SE516734C2 - Sätt och slagmaskin för att forma en kropp - Google Patents

Description

ven» ~ wav» u- v u u-u» v~. n 10 15 20 25 30 35 .:I. šPIESU verktygsinsatser i verktygsenheten, omställning av slagenhetens höjd över verktygs- enheten etc. Ändamålet med uppfinningen är att angripa ovanstående problemkomplex. Mer bestämt syftar uppfinningen till att uppnå i första hand följ ande fördelar: - åstadkomma att rörelseenergin hos hejare väsentligen kan utnyttjas för effektivt arbete vid bearbetningen av ett arbetsmaterial istället för att förloras i verktyg och kring- utrustning, såsom i stativ och fundament, vilket i sin tur kan skapa förbättrade möjligheter att bearbeta och/eller forma material som tidigare inte kunnat bearbetas och/eller fonnas i önskad grad - att motverka chockvågor från slaget via maskinstativ, vilket i sin tur ger möjlighet att ha väsentligt lättare stativ och att eliminera kraftiga plattformar, som enligt känd teknik hatt till uppgift att ta hand om chockvågor, - att minska maskinens totala massa jämfört med kända, jämförbara slagmaskiner, däribland minska storlekama på slagenhetema, samtidigt som lägre slaghastigheter kan användas för att åstadkomma önskad bearbetning, - möjlighet att kompaktera metallpulver eller annat formbart pulver, såsom keramiskt pulver eller komposita pulver som består huvudsakligen av pulver av metall, keram och/eller polymer, till högre och jämnare densitet än vad som varit möjligt med känd teknik på grund av energiförluster i verktyg och kringutrustning, och - möjlighet att utforma slagenheterna så att superponering av stötvågor uppstår, vilket ökar slagenhetemas effekt på arbetsmaterialet.

Det utmärkande för sättet enligt uppfinningen är att den övre hej aren och undre hejaren samtidigt bringas att utföra ett enda slag med sådan hastighet mot en övre slagkropp, som är integrerad med eller anpressas mot den övre stansen, respektive mot en undre slagkropp, som är integrerad med eller anpressas mot undre stansen, att de massor som rör sig nedåt, inklusive den övre stansen får en nedåtriktad hastighet v1 och de massor som rör sig uppåt, inklusive den undre stansen får en uppåtriktad hastighet V2, varvid de rörliga delama har sådana massor och hastighetema är så stora att impulsema hos de nedåt rörliga massorna och de uppåt rörliga massoma blir väsentligen lika stora, dvs. så att följande samband gäller: mjXVlzmgXVg 10 15 20 25 30 35 516 734 3 '..' J.. 2P125l7 där m; är den totala massan hos de nedåt rörliga massorna under slaget och m2 är den totala massan hos de uppåt rörliga massoma under slaget, 2 2 .. . . . . m vi m V2 ._ . att de rorhga massomas kinetiska energier, dvs. ïl-q resp å* , vasentligen överförs till arbetsmaterialet i forrnningshålrummet och är så stora att arbetsmaterialet plasticeras och flyter ut och utfyller formningshålrummets alla delar, då stansama är maximalt sammanförda, till bildande av nämnda kropp med önskad form, och att matrisen är väsentligen stationär under nämnda slag.

Företrädesvis pressas före slaget den övre stansen och den undre stansen med ett statiskt tryck uppifrån respektive underifrån mot arbetsmaterialet i formningshålrummet genom en nedåtriktad kraft som utövas på den övre slagkroppen respektive genom en uppåt- riktad krafl som utövas på den undre slagkroppen.

Det för slagmaskinen enligt uppfinningen speciellt utmärkande är att de övre och undre slagenhetema medelst hissorgan är reglerbart höj- och sänkbara relativt den centrala, stationära enheten för inställning av förutbestämda slaglängder hos den övre hejaren, respektive hos den undre hej aren före fominingsoperationen.

På grund av den korta varaktigheten hos tryckpulsen, då man enligt uppfinningen bearbetar materialet i forrrmingshålrummet på ett symmetriskt sätt med additionsverkan med impulser från två håll, så minskas risken för att det höga trycket defonnerar verk- tyget på grund av masströgheten hos verktygsmaterialet. Detta tillåter ett högre tryck i fonnningshålrummet än vad som kan tillåtas vid kända tekniker med forrnning med hög kinetisk energi, varigenom möjligheten att plasticera bearbetningsmaterialet i form- ningshålrummet ökas. På grund av den snabba materialbearbetningen, då verktygs- geometrin tillåter sådan, uppstår även betydligt mindre friktion mellan verktyg och bearbetningsmaterial, och, i det fallet bearbetningsmaterialet utgörs av pulver, även mindre friktion mellan pulverkomen, vilket gör att man kan få betydligt bättre utbyte i fonnnings- respektive konsolideringsprocessen, dvs att mer energi kan fås att verka på bearbetningsmaterialet. I en okontrollerad process och med felaktig verktygsgeometri finns stor risk för att verktyget går sönder på grund av stora friktionskrafter.

