WO2007128264A1 - Vorrichtung zum schmieden von buchsenartigen gegenständen sowie ein danach hergestelltes schmiedeteil - Google Patents

Vorrichtung zum schmieden von buchsenartigen gegenständen sowie ein danach hergestelltes schmiedeteil Download PDF

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Ernst-Peter Schmitz
Peter Kolbe
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Gesenkschmiede Schneider Gmbh
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49453—Pulley making

Definitions

  • the invention relates to a device for forging bush-like objects, such as steel pistons, to a method for producing bush-like forgings and to a forging produced thereafter.
  • Bush-like forgings such as pistons for internal combustion engines
  • pistons for internal combustion engines are often made from iron alloys, especially steels. These are at least partially hot forged. A particularly common application of such bush-like parts is found in internal combustion engines. Such bushings are also common for a wide variety of other applications, so that the invention is in no way limited to the production of internal combustion engine pistons, although it will be explained in more detail below with the aid of pistons for internal combustion engines.
  • pistons for internal combustion engines have been forged in two stages, the piston blank first being introduced into a pre-engraving and a semi-finished product being forged there, which is then forged in a subsequent step in a finished engraving.
  • the device according to the invention makes it possible to obtain bush-like forgings of small wall thickness, with a long piston skirt with good mold filling capacity and a long tool life from pre-pressed parts in one forging step.
  • a device according to the invention for forging bush-like parts has:
  • An ejection device with: an upper ejector G for ejection through the upper mandrel C and a lower ejector H for ejection through the lower mandrel B
  • Temperature control is a major concern when forming hot parts. It is important that the temperature of the hot-formed part is dissipated quickly and as evenly as possible in the tool, so that the new form is work hardened and the part is prevented from warping due to uncontrolled temperature stresses during cooling outside the form.
  • it can be provided according to the invention to cool the inner mandrel B, which, owing to the fact that it has a large amount of material and is arranged inside the tool, tends to cool more slowly than the other tool components.
  • cooling channels for cooling fluid such as liquids or gases, can be provided. Depending on the size ratios of the shape used and the heat capacity of the materials, cooling of this kind makes sense.
  • a special feature of the invention lies in the interaction of the lifting and extending unit.
  • the fact that a negative pull-out cone Alpha is provided in the engraving of the upper form dome C means that the forged part is safely lifted out of the tool.
  • the lower ejector H which can be actuated by the clamping foot E, prevents the forging blank from sliding back into the forging mold. The interaction of the upper and lower ejector makes it possible to avoid deep ejector marks and shape distortions caused by one-sided force.
  • the method according to the invention for forging bush-like forgings includes:
  • the lower mandrel and the forged part located thereon are cooled after the shaping before opening the same.
  • the upper ejector is preferably only actuated after the top dead center of the forming press, in which the device according to the invention is preferably used, which enables the finished workpiece to be removed safely.
  • a typical bush-like forged part according to the invention for example made of 42CRMo4, precipitation-hardening steels, high-chromium steels, which is particularly suitable as an engine piston for internal combustion engines, has a shirt length between 60 mm and 160 mm and a wall thickness between 6 mm and 12 mm.
  • the fact that the tool has a deep plunge engraving with minimal die inclination, a cooled inner area and reinforcement means that, surprisingly, the use of a second forging step for socket-like parts with a ratio of length to outer diameter in the order of 0.5 m: 1 can be avoided , which greatly reduces the manufacturing effort.
  • FIG. 1a shows a view of a longitudinal section through an embodiment of a bush-like forged part produced with the forming tool of FIG. 2;
  • FIG. 1b shows a view of a longitudinal section offset by 90 ° through the embodiment of a bush-like forged part produced with the forming tool of FIG. 2 according to FIG. 1a;
  • Fig. 2 is an exploded view of a forming tool according to an embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a detailed view of a section through the mandrel of the forming tool of Fig. 2 and
  • FIG. 4 shows a detailed view of a section through the upper mandrel of the forming tool of FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a process diagram of the forging process according to the invention.
  • Fig. 6 shows the two steps in the deformation of the compact to the piston with a molding tool according to the invention.
