NO310226B1 - Fremgangsmåte og verktöy for tildannelse av et forstörret endeparti av en stang - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for tildannelse av et forstørret endeparti av en stang ved stuking som angitt i innledningen av krav 1. Videre angår oppfinnelsen et verktøy til utførelse av fremgangsmåten.

Fra "Handbuch des Schmiedes", Hans W. Haller, Carl Hanser Verlag 1971, sidene 252,253 er det kjent at en stang kan bli fastholdt i passasjen av formdelen og at hele det parti som skal bli stuket, forløper inn i hulrommet, idet stangen har et fullt, sirkulært tverrsnitt og det forstørrede endeparti har en større diameter enn stangen.

Volumet av det forstørrede endeparti tilsvarer herunder volumet av det stangparti som innledningsvis befant seg i hulrommet. Dersom det forstørrede endeparti skal bli stort, må det ustukede endeparti av stangen være tilsvarende langt, og spesielt dersom lengden av det ustukede endeparti overskrider en lengde som er ca. seks ganger så stor som stangens diameter, består det en fare for at stangpartiet under den innledningsvise stuking, dvs. under påvirkningen av en sentral knekningslast som utøves av den ovennevnte vegg eller veggdel, blir utbøyd og kommer til anlegg mot hulrommets sidevegg. Eventuelt kan stangpartiet forløpe i buktninger i hulrommet. Under den fortsatte stuking kan det således inntreffe at foldede stangpartier kommer til innbyrdes anlegg, uten at disse sider blir fullstendig sammenføyd. Det fremstilte, forstørrede stangparti kan følgelig være meget inhomogent og ha markerte svekningslinjer eller -flater. Dersom denne stang er en del av en bærende konstruksjon, vil det forstås at en forekomst av slike svekkede partier kan være uakseptabel og at bruken av en slik fremgangsmåte eventuelt kan føre til en stor prosentuell andel av vrakede produkter under en produksjon.

Videre er det fra FR 1 175 917 kjent at et endehode av en torsjonsstang kan bli fremstilt ved varmstuking av et endeparti av stangen, idet en hoveddel av stangen blir fastholdt i en avkjølt spennbakke. Et oppvarmet endeparti av stangen blir innført i et skjørt med en sylindrisk sidevegg og en bunn, som endepartiet blir lagt til anlegg mot. Under pressing av stangen mot bunnen, blir endepartiet stuket, hvorunder endepartiet fyller skjørtet. Bare det endeparti av stangen som skal bli opptatt i den indre form av skjørtet, blir oppvarmet. Det område som danner en overgang mellom stangens hoveddel og endeområdet, blir formet som følge av en styrt temperaturgradient som fås ved kjølingen av den spennbakke som holder hoveddelen.

For at alle de stukede hoder skal bli like er det nødvendig å styre oppvarmingshastigheten, avkjølingen av spennbakken og dennes posisjon på stangen. Dersom temperaturen av endepartiet er litt for høy eller kjølingen av stangen ved hjelp av spennbakken er litt for liten, kan det inntreffe at overgangspartiet mellom hodet og stangens hoveddel blir forskjøvet og at det stukede hode blir for stort. Dersom stangen er tynn og endestykket langt, består det derved en fare for en utknekking og buktning av endestykket under stukingen. Hvis en slik utknekking skal unngås må det alternativt påses at lengden av endestykket før stukingen ikke er så stor at en knekking kan inntreffe, noe som begrenser denne lengde og dermed den maksimale størrelse av det ferdig stukede hode. Det er ikke angitt noen anordning som begrenser hodets størrelse, dvs. skjørtet er åpent den ene retning.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte og et verktøy av den ovennevnte type som ikke er beheftet med denne ulempe.