Utmärkande för sättet enligt uppfinningen är sålunda att ett mycket högt fonnningstryck tillförs symmetriskt från två håll och tillåts verka på det material som skall formas eller konsolideras med minimala förluster på grund av friktion, masskrafler och högfrekvent 10 15 20 25 30 35 516 734 4 '..' J.. 2P1§517 vågutbredning orsakad av slaginitierade resonanser i verktygsdetaljer och omgivande maskin och stativ. Sålunda kan ett mycket högt formningstryck tillåtas verka i verktygs- kammaren/formningshålrummet utan att haverera verktygsdelama, på grund av extremt kort varaktighet hos fonnningsimpuls och masströghet hos ingående verktygsdelar.

En föredragen utföringsforrn av slagrnaskinen kännetecknas av att den övre slagenheten innefattar en övre slagkropp, att den undre slagenheten innefattar en undre slagkropp, att den övre stansen och den undre stansen är anordnade att före forrnningsoperationen bringas till kontakt med arbetsmaterialet i formningshålrummet i matrisen, att den övre slagkroppen och den undre slagkroppen har, eller är anordnade att bringas till direkt eller indirekt mekanisk kontakt med den övre stansen respektive med den undre stansen senast i slagkroppamas funktionslägen före forrnningsoperationen, att nämnda slag- längder hos hejarna utgörs av den övre hejarens avstånd till den övre slagkroppen i den senares funktionslåge, respektive av den undre hej aren avstånd till den undre slag- kroppen i den senares funktionsläge.

Nämnda hissorgan är lämpligen hydrauliskt arbetande och kan därmed bidra till att dämpa eventuellt uppstående chockvågor vid formningsoperationen och kan innefatta dels åtminstone två övre hydrauliska lyñcylindrar och tillhörande vertikala övre kolv- stänger, vilka ingår i en övre stativenhet och bär upp en övre bärare för den övre slag- enheten, dels åtminstone två övre, hydrauliska lyftcylindrar och tillhörande vertikala undre kolvstänger, vilka kan ingå i en undre stativenhet för att bära upp en undre bärare för den undre slagenheten. Kolvstängema bildar härvid pelare i stativet, som kan göras mycket smäckert. Eventuellt kan antalet sådana pelare/kolvstänger och tillhörande hydraulcylindrar ökas till fler än två, dock högst fyra för att förstärka maskinens stabilitet. Altemativt kan särskilda gejdrar anordnas för att öka stabiliteten, särskilt i sidled. Hydraulcylindrarna kan endera vara stationära och fast förenade med funda- mentet, varvid kolvstängema/pelama är höj- och sänkbara relativt fundamentet eller vara stationära. I det senare fallet utformas kolvstängema lämpligen som genomgående kolvstänger i hydraulcylindrar, som är mekaniskt förbundna med nämnda bärare, som bär upp slagenhetema, såsom enligt den princip som beskrivs i svensk patentansökan nr. 0001560-2 av samma sökande, vilken härmed införlivas i föreliggande patentansökan genom hänvisning.

Geometrin i fornmingshålrummet i verktyget kan ha väsentlig betydelse för att medge snabb materialbearbetning. Om t ex fornmingshålrummet smalnar avi stansamas rörelseriktning, kan mycket höga friktionskrafter uppstå mellan formningshålrummets 10 15 20 25 30 35 5165 734 '..° .2-.11312517 väggar och det material som bearbetas. Formningen kan dock fortgå i andra delar av verktyget under impulsens varaktighet, på grund av minsta motståndets lag, till dess höga friktionskrafter har byggts upp i resterande verktygsdelar och därmed motverkat formningskrafterna. I vissa fall av pulvermaterial kan friktionskrafter mellan pulver- komen orsaka sintring vid olämplig verktygsgeometri. I en okontrollerad process och med felaktig verktygsgeometri finns även risk för att verktyget går sönder på grund av stora friktionskrafter. I den utföringsform som kommer att visas i det följande har formningshålrummet en cylindrisk geometri, en geometri som kan vara önskvärd fór tillverkning av produkter med slutlig eller nära slutlig form, men från material- bearbetningsteknisk synpunkt är ett fommingshålrum som vidgar sig i stansarnas rörelseriktning mer ideal, eftersom friktionskrafterna vid en sådan geometri kan minimeras. Vid fonnning av solida ämnen bör dessutom ämnet ha mindre utsträckning i radiell led än verktygshålrummet för att möjliggöra att ämnet plasticeras, innan kontakt uppstår med forrnningshålrummets sidoväggar. Om en ringformig produkt skall tillverkas av ett solitt ämne, bör ämnet ha formen av en ring, vars ytterdiameter är mindre än verktygshålrummets diameter och vars innediameter är större än diametern på den dom som i detta fall finns i verktygets centrum, allt i ändamål att eliminera friktion mot formningshålrummets sidovägg och mot dornen initialt.

