WO2000045976A1 - Verfahren und vorrichtung zur umformung von metallen - Google Patents

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WO2000045976A1
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upsetting
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PCT/CH2000/000052
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Walter Zeller
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Walter Zeller
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
    • B21K21/12—Shaping end portions of hollow articles

Definitions

  • the present invention relates to a metalworking method, in particular an upsetting method, for metal workpieces such as pipes, wires or profiles, and an upsetting device.
  • thickenings are generally carried out in such a way that a tube or a metal profile with the greatest wall thickness is presented and the thickness is reduced at the desired points by targeted forging out or hammering out.
  • This forging or hammering out starting from the thickest profiles, is a complex process, especially when the proportion of the thickening is only small in comparison to the rest of the tube or profile.
  • Various attempts to thicken profiles by direct upsetting have so far failed. Attempts to thicken pipes or rods often caused the profiles to expand or buckle laterally in the initial phase of upsetting, which leads to overlapping and thrusting.
  • a non-homogeneous, crystalline structure of the formed material is achieved, which is undesirable in terms of stability. Wrinkles also appear in the profile like an elephant's trunk.
  • the present invention accordingly relates to the upsetting method as defined in claim 1 and the upsetting device as defined in claim 10.
  • the method according to the invention is referred to as "stutter upsetting". It is important that the acting thrust forces are introduced in such a way that they only come into play in the compression area and are used exclusively for the transport of materials.
  • the profile to be compressed is free in the compression space and that the remaining profile is held in such a way that the compression forces outside the compression space are equalized or ineffectively neutralized against the walls. Due to the prevailing pressure conditions, the material is exposed to elevated temperatures. The energy introduced in the process must therefore be dissipated in the clamping area so that the transition zone does not flow and the material cannot expand uncontrollably.
  • the material to be reshaped Before the actual upsetting process, the material to be reshaped must be pre-tensioned with the appropriate hydraulic pressure so that the stuttering pulses are properly applied.
  • the prestress is preferably located in an area just before the transition to the plastic area. The material is therefore still in the elastic phase in the prestressed state.
  • the prestressing is maintained throughout the upsetting process by means of suitable measures, that is, the metal part to be machined remains under tension between the individual pulses.
  • the tensioned material in particular in the case of larger profiles, is advantageously preheated to just before the flow state.
  • the energy to be supplied and the frequency are determined according to Brillouin (first Brillouin zone). Preheating is preferably carried out locally in the stuffer box by means of microwaves.
  • the pressure pulse can now be applied to the pre-tensioned and preheated material, whereby the tensioned material is made to flow. Because the material becomes soft, the pressure piston can move forward and the pressure decreases; the material can recrystallize. The bias of the material is maintained between the individual pressure pulses.
  • This can be done by using a hydraulic system for the application of force, which comprises two hydraulic pumps, namely a preload pump for the preload pressure, for example at 40 bar (4 • 10 6 Pa) and a smaller pulse pump for a pressure up to 700 bar (7 • 10 7 Pa).
  • the pipes of these pumps to the piston must be provided with a check valve.
  • a hydraulic system is preferably used to exert a pressure pulse on the compression hammer.
  • the impulse is transmitted from the hydraulic or stuttering piston to the compression hammer.
  • the stuttering piston is moved with oil to the material to be compressed, then the pressure increases in such a way that the tensioned oil in the workpiece causes the desired preload.
  • the lines between pumps and stuttering pistons are inelastic and designed to be reflection-free for the pulse frequency.
  • the pressure pulses are modulated onto the preloaded oil, for example with a frequency-controlled piston control, so that an undamped transmission of the pulse from the hydraulic piston to the compression hammer can take place (compressibility of the hydraulic oil approx. 10 ⁇ 6 ).
  • the time of upsetting is determined according to Hooke's law, which defines the first half period of the stuttering frequency. For the second half, it is only necessary to check whether there is enough time for recrystallization. With this method, the stuttering frequency is always matched to the material. After the last relaxation of the material in the upsetting the material is still rich in the Hooke range, i.e. pre-tensioned. It is important to ensure that the material can relax in the compression area by pulling the compression hammer away, as otherwise unwanted thickening can occur next to the compression area.
  • FIG. 1 shows a sectional drawing of an upsetting device for carrying out the method according to the invention: state before the upsetting process,
  • FIG. 2 shows the same upsetting device as in FIG. 1, but after the upsetting process
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a compression device, namely a head compression device for carrying out the method according to the invention, applied to another material or product,
  • FIG. 4 shows an arrangement of hydraulic pumps on the stuttering piston
  • FIG. 5 shows a pressure / displacement diagram of the upsetting process
  • FIG. 6 shows a pressure / time diagram of the method according to the invention
  • FIG. 7 shows an enlarged section of an upsetting device similar to FIG. 1,
  • FIG. 8 shows another embodiment of an upsetting device which is designed for upsetting a hollow profile in a region between its ends
  • FIG. 9 shows detail D of FIGS. 7 and 8 on an enlarged scale
  • FIG. 10 shows a device similar to FIG. 7, a device for producing a non-rotationally symmetrical thickening at the end of a tube
  • Figure 11 in a representation similar to Figure 8 shows a device for producing a non-rotationally symmetrical thickening between the ends of a tube and
  • Figure 12 is a schematic cross section through a pulse generator.
  • FIG. 1 shows a stutter upsetting device 1, which is designed to compress a pipe 2 at one end, with the formation of a larger wall thickness.
  • a mandrel 3 Inserted into the tube 2 is a mandrel 3 which serves to hold the profile of the tube by preventing material from being able to escape into the interior of the profile.
  • the tube is held by the clamping device 4, which exerts a counter pressure on the mandrel 3.
  • the clamping device exerts pressure on all sides around the pipe. This prevents material from evading in an uncontrolled manner.
  • the pipe 2 to be compressed also projects into the die 5, which is provided with a cooling coil 6 which is fed by a cooling medium 14. As a result, the temperatures resulting from the high pressures are dissipated, if necessary.
  • the mandrel 3 partially projects into the die 5 through the tube 2 to be compressed.
  • a bore 9 is provided, which serves as a guide for the extension 8 of the compression hammer 7.
  • This extension together with the die, defines the compression space 13, in which the material of the tube can spread during the compression process.
  • the pressure or the required impulses on the compression hammer 7 are exerted by the stuttering piston 10.
  • This is operated hydraulically, 11 representing the hydraulic line and 12 the chamber for the expanding hydraulic oil.
  • the tube to be upsized is brought into the desired position in the clamping device 4 with the mandrel 3 inserted and the clamping device is tightened as necessary.