Det karakteristiske ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de i kravene angitte, kjennetegnende trekk.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som skjematisk viser utførelseseksempler på verktøyet ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 er et perspektivriss av et første utførelseseksempel på et verktøy, hvor halvdeler av dette har blitt trukket fra hverandre, og det i verktøyet er innført en stang, hvorfra et parti er bortskåret. Fig. 2-4 sideriss av et stukeverktøy av den type som er vist på fig. 1, og en i verktøyet innsatt stang, hvor et parti av verktøyet er bortskåret, idet rissene viser delenes stilling under stukeforløpet og nærmere bestemt umiddelbart før stukingen startes, midtveis under stukeforløpet resp. etter avsluttet stuking. Fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom et annet utførelseseksempel på et verktøy ifølge oppfinnelsen, hvor det i verktøyet er innført en rørformet stang. Fig. 6 viser et lengdesnitt i likhet med det som er vist på fig. 5, men hvor partier har blitt bortskåret og stangen har blitt stuket.

Fig. 7 viser et snitt etter linjen VII-VII på fig. 6.

Som vist på fig. 1-4 omfatter verktøyet en øvre halvdel 2 og en nedre halvdel 4 med respektive anleggsflater 6,8 som er innrettet til innbyrdes anlegg når halvdelene 2,4 er sammenføyd.

I hver av verktøyhalvdelene er det tildannet et renneformet passasjeparti 10 resp. 12 som forløper fra en sidevegg 14 resp. 16 av verktøyhalvdelene og er avsluttet ved et sted 18 resp. 20 som befinner seg i en avstand fra denne sidevegg. Passasjepartiene har på figuren et halvsirkelformet tverrsnitt, men kan ha et tverrsnitt som avviker fra denne form.

Ved stedet 18,20 går hvert av passasjepartiene 10,12 over i et utvidet parti eller rom 22 resp. 24 som forløper til et sted 26 resp. 28 i verktøyhalvdelene 2,4. Ved disse steder er således de utvidede partier 22,24 avgrenset av respektive veggpartier 30 resp. 32 av verktøyhalvdelene 2,4.

Når verktøyhalvdelene 2,4 er sammenføyd, danner passasjepartiene 10,12 en passasje 40, veggpartiene danner en vegg eller veggdel 42, og de utvidede partier eller rom 22,24 danner et hulrom 44 (fig. 3). Verktøyhalvdel-montasjen omfatter således et parti tilsvarende den innledningsvis beskrevne formdel og veggdelen .

Inn i passasjen 40 er det innført et første endeparti 46 av en stang 48, hvis tverrsnitt er tilpasset tverrsnittet av passasjen 40, idet et parti 39 av stangen 48 også rager gjennom hulrommet 44 og ligger an mot veggen 42. Stangen 48 er fremstilt av et materiale som kan bli gjort plastisk ved oppvarming, f.eks. smibart stål.

Mot den utad vendende side av veggen 42 ligger det an et første stempel 52 av en jekk, såsom en hydraulikksylinder 50. Det annet endeparti 47 av stangen 48 ligger an mot et anslag 54.

Gjennom veggen 42 er det tildannet en boring 56 (bare vist på fig. 1) som forløper parallelt med passasjens lengdeakse, og hvori det glidbart er anordnet et annet stempel eller dor 58 som kan bli beveget i denne aksialretning ved hjelp av en jekk (ikke vist) som f.eks. kan være anordnet inne i det første stempel 52. Ved hjelp av denne jekk kan et endeparti av stempelet 58 bli beveget mellom en første stilling hvori det rager inn i hulrommet 44, og en annen stilling hvori det ikke rager inn i hulrommet 44, idet stempelets endeflate da f.eks. kan flukte med den overflate av veggen 42 som vender mot hulrommet 44.

I stedet for anslaget 54, kan det være anordnet to ytterligere verktøyhalvdeler og eventuelt en ytterligere hydraulikksylinder (ikke vist), idet disse er snudd 180° i forhold til verktøyet 2,4 hydraulikksylinderen 50 og det annet endeparti av stangen 48 forløper inn i disse ytterligere verktøyhalvdeler på den samme måte som den som er beskrevet ovenfor i forbindelse med det første endeparti.

