NO970395L - Fremgangmsåte og anordning til fremstilling av halvfabrikata - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av halvfabrikata med ulik massefordeling over halvfabrikattverrsnittet av langstrakte lettmetallprofiler ved stuking av et profilemne, eventuelt etter en forutgående varmebehandling, såvel som en anordning til utførelse av fremgangsmåten.

Oppfinnelsen angår videre et halvfabrikat fremstilt ved hjelp av anordningen. Dette blir tatt ut fra et fortrinnsvis i profillengderetningen delt oververktøy og underverktøy 10a, 10b av en senke 10, med et føringssgivende verktøyområde 10c og en formgivende gravyr eller smiefdrm 10d av senken 10, hvorved det i den formgivende gravyr 10d er anordnet minst én fordypning eller not 13 til klemming eller fastklemming av profilemnet 11 under stukingen.

I overgangsfasen mellom emne og endelig produkt, blir det fremstilt mellomformer, hvormed det oppnås en massefordeling i retningen for den

ønskede endeform ved hjelp av forskjellige fremstillingstrinn. Hensikten med massefordelingen er å tilpasse tverrsnittsflatene av emnet til tverrsnittsflatene av endeformen. Lengdeaksen av mellomformen kan bli tilnærmet lendeaksen av endeformen ved hjelp av utvikning eller bøyning. Eksempler på egnede mellomformer og en massefordeling som dermed oppnås, er vist i Handbuch der Fertigungstechnik, G. Spur, bind 2/2, kapittel «Umformen».

I denne søknad handler det generelt om fremstilling av et halvfabrikat av et profilemne som senere skal viderebehandles ved hjelp av smiing, pressing, valsing, trykking eller evt. sponfraskillende behandling. Ved fremstillingen av halvfabrikatdeler med brå, store forskjeller i massene regnet over halvfabrikattverrsnittet, består det et ugunstig forhold mellom anvendt materiale og det ferdige produkt, da de benyttede materialer er tildannet lengdesymmetrisk. Gjennom stedvise, sentriske stukinger er det vanlig å oppnå en symmetrisk tverrsnittsforstørrelse med en faktor på mellom 2 og 2,5, hvoretter det kan bli foretatt smiing.

Oppfinnelsen angår spesielt fremstilling av smihalvfabrikata. Ifølge Aluminium-Taschenbuch, 14 opplag, side 296, skjelnes det ved aluminium og aluminiumslegeringer avhengig av fremstillingmåten, mellom følgende halvfabrikata: Senksmistykker blir fremstilt av profilpartier ved omforming i senke. Friformsmistykker blir fremstilt av varmvalsede blikk- eller stangpartier ved omforming mellom sadler.

Mens arbeidsstykket ved friformsmiing med enkle verktøydeler som ikke omgir arbeidsstykket på alle sider, blir deformert på en slik måte at dets kontur i størst mulig grad tilsvarer den ferdige form av byggedelen, blir metallet ved senkesmiing ved slag eller trykk omformet i en senke som omgir arbeidsstykket på alle kanter unntatt ved en gradfuge, inntil formhulrommet har blitt fylt fullstendig.

Når det må forskyves mer materiale for oppnåelse av endeformen ved omforming av emnet, kan dette ikke bli utført i ett arbeidstrinn og i ett verktøy. Det er da behov for forskjellige verktøyer med forskjellige gravyrer, for å kunne fremstille senkesmidelene i en flertrinns operasjon.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte til fremstilling av halvfabrikater med ulik massefordeling over halvfabrikattverrsnittet med en økonomisk fordosering av emnet før den endelige bearbeidelse, slik at forholdet mellom benyttet materiale og produktmengden ved den egentlige ferdigbearbeidelse, kan bli forbedret. For dette formål skal det bli utviklet en anordning som tillater en tverrsnittsøkning med en faktor på 3.

