DE1043762B - Verfahren zum Kalibrieren huelsenfoermiger Werkstuecke aus Metall - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei zahlreichen Werkstücken, z.B. hydraulischen oder pneumatischen Kolben oder Zylindern, werden äußerst genau bemessene und glatte Arbeitsflächen verlangt. Beispielsweise ist es bei Druckspeichern bisher üblich gewesen, die Innenfläche der Speicherzylinder durch Ziehschleifen fertigzubearbeiten, um den geforderten Grad der Genauigkeit und Glätte zu erhalten. Die Bearbeitung solcher Zylinder auf einer Honmaschine ist jedoch nicht nur kostspielig und zeitraubend, sondern liefert auch nicht immer die gewünschte Abmessungsgenauigkeit und Glätte. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geforderten genauen Abmessungen hülsenförmiger Werkstücke, die aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen und einen Boden aufweisen können, durch sogenanntes Kalibrieren auf kaltem Wege zu erzielen. Dieses an sich, auch auf kaltem Wege, bekannte Kalibrieren ist ein Streckvorgang, bei dem der längs der einen Mantelfläche starr abgestützte Hülsenrand des hülsenförmigen Werkstücks durch einen Ringspalt getrieben und die Wandstärke von der anderen Mantelfläche her vermindert wird. In der Regel geschieht dies so, daß das von einem Fülldorn an der inneren Oberfläche abgestützte Werkstück durch einen Ziehring gestoßen wird.

Im besonderen ist es bekanntgeworden, das hülsenförmige Werkstück zunächst auf einem nach vorn verjüngten Fülldorn durch einen Ziehring zu stoßen, der hierbei infolge einer Überbemessung den Grund der Hülse nicht erreicht. Er wird alsdann in die nicht umschlossene Hülse bis zu deren Boden vorgetrieben, so daß diese aufgeweitet wird. Die nun innen und außen verjüngte Hülse wird dann auf dem gleichen Fülldorn durch die gleiche Matrize gestoßen, wonach sie fertig ist. Mit diesem Aufweiten ist eine unterschiedliche Dehnung längs der Hülse verbunden