Funksjonen av verktøyet er som følger, idet det herunder skal refereres til fig. 2-4 som viser ulike stadier av stukeforløpet for stangen, og det antas at stangen er fremstilt av smibart stål.

Innledningsvis blir et endeparti med lengde A av stangen 48 oppvarmet til smitemperaturen, dvs. den temperatur ved hvilken smiing kan bli utført. Dette kan bli utført ved induksjonsoppvarming. Deretter blir dette endeparti anbrakt i passasjen 40, f.eks. når verktøyhalvdelene er adskilt, hvoretter disse forbindes med hverandre, eller ved at stangen blir innført aksialt i passasjen 40, idet den første ende av stangen blir brakt til anlegg mot veggen 42. Lengden A av dette endeparti er mindre enn den samlede lengde av passasjen 40 og hulrommet 44, idet et stangparti med lengde B som ikke har blitt oppvarmet til smitemperaturen forløper i det resterende parti eller et innløpsparti 41 av passasjen 40.

Deretter blir det annet endeparti 47 av stangen brakt til anlegg mot anslaget 54 og det første stempel 52 brakt til anlegg mot utsiden av veggen 42. Dersom det er anordnet en boring i veggen 42 og et annet stempel 58, kan dette stempel 58 være brakt til en stilling, hvori dets ende flukter med innersiden av veggen 42. Denne innbyrdes stilling av bestanddelene danner en utgangsstilling umiddelbart før stuke- eller smiforløpet begynner.

Deretter blir hydraulikksylinderen 50 aktivert, hvorved stempelet 52 presser verktøyet 2,4 i retningen mot anslaget 54. Under den følgende innbyrdes bevegelse av verktøyet 2,4 og stangen 48, blir stangpartier som har smitemperatur, og som befinner seg nærmest hulrommet, fortløpende brakt inn i hulrommet 44 og stuket der, slik det fremgår av fig. 2, idet de partier av stangen som har smitemperatur, men som befinner seg i passasjen 40, ikke blir stuket. Ved et stangparti 41 som ikke har smitemperatur, innledningsvis befinner seg i passasjens innløpsparti, blir det sikret at det parti av stangen som befinner seg utenfor verktøyet 2,4, ikke blir stuket.

Når stempelet 52 har beveget verktøyet 2,4 til den stilling som er vist på fig. 3, har en så stor andel av stangen blitt stuket at hulrommet 44 har blitt fylt med stangmateriale.

Dersom det er anordnet et annet stempel 58, kan dette under smiingen bli beveget inn i hulrommet 44, slik at det har nådd sin sluttstilling før hulrommet 44 har blitt fylt. Derved fås det en aksialt forløpende fordypning i det smidde materiale. Etter smiingen kan det annet stempel 58 bli trukket ut av hulrommet 44.

Deretter kan verktøyhalvdelene 2,4 bli adskilt og stangen fjernet fra disse.

Dersom det er anordnet et ytterligere verktøy eller verktøyhalvdeler som nevnt ovenfor, kan begge endepartier av stangen bli oppvarmet til smitemperatur og anbrakt i de respektive passasjer. Den samlede bevegelsesstrekning for det første stempel er da dobbelt så stor som den strekning stempelet blir beveget når det er anordnet bare ett verktøy 2,4. Det vil forstås at midtpunktet mellom stangendene da blir beveget mot venstre på figurene 2-4. For å sikre at stangen ikke skal bli forskjøvet under stukingen av begge stangendepartier, kan det i stedet for anslaget 54 være anordnet en ytterligere hydraulikksylinder, idet bevegelsesstrekningen for hydraulikksylindrenes stempler kan være fastlagt f.eks. ved at det er anordnet anslag for disse. Dette kan lette en behandling av stangen dersom denne bearbeides i en automatisert produksjonslinje.

Et annet utførelseseksempel på et verktøy ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 5 - 7, idet henvisningstallene for bestanddeler med samme funksjon som bestanddeler ifølge fig. 1 - 4 har blitt øket med 100.