  • a piston 10 for internal combustion engines Such a piston for internal combustion engines made of 42CrMo4 steel has, for example, the following dimensions: the length of the piston skirt 14 is at least approximately 0.5 times the piston outer diameter approximately 135 mm. The thickness of the piston side wall 11 is in the range of approximately 1 / 6th of the piston outer diameter. In a typical engine piston for internal combustion engines made of 42CrMo4, the piston skirt length is 60 to 85 mm, the piston side wall thickness is 6 to 10 mm and the piston outer diameter is 115 to 140 mm.
  • piston 10 for example as a piston 10 for ship engines or drive motors for energy generation systems, depending on the material, other dimensions are customary, as is known to the person skilled in the art in the respective field.
  • the special wall thicknesses strongly depend on the material used and the tasks of the piston.
  • a method according to the invention which is suitable for producing such a piston 10 is carried out in a mold of FIG. 2, as shown schematically in FIG. 6 with a molded part located therein in longitudinal section.
  • the tool has an upper mandrel C, the special design of which greatly simplifies the forming of a blank in one step.
  • 4 shows a cross section through the upper mandrel C.
  • An upper ejector G can be extended through the upper mandrel C, which can remove a molded part located in the engraving.
  • a negative die angle alpha in the engraving of the upper mandrel C for ejection by the ejector G after completion of the stroke can also be useful, the so-called extension angle.
  • the lower tool of the forging mold which together with the upper mandrel forms the engraving for forging the bush-like part, is formed by the lower mandrel B and the outer mold ring A, between which the bush wall is shaped in the desired length and thickness.
  • the lower form dome B is designed in such a way that it can be moved relative to the outer form ring A by a lower ejector H, which can be round but also shaped and can be actuated by the clamping foot E, and thus a removal of the forged part from the lower tool relieved by avoiding the forging blank sliding back.
  • the combination of upper and lower ejector H, G reduces ejector marks in the molded part as well as forgings due to a good distribution of force during ejection.
  • This reinforcement ring can be made of a different material than the molding tools themselves, since it does not have to meet the requirements for tool properties such as low abrasion etc. This means that a cheaper material can be used, so that only the outer form ring A and the two form mandrels C and B have to be exchanged when the tool is replaced, which considerably simplifies tool maintenance in a forging device.
  • the ring-like mandrel holder F supports the circumference of the upper mandrel C and forms the upper part of the mold with it.
  • the forging tool is closed by the clamping foot E, which supports the lower mandrel and enables the lower mandrel B to move by the ejector H running in it.
  • a method according to the invention for forging a bush-like forged part proceeds as follows: A pre-compressed preform is delivered heated to the forming temperature by an automatic machine and placed in the open forging mold between the retracted upper mandrel C and lower mandrel B in the outer mold ring A. This is made possible when both ejectors are withdrawn. Then the mold is closed in a forging stroke, whereby the two mandrels are moved towards each other, the preform is pressed against the mold engraving walls and formed.
  • the mold can be coated beforehand with mold release agents in a conventional manner, as they are known in the field in question and known to the expert.
  • Gas pressures in the mold can be derived using standard ventilation measures, such as ventilation holes I, which also removes lubricants and their residues.
  • ventilation holes I which also removes lubricants and their residues.
  • the arrangement of the vent hole is in no way limited to the lower mandrel and can be varied according to the requirements, as is obvious to the person skilled in the art.
  • the movable lifting and extracting units make it possible to precisely lift the forged part out of the tool, this being particularly promoted by a negative extension cone angle alpha in the engraving of the upper form dome C.
  • mandrel cooling it must be used before the molded part is ejected in order to maintain the deformed geometry.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieden von buchsenartigen Teilen mit: einer Form mit: einem oberen Formdorn C; einem äusseren Formring A; einem unteren Formdorn B; einer Ausstosseinrichtung mit: einem oberen Aussstosser G zum Ausstoss durch den oberen Formdorn C; einem unteren Ausstosser H zum Ausstoss durch den unteren Formdorn B ggf. Abstützeinrichtungen für die Form mit einem: unteren Armierungsring D für den unteren Bereich des äusseren Formrings A und; Formdornaufnahme F für den oberen Bereich des äusseren Formrings A und einen Spannfuss E zur Abstützung des unteren Formdorns B, durch den ein unterer Ausstosser H betätigbar ist.