Denne hensikt oppnås ved de trekk som er angitt i kravene. Det har vist seg at det ved en bøyning eller utvikning resp. utknekning av profilemnet mot en anslagsflate og en etterfølgende stuking under samtidig klemming i anslagsområdet kan bli oppnådd en økning av tverrsnittsflaten uten foldedannelse.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 er et grunnriss av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 er et sideriss av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser tverrsnitt gjennom en anordning ifølge oppfinnelsen i den forgivende gravyr med de enkelte deformasjonstrinn. Fig. 4 viser tverrsnitt gjennom anordning ifølge oppfinnelsen i lukket tilstand. Fig. 5 er et riss av et sammenlikningsmønster for et halvfabrikat som har blitt stuket sentrisk. Fig. 6 viser tverrsnitt gjennom forskjellige senkeformer ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 viser forskjellige tverrsnitt gjennom profilemner som kan bli benyttet ifølge oppfinnelsen.

Som vist på fig. 1 blir profilemnet 11 lagt i en senke 10 som består av et føringsgivende verktøyområde 10c av senken 10 og en formgivende gravyr 10d av senken 10. Som det er antydet med piler ved enden av profilemnet 11, blir profilemnet satt under trykk i senken 10 og herved brakt til en bøyd eller utviket tilstand ved utknekning mot et anslagsområde 14. Denne fremgangsmåte er vist på fig. 3 i deformasjonstrinnene 3.3, 3.4 og 3.5.1 den øvre del av den formgivende gravyr 10d befinner det seg et ekspansjonsrom 12 hvori det rager inn en skyver 18. På fig. 1 er sky veren 18 vist i sin utgangsstilling. Etter innlegging av emnet, bli dette stuket og skyveren 18 herunder medbrakt.

I siderisset ifølge fig. 2 er senken 10 delt i sin lengderetning med et over- og et underverktøy 10a, 10b av senken 10. Avhengig av utformingen av senken, kan det i den formgivende gravyr 10d også her finne sted en fortykning av profilemnet 11.

Emnet er et ekstrudert, rektangulært profil av en AlMgSil-legering med standardbetegnenlsen EN-AW6082, i form av et flatt profil. Fiberforløpet ligger i kraftpåvirkningsretningen.

Avhengig av graden av den senere omforming, kan emnet bli underkastet en varmebehandling, f.eks. ved T = 400 - 500 °C. Avhengig av ønsker eller krav blir emnet skjøvet énsidig eller tosidig ved hjelp av stempler gjennom de føringsgivende verktøyområder 10c i den formgivende gravyr, som angitt med pilene 16a - d.

Etter at profilemnet har blitt skjøvet mot anslagsflaten 17, begynner det egentlige stukeforløp (trinn 3.6 på fig. 3). Stukeforløpet inntreffer først etter en forspenning ifølge trinn 3.3 - 3.5 av profilemnet 11, som derved blir innpresset i fordypningen eller noten 13 av den formgivende gravyr. Avhengig av utformingen eller pregningen av gravyren og tykkelse - breddeforholdet av det flate profil resp. profilemnet, må forspenningen bli understøttet ved hjelp av en skyver 18 som er anordnet ved siden.

Ved stukingen av profilemnet ifølge trinnene 3.6, 3.7 og 3.8 ifølge fig. 3, blir det parti av profilemnet som ligger i den formgivende del av senken, fortykket og gjennom formslutning med fordypningene 13 resp. de overforliggende noter 13a, 13b klemt i disse. Ved klemmingen blir det hindret en knekning eller tildannelse av folder i profilemnet, slik at dette fullstendig fyller gravyren under den videre stuking.

Det kan også bli benyttet andre materialer og omformingsforløp eller - fremgangsmåter, såsom pressing, valsing, trykking eller en sponavgivende bearbeidelse etter fordoseringen av materialet gjennom stukeprosessen ifølge oppfinnelsen.

I det følgende skal det bli foretatt en sammenlikning mellom et profilemne med fibre som forløper på tvers av stukeretningen, et profilemne med fiberforløp i stukeretningen og et vanlig mellomprodukt som har blitt fremstilt ved valsing. Tverrsnittene av de sammenliknede profilemner er vist ved eksempler på figurene.