  • the upsetting hammer 7 is placed on the end face of the tube located in the die 5 . Then the pipe to be compressed is advanced as far stretches that the material is still in the elastic range (Hooke's range).
  • the preload Since the hydraulic oil also has an elastic lower pressure range, the preload has the advantage that not only the metal part to be machined, but also the hydraulic oil is preloaded. During the upsetting process, it is thus in an area in which it has practically no elasticity.
  • FIG. 2 shows the same stutter upsetting device as in FIG. 1, but after the upsetting process has been completed.
  • the reference symbols have the same meaning as in FIG. 1.
  • the stuttering piston 10 has moved to the right in comparison to FIG.
  • the stuttering piston 10 was driven into the die 5, the part of the tube to be compressed facing the compression hammer being compressed and the compression space according to FIG. 1 now being filled by the entire compressed part 15 of the tube 2 to be compressed.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a stutter upsetting device for carrying out the method according to the present invention.
  • the device 20 is a head upsetting device.
  • the device serves to compress a metal rod or wire at one end to form a head.
  • a metal wire (not shown) is inserted into the bore 21 of the clamping device 22 until one end protrudes into the hemispherical recess 23 of the compression hammer 24 as far as it will go.
  • the upsetting hammer 24 can exert a pressure on the workpiece through the piston 25, the material being able to escape into the die 26 and the hemispherical depression 23 in the upsetting hammer 24 during the upsetting process, which takes place in the same manner as described above.
  • the piston 25 is actuated hydraulically. Details of the clamping device and also the hydraulic system are not shown in this figure, since they are obvious to the person skilled in the art.
  • FIG. 4 shows a typical arrangement of hydraulic pumps 31, 32 on the pistons 10 (FIGS. 1 and 2) and 25 (FIG. 3), the pressure on one Compression hammer (not shown) exercises.
  • the larger hydraulic pump 32 serves to maintain a permanent preload pressure during the upsetting process, for example 40 bar.
  • the smaller pump 31 is used to apply periodic pulse pressures with a higher pressure, for example of 700 bar, which is sufficient for the transition of the material from the Hookeschen to the plastic range.
  • the lines 34, 35 from the pumps 31, 32 to the piston are provided with check valves 36, 37.
  • small diagrams 38, 39 with a schematic indication of the pressure curve are shown above the pump symbols.
  • FIG. 5 shows a pressure / displacement diagram a for a compression process according to the present invention, h represents the Hookean area and A the prestressing point.
  • FIG. 6 shows a pressure / time diagram b for a steel compression process according to the present invention.
  • the pulsating pressure curve during the pulses is clearly visible.
  • area h the material is pretensioned in Hooke's area up to pretension point A.
  • a first impulse is exerted on the material to be formed, whereby the first peak of the curve arises.
  • the material to be reshaped merges from the elastic area into the flowing area f, in which reshaping takes place since the material is made to flow.
  • the piston can move further forward and the pressure drops to the preload pressure, whereby the material can recrystallize.
  • the recrystallization phase is represented by the area r.
  • FIG. 7 shows important details of an upsetting device which is constructed similarly to the upsetting device according to FIG. 1, on a larger scale than in FIG. The same parts are given the same reference numerals in FIG. 7 as in FIG. 1.
  • the clamping device generally designated 4, consists of several hydraulic cylinders which act on clamping jaws 16.
  • FIG. 1 and 7 show only two sets of hydraulic cylinders lying next to one another in the longitudinal direction of the tube 2 and distributed around the circumference of the clamping jaws. In practice, however, three or more sets of hydraulic cylinders are preferably provided. It has been shown that good forming results are achieved if the clamping force in the vicinity of the end of the pipe 2 to be formed is high and decreases in the direction of the opposite end of the pipe 2 and then increases again. Such a course of the clamping force prevents undesired flow of the material of the tube 2 in the clamping area. Therefore, in contrast to the embodiment according to FIG. 1, the hydraulic cylinders of the embodiment according to FIG. 7 lying one behind the other in the longitudinal direction of the tube to be formed have separate supply lines for the pressure medium.
  • feed lines are not shown in FIG. 7. These separate feed lines make it possible to supply neighboring hydraulic cylinders with different pressures in order to achieve the clamping force curve described above.
  • the surfaces of the clamping jaws 16 which come into contact with the tube 2 are provided with a friction-increasing coating, in particular made of tungsten carbide, and at least the surface regions which come into contact with the clamping jaws 16 the tube 2 are roughened.
  • FIG. 9 represents the section designated D in FIGS. 7 and 8 on an enlarged scale.
  • This shoulder 19 forms a small swell of the material of the tube 2 during the shaping process, as a result of which the tube 2 is also held in a positive manner in the longitudinal direction.
  • the upsetting device is shown immediately before the upsetting process.
  • the compression space 13 is limited in this embodiment by the contact surface 17 of the compression hammer, the extension 8 of the compression hammer 7, the end face 29 of the dome 3 and of course the die 5.
  • the upsetting hammer 7 bears with its contact surface 17 against the end face of the pipe 2 to be formed.
  • the cross-hatched end region of the tube 2 is displaced into the compression space 13 by the shaping process in the direction of the arrows 18. So that the force transmitted from the upsetting hammer 7 to the tube is actually directed against the upsetting space 13, the contact surface 17 of the upsetting hammer does not run at right angles to the longitudinal axis of the tube 2, but is slightly inclined in the manner of a plate in the direction of the tube 2. If it is important that the completely formed tube 2 has an end surface which deviates from the shape of the contact surface 17 and which, for example, is exactly rectangular, it is brought into its final shape in a further operation by means of a further upsetting hammer.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the upsetting device according to the invention, which is designed for upsetting a pipe 2 in a region between its ends.
  • the left half of the device according to FIG. 8 essentially corresponds to the right half of FIG. 7.
  • a bottom 27 is additionally visible, on which the pipe 2 is in contact.
  • the upsetting hammer 7 is graduated in two stages here. The first stage is formed by a contact surface 17 which transmits the compression force to the pipe 2 to be formed at the beginning of the forming process.
  • the second stage formed by the slightly inclined surface 28, together with the extension 8, the end surface 29 of the dome 3 and the die 5, delimits the compression space 13. As soon as the material on the surface 28 begins to emerge, this also transfers part of the Compression force on the pipe 2. Of course, it is advantageous if the surfaces 28 and 29 are also inclined so that their normal paint are directed towards the compression space 13, as described above for the contact surface 17.