Description

Vorrichtung zum Schmieden von buchsenartigen Gegenständen sowie ein danach hergestelltes Schmiedeteil
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieden von buchsenartigen Gegenständen, wie Stahlkolben, ein Verfahren zur Herstellung buchsenartiger Schmiedeteile sowie ein danach hergestelltes Schmiedeteil.
Buchsenartige Schmiedeteile, wie Kolben für Verbrennungsmotoren, werden häufig Schmiedeteile aus Eisenlegierungen, insbesondere Stählen, hergestellt. Diese werden zumindest teilweise warm geschmiedet. Eine besonders häufige Anwendung derartiger buchsenartiger Teile findet sich in Verbrennungsmotoren. Derartige Buchsen sind aber auch für verschiedenste andere Anwendungen üblich, sodass die Erfindung keineswegs auf die Herstellung von Verbrennungsmotorkolben eingeschränkt ist, obwohl sie nachfolgend anhand von Kolben für Verbrennungsmaschinen näher wird erläutert, bezieht sie sich allgemein aber allgemein auf buchsenartige Teile aus schmiedefähigem Material,
Bisher werden Kolben für Verbrennungsmotoren zweistufig geschmiedet, wobei der Kolbenrohling zunächst in eine Vorgravur eingebracht und dort ein Halbzeug ge- schmiedet wird, das in einem nachfolgenden Schritt in einer Fertiggravur fertiggeschmiedet wird.
Da Kolben einen hohen Umformgrad erfordern, wird zur Füllung der Gravurteile auch häufig mit Gratpolster gearbeitet. Dadurch werden die langen Fließwege des zu schmiedenden Materials gleichmäßig auf die Umformstufen verteilt.
Das bisherige Vorgehen mit im wesentlichen zwei Schmiedestufen und die dadurch auftretende Temperaturänderungen (Abkühlung) und des sich dabei erhöhenden Umformwiderstandes setzt der erzielbaren Kolbenhemdstärke und Kolbenhemdlänge enge Grenzen. Heute ist es aber aus verschiedensten Gründen erwünscht, minimale Kolben-Wandstärken bei möglichst großer Kolbenhemdlänge zu erzielen. Dies führt zu geringerem Gewicht, besserem thermischen Ausdehnungsverhalten und langer Führung in der Laufbuchse. Diese erwünschte geringe Wandstärke ist bei möglichst grosser Kolbenhemdlänge nur durch eine sehr tiefe Gravur zu erzielen und ist nur über ein weiteres Bearbeitungsaufmaß realisierbar.
Ersatzblatt Ein derartiges Vorgehen ist energieaufwendig, da mindestens zwei Schmiedestationen vorgesehen werden mußten. Wegen der Abkühlung der Schmiedeteile zwischen den Stationen mußten Maßnahmen zur Verhinderung derselben getroffen werden, die zusätzlichen Handhabungsaufwand fordern.
Es besteht demzufolge ein Bedürfnis an einem schnelleren und einfacheren Schmiedeverfahren für buchsenartige Gegenstände, geeigneten Vorrichtungen dafür sowie an danach hergestellten Kolben.
Ein weiteres Problem beim Schmieden von buchsenartigen Gegenständen in Gesenken ist die Werkzeugstandzeit. Durch die tiefen Gravuren, langen Fließwegen, hohen Werkzeuginnendrücken, schnelle Abkühlung durch Schmiermittelauftrag ist die Lebensdauer des unteren Formdorns "B" und des äusseren Formrings, der Schmiedebüchse "A" begrenzt. Ein Austausch oder Nacharbeiten des Werkzeugs oder Teilen desselben führt zu Ausfallszeiten im Herstellungsprozess, welche die Durchführung des Verfahrens aufwendig machen. Werkzeuge als solche sind teuer und müssen vorgehalten werden, um die Ausfallszeiten durch Werkzeugreparatur oder -ersatz gering zu halten.
Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Schmiedeverfahren für buchsenartige Schmiedeteil zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 , ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 sowie das buchsenartige Schmiedeteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, in einem Schmiedeschritt buchsenartige Schmiedeteile geringer Wandstärke, mit langem Kolbenhemd bei gutem Formfüllvermögen und grosser Werkzeugstandzeit aus Vorpresslingen zu erreichen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmieden von buchsenartigen Teilen weist auf:
- eine Form mit einem oberen Formdorn C1 einem äusseren Formring A und einem unteren Formdom B
- eine Ausstosseinrichtung mit: einem oberen Aussstosser G zum Ausstoss durch den oberen Formdorn C und einem unteren Ausstosser H zum Ausstoss durch den unteren Formdorn B
- ggf. Abstützeinrichtungen für die Form mit einem unteren Armierungsring D für den unteren Bereich des äusseren Formrings A und einer Formdornaufnahme F für den oberen Bereich des äusseren Formrings A und
- einen Spannfuss E zur Abstützung des unteren Formdoms B, durch den ein unterer Ausstosser H betätigbar ist
Die Temperaturführung ist beim Umformen warmer Teile ein wesentliches Anliegen. Es ist wichtig, dass die Temperatur des warm umgeformten Teils schnell und möglichst gleichmässig im Werkzeug abgeführt wird, damit Kaltverfestigung der neuen Form eintritt und Verzug des Teils durch unkontrollierte Temperaturspannungen während des Abkühlens ausserhalb der Form vermieden wird. Dazu kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, den inneren Formdorn B, der aufgrund der Tatsache, dass er viel Material aufweist und im Inneren des Werkzeugs angeordnet ist, thermisch zu langsamerer Abkühlung als die anderen Werkzeugbestandteile neigt, zu kühlen. Zu diesem Zweck können Kühlkanäle für Kühlfluid, wie Flüssigkeiten oder Gase, vorgesehen werden. Je nach den Grössenverhältnissen der eingesetzten Form und der Wärmekapazität der Materialien ist eine derartige Kühlung sinnvoll. Es ist auch möglich, dieses Problem durch Auswahl eines anderen Materials des Formdorns zu lösen, das eine andere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Formdorn, der aufgrund seiner grossen Wärmeleitfähigkeit schnell Wärme ableitet, durch Kühlung von Spannfuß E und/oder des unteren Ausstoßers H indirekt über Wärmeableitung abzukühlen. Derartige Kühleinrichtungen können aber auch in anderen Teilen der Form vorgesehen werden. Eine Besonderheit der Erfindung liegt im Zusammenspiel der Anhebe- und Auszugseinheit. Dadurch, dass in der Gravur des oberen Formdoms C ein negativer Auszugskonus Alpha vorgesehen ist, wird das Schmiedeteil sicher aus dem Werkzeug gehoben. Ein Zurückgleiten des Schmiederohlings in die Schmiedform verhindert der untere Ausstosser H, der durch den Spannfuss E betätigbar ist. Durch das Zusammenwirken des obern und unteren Ausstossers lassen sich tiefe Auswerfermarken und Formverzüge durch einseitige Krafteinwirkung vermeiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmieden buchsenartiger Schmiedeteile beinhaltet:
Vorlegen eines Vorpresslings;
Schliessen der Form aus oberem und unteren Formdorn und Formring in einem
Schmiedehub unter Umformen des Vorpresslings; öffnen der Form und Betätigung von mindestens einem Ausstosser;
Auswerfen des Schmiedeteils.
Es ist zur besseren Wärmemanagement insbesondere bei grosseren Schmiedeteilen bevorzugt, dass der untere Formdorn und das darauf befindliche Schmiedeteil nach dem Umformen vor Öffnen derselben gekühlt wird.
Bevorzugt wird erfindungsgemäss der obere Ausstosser erst nach Erreichen des oberen Totpunkts der Umformpresse, in welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt eingesetzt wird, betätigt, wodurch ein sicheres Herausnehmen des fertigen Werkstücks möglich ist.
Durch den erfindungsgemäss ermöglichten ununterbrochenen und gleichmässig schnellen Materialfluss wird eine gleichmässige und bis in kleinste Radien ausgefüllte Form und damit ein sehr maßhaltiges Schmiedeteil erzeugt. So werden Schmiedefehler vermieden und viele Nacharbeiten vermieden.