Ytterligare kärmetecken och aspekter på samt fördelar med uppfinningen framgår även av de osjälvständiga patentkraven samt av den följande beskrivningen av en föredragen utföringsform.

KORT FIGURBESKRIVNING I den följande beskrivningen av en föredragen utföringsform kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 utgör en sidovy, delvis schematiskt, av slagmaskinen enligt den föredragna utföringsformen av uppfinningen, Fig. 2A och Fig. 2B visar delar av slagenhetema och en mittre, under slaget stationär, funktionell enhet under två olika moment före arbetsslaget/forrnnings- operationen, Fig. 3 är en perspektivisk vy av en central, funktionell enhet som ingår i maskinen, och Fig. 4 visar den funktionella enheten i genomskäming utmed en vy IV-IV i Fig. 3. 10 15 20 25 30 35 516 734 6 '..' J.. 2PlZ517 BESKRIVNING Av FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Med hänvisning först till Fig. 1 betecknas en slagmaskin allmänt med siffran 1. Dess huvuddelar består av en övre slagenhet 2, en undre slagenhet 3, en mittre enhet 4, ett övre stativ 6 bestående av ett par övre stänger 8, som utgörs av ett par kolvstänger, och ett undre stativ 7 bestående av ett par undre stänger 9, som också utgörs av ett par kolvstänger. Ett fundament har betecknats 5.

Den övre slagenheten 2 innefattar ett ok 10 på kolvstängerna 8 och kan höj as och sänkas med ett par övre, hydrauliska lyficylindrar 12, som är förenade med fundamentet 5 och vilkas hydraulkammare fylls med och töms på hydraulfluidum via hydraulledningar som sträcker sig genom kolvstängerna 8 och oket 10 från och till tryckkälla respektive tank.

Oket 10 bär upp en med oket förenad övre, hydraulisk slagcylinder 13, som innehåller en övre hejare i form av en slagkolv 14. En övre slagkropp har betecknats 15. Denna är rörlig i en övre slagkroppscylinder 16. En övre stans 17 är utbytbart förenad med slagkroppen 15. Den övre slagkroppscylindem 16 är fast förenad med den övre slag- cylindem 13.

Den undre slagenheten 3 innefattar ett undre ok 20, som hänger i stängema 9, som utgörs av ett par kolvstänger, som kan höjas och sänkas med ett par undre, hydrauliska lyficylindrar 12, som också är förenade med fundamentet 5 och som fylls med och töms på hydraulfluidum via hydraulledningar genom kolvstängerna 9 och oket 20 från och till tryckkälla respektive tank. Oket 20 bär upp en med oket förenad undre, hydraulisk slagcylinder 23, som innehåller en undre hejare i form av en slagkolv 24. En undre slagkropp har betecknats 25. Denna är rörlig i en undre slagkroppscylinder 26.

Den mittre enheten 4 innefattar ett bord 30, som kan vara rörligt i horisontalplanet men i princip orörligt i vertikal riktning; dock att organ är anordnade för att tillåta en viss fiädringsförmåga i vertikal riktning. Organen för rörelser i horisontalplanet och för fjädring i vertikal riktning har visats endast symboliskt i Fig. 1 och betecknats 31.

Bordet 30 innehåller och bär ett antal identiskt likadana, funktionella enheter 32. En sådan funktionell enhet visas i detalj i Fig. 3 och Fig. 4 och mer schematiskt i Fig. 1. De i Fig. 1 visade huvuddelama i den funktionella enheten 32 innefattar en undre, rörforrnad stans 27, en matris 34, en understanshållare 36, som är glidbart rörlig i en stanshållarstyrare 37, och en dom 35.

Understanshållaren 36, Fig. 3 och Fig. 4, består av två identiska halvor 36a och 36b, som anpressas i det närmaste till anliggning mot varandra i ett vertikalt delningsplan, 10 15 20 25 30 35 5167734 '..' J.. 2Pl25l7 dels i området för stanshållarens övre del, som omfattar nära hälften av stanshållarens längd, dels i en undre del med kort vertikal utsträckning. Mellan dessa övre och nedre delar är stanshållarens båda hälfter urfrästa till att bilda ett vertikalt, genomgående spår 39 med väsentlig utsträckning i vertikal riktning. Det finns även ett vertikalt, centralt spår i vardera stanshållarhalvan 36a och 36b, såsom spåret 40a i stanshållarhalvan 36a.