  • both the upsetting hammer 7 and the mandrel 3 and / or its bore 9 can be of almost any design, for example stepped several times, in order to give the upsetting space 13 a desired shape. It is only necessary to ensure that the compression hammer 7 and mandrel 3 are designed in such a way that they can be moved apart again after the shaping without damaging the shaped workpiece.
  • the parts to be formed are rotationally symmetrical. However, within the scope of the present invention it is readily possible to form non-rotationally symmetrical profiles or tubes or to form non-rotationally symmetrical regions on rotationally symmetrical profiles or tubes. Two examples of this are shown in FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 10 shows, in a representation similar to FIG. 7, a device for producing a non-rotationally symmetrical thickening at the end of a tube 2.
  • the surface 29 ′ delimiting the compression space 13 on the side of the dome 3 is not oriented at right angles to the longitudinal axis of the tube 2.
  • the clamping jaws 16 and the die 5 are accordingly designed asymmetrically.
  • FIG. 11 shows, in a representation similar to FIG. 8, a device for producing a non-rotationally symmetrical thickening between the ends of a tube.
  • it is the surface 28 ′ which delimits the compression space 13 on the side of the compression hammer 7 and which is not oriented at right angles to the longitudinal axis of the tube 2. Accordingly, the jaws 16 of the further clamping device 4 and the die 5 are asymmetrical.
  • the frequency with which the compression hammer pulsates must be determined empirically for each workpiece. It is assumed that the best results are achieved if in the area of pipe 2 to be formed between see the contact surface 17 of the compression hammer 7 and a virtual reflection wall in the area of paragraph 19, a standing wave is formed. It is therefore advantageous if the pulse frequency is adjustable and preferably even changeable during the forming process.
  • the aforementioned pulse pump 31 can be a conventional piston pump. However, a rotating pulse generator is more effective.
  • Figure 12 shows a schematic cross section through a possible embodiment of such a pulse generator 40.
  • a central rotor 41 has in its center a longitudinal bore 42 which can be acted upon by a rotary seal with a high pressure of, for example, 700 bar.
  • the rotor is covered on its cylinder jacket surface with a layer 43 made of, for example, ceramic and surrounded by a stator 44.
  • Radial channels 45 in the rotor conduct the high pressure outward from the longitudinal bore 42.
  • Radial channels 46 are also provided in the stator 44, which briefly communicate with the channels 45 thereof during the rotation of the rotor.
  • each channel 46 of the stator 44 has a check valve 47.
  • the check valve 47 consists of a ball with a cylindrical extension, which is guided in the bore of a radial connecting line 48. The ball and the extension are pierced in order to ensure the flow of the pressure medium through the connecting line 48 into an outer annular chamber 49, in which the prestressing pressure prevails, for example at 40 bar. It is this prestressing pressure which presses the ball of the check valve 47 against its seat as long as the channels 45 and 46 are not connected to one another. All check valves 47 are held in a valve ring 50.
  • valve body of which is, for example, a cone and is pressed against its seat, for example, by a spring.
  • a pressure pulse arises in the latter.
  • These pressure pulses reach particularly steep flanks if the channels in the transition area between the rotor and stator have a cross section delimited by straight lines, that is to say, for example, are rectangular.
  • all four rotor channels connect to the four stator channels simultaneously. This is a symmetrical load is guaranteed and the pressure medium quantities flowing through the channels add up.
  • embodiments are also conceivable in which the number and arrangement of the channels is such that the connections are made one after the other. With such an arrangement, high pulse frequencies can be achieved even at low rotor speeds.

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Abstract

Im Verfahren zur Bearbeitung eines Metallteiles (2) durch Stauchen in einer Stauchvorrichtung (1), enthaltend eine Klemmvorrichtung (4), ein Gesenk (5) und einen Stauchhammer (7), werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt: a) Einspannen des Metallteiles (2) in der Klemmvorrichtung (4) unter Bildung eines Stauchraumes (13) im Gesenk (5), wobei ausserhalb des Stauchraumes (13) der Teil so eingespannt ist, dass die Stauchkräfte direkt von der umliegenden Umgebung aufgenommen werden, b) Ansetzen eines Stauchhammers (7) auf den Metallteil, derart, dass wenn eine Kraft auf ihn angesetzt wird, das Material (15) des Metallteils (2) in den Stauchraum (13) eindringen kann, c) Vorspannen des eingespannten Metallteils (2) durch Ausüben eines Druckes auf den Stauchhammer (7), derart, dass sich die mechanische Spannung innerhalb des elastischen (Hookeschen) Bereichs befindet, d) Ausüben eines Impulses mittels des Stauchhammers (7) auf den Metallteil (2) während einem solchen Zeitabschnitt und mit einer solchen Kraft, dass das Material (15) des Metallteils (2) vom elastischen Bereich in den fliessenden Bereich übergeht, wodurch Material (15) in den Stauchraum (13) ausweichen kann, der Stauchhammer (7) sich vorwärts bewegen kann, wodurch der Druck auf das Material (15) nachlässt, und es wiederum in den elastischen Bereich zurückkehren kann, und e) periodisches Wiederholen der Schritte c) und d) bis der Stauchvorgang abgeschlossen ist. Durch das Verfahren werden Produkte mit einer homogenen Struktur erhalten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Umformung von Metallen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallbearbeitungsverfahren, insbesondere ein Stauchverfahren, für Metallwerkstücke wie Rohre, Drähte oder Profile sowie eine Stauchvorrichtung.
Gemäss dem Stand der Technik werden Verdickungen in der Regel in solcher Weise durchgeführt, dass ein Rohr oder ein Metallprofil mit der grössten Wandstärke vorgelegt wird und die Dicke durch gezieltes Ausschmieden oder Aushämmern an den gewünschten Stellen reduziert wird. Dieses Ausschmieden oder Aushämmern, ausgehend von den dicksten Profilen, stellt ein aufwendiges Verfahren dar, insbesondere dann, wenn der Anteil der Verdik- kung im Vergleich zum übrigen Anteil des Rohres bzw. Profils nur klein ist. Verschiedene Versuche, Profile durch direktes Stauchen zu verdicken, schlugen bisher fehl. Versuche, Rohre oder Stangen zu verdicken, bewirkten oft, dass die Profile schon in der Anfangsphase des Stauchens seitlich ausbreiten oder knik- ken, wobei es zu Überwerfungen und Überschiebungen kommt. Im Weiteren wird dadurch eine nichthomogene, kristalline Struktur des umgeformten Materials erreicht, was bezüglich der Stabilität unerwünscht ist. Dabei entstehen im Profil auch Runzeln wie bei einem Elefantenrüssel.