Ved dette utførelseseksempel er hensikten ved smiing å forbinde et første endeparti av en rørformet stang eller hulprofil med et stykke som er tilpasset stangen som angitt nedenfor, slik at stangen ikke kan bli trukket aksialt bort fra stykket eller eventuelt heller ikke kan bli rotert om sin lengdeakse i forhold til stykket.

Som vist på fig. 5-7 omfatter verktøyet således et langstrakt, f.eks. maskinert stykke 60, hvis ene endeparti danner et kjerneparti eller kjerne 62, hvis tverrsnittskontur tilsvarer innerkonturen av tverrsnittet av en rørformet stang 148. Kjernen 62 har en innsnevring 64, og i en avstand fra denne har stykket et anslag 66 som forløper radialt utad og vender mot kjernen 62. Det parti av kjernens overflate som befinner seg mellom innsnevringen 64 og anslaget 66 danner en aksialt forløpende, første støtteflate 68.

Utenpå kjernen 62 kan det bli anbrakt to verktøyhalvdeler 102,104 med renneformede passasjepartier 110, 112 som når halvdelene er sammenføyd, danner en passasje 140 hvis tverrsnittskontur tilsvarer ytterkonturen av stangens tverrsnitt. Ved sin ene ende har verktøyhalvdelene 102,104 respektive veggpartier som sammen danner en vegg eller veggdel 142 med et hull hvis kontur tilsvarer ytterkonturen av den første støtteflates tverrsnitt, og hvis overflate danner en annen støtteflate 70. Lengden av verktøyhalvdelene 102,104 tilsvarer lengden av kjernen 62.

Når verktøyhalvdelene 102,104 er sammenføyd og yttersiden av veggen 142 ligger an mot anslaget 66, kommer den annen støtteflate 70 til anlegg mot den første støtteflate 68 og bevirker en innretting av verktøyhalvdel-montasjen 102,104 aksialt i forhold til kjernen 62. Videre blir det mellom kjernen 62 og verktøyhalvdelmontasjen dannet en spalte 72 med tverrsnitt tilsvarende tverrsnittet av stangen 148 og et forstørret hulrom 144 ved innsnevringen 64.

Et stempel 152 av en hydraulikksylinder 150 kan bli brakt til anlegg mot den ende av stykket 60 som vender bort fra kjernen 62, og ved den motsatte side av stykket kan det i avstand fra dette være anordnet et anslag 154.

Dersom en stang 148 skal bli fast forbundet med kjernen 62 av stykket 60, blir et endeparti av stangen først oppvarmet til smitemperaturen og ført inn i spalten 72, hvoretter stempelet 152 brakt til anlegg mot stykket 60 og anslaget 154 brakt til anlegg mot stangen 148 som vist på fig. 5. Deretter blir hydraulikksylinderen 150 aktivert, hvorved stykket 60 og stangen 148 blir beveget innbyrdes aksialt. Derved kommer enden av endepartiet 146 av stangen til anlegg mot veggen 142, og det parti av stangen som befinner seg ved hulrommet 144, og partier av stangen som fortløpende blir brakt inn i dette hulrom, blir deformert ved smiing og brakt inn i hulrommet og presset radialt innad til kraftig anlegg mot dette parti av kjernen 62, slik det fremgår av fig. 6.

Etter at hulrommet har blitt fylt med stangmateriale, blir verktøyhalvdelene brakt fra hverandre og stangen/stykke-montasjen fjernet, idet stangen og stykket nå er fast forbundet med hverandre slik at de ikke kan bli beveget innbyrdes i aksialretningen. I noen grad er de også dreiestivt forbundet med hverandre. Dersom det er ønsket at stykket 60 og stangen 148 skal tåle store torsjonsmomenter uten at de blir rotert innbyrdes, kan det innsnevrede parti av kjernen i tverrsnitt avvike fra en sirkulær form, idet det f.eks. kan være langstrakt såsom elliptisk, eller det kan ha en polygonal form e.l. Videre kan tverrsnittet av hulrommet 144 i et lengdesnitt avvike fra en rektangulær form, idet det kan være f.eks. meanderformet.