Det motsatta spåret 40b i stanshållarhalvan 36b är inte visat i figur. Tillsammans med- ger spåren 39 och 40a/40b att stanshållaren 36 kan röra sig i vertikal riktning relativt domen 35. I sin övre del uppvisar vardera stanshållarhalvan 36a och 36b en utåtvänd fläns 41 och ett centralt urtag 42, som vidgar sig i sin bottendel för att inrymma en på motsvarande sätt utformad skalle 43 i understansens 27 nedre ände. Tillsammans håller de båda stanshållarhalvoma 36a och 36b fast understansen 27.

Det illustrerade exemplet avser tillverkning av produkter med ett genomgående hål, såsom kugghjul. Understansen 27 är därför rörformad, och domen 35 sträcker sig genom understansen. I matrisen 34 finns ett genomgående, cylindriskt hål 45, vars väggar motsvarar den yttre formen på den önskade produkten, t.ex. ett kugghjul. Hålets 45 form motsvarar även den yttre formen på understansen 27 över skallen 43 och på den övre stansen 17, som i likhet med den undre stansen 27 har fonnen av en rörfonnad hylsa.

Domen 35 har en långsträckt cylindrisk överdel, som sträcker sig genom understansen och upp i det formningshålrum 46 som definieras av hålet 45 i matrisen 34 mellan de båda stansama 17 och 27. I sin nedre del har domen ett tjockare parti, här benämnt greppdel 47, som uppvisar en runtomgående inbuktning 48.

Stanshållarstyraren 37 består av en övre del 37a och en undre del 37b. De båda delarna 37a och 37b är invändigt cylindriska. Den övre delen 37a har större diameter än den undre delen 37b. Delarna 37a och 37b utgör styrningar för understanshållarens 36 flänsparti 41, respektive huvuddel, vilka har motsvarande cylindriska ytterforrn. Den undre delen 37b fungerar i kombination med understanshållarens flänsparti 41 även som kvarhållare av understanshållaren. De båda delarna 37a och 37b är förenade med varandra genom bultförband 55.

I undre delen av stanshållarstyrarens nedre del 37b finns ett par motstående urtag fór ett par motstående kilar 49, som är inpressade i inbuktningen 48 i domens 35 greppdel 47.

Inpressningskrafien erhålls med hjälp av en låsring 50 och en bussningsring 51 av polyuretan eller annat material med viss flexibilitet. Kilama 49 medger en viss fjädring 10 15 20 25 30 35 516 8734 :Pfsiv på grund av friktionskrafier som kan utövas på domen 35 under maskinens arbetsslag.

Från låsringen 50 sträcker sig ett antal styrpinnar 52 upp genom stanshållarstyraren 37 för att hålla kvar låsringen i dess vridningsposition relativt stanshållarstyraren, då låsringen 50 lossas och förskjuts axiellt för utdragning av kilama 49 i samband med utbyte av dom och/eller av understans 27. Det finns även ett antal övre styrpinnar 53, som sträcker sig upp från stanshållarstyraren 37 och vidare upp i bordet 30. Slutligen finns även bultar 54 för fastspänning av hela enheten 32 i bordet 30 fi'ån undersidan.

Den övre slagkroppen 15 består av en genomgående, cylindrisk kolvstång 60 med en fast ring 61. Kolvstången 60 är tätat glidbar i en öppning i en övre ändvägg 62 i den övre slagkroppscylindem 16. I en undre ändvägg 63 finns en vidare öppning 64, genom vilken slagkroppens 15 cylindriska kolvstång 60 kan föras utan tätning. Den fasta ringen 61 har en diameter som är något mindre än slagkroppscylindems 16 inre diameter, dvs. den fasta ringen 61 anligger inte tätande mot cylinders insida. Över den fasta ringen 61 finns däremot en rörlig ring 65, som kan röra sig relativt kolvstången 60 och som tätar mot slagkroppscylindems 16 insida, endera direkt eller via en eller flera tätningsringar. Även den rörliga ringens 65 insida är tätad mot kolvstången 60, endera genom direkt tätande anliggning eller via någon icke visad tätningsring. Över den rörliga ringen 65 finns en hydraulkammare 66, som är ansluten till en tryck- källa för hydraulfluidum via en hydraulledning 67, i vilken finns en backventil 68 och en tryckreducerande, icke visad ventil, och till tank eller ackumulator via en hydraul- ledning 69, i vilken finns en icke visad tryckbegränsande ventil.