Es wurde versucht, das Phänomen der Faltenbildung zu lösen, in- dem verschiedene Gesenkstufen mit unterschiedlicher Gestalt eingelegt wurden, was ein recht aufwendiges Verfahren darstellt.
Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Metallbearbeitungsverfahren zur Verfügung zu stellen, durch welches Verdickungen in Rohren, Stangen oder anderen Profilen schnell und wirtschaftlich hergestellt werden können.
Es wurde nun gefunden, dass gezielt gewünschte Stellen in Rohren, Stangen oder anderen Profilen durch Stauchen verdickt werden können, wenn das zu stauchende Werkstück im Hookeschen Bereich vorgespannt und das Werkstück mit einem Stauchhammer pulsierend bearbeitet wird. Durch den Im- puls des Stauchhammers wird das Mateπal des Werkstückes vom Hookeschen Bereich während kurzer Zeit in den plastischen Bereich übergeführt. Der Impuls bewirkt, dass das Material in der Stauchzone zum Fliessen gebracht wird, dadurch wird der Stauchraum ein wenig ausgefüllt, der Stauchhammer folgt der Bewegung, der Druck fällt, wodurch das Werkstück wiederum in den kristallinen Zustand zurückkehrt, jedoch noch immer unter Vorspannung steht. Anschlie- ssend werden weitere periodische Stauchimpulse auf das Werkstück abgegeben, wobei jeweils wiederum ein Übergang in den plastischen Bereich und eine Rekristallisation stattfindet. Durch diese Vorgehensweise konnte ein homogenes, verdicktes Profil mit homogener Struktur erhalten werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge das Stauchverfahren gemäss der Definition im Patentanspruch 1 und die Stauchvorrichtung gemäss der Definition im Patentanspruch 10.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird als „Stotterstauchen" bezeichnet. Dabei ist es wichtig, dass die wirkenden Schubkräfte so eingeleitet werden, dass sie ausschliesslich im Stauchraum zum Tragen kommen und ausschliesslich dem Materialtransport dienen.
Hierzu ist es erforderlich, dass das zu stauchende Profil im Stauchraum frei ist und das restliche Profil so gehalten wird, dass die Stauchkräfte ausserhalb des Stauchraumes egalisiert oder unwirksam gegen die Wände neutralisiert werden. Durch die herrschenden Druckverhältnisse wird das Material erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Die dabei eingebrachte Energie muss im Raum des Klemmens deshalb entsprechend abgeführt werden, damit die Übergangszone nicht mitfliesst und sich das Material nicht unkontrolliert ausweiten kann.
Vor dem eigentlichen Stauchvorgang muss das umzuformende Material mit entsprechendem hydraulischen Druck vorgespannt werden, damit die Stotterpulse richtig zum Tragen kommen. Die Vorspannung befindet sich vorzugsweise in einem Bereich, der sich knapp vor dem Übergang in den plastischen Bereich befindet. Das Material befindet sich somit im vorgespannten Zu- stand immer noch in der elastischen Phase. Durch geeignete Massnahmen wird die Vorspannung während dem gesamten Stauchvorgang aufrechterhalten, d.h., der zu bearbeitende Metallteil bleibt zwischen den einzelnen Impulsen unter Vorspannung. Vorteilhafterweise wird das gespannte Material, insbesondere bei grösseren Profilen, bis knapp vor den Fliesszustand vorgewärmt. Die zuzuführende Energie und die Frequenz werden nach Brillouin (erste Brillouin- zone) bestimmt. Vorzugsweise erfolgt die Vorwärmung lokal im Stauchraum durch Mikrowellen. Bei dünnen Profilen kann auf das Vorwärmen verzichtet werden. Der Druckpuls kann nun auf das vorgespannte und vorgewärmte Material angewandt werden, wobei das gespannte Material zum Fliessen gebracht wird. Dadurch, dass das Material weich wird, kann der Druckkolben nach vorne weichen und der Druck lässt nach; das Mateπal kann rekristallisieren. Die Vorspannung des Materials wird zwischen den einzelnen Druckimpulsen aufrechterhalten. Dies kann dadurch geschehen, indem für die Krafteinwirkung ein Hydrauliksystem zum Einsatz gelangt, das zwei hydraulische Pumpen umfasst, nämlich eine Vorspannpumpe für den Vorspann-Druck beispielsweise bei 40 bar (4 • 106 Pa) und eine kleinere Impulspumpe für einen Druck bis 700 bar (7 • 107 Pa). Die Rohrleitungen dieser Pumpen zum Kolben („Stotterkolben") müssen mit einem Rückschlagventil versehen sein.
Für die Ausübung eines Druckimpulses auf den Stauchhammer wird vorzugsweise ein hydraulisches System verwendet. Dabei wird der Impuls vom Hydraulik- oder Stotterkolben auf den Stauchhammer übertragen. Der Stotterkolben wird mit Öl bis an das zu stauchende Material bewegt, dann erhöht sich der Druck derart, dass das gespannte Öl im Werkstück die gewollte Vorspannung hervorruft. Die Leitungen zwischen Pumpen und Stotterkolben sind unelastisch und für die Pulsfrequenz reflexionsfrei auszulegen. Auf das vorgespannte Öl werden die Druckimpulse beispielsweise mit einer frequenzgesteuerten Kolbensteuerung aufmoduliert, damit eine ungedämpfte Übertragung des Pulses vom Hydraulikkolben auf den Stauchhammer stattfinden kann (Kompressibiliät des Hydrauliköls ca. 10 ~6).
Die Zeit des Stauchens wird nach dem Hookeschen Gesetz be- stimmt, damit ist die erste Halbperiode der Stotterfrequenz festgelegt. Für die zweite Halbzeit ist lediglich zu kontrollieren, ob die vorhandene Zeit für die Rekristallisation reicht. Mit dieser Methode ist die Stotterfrequenz immer auf das Material abgestimmt. Nach dem letzten Entspannen des Materials im Stauchbe- reich ist das Material immer noch im Hookeschen Bereich, also vorgespannt. Es ist darauf zu achten, dass sich das Material durch Wegziehen des Stauchhammers im Stauchbereich entspannen kann, da sonst ungewollte Verdickungen neben dem Stauchbereich auftreten können.