Bevorzugt wird vor dem Einlegen des Vorpresslings mindestens eine Forminnenwand mit Schmier/Trennmittel beschichtet wird, wodurch der Materialfluss befördert und das Herausnehmen des Schmiedeteils vereinfacht wird. Ein typisches erfindungsgemäßes buchsenartiges Schmiedeteil, z.B. aus 42CRMo4, ausscheidungshärtenden Stählen, hoch chromhaltigen Stählen, das sich insbesondere als Motorkolben für Verbrennungsmotoren eignet, weist eine Hemdlänge zwischen 60 mm und 160 mm und eine Wandstärke zwischen 6 mm und 12 mm auf.
Dadurch, dass das Werkzeug eine tiefe Tauchgravur bei minimaler Gesenkschräge, einen gekühlten Innenbereich sowie Armierung aufweist, kann in überraschender Weise die Verwendung eines zweiten Schmiedeschritts für buchsenartige Teile mit einem Verhältnis von Länge zu Außen-Durchmesser in der Grössenordnung von 0.5 m: 1 vermieden werden, was den Herstellungsaufwand sehr stark verringert.
Obige und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich für den Fachmann anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, auf weiche die Erfindung aber keinesfalls eingeschränkt sein soll. Darin zeigt:
Fig. 1a eine Ansicht eines Längsschnittes durch eine Ausführungsform eines mit dem Umformwerkzeug der Figur 2 hergestellten buchsenartige Schmiedeteils;
Fig. 1b eine Ansicht eines um 90° versetzten Längsschnittes durch die Ausführungsform eines mit dem Umformwerkzeug der Figur 2 hergestellten buchsenartige Schmiedeteils gemäß Fig. 1a;
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung eines Umformwerkzeugs gemäss einer Ausführungsform der Erfindung
Fig. 3 eine Detailansicht eines Schnittes durch den Formdorn des Umformwerkzeugs der Fig. 2 und
Fig. 4 eine Detailansicht eines Schnittes durch den oberen Formdorn des Umformwerkzeugs der Fig. 2;
Fig. 5 ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Schmiedeverfahrens; und Fig. 6 die zwei Schritte in der Verformung des Presslings zum Kolben mit einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäss hergestelltes buchsenartiges Schmiedeteil, hier ein Kolben 10 für Verbrennungsmotoren dargestellt. Ein derartiger Kolben für Verbrennungsmotoren aus 42CrMo4 Stahl weist bspw. die folgenden Maße auf: die Länge des Kolbenhemdes 14 beträgt mindestens etwa das 0,5 -fache des Kolben- aussendurchmessers ca. 135 mm Die Stärke der Kolbenseitenwand 11 liegt im Bereich von etwa 1/6 tel des Kolbenaussendurchmessers. Bei einem typischen Motorkolben für Verbrennungsmotoren aus 42CrMo4 beträgt die Kolbenhemdlänge von 60 bis 85 mm, die Kolbenseitenwandstärke von 6 bis 10 mm und der Kolbenaussendurchmesser 115 bis 140 mm. Bei anderen Ausführungsformen, bspw. als Kolben 10 für Schiffsmotoren oder Antriebsmotoren für Energiegewinnungsanlagen sind je nach Material andere Maße üblich, wie dem Fachmann auf dem jeweiligen Fachgebiet bekannt. Die speziellen Wandstärken hängen dabei stark von dem eingesetzten Material und den Aufgaben des Kolbens ab.
Ein zur Herstellung eines derartigen Kolbens 10 geeignetes erfindungsgemäßes Verfahren wird in einem Formwerkzeug der Fig. 2, wie in Fig. 6 mit einem darin befindlichen Formteil im Längsschnitt schematisch dargestellt, durchgeführt. Das Werkzeug weist einen oberen Formdorn C auf, dessen spezielle Ausgestaltung das Umformen eines Rohlings in einem Schritt stark vereinfacht. In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den oberen Formdorn C dargestellt. Durch den oberen Formdorn C kann einen oberer Ausstosser G ausgefahren werden, der ein in der Gravur befindliches Formteil entfernen kann. Sinnvoll kann dabei auch ein negativer Gesenkwinkel Alpha in der Gravur des oberen Formdorns C zum Ausstoss durch den Ausstosser G nach Abschluss des Hubs sein, der sog. Auszugswinkel.