Den undre slagkroppen 25 och dess slagkroppscylinder 26 utformad på identiskt samma sätt som den övre slagkroppen 15, respektive slagkroppscylindem 16, med undantag för att den undre stansen 27 inte är direkt infástad i slagkroppen, såsom är fallet med den övre stansen 17 i den övre slagkroppen 15. I Fig. 2A och 2B har de olika detaljema hos slagkroppen 25 och slagkroppscylindem 26 getts samma hänvisningsbeteckningar som vid den övre slagkroppen 15 och slagkroppscylindem 16 med tillägget ”. Någon ytter- ligare beskrivning av dessa delar görs icke här utan hänvisas till ovanstående beskriv- ning av den övre slagkroppen 15 och dess slagkroppscylinder 16. Beträffande terminologin skall dock nämnas att ändväggama 62' och 63' i den undre slagcylindem 26 skall benämnas undre ändvägg, respektive övre ändvägg.

Utrustningen innefattar även styr- och manöverorgan för de beskrivna, rörliga enhetema, däribland lägeskännare 80, 80” för slagcylindrama 13, respektive 23 och 10 15 20 25 30 35 5169 734 "':P1:517 därmed även för hejama 14 respektive 24 samt lägeskännare 81 och 81 ' för slag- kroppama 15, respektive 25. Dessa är kopplade till och förmedlar information om läget för nämnda enheter till en central styrenhet, som innefattar datorer och tillhörande organ, som här inte skall beskrivas.

Den beskrivna utrustningen fungerar på följande sätt. I en föregående operation har utrymmet 46 i matrishålet 45, Fig. 4, fyllts med arbetsmaterial 90 omkring domen 35.

Arbetsmaterialet 90 kan utgöras av t.ex. en ring av metall, polymer eller av ett samman- satt material, som kan innefatta keram eller annat forrnbart material, men i exemplet antas att arbetsmaterialet utgörs av ett metallpulver, eventuellt en komposition av metall- och kerampulver. Inledningsvis höjs det undre oket 20 med hjälp av de undre lyficylindrarna 22, och kolvstängema 9, medförande den undre slagkroppscylindern 23 och dess slagkropp 25, till dess slagkroppen 25 bringats i kontakt med understans- hållarens 36 undersida, F ig. 1 och Fig. 2A. Därefter sänks det övre oket 10 ned med hjälp av de övre lyftcylindrama 12 och kolvstängema 8, medförande den övre slag- kroppscylindem 16 och dess slagkropp 15 så långt att den övre, rörformade stansen 17 förs ned till kontakt med metallpulvret 90 i forrnningshålrummet 46 och börjar kompri- mera pulvret, till dess trycket i hydraulkammaren 66 när visst, förutbestämt värde.

Rörelsen stoppas och positionen bibehålles. Den undre stansen 27 befinner sig i detta moment i den position som visas i Fig. 2A, positionerad av den undre slagenheten 7 och skapar den mothållande kraften.

Oket 24 börjar nu röra sig uppåt med hjälp av lyficylindrarna 22, varvid understansen pressas uppåt mot pulvret 90. Rörelsen fortsätter till dess trycket i hydraulkamrnaren 66' nått visst, förutbestämt värde. Detta tryck har då även via pulvret 90 överförts till den övre slagenhetens hydraulkammare 66. Pulvret 90 är därmed förkomprimerat och centrerat i forrnningshålrummet 46 i matrisen 34. Slagkroppama 15/25, hydraul- cylindrama 16/26 och stansama 17/27 befinner sig nu i de i F ig. 2A visade positionema.

Nästa operation går ut på att ställa in hejarnas 14 och 24 slaglängder S1 och S2, dvs avståndet mellan den övre hejaren 14 och den övre slagkroppen 15, respektive mellan den undre hej aren 24 och den undre slagkroppen 25 före slaget. Detta kan utföras simultant för den övre 2 och den undre 3 slagenheten genom att oken 10 och 20 pressas ytterligare nedåt respektive uppåt med hjälp av hydraulcylindrama 12 respektive 22. Det förkomprimerade pulvret 90 utövar härvid ett mottryck på stansama 17 och 27, varigenom trycket i hydraulkamrama 66 och 66' ökar ytterligare. Övertrycket avlastas genom hydraulledningama 69 och 69'. Stansarna 17 och 27 kommer därigenom att 10 15 20 25 30 35 51 6 73 4 ;§§;¿§;.;':;== 10 Pl5l7 behålla sina positioner, medan slagkolvama/hejama 14 och 24 närmar sig slagkropparna 15 respektive 25, till dess rätta slaglängder Sl och S2, Fig. 2B, erhållits, vilket registreras av de övre och undre lägesavkännarna 80, 81 respektive 80', 81'. Skillnaden i tryck mellan de undre och övre hydraulkamrarna 66' och 66 är härvid vald så liten att detta inte påverkar slaglängderna i någon icke försumbar grad.

Då sålunda de avsedda slaglängdema S1 och S2 uppnåtts, befinner sig den övre slagkroppens 15 ringar 61 och 65 i ett övre läge och den undre slagkroppens 25 båda ringar 61' och 65' i ett undre läge i hydraulcylindrama 16 respektive 26, Fig. 2B, Slagmaskinen är nu färdig fór att i ett enda, simultant slag av de båda hejama 14 och 24 konsolidera pulvret 90 till att forma den önskade artikeln.