Anschliessend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Schnittzeichnung einer Stauchvorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens: Zustand vor dem Stauchvorgang,
Figur 2 die gleiche Stauchvorrichtung wie in Figur 1 , jedoch nach dem Stauchvorgang,
Figur 3 eine alternative Ausführungsform einer Stauchvorrichtung, nämlich eines Kopfstauchgerätes für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, angewandt auf ein anderes Material bzw. Produkt,
Figur 4 eine Anordnung von Hydraulikpumpen am Stotterkolben,
Figur 5 ein Druck/Weg-Diagramm des Stauchvorgangs,
Figur 6 ein Druck/Zeit-Diagramm des erfindungsgemässen Verfahrens,
Figur 7 einen vergrösserten Ausschnitt einer Stauchvorrichtung ähnlich Figur 1 ,
Figur 8 eine andere Ausführungsart einer Stauchvorrichtung, die zum Stauchen eines Hohlprofiles in einem Bereich zwischen dessen Enden ausgebildet ist,
Figur 9 die Einzelheit D der Figuren 7 und 8 in einem vergrösserten Massstab, Figur 10 in einer Darstellung ähnlich Figur 7 eine Vorrichtung zum Herstellen einer nicht rotationssymmetrischen Verdickung am Ende eines Rohres,
Figur 11 in einer Darstellung ähnlich Figur 8 eine Vorrichtung zum Herstellen einer nicht rotationssymmetrischen Verdickung zwischen den Enden eines Rohres und
Figur 12 einen schematischen Querschnitt durch einen Pulserzeuger.
Figur 1 zeigt eine Stotterstauchvorrichtung 1 , welche bestimmt ist, um ein Rohr 2 am einen Ende zu stauchen, unter Bildung einer grösseren Wandstärke. Eingefügt in das Rohr 2 ist ein Dorn 3, welcher dazu dient, das Profil des Rohres zu halten, indem verhindert wird, dass Material ins Profilinnere ausweichen kann. Das Rohr wird durch die Klemmvorrichtung 4 gehalten, welche einen Gegendruck auf den Dorn 3 ausübt. Die Klemmvorrichtung übt allseitig um das Rohr einen Druck aus. Dadurch wird vermieden, dass Material unkontrolliert ausweichen kann. Weiter ragt das zu stauchende Rohr 2 in das Gesenk 5 hinein, welches mit einer Kühlwendel 6 versehen ist, die durch ein Kühlmedium 14 gespiesen wird. Dadurch werden die durch die hohen Drucke entstehenden Temperaturen, soweit erforderlich, abgeführt. Der Dorn 3 ragt durch das zu stauchende Rohr 2 teilweise in das Gesenk 5 hinein. An dem in das Gesenk hineindringenden Ende des Dorns 3 ist eine Bohrung 9 vorgesehen, welche als Führung für den Fortsatz 8 des Stauchhammers 7 dient. Dieser Fortsatz definiert, zusammen mit dem Gesenk, den Stauchraum 13, in welchen sich das Material des Rohrs während dem Stauchvorgang ausbreiten kann. Der Druck bzw. die erforderlichen Impulse auf den Stauchhammer 7 werden durch den Stotterkolben 10 ausgeübt. Dieser wird hydraulisch betrieben, wobei 11 die Hydraulikleitung darstellt und 12 die Kammer für das sich ausdehnende Hy- drauliköl. Bevor der Stauchvorgang beginnen kann, wird das zu stauchende Rohr mit dem eingesetzten Dorn 3 in die gewünschte Position in die Klemmvorrichtung 4 gebracht und die Klemmvorrichtung wird soweit erforderlich angezo- gen. Der Stauchhammer 7 wird auf die Stirnseite des sich im Gesenk 5 befindlichen Rohrs angesetzt. Alsdann wird das zu stauchende Rohr soweit vorge- spannt, dass sich das Material noch im elastischen Bereich (Hookeschen Bereich) befindet.
Da das Hydrauliköl ebenfalls einen elastischen unteren Druckbereich aufweist, besitzt die Vorspannung hier den Vorteil, dass nicht nur der zu bear- beitende Metallteil, sondern auch das Hydrauliköl vorgespannt wird. Während dem Stauchvorgang befindet es sich somit in einem Bereich, in welchem es praktisch keine Elastizität aufweist.
Figur 2 zeigt dieselbe Stotterstauchvorrichtung wie in Figur 1 , jedoch nach abgeschlossenem Stauchvorgang. Die Bezugszeichen haben dieselbe Bedeutung wie in Figur 1. In dieser Figur ist ersichtlich, dass sich der Stotterkolben 10 im Vergleich zu Figur 1 nach rechts bewegt hat. Dadurch wurde der Stotterkolben 10 in das Gesenk 5 hineingetrieben, wobei der dem Stauchhammer zugewandte Teil des zu stauchenden Rohres gestaucht ist und der Stauchraum gemäss Figur 1 nun durch den gesamten gestauchten Teil 15 des zu stauchenden Rohrs 2 ausgefüllt ist.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Stotterstauchgerätes zur Durchführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung. Das Gerät 20 ist ein Kopfstauchgerät. Die Vorrichtung dient dazu, einen Metallstab oder Metalldraht an einem Ende unter Bildung eines Kopfes zu stauchen. Ein Metalldraht (nicht dargestellt) wird in die Bohrung 21 der Klemmvorrichtung 22 eingeführt, bis das eine Ende in die halbkugelförmige Vertiefung 23 des Stauchhammers 24 bis zum Anschlag hineinragt. Der Stauchhammer 24 kann durch den Kolben 25 einen Druck auf das Werkstück ausüben, wobei beim Stauchvorgang, der in gleicher Weise wie oben beschrieben stattfindet, das Material in das Gesenk 26 und die halbkugelförmige Vertiefung 23 im Stauchhammer 24 ausweichen kann. Der Kolben 25 wird hydraulisch betätigt. Einzelheiten der Klemmvorrichtung und auch des Hydrauliksystems sind auf dieser Figur nicht abgebildet, da sie für den Fachmann offensichtlich sind.
Figur 4 zeigt eine typische Anordnung von Hydraulikpumpen 31 , 32 an den Kolben 10 (Figur 1 und 2) bzw. 25 (Figur 3), der Druck auf einen Stauchhammer (nicht dargestellt) ausübt. Die grössere Hydraulikpumpe 32 dient zur Aufrechterhaltung eines permanenten Vorspanndruckes während des Stauchvorganges, z.B. 40 bar. Die kleinere Pumpe 31 dient der Ausübung von periodischen Impulsdrucken, mit einem höheren Druck, z.B. von 700 bar, der ausreichend für den Übergang des Materials vom Hookeschen in den plastischen Bereich ist. Die Leitungen 34, 35 von den Pumpen 31 , 32 zum Kolben sind mit Rückschlagventilen 36, 37 versehen. Zur besseren Anschaulichkeit sind oberhalb der Pumpensymbole kleine Diagramme 38, 39 mit einer schematischen Angabe des Druckverlaufes dargestellt.