Das Unterwerkzeug der Schmiedeform, das gemeinsam mit dem oberen Formdorn die Gravur zum Schmieden des buchsenartigen Teils bildet, wird durch den unteren Formdorn B sowie den äusseren Formring A gebildet, zwischen denen die Buchsenwand in der erwünschten Länge und Dicke geformt wird. Der untere Formdom B ist so ausgelegt, dass er durch einen unteren Ausstosser H, der rund, aber auch geformt sein kann, der durch den Spannfuß E betätigt werden kann, gegenüber dem äusseren Formring A bewegbar ist und so eine Entfernung des Schmiedeteils aus dem Unterwerkzeug erleichtert, indem er ein Zurückgleiten des Schmiedrohlings vermeidet. Die Kombination von oberem und unterem Ausstosser H, G verringert Auswerfermarken im Formteil sowie Schmiedeteilverzug durch eine gute Kraftverteilung während des Auswerfens.
Bevorzugt befindet sich um den äusseren Formring A ein Armierungsring D, welcher das untere Formwerkzeug seitlich abstützt. Dieser Armierungsring kann aus anderem Material, als die Formwerkzeuge selbst, bestehen, da er nicht die Anforderungen an Werkzeugeigenschaften wie geringen Abrieb etc. erfüllen muss. Somit kann ein preiswerteres Material eingesetzt werden, sodass bei Werkzeugaustausch nur der äussere Formring A und die beiden Formdorne C und B ausgetauscht werden müssen, was die Werkzeugwartung in einer Schmiedeeinrichtung erheblich vereinfacht.
Die ringartige Formdornaufnahme F stützt den Umfang des oberen Formdoms C ab und bildet mit diesem das Oberteil der Form.
Das Schmiedewerkzeug wird durch den Spannfuss E abgeschlossen, der den unteren Formdorn abstützt und durch den in ihm laufenden Ausstosser H eine Bewegung des unteren Formdoms B ermöglicht.
Ein erfindungsgemässes Verfahren zum Schmieden eines buchsenartigen Schmiedeteils verläuft wie folgt: Ein vorgestauchter Vorpressling wird durch einen Automaten auf Umformtemperatur erwärmt angeliefert und in die geöffnete Schmiedeform zwischen den zurückgezogenem oberen Formdorn C und unteren Formdorn B in den äußeren Formring A gelegt. Dies wird ermöglicht, wenn beide Ausstosser zurückgezogen sind. Danach wird die Form in einem Schmiedehub geschlossen, wodurch die beiden Formdorne aufeinander zu bewegt werden, der Vorpressling gegen die Formgravurwände gedrückt und umgeformt wird. Selbstverständlich kann die Form in üblicher Weise zyklisch vorher mit Formtrennmitteln beschichtet werden, wie sie auf dem in Rede stehenden Gebiet geläufig und dem Fachmann bekannt sind. Gasdrücke in der Form können durch übliche Entlüftungsmassnahmen, wie Entlüftungsbohrungen I, abgeleitet werden, wodurch auch Schmiermittel und deren Rückstände entfernt werden. Die Anordnung der Entlüftungsbohrung ist keineswegs auf den unteren Formdorn beschränkt und kann entsprechend den Erfordernissen, wie dem Fachmann offensichtlich, variiert werden.
Durch die beweglichen Anhebe- und Auszugseinheiten ist es möglich, präzise das Schmiedeteil aus dem Werkzeug zu heben, wobei dies durch einen negativen Auszugskonuswinkel Alpha in der Gravur des oberen Formdoms C in besonderer Weise gefördert wird.
Falls eine Formdornkühlung vorgesehen ist, muss diese vor dem Ausstossen des Formteils eingesetzt werden, um die umgeformte Geometrie zu erhalten.
Während die Erfindung detailliert anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann ersichtlich, dass verschiedenste Alternativen und Ausführungsformen zur Durchführung der Erfindung im Rahmen des Schutzum- fangs der Ansprüche möglich sind.