Profilemnene 1, 2 blir via mellomtrinn 3,3 - 3,8 (fig. 3) omformet til et smihalvfabrikat ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Ved merkede steder ble det angitt eller tilrettelagt tverrsnitt som gjennom egnede etseforløp eller -prosesser ble forberedt for lysoptiske studier og vurderinger. En fagmessig vurdering ga som resultat at det på steder med stor bøyningsbelastning forelå en fortettet fiberstruktur, slik at det med bearbeidelsesfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble oppnådd en bøyningsgunstig struktur.

Sammenlikningsprodukter (se fig. 5, sammenlikningsmønster) som har blitt omformet ifølge teknikkens stand, kan ikke bli stuket med en tverrsnittsøkning med en faktor 3 og mer, slik at det ikke kan bli oppnådd noen asymmetrisk massefordeling. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør derfor for det første en tydelig reduksjon av det anvendte materiale ved en fremstilling av ikke-rotasjonssymmetriske deler da halvfabrikatene allerede er fordosert optimalt.

En ytterligere fordel ved produkter som har blitt fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, består i at materialet i området for tverrsnittsøkningen blir sterkere knadd og derfor har bedre omformingsegenskaper.

Ved materialer og profilemner som oppviser en fiberstruktur, kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bli benyttet med fordel for en målrettet forbedring av verktøyegenskapene i fiberretningen. For dette formål blir emnet holdt slik dets fiberstruktur forløper i omformingsretningen og ved eksentrisk belastning av emnet blir det påsett at hovedbelastningsretningen hovedsakelig sammenfaller med fiberforløpet.

Som et resultat fås det et halvfabrikat som har blitt optimert vedrørende massefordeligg og fasthetsforhold.

Som vist på fig. 4 har det i en senke 42 blitt innlagt et spesielt profilemne 41. Profilemnet 41 består av et allerede sponfraskillende forhåndsbearbeidet stangparti med en not 43, hvori det griper inn en omløpende rille 44 av senken 42. Ved lukking av senken griper senkedelene inn i noten 43 av profilemnet 41 og fastholder dette således tilsvarende den forberedede kontur.

Ved begynnelsen av stukeforløpet blir det gjennom boringer 45 og 46 presset respektive stempler mot profilemnet 41. Det fas da usymmetriske massefordelinger i forhold til symmetriaksen 47.

Til sammenlikning skal den kjente stukefremgangsmåte igjen bli beskrevet under henvisning til fig. 5. Her blir et emne i form av en stang 51 stuket sentrisk i retningen for pilene 52, 53. Det fås en fortykning 54 som forløper over området A. Fortykningen 54 har en maksimal stukingsbredde B, som ved videreberabeidelsen av halvfabrikatet funksjonerer som en materialkilde ved en eksentrisk bearbeidelse.

Fig. 6 viser flere varianter av anordninger ifølge oppfinnelsen til fremstilling av halvfabrikata med ikke-rotasjonssymmetrisk massefordeling. På fig. 6.a et profilemne 6.1 festet i senken 6.2 via en klemmeanordning eller -parti 6.3.

På fig. 6.b er profilemnet 6.4 innlagt i senken 6.5 og blir der stuket i tverretningen.

På fig. 6.c er profilemnet 6.6 forsluttende innlagt i senken 6.7. Stukebevegelsen forløper på tvers av bladplanet.

På fig. 6.d er det sentrisk anordnet et profilemne 6.8 i en senke 6.9 hvor massefordelingen imidlertid inntreffer eksentrisk, hovedsakelig i retningen for de lengre tversgående ben 6.10.

På fig. 6.e er profilemnet 6.11 anordnet eksentrisk i senken 6.12 og blir brakt inn i en hul form 6.13 ved utøvelse av en stukekraft som utøves på tvers av bildeplanet.

På fig. 6.f er emnet 6.14 i likhet med 6.e anordnet eksentrisk i senkeformen 6.15 og fyller hulformen 6.16 fullstendig etter stukingen.