Figur 5 zeigt ein Druck/Weg-Diagramm a für einen Stauchprozess gemäss der vorliegenden Erfindung, h stellt den Hookeschen Bereich und A den Vorspannpunkt dar.
Figur 6 zeigt ein Druck/Zeit-Diagramm b für einen Stauchprozess von Stahl gemäss der vorliegenden Erfindung. Deutlich sichtbar ist der pulsierende Druckverlauf während der Impulse. Im Bereich h wird das Material im Hookeschen Bereich vorgespannt, bis zum Vorspannpunkt A. Sobald dieser Punkt erreicht wird, wird ein erster Impuls auf das umzuformende Material ausgeübt, wobei der erste Peak der Kurve entsteht. Während diesem Impuls geht das umzuformende Material vom elastischen Bereich in den fliessenden Bereich f über, in welchem eine Umformung stattfindet, da das Material zum Fliessen gebracht wird. Der Kolben kann dabei weiter nach vorne weichen und der Druck lässt nach bis zum Vorspanndruck, wobei das Material rekristallisieren kann. Die Rekristallisationsphase wird durch den Bereich r dargestellt. Anschliessend wird erneut ein Impuls auf das umzuformende Material abgegeben, bis zur Spit- ze des zweiten Peaks. Dabei passiert das gleiche wie beim ersten Peak: Der Druckkolben kann weiter nach vorne weichen, wobei das Material in den plastischen Bereich übergeht, was eine Umformung zulässt. Anschliessend lässt der Druck wieder nach, wobei eine erneute Rekristallisation des Materials ermöglicht wird. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die gewünschte Umfor- mung erzielt ist. Auf dem Diagramm ist weiter der Druckunterschied Δ Druck angegeben, dies ist eine materialabhängige Konstante, die berechnet oder anderweitig ermittelt werden muss. Figur 7 zeigt wichtige Einzelheiten einer Stauchvorrichtung, die ähnlich aufgebaut ist, wie die Stauchvorrichtung gemäss Figur 1 , in einem gegenüber Figur 1 vergrösserten Massstab. Gleiche Teile sind in Figur 7 mit gleichen Bezugszahlen versehen, wie in Figur 1. Die allgemein mit 4 bezeichnete Klemmvorrichtung besteht aus mehreren Hydraulikzylindern, die auf Klemmbacken 16 einwirken. In den Figuren 1 und 7 sind nur zwei in Längsrichtung des Rohres 2 nebeneinander liegende, am Umfang der Klemmbacken verteilte Sätze von Hydraulikzylindern dargestellt. In der Praxis sind aber vorzugsweise drei oder mehr Sätze von Hydraulikzylindern vorgesehen. Es hat sich nämlich ge- zeigt, dass gute Umformresultate erreicht werden, wenn die Klemmkraft in der Nähe des umzuformenden Endes des Rohres 2 hoch ist und in Richtung zum entgegengesetzten Ende des Rohres 2 hin ab- und dann wieder zunimmt. Durch einen solchen Klemmkraftverlauf wird ungewolltes Fliessen des Werkstoffes des Rohres 2 im Klemmbereich vermieden. Deshalb weisen die in Längsrichtung des umzuformenden Rohres hintereinander liegenden Hydraulikzylinder der Ausführungsart nach Figur 7, im Gegensatz zur Ausführungsart gemäss Figur 1 , separate Zuleitungen für das Druckmedium auf. Diese Zuleitungen sind in Figur 7 nicht dargestellt. Durch diese separaten Zuleitungen ist es möglich, benachbarte Hydraulikzylinder mit unterschiedlichem Druck zu ver- sorgen, um den oben beschriebenen Klemmkraftverlauf zu erreichen. Um die durch die Klemmvorrichtung 4 auf das Rohr 2 ausgeübte Haltekraft weiter zu verbessern, sind die mit dem Rohr 2 in Kontakt tretenden Flächen der Klemmbacken 16 mit einer reibungserhöhenden Beschichtung, insbesondere aus Wolframkarbid, versehen und mindestens die mit den Klemmbacken 16 in Kontakt tretenden Flächenbereiche des Rohres 2 sind aufgerauht.
Eine weitere Massnahme zur Erhöhung der der Umformkraft in Längsrichtung des Werkstückes entgegengerichteten Haltekraft besteht in einem kleinen, umlaufenden Absatz 19, der zwischen dem Gesenk 5 und den Klemmbacken 16 vorgesehen ist. Der Absatz 19 ist in Figur 9 gezeigt, welche in einem vergrösserten Massstab den in den Figuren 7 und 8 mit D bezeichneten Ausschnitt darstellt. An diesem Absatz 19 bildet sich währen des Umformvorganges eine kleine Aufstauchung des Werkstoffes des Rohres 2, wodurch das Rohr 2 in Längsrichtung auch formschlüssig gehalten ist. In Figur 7 ist die Stauchvorrichtung unmittelbar vor dem Stauchvorgang dargestellt. Der Stauchraum 13 ist bei dieser Ausführungsart durch die Kontaktfläche 17 des Stauchhammers, den Fortsatz 8 der Stauchhammers 7, die Stirnfläche 29 des Domes 3 und natürlich das Gesenk 5 begrenzt. Der Stauchhammer 7 liegt mit seiner Kontaktfläche 17 an der Stirnfläche des umzuformenden Rohres 2 an. Vereinfacht gesagt wird der kreuzweise schraffierte Endbereich des Rohres 2 durch den Umformvorgang in Richtung der Pfeile 18 in den Stauchraum 13 verschoben. Damit die vom Stauchhammer 7 auf das Rohr übertragene Kraft tatsächlich gegen den Stauchraum 13 gerichtet wird, verläuft die Kontaktfläche 17 des Stauchhammers nicht rechtwinklig zur Längsachse des Rohres 2, sondern ist tellerartig leicht in Richtung zum Rohr 2 hin geneigt. Falls es wichtig ist, dass das fertig umgeformte Rohr 2 eine von der Gestalt der Kontaktfläche 17 abweichende Stirnfläche hat, die beispielsweise genau rechtwinklig ist, wird diese in einem weiteren Arbeitsgang mittels eines weiteren Stauchhammers in ihre endgültige Form gebracht.