Bezugszeichenliste
A äusserer Formring
B unterer Formdorn
C oberer Formdorn
D Armierungsring für unteren Bereich von A
E Spannfuss
F Formaufnahme
G oberer Ausstosser
H unterer Ausstosser Alpha Auszugswinkel der Gravur von C
I Entlüftungsöffnung K Kühlkanal
10 Kolben
I 1 Kolbenseitenwand 12 Kolbenhemdlänge

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Schmieden von buchsenartigen Teilen gemäß einem einstufigen Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 10 mit einer Form zum Schmieden eines vorgestauchen Vorpreßlings zu einem fertigen Schmiedeteil in einem einzigen Schmiedeschritt, die aufweist:
- einen oberen Formdorn C,
- einen äusseren Formring A
- einen unteren Formdorn B
- eine Ausstosseinrichtung mit:
- einem unteren Ausstosser H zum Ausstoss durch den unteren Formdorn B
- einem oberen Ausstosser G zum Ausstoss durch den oberen Formdorn C ; und
- einem Spannfuss E zur Abstützung des unteren Formdorns B, durch den der untere Ausstosser H betätigbar ist,
wobei die Formdorne C und B beim Schmieden in den Formring A mit darin befindlichem Vorpressling einfahren können und so denselben schmiedeumformen und durch die durch die Formdorne C und B betätigbaren Ausstosser G, H das Schmiedeteil anschliessend entformbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstützeinrichtung mit einem unteren Armierungsring für den unteren Bereich des äußeren Formrings A vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstützeinrichtung mit einer Formdornaufnahme F vorgesehen ist, die den Umfang des äußeren Formdorns C abstützt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Formdorn B Kühleinrichtungen, wie Kühlmittelkanäle K, aufweist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gravur des oberen Formdoms C ein negativer Auszugskonus mit Winkel α vorgesehen ist.
6. Einstufiges Schmiedeverfahren für buchsenartige Schmiedeteile in einer Form, insbesondere Kolben, mit
- Einlegen eines Vorpresslings in eine einzige Formgravur, die von einem äußeren Formring A, einem unteren Formdorn B und einen oberen Formdorn C gebildet wird,
- Schließen der Form,
Umformen des Vorpresslings in der Form,
Öffnen der Form und Betätigen von mindestens einem Ausstosser; und
Auswerfen des Schmiedeteils.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Formring A mittels eines Armierungsrings D seitlich abgestützt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formdornaufnahme F den Umfang des oberen Formdoms C abstützt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 - 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Vorpressling durch Stauchen erzeugt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Formdorn B über Kühlkanäle gekühlt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein obere Ausstoßer im oberen Formdorn C erst nach Erreichen des oberen Totpunkts der Umfrompresse aktiviert wird.
12. Buchsenartiges Schmiedeteil, insbesondere Motorkolben für Verbrennungsmotoren jeglicher Art, hergestellt durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 6 - 10, gekennzeichnet durch: eine Hemdlänge zwischen 40 mm und 160 mm; bevorzugt 60 - 85 mm und eine Wandstärke zwischen 4 mm und 12 mm, bevorzugt 6 bis 8 mm.
13. Buchsenartiges Schmiedeteil nach Anspruch 12, hergestellt aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 42CrMo4, ausscheidungshärtenden Stählen, hoch chromhaltigen Stählen.