På fig. 7 er det vist forskjellige tverrsnittssformer for det innsatte profilemne i likhet med fig. 6.a - 6.f. De tilhørende emneformer har numrene 1 - 6.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av halvfabrikata med ikke-rotasjonssymmetrisk massefordeling regnet over halvfabrikattverrsnittet, ved stuking av langstrakte lettmetallprofiler i en delbar form, eventuelt etter en forutgående varmebehandling, karakterisert ved at et profilemne før eller ved begynnelsen av stukingen form-og/eller kraftsluttende i den delbare form fastholdes på stedet for den maksimale knekningsbelastning resp. den maksimale utbøyning, og at stukeforløpet deretter gjennomføres under formendring av profilemnet inntil fullstendig formfylling.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at stukefremgangsmåten utføres i flere trinn, hvorved et emne resp. profilemnet under det første trinn av stukefremgangsmåten får en formendring resp. en utbøyning på tvers av stukelengdeaksen og herunder klemmes ved en eksentrisk i forhold stukingslengdeaksen anordnet emnefiksering, og at stukepressetrykket under det annet trinn økes inntil profilemnet fullstendig fyller formhulrommet på tvers av stukeretningen

3. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilemnet (11) blir utvikes eller utbøyes mot en anslagsflate, hvorved ytterområdet av det utvikede eller utbøyde emne i anslagsflateområdet (14) klemmes og deretter stukes eksentrisk.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det innstilles en varig utbøyning av emnet, idet graden av utbøyningen er fastlagt slik at emnet ikke helt eller delvis springer tilbake i den motsatte retning i forhold til utbøyningen.

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at utbøyningen inntreffer i form av en tverrsnittsfortykning i midtaksen av profilemnet, hvorved tverrsnittsfortykningen er på mer enn det tredobbelte av utgangsprofiltverrsnittet.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilemnet i deformasjonsområdet har en til den delbare form tilpasset, forms hittende kontur som utfyller denne delvis, og at profilemnet klemmes i konturen under den eksentiske stuking.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilemnet før stukingen underkastes en stedlig varmebehandling, hvorved det innstilte temperaturområde tilpasses den for det aktuelle materiale vanligvis benyttede varmformingstemperatur og den nødvendige omforming.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det som profilemne benyttes et ekstrudert produkt, hvorved stukingen foretas i fiberretningen for det ekstruderte produkt.

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det ekstruderte produkt består av en Al - legering av typen AlMgSi.

10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilemnet forformes allerede før stukingen, idet forformen har kanter, fremspring eller underskjæringer, og innlegges i en tilsvarende negativ form av et delt over- og underverktøy (10a, 10b) av senken (10) og stukes der.

11. Anordning til utførelse av fremgangsmåten som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den består av et delt over- og underverktøy (10a, 10b) av senken (10) med et føringsgivende verktøyområde (10c) og en formgivende gravyr (10d) av senken (10), hvor det i den formgivende gravyr (10d) av senken (10) er anordnet minst én fordypning eller not (13) til klemming av profilemnet (11) under stukingen.

12. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den formgivende gravyr av senken (42) hovedsakelig omfatter den tilstrebede massefordeling av et smihalvfabrikat, hvor det har blitt innarbeidet omløpende fordypninger eller noter (43) i deformasjonsområdet (48) av profilemnet (41) og klemmeliknende utbuktninger (44) i senken (42) i senkens (42) innerområde.

13. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det overfor fordypningen eller noten (13, 43) er anordnet et ekspansjonsrom (12, 55) som opptar den stukede masse av profilemnet (11, 45).

14. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det i ekspansjonsrommet (12) er anordnet en skyver (18) til styrt ekspansjon av stukningsmassen, hvor skyveren viker tilbake fra sin startstilling først etter fyllingen av fordypningen eller noten (13) resp. etter frembringelse av et mottrykk.

15. Halvfabrikat fremstilt ved den fremgangsmåte som er angitt i et av kravene 1-10, karakterisert ved at det har en ikke-rotasjonssymmetrisk massefordeling over tverrsnittet, idet det i det tverrsnittsmområde som ligger overfor hovedmasseandelen er anordnet en fordypning eller not (13).