre di-mensjoner blir nøyaktig formet i senken. og emnet vil således være ferdig som et komplett mutteremne, en kulelagerbane eller annen gjenstand som vil være klar for ytterligere maskinerings- og varmebehand-lingsoperasjoner som måtte være nødven-dige.

Den radielle utvidende virkning av gjennomhullingssenken kan varieres slik at denne vil følge etter den aksielle utvidelse av metallstykket, i hvilke tilfelle metallstykket først ville bli anbragt i en senke og deretter i en annen senke med noe større diameter. I den første senke ville metallstykket være tett omsluttet radielt, slik at flytning av materialet ville foregå hoved-sakelig aksielt, mens i den annen senke den aksielle samemntrykning av metallet mellom stemplet og senkeflatene ville bevirke radiell ekspansjon av metallet for derved å forme emnets ytre meget nøyaktig.

Claims (3)

1. Modifikasjon av fremgangsmåten ifølge patent nr. 102.081, hvor et stålemne for smiing oppvarmes til en temperatur høyere enn 66°, karakterisert ved at for formning av et emne med hull, f.eks. et mutteremne eller en kulelagerring, utsettes stålemnet i en smisenke for på hverandre følgende pressetrykk i et antall arbeidsoperasjoner slik at metallet forskyves radielt og aksielt i den retning hvori pressetrykket utøves, idet en arbeidsoperasjon omfatter gjennomhulling av emnet, hvilken temperatur på emnet reguleres slik at den under bearbeidingen ikke overstiger 343° C.

2. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at temperaturen og emnet ved bearbeidingens begynnelse heves over 93° C og at emnets maksimale temperatur holdes under 315° C.

3. Fremgangsmåte som angitt i på-stand 1 eller 2, karakterisert ved at emnet vendes rundt mellom noen av arbeidsoperasjonene.