In Figur 8 ist eine Ausführungsart der erfindungsgemässen Stauchvorrichtung dargestellt, die zum Stauchen eines Rohres 2 in einem Bereich zwischen dessen Enden ausgebildet ist. Die linke Hälfte der Vorrichtung nach Figur 8 entspricht im wesentlichen der rechten Hälfte der Figur 7. Ganz links in Figur 8 ist zusätzlich noch ein Boden 27 sichtbar, an dem das Rohr 2 ansteht. Auf der rechten Seite des Gesenkes 5 ist eine weitere Klemmvorrichtung 4 vorhanden, die das Ende des Rohres 2 festhält. Der Stauchhammer 7 ist hier zweifach abgestuft. Die erste Stufe wird durch eine Kontaktfläche 17 gebildet, welche zu Beginn des Umformvorganges die Stauchkraft auf das umzuformende Rohr 2 überträgt. Da die Stauchkraft innerhalb der rechten Klemmvorrichtung 4 durch das Rohr 2 bis zum Stauchraum 13 übertragen werden muss und das Rohr sich in dieser Klemmvorrichtung entsprechend dem Grad der Umformung nach links gegen den Stauchraum 13 hin verschieben muss, ist es wichtig, dass die Klemmkraft der rechten Klemmvorrichtung 4 einstellbar ist. Die zweite Stufe, gebildet durch die leicht geneigte Fläche 28, begrenzt zusammen mit dem Fortsatz 8, der Stirnfläche 29 des Domes 3 und dem Gesenk 5 den Stauchraum 13. Sobald sich der Werkstoff an der Fläche 28 aufzustauchen beginnt, überträgt auch diese einen Teil der Stauchkraft auf das Rohr 2. Selbstverständlich ist es vorteilhaft, wenn auch die Flächen 28 und 29 so geneigt sind, dass ihre Nor- malen zum Stauchraum 13 hin gerichtet sind, wie dies weiter oben für die Kontaktfläche 17 beschrieben wurde.
Es ist klar, dass sowohl der Stauchhammer 7 als auch der Dorn 3 und/oder dessen Bohrung 9 fast beliebig ausgebildet, beispielsweise mehrfach abgestuft, sein können, um dem Stauchraum 13 eine gewünschte Form zu geben. Es ist lediglich darauf zu achten, dass Stauchhammer 7 und Dorn 3 so gestaltet sind, dass sie nach der Formgebung auch wieder auseinander gefahren werden können, ohne dass dabei das geformte Werkstück beschädigt wird. Ferner sind in allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Stotter- Stauchvorrichtung die umzuformenden Teile rotationssymmetrisch. Es ist aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich, nicht rotationssymmetrische Profile oder Rohre umzuformen oder an rotationssymmetrischen Profilen oder Rohren nicht rotationssymmetrische Bereiche zu formen. Zwei Beispiele dafür sind in den Figuren 10 und 11 dargestellt.
Figur 10 zeigt in einer Darstellung ähnlich Figur 7 eine Vorrichtung zum Herstellen einer nicht rotationssymmetrischen Verdickung am Ende eines Rohres 2. Die den Stauchraum 13 auf der Seite des Domes 3 begrenzende Fläche 29' ist bei dieser Ausführungsart nicht rechtwinklig zur Längsachse des Rohres 2 ausgerichtet. Wie man auf der Zeichnung deutlich erkennt, sind dem- entsprechend auch die Klemmbacken 16 und das Gesenk 5 asymmetrisch ausgebildet.
Figur 11 zeigt in einer Darstellung ähnlich Figur 8 eine Vorrichtung zum Herstellen einer nicht rotationssymmetrischen Verdickung zwischen den Enden eines Rohres. Bei dieser Ausführungsart ist es die den Stauchraum 13 auf der Seite des Stauchhammers 7 begrenzende Fläche 28', die nicht rechtwinklig zur Längsachse des Rohres 2 ausgerichtet ist. Dementsprechend sind die Klemmbacken 16 der weiteren Klemmvorrichtung 4 und das Gesenk 5 asymmetrisch ausgebildet.
Die Frequenz, mit welcher der Stauchhammer pulsiert, ist für jedes Werkstück empirisch zu ermitteln. Es wird vermutet, dass die besten Resultate dann erreicht werden, wenn im umzuformenden Bereich des Rohres 2 zwi- sehen der Kontaktfläche 17 des Stauchhammers 7 und einer virtuellen Reflexionswand im Bereich des Absatzes 19 eine stehende Welle entsteht. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Pulsfrequenz einstellbar und vorzugsweise sogar während des Umformvorganges veränderbar ist.
Die erwähnte Impulspumpe 31 kann eine herkömmliche Kolbenpumpe sein. Wirkungsvoller ist aber ein rotierender Pulserzeuger. Figur 12 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine mögliche Ausführungsart eines solchen Pulserzeugers 40. Ein zentraler Rotor 41 weist in seiner Mitte eine Längsbohrung 42 auf, die über eine Drehdichtung mit einem hohen Druck von beispielsweise 700 bar beaufschlagbar ist. Der Rotor ist an seiner Zylindermantelfläche zwecks Minimierung von Verschleiss mit einer Schicht 43 aus beispielsweise Keramik überzogen und von einem Stator 44 umgeben. Radiale Kanäle 45 im Rotor leiten den hohen Druck von der Längsbohrung 42 nach au- ssen. Auch im Stator 44 sind radiale Kanäle 46 vorgesehen, die während der Drehung des Rotors jeweils kurzzeitig mit dessen Kanälen 45 kommunizieren. An seinem radial äusseren Ende weist jeder Kanal 46 des Stators 44 ein Rückschlagventil 47 auf. Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Rückschlagventil 47 aus einer Kugel mit einem zylindrischen Fortsatz, der in der Bohrung einer radialen Verbindungsleitung 48 geführt ist. Die Kugel und der Fortsatz sind durchbohrt, um den Fluss des Druckmittels durch die Verbindungsleitung 48 in eine äussere Ringkammer 49 zu gewährleisten, in welcher der Vorspann-Druck von beispielsweise bei 40 bar herrscht. Dieser Vorspann- Druck ist es auch, welcher die Kugel des Rückschlagventils 47 gegen ihren Sitz drückt, solange die Kanäle 45 und 46 nicht miteinander in Verbindung stehen. Alle Rückschlagventile 47 sind in einem Ventilring 50 gehalten. Selbstverständlich können aber auch andere, bekannte Rückschlagventile eingesetzt werden, deren Ventilkörper beispielsweise ein Kegel ist und beispielsweise durch eine Feder gegen seinen Sitz gepresst wird. Jedesmal, wenn eine Strömungsverbindung zwischen einem Rotorkanal 45 und einem Statorkanal 46 zustande kommt, entsteht im letzteren ein Druckimpuls. Diese Druckimpulse erreichen besonders steile Flanken, wenn die Kanäle im Übergangsbereich zwischen Rotor und Stator einen durch gerade Linien begrenzten Querschnitt aufweisen, also beispielsweise rechteckig sind. Im gezeigten Beispiel kommen alle vier Rotorkanäle gleichzeitig mit den vier Statorkanälen in Verbindung. Dadurch ist eine symmetrische Belastung gewährleistet und die durch die Kanäle fliessenden Druckmittelmengen summieren sich. Es sind aber auch Ausführungsarten denkbar, bei denen die Anzahl und Anordnung der Kanäle