Verktøyhalvdelene kan være forsynt med flenser 74 som kan bli holdt mot hverandre ved hjelp av skruer som er representert ved senterlinjene 76.

Ved fremgangsmåten og verktøyet ifølge oppfinnelsen blir det sikret at det stangparti som skal bli stuket, blir deformert symmetrisk om stangens lengdeakse og uten folder, selv om det stangparti som skal bli deformert er langt. Det oppnås en repeterbar og forutsigelig deformasjon av stangen og derfor også en forutsigelig holdfasthet av denne under statisk såvel som dynamisk belastning.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for tildannelse av et stanghode ved stuking av et endeparti av en stang, hvor stangendepartiet (46; 146) før stukingen oppvarmes til stangens smitemperatur og stangen (48; 148) bringes til å forløpe gjennom en passasje (40;140) av en formdel (2,4;102;104) og inn i et hulrom (44; 144) med øket tverrsnittsareal som er avgrenset av formdelen (2,4; 102; 104), hvor det parti av hulrommet (44; 144) som befinner seg motsatt passasjen (40;140), er avgrenset av en endevegg (42;142) som beveges i forhold til stangen (48; 148) i retningen mot stangenden og stuker stangendepartiet inntil stangmaterialet fyller hulrommet (44; 144), karakterisert ved at også et parti av stangen (48; 148) som før endeveggen (42; 142) beveges befinner seg i passasjen (40; 140), oppvarmes til smitemperaturen, og at formdelen (2,4; 102; 104) beveges sammen med endeveggen (42; 142) mens hulrommets form opprettholdes, og fortløpende partier av stangen (48; 148) som har smitemperatur og befinner seg i passasjen (40; 140), suksessivt føres inn i hulrommet (44; 144) under stukingen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det for tildannelse av en forsenkning som forløper parallelt med stangens (48; 148) lengdeakse og i det parti av stangen som vender mot endeveggen (42; 142), føres en dor (58) gjennom en boring i endeveggen (42; 142) mot og inn i stangen (48; 148).

3. Verktøy til utførelse av fremgangsmåten for tildannelse av et stanghode ved stuking av et endeparti av en stang (148), hvor stangendepartiet (146) før stukingen oppvarmes til stangens (148) smitemperatur og stangen (148) bringes til å forløpe gjennom en passasje (140) av en formdel (102; 104) og inn i et hulrom (144) med øket tverrsnittsareal som er avgrenset av formdelen (102; 104), hvor det parti av hulrommet (144) som befinner seg motsatt passasjen (140), er avgrenset av en endevegg (142) som beveges i forhold til stangen (148) i retningen mot stangenden og stuker stangendepartiet inntil stangmaterialet fyller hulrommet (144), for fremstilling av en innbyrdes forbindelse mellom stangens (148) endeparti og en i dette aksialt innført tapparti (62) av en annen gjenstand (60), ved plastisk innpressing av materialet av stangen (148) i en i forhold til aksialretningen tversgående fordypning (64) i tappartiet (62) i avstand fra tappartiets ende, karakterisert ved at verktøyet omfatter en muffe, som er innrettet til anbringelse rundt tappartiet (62), idet muffen derved overlapper fordypningen (64), og kommer til anlegg mot en skulder av tappartiet (62) som vender mot tappartiets (62) ende, og det mellom tappartiet (62) og muffen er dannet et aksialt forløpende ringrom med en bunn, hvor det parti av ringrommet som befinner seg mellom muffen og det område av tappartiet (62) som ligger mellom tappenden og fordypningen (64), danner passasjen (140), fordypningen (64) og muffen avgrenser hulrommet (144) og bunnen danner endeveggen (142).

4. Verktøy ifølge krav 3, karakterisert ved at det for samtidig tildannelse av et stanghodeparti i begge ender av stangen (148), er anordnet to verktøyer.