PCT/DE2007/000730 2006-05-04 2007-04-24 Vorrichtung zum schmieden von buchsenartigen gegenständen sowie ein danach hergestelltes schmiedeteil WO2007128264A1 (de)

Priority Applications (3)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8776569B2 (en) * 2011-03-23 2014-07-15 Cheng Uei Precision Industry Co., Ltd. Forging mold
DE102011078145A1 (de) 2011-06-27 2012-12-27 Mahle International Gmbh Schmiedeverfahren zur Herstellung eines Kolbens bzw. Kolbenschafts

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621514A (en) * 1983-09-15 1986-11-11 Robert Bosch Gmbh Method of making an intermediate stage, intermediate blank for a dynamo electric machine commutator ring, and apparatus to carry out the method
EP0220031A2 (de) * 1985-10-16 1987-04-29 Nippondenso Co., Ltd. Schmiedeverfahren und -vorrichtung
DE4109628A1 (de) * 1990-07-12 1992-01-16 Mahle Gmbh Kolben mit verbrennungsmotoren mit geschmiedeten bereichen aus stahl
JPH0441036A (ja) * 1990-06-07 1992-02-12 Kubota Corp 頂部燃焼室付きピストンの成形方法
JP2000263178A (ja) * 1999-03-16 2000-09-26 Toto Ltd 型鍛造方法及び型鍛造装置
US20030213277A1 (en) * 1997-12-05 2003-11-20 Yuichi Nagao Forging die apparatus
US7191633B1 (en) * 2005-11-22 2007-03-20 Honda Motor Co., Ltd. Forging apparatus

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2195321A5 (de) 1972-08-05 1974-03-01 Klueber Lubrication
US4423617A (en) * 1982-02-22 1984-01-03 The Nippert Company Method of making a male resistance welding electrode
DE3310423C1 (de) * 1983-03-23 1988-01-21 Werner Dipl.-Ing. 3507 Baunatal Kaeseler Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten gebrauchter Punktschweisselektroden
US4779444A (en) * 1987-03-12 1988-10-25 The National Machinery Company Closed die forging machine
JPH0685955B2 (ja) * 1987-07-06 1994-11-02 アイダエンジニアリング株式会社 閉塞鍛造装置
JPH0685956B2 (ja) * 1987-07-06 1994-11-02 アイダエンジニアリング株式会社 閉塞鍛造装置
DE3735446C1 (de) * 1987-10-20 1989-03-23 Werner Dipl-Ing Kaeseler Umformwerkzeug und Verfahren zum Wiederaufbereiten von Punktschweisselektroden
US5218853A (en) * 1992-04-16 1993-06-15 General Motors Corporation Single-cycle closed die metal forging method
WO1998047646A1 (fr) * 1997-04-22 1998-10-29 Komatsu Industries Corporation Matrice a forger et procede de refoulage
US6507999B1 (en) * 1999-03-12 2003-01-21 General Electric Company Method of manufacturing internal combustion engine pistons
JP4147704B2 (ja) * 1999-10-21 2008-09-10 株式会社デンソー スパークプラグ用主体金具の製造方法
DE10113629A1 (de) * 2001-03-21 2002-10-02 Thyssen Krupp Automotive Ag Verfahren zur Herstellung von Kolben- bzw. Kolbenbauteilen sowie Schmiedewerkzeug
DE10123745C2 (de) * 2001-05-11 2003-07-03 Hatebur Umformmaschinen Ag Rei Hydraulisch-mechanische Schließvorrichtung, vorzugsweise zum Querfließpressen
JP3936230B2 (ja) * 2002-04-19 2007-06-27 日本特殊陶業株式会社 フランジ付き筒状金具の製造方法
DE10230837B4 (de) * 2002-07-05 2004-12-23 Eifelwerk Heinrich Stein Gmbh & Co Kg Vorrichtung zum Warmumformen
DE10311150A1 (de) 2003-03-14 2004-09-23 Mahle Gmbh Verfahren zur Herstellung eines geschmiedeten Kolbens für einen Verbrennungsmotor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4621514A (en) * 1983-09-15 1986-11-11 Robert Bosch Gmbh Method of making an intermediate stage, intermediate blank for a dynamo electric machine commutator ring, and apparatus to carry out the method
EP0220031A2 (de) * 1985-10-16 1987-04-29 Nippondenso Co., Ltd. Schmiedeverfahren und -vorrichtung
JPH0441036A (ja) * 1990-06-07 1992-02-12 Kubota Corp 頂部燃焼室付きピストンの成形方法
DE4109628A1 (de) * 1990-07-12 1992-01-16 Mahle Gmbh Kolben mit verbrennungsmotoren mit geschmiedeten bereichen aus stahl
US20030213277A1 (en) * 1997-12-05 2003-11-20 Yuichi Nagao Forging die apparatus
JP2000263178A (ja) * 1999-03-16 2000-09-26 Toto Ltd 型鍛造方法及び型鍛造装置
US7191633B1 (en) * 2005-11-22 2007-03-20 Honda Motor Co., Ltd. Forging apparatus

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