so getroffen ist, dass die Verbindungen nacheinander zustande kommen. Mit einer solchen Anordnung lassen sich bereits bei niedrigen Drehzahlen des Rotors hohe Pulsfrequenzen erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung eines Metallteiles durch Stauchen in einer Stauchvorrichtung, enthaltend eine Klemmvorrichtung, ein Gesenk und einen Stauchhammer, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens- schritte: a) Einspannen des Metallteiles in der Klemmvorrichtung unter Bildung eines Stauchraumes im Gesenk, wobei ausserhalb des Stauchraumes der Teil so eingespannt ist, dass die Stauchkräfte direkt von der umliegenden Umgebung aufgenommen werden, b) Ansetzen eines Stauchhammers auf den Metallteil, derart, dass wenn eine Kraft auf ihn angesetzt wird, das Material des Metallteils in den Stauchraum eindringen kann, c) Vorspannen des eingespannten Metallteils durch Ausüben eines Druckes auf den Stauchhammer, derart, dass sich die mechanische Spannung in- nerhalb des elastischen (Hookeschen) Bereichs befindet, d) Ausüben eines Impulses mittels des Stauchhammers auf den Metallteil, wobei das Material des Metallteils vom elastischen Bereich in den fliessenden Bereich übergeht, wodurch Material in den Stauchraum ausweichen kann, der Stauchhammer sich vorwärts bewegen kann und der Druck auf das Material bis zur Vorspannung nachlässt, und es wiederum in den elastischen Bereich zurückkehren kann, und e) periodisches Wiederholen der Schritte c) und d) bis der Stauchvorgang abgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Metallteil ein Rohr, ein Profil oder eine Stange ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil aus Eisen, Kupfer oder Aluminium oder aus Legierungen davon besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Stauchhammer durch ein Hydrauliksystem betrieben wird, wobei die Impulse durch eine Kolbenpumpe erzeugt werden und über einen Hydraulikkolben auf den Stauchhammer übertragen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliköl im Hydrauliksystem vorgespannt ist, damit die Vorspannkraft im Werkstück erreicht und eine Dämpfung des Impulses vermieden wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallteil durch Mikrowellen lokal im Stauchraum erwärmt wird, bevor er in den Fliesszustand übergeht, damit die Rekristallisation sichergestellt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Druckerzeugung erzeugte überschüssige Wärmeenergie durch Abkühlen abgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallteil ein Rohr oder ein Hohlprofil ist, wobei ein Dorn oder ein passgenauer Einsatz dort in den Hohlraum eingesetzt wird wo keine Stauchung stattfinden soll.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche des Metallteils vor dem Einspannen in die Stauchvorrichtung aufgerauht wird.
10. Stauchvorrichtung zur Bearbeitung eines Metallteiles, enthaltend eine Klemmvorrichtung (4) und ein Gesenk (5), die den Metallteil (2) unter Bildung eines Stauchraumes (13) aufnehmen, einen Stauchhammer (7) und Mittel (10, 25) zum Ausüben einer Vorschubkraft auf den Stauchhammer (7), gekennzeichnet durch Pulsiermittel (31 , 40), mit denen der Vorschub- kraft periodisch gleich gerichtete Kraftimpulse überlagerbar sind.
11. Stauchvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (4) mehrere in Längsrichtung des Werkstückes hintereinander angeordnete Kraftquellen aufweist, deren auf den Metallteil ausgeübte Klemmkraft individuell einstellbar ist.
12. Stauchvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (4) Klemmbacken (16) aufweist, deren mit dem Werkstück in Kontakt tretende Flächen mit einer reibungserhöhen- den Beschichtung, insbesondere aus Wolframkarbid, versehen sind.
13. Stauchvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (16) auf der Seite des Stauchhammers (7) geringfügig weiter nach innen ragen als das benachbarte Gesenk (5), so dass ein umlaufender Absatz gebildet ist, an dem das Werkstück beim Umformen aufgestaucht wird, damit die durch Klemmwirkung bewirkte, der Umformkraft in Längsrichtung des Werkstückes entgegen gerichtete Haltekraft durch Formschluss verstärkt wird.
14. Stauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Kontaktfläche (17) des Stauchhammers, welche die Umformkraft auf den umzuformenden Metallteil (2) überträgt, derart geneigt ist, dass deren Normale (18) gegen den Stauchraum (13) gerichtet ist, in welchen der Werkstoff zu verdrängen ist.
15. Stauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13 zum Be- arbeiten eines Metallteils zwischen dessen Enden, gekennzeichnet durch eine weitere Klemmvorrichtung (4), die auf der der ersten Klemmvorrichtung (4) gegenüberliegenden Seite des Stauchraumes (13) angeordnet ist.
16. Stauchvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauchhammer (7) mindestens zwei Stufen aufweist, wobei eine erste Stufe durch eine Kontaktfläche (17) gebildet ist, mit welcher mindestens ein Teil der Umformkraft auf eine Stirnseite des Metallteils (2) übertragen wird und eine zweite Stufe durch eine den Stauchraum (13) begrenzende Fläche (28) gebildet ist.
17. Stauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauchraum (13) nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
18. Stauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ausüben einer Vorschubkraft auf den
Stauchhammer (7) aus einem mit einem Druckfluid beaufschlagbaren Kolben (10, 25) bestehen.
19. Stauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsiermittel Schaltmittel (45, 46) enthalten, die periodisch ein Druckfluid von einer Druckquelle mit höherem Druck zu dem den Vorschub bewirkenden Druckfluid zuschalten.
20. Stauchvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsiermittel einen Rotor (41) mit einem durch ein Druckfluid mit einem ersten Druck beaufschlagbaren Raum (42) aufweisen, dass mit dem Raum (42) mindestens ein radialer Kanal (45) verbunden ist, dass der Rotor von einem Stator (44) umgeben ist, in welchem mindestens ein radialer Kanal (46) vorgesehen ist, der mit einem durch ein Druckfluid mit einem zweiten Druck beaufschlagbaren Raum (49) verbunden ist und dass die Kanäle (45, 46) so angeordnet sind, dass sie während der Dre- hung des Rotors periodisch miteinander kommunizieren.
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