Avstånden Sl och S2 utgör hej amas/slagkolvamas 14 och 24 accelerationssträckor och är så valda, med hänsynstagande till främst hejarnas och slagkroppamas massor, att den totala massan m1 hos den övre hej aren 14, den övre slagkroppen 15 och den övre stansen 17 erhåller en nedåtriktad hastighet vi, då hejaren 14 träffat slagkroppen 15, och den totala massan m2 hos den undre hejaren 24, den undre slagkroppen 25, den undre stansen 27 och understanshållaren 36 får en uppåtriktad hastighet V2, då hejaren träffat slagkroppen, varvid massorna och hastigheterna är så stora att impulsema (rörelse- mängderna) hos den massor som rör sig nedåt, respektive rör sig uppåt, är väsentligen lika stora, dvs. så att följande samband gäller: III|XV1ZITI2XV2 Den övre hej aren 14, som har väsentligen större massa än den övre slagkroppen 15, slår sålunda med mycket hög hastighet på den övre slagkroppen 15, samtidigt som den undre hejaren 24, som också har mycket större massa än den undre slagkroppen 25, slår med mycket hög hastighet på den undre slagkroppen 25. De kinetiska energierna hos de rörliga massorna, vilka är mycket stora, överförs via den övre stansen 17 och den undre stansen 27 till pulvret 90. Hej ama 14 och 24 utför endast ett slag, men rörelse- energiema, vilka väsentligen överförs till metallpulvret 90 i forrnningshålrummet 46 är så stora att pulvret plasticeras, varigenom det flyter ut och uppfyller fonnningshål- rummet för att på någon millisekund bilda en konsoliderad kropp med önskad form.

Den tryckpuls som uppstår i formningshålrummet på grund av hejarnas enda slag mot slagkropparna har en varaktighet som är mindre än 0.001 sek men har en magnitud som ligger i intervallet 1-10 GPa, typiskt i intervallet 1.5-5 GPa. Genom det höga trycket och därav orsakad plasticering reduceras sarmolikt även friktionen mellan arbetsmaterialet/ 10 15 20 25 30 35 516 7 s 4 - i? ëë - ll Pl5l7 pulvret och formingshålrummets väggar, och mellan pulverkomen, vilken bidrar till eller är en förutsättning för att materialet kan flyta ut och uppfylla forrnningshålrummets alla delar. Under slaget står domen 35 väsentligen stilla relativt matrisen 34, liksom även under förkomprimeringen av pulvret, vilket är möjligt genom att understans- hållaren är rörlig relativt domen, som hålls fast av kilama 49 i spåret 39 i stanshållaren.

Samtidigt med att den önskade kroppen formas i det närmaste momentant genom att massor med väsentligen lika stor impuls slås från motsatta håll mot arbetsmaterialet, motverkas att chockvågor att sådan magnitud uppstår att de kan skada komponenter i maskinen och förhindras väsentligen att rörelseenergi hos de rörliga massoma sprids till och förloras i maskin och fundament. Detta har sin grund i att de chockvågor som kan uppstå blir motriktade och att de därför i väsentlig grad kan ta ut varandra. Dessutom dämpar hydraulmediet i lyftcylindrama 12 och 22 de chockvågor som eventuellt resterar och som fortplantar sig via maskinstativets riktning mot fundamentet 5. Genom super- ponering av stötvågoma, som genereras av de båda simultant arbetande slagenhetema, ökar även slagens formnings- respektive kompakteringseffekt. Dessa förhållanden gör det möjligt att utforma hela maskinen så lätt som illustreras genom exemplet.

Vid hejamas slag med stor hastighet på slagkroppama 15 respektive 25 rör sig slagkroppamas cylindriska kolvstänger 60 och 60” fritt relativt de rörliga ringama 65 respektive 65', vilka under slaget stannar kvar väsentligen i de positioner de hade före slaget, F ig. 2B. Ett mindre glapp uppstår mellan å ena sidan de kvarvarande rörliga ringama 65 och 65' och å andra sidan de fasta ringarna 61 och 61 ”, motsvarande den slutliga komprimeringen av pulvret 90 i vertikal riktning under slaget.

Så snart hejama 14 och 24 har utfört sina simultana slag, återförs de till sina utgångs- lägen i den övre 13 respektive i den undre slagcylindem 23. Oken 10 och 20 återtörs till sina utgångslägen med hjälp av lyficylindrama 12 och 22. Tryckfluidum införs i de båda hydraulkamrama 66 och 66', så att de rörliga ringarna 65 och 65' pressas nedåt respektive uppåt till kontakt med de fasta ringarna 61 och 61 ', vareiter de rörliga ringama pressar hela slagkropparna 15 och 25 till sina utgångslägen, i vilka de fasta ringama 61 och 61 ” har kontakt med ändväggen 63 respektive 63”. Arbetscykeln har därmed fullbordats, varefter den funktionella enheten 32 kan föras till ny station, i vilken den formade produkten stöts ut ur formningshålrummet 46.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 516 734 l2 PATENTKRAV

1. Sätt att forma en kropp av ett fonnbart arbetsmaterial i en slagmaskin som innefattar en övre slagenhet (2) med en övre hej are (14), en undre slagenhet (3) med en undre hejare (24) och en mittre enhet (4) med en matris (34) med ett genomgående hål (45) som tillsammans med en övre stans (17) och en undre stans (27) bildar ett fonnnings- hålrum för arbetsmaterialet, k ä n n e t e c k n a t av att den övre och den undre hejaren samtidigt bringas att utföra ett enda slag med sådan hastighet mot en övre slagkropp (15), som är integrerad med eller anpressas mot den övre stansen, respektive mot en undre slagkropp (25), som är integrerad med eller anpressas mot undre stansen, att de massor som rör sig nedåt, inklusive den övre stansen (17) får en nedåtriktad hastighet (V1) och de massor som rör sig uppåt, inklusive den undre stansen (27) får en uppåt- riktad hastighet (V2), varvid de rörliga delama har sådana massor och hastigheterna är så stora att impulsema hos de nedåt rörliga massoma och de uppåt rörliga massorna blir väsentligen lika stora, dvs. så att följande samband gäller: IIHXWIITIZXV; där m, är den totala massan hos de nedåt rörliga massoma under slaget och m2 är den totala massan hos de uppåt rörliga massoma under slaget, .. . . . . m, v12 m2 v22 ._ . att de rorhga massornas kmetlska energler, dvs. -2--, resp 7- , vasenthgen överförs till arbetsmaterialet i fonnningshålrummet och är så stora att arbetsmaterialet plasticeras och flyter ut och utfyller formningshålrummets alla delar, då stansama är maximalt sammanförda, till bildande av nämnda kropp med önskad form, och att matrisen är stationär under nämnda slag.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n at av att den övre stansen och den undre stansen före slaget pressas med ett statiskt tryck uppifrån respektive underifrån mot arbets- materialet i forrnningshålrummet genom en nedåtriktad kraft som utövas på den övre slagkroppen (15) respektive genom en uppåtriktad kraft som utövas på den undre slagkroppen (25).

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n at av att avståndet (S1) mellan den övre hejaren (14) och den övre slagkroppen (15) och avståndet (S2) mellan den undre hejaren (24) och den undre slagkroppen (25) inställs till vissa förutbestämda avstånd, vilka utgör 10 15 20 25 30 35 734 3 Pl5l7 516 1 hejarnas slaglängder under slaget, efter det att den övre stansen och den undre stansen bringats i kontakt med arbetsmaterialet i formningshâlrummet.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n at av att den övre slagkroppen (15) och den undre slagkroppen (25) är anordnade i en övre, hydraulisk slagkroppscylinder (16), respektive i en undre, hydraulisk slagkroppscylinder (26), att nämnda slagkropp- cylíndrar har en övre, respektive en undre hydraulkarnrnare (66, 66'), innehållande ett hydraulfluidum, som under en inledande anpressning av den övre stansen och den undre stansen mot arbetsmaterialet i fonningshålrummet utövar en kraft på slagkroppama (15, 25), vilken via den övre stansen (17) och den undre stansen (27) överförs som ett tryck utövat på arbetsmaterialet i forrnningshålrummet.

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den undre slagkroppen (25) anligger mot en understanshållare (36) före slaget, och att understansen är fástad i understans- hållaren.

6. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n at av att slaglängdema inställs med hjälp av hydrauliska lyftorgan (12, 8, 22, 9), som bär upp den övre, respektive den undre slag- enheten, vilka hydrauliska lyftorgan även ingår som bärande element i ett stativ (6, 7).

7. Slagmaskin för att genom slagverkan i en forrnningsoperation forma en kropp av formbart arbetsmaterial, innefattande ett maskinstativ (6, 7), en övre slagenhet (2) med en övre hejare (14), en undre slagenhet (3) med en undre hej are (24) och en under formningen stationär, central enhet (32) med ett forrnverktyg mellan den övre och den undre slagenheten, vilket formverktyg innefattar en matris (34) med ett genomgående hål (45), som tillsammans med en övre stans (17) och en undre stans (27) bildar ett formningshålrum (46) för arbetsmaterialet (90), k ä n n e t e c k n a d av att de övre och undre slagenhetema medelst hissorgan (12, 8, 22, 9) är reglerbart höj- och sänkbara relativt den centrala, stationära enheten för inställning av förutbestämda slaglängder (S1, S2) hos den övre hej aren, respektive hos den undre hej aren före fonnnings- operationen.

8. Slagmaskin enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den övre slagenheten innefattar en övre slagkropp (15), att den undre slagenheten innefattar en undre slagkropp (25), att den övre stansen (17) och den undre stansen (27) år anordnade att före formnings- operationen bringas till kontakt med arbetsmaterialet (90) i formningshålrummet (46) i matrisen (34), att den övre slagkroppen och den undre slagkroppen har, eller är . .c.-. ~-- nu 10 15 20 25 30 35 516 734 ;æ¿.šíæïíä%ߥï@^ 14 P15l7 anordnade att bringas till direkt eller indirekt mekanisk kontakt med den övre stansen respektive med den undre stansen senast i slagkroppamas funktionslägen före formningsoperationen, att nämnda slaglängder (S1, S2) hos hej arna utgörs av den övre hejarens avstånd till den övre slagkroppen i den senares funktionsläge, respektive av den undre hej aren avstånd till den undre slagkroppen i den senares funktionsläge.

9. Slagmaskinenligtkrav 8,kännetecknad av - att den övre hejarens slaglängd (S1) är så stor att den övre hejaren medelst hejarens rörelseorgan (13) accelereras till sådan hastighet att de övre delar som är rörliga under formningsoperationen och som inkluderar den övre hejaren, den övre slag- kroppen och den övre stansen, och har en viss total massa (m1), erhåller en viss förutbestämd hastighet (v1), - att den undre hejarens slaglängd (S2) är så stor att den undre hejaren medelst hej arens rörelseorgan (23) accelereras till sådan hastighet att de övre delar som är rörliga under forrnningsoperationen och som inkluderar den undre hej aren, den undre slagkroppen och den undre stansen, och har en viss total massa (m2), erhåller en viss förutbestämd hastighet (v2), - att nämnda massor (m1, m2) och hastigheter (v1,v2) är så stora att impulsema hos de nedåt rörliga massoma (m1) och de uppåt rörliga massoma (m2) blir väsentligen lika stora, dvs. så att följande samband gäller: IT11 X V1 I m2 X V2 där m1 är den totala massan hos de nedåt rörliga massoma under slaget och m2 är den totala massan hos de uppåt rörliga massoma under slaget, 2 2 ._ . . . . m vi m v2 ._ . att de rorliga massomas kinetiska energier, dvs. ï'-, resp -22-- , väsentligen överförs till arbetsmaterialet (90) i formningshålrummet (46) och är så stora att arbetsmaterialet plastíceras och flyter ut och utfyller formningshålrummets alla delar, då stansama är maximalt sammanfórda, till bildande av nämnda kropp med önskad form.

10. Slagmaskin enligt något av kraven (7-9), k ä n n e t e c k n a d av att nämnda hissorgan är hydrauliskt arbetande och innefattar dels åtminstone två övre, hydrauliska lyftcylindrar (12) och tillhörande vertikala, övre kolvstänger (8), vilka ingår i en övre stativenhet (6) och bär upp en övre bärare (10) fór den övre slagenheten (2), dels åtminstone två övre, hydrauliska lyftcylindrar (22) och tillhörande vertikala, undre 10 15 20 25 516 734 15 Pl5l7 kolvstänger (9), vilka ingår i en undre stativenhet (7) och bär upp en undre bärare (20) för den undre slagenheten (3).

11. 1 1. Slagmaskin enligt något av kraven 7-10, k ä n n e t e c k n a d av att den övre slagkroppen (15) är anordnad i en övre hydraulisk slagkroppscylinder (16), som är fast förenad med nämnda övre bärare (10) och att den undre slagkroppen (25) är anordnad i en undre, hydraulisk slagkroppscylinder (26), som är fast förenad med den undre bäraren (20).

12. Slagrnaskin enligt något av kraven 7-1 1 för tillverkning av en ringformad kropp, k ä n n e t e c k n a d av att de båda stansama är rörformade, att ett dom (47) sträcker sig upp i forrnningshålrummet genom den undre stansen, och att domen är väsentligen stationära under formningsoperationen.

13. Slagmaskin enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att understansen är fåstad i en understanshållare (36), att understanshållaren är vertikalt rörlig i en stanshållarstyrare (37), som är stationär, och att domen är utbytbart monterad i stanshållarstyraren.

14. Slagmaskin enligt något av kraven 7-13, k ä n n e t e c k n a d av att formnings- hålrummet har cylindrisk geometri.

15. Slagrnaskin enligt något av kraven 7-13, k ä n n e t e c k n a d av att formnings- hålrummet vidgar sig i stansamas rörelseriktning under slaget.

16. Slagrnaskin enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att understanshållaren (36) är delbar i ett vertikalt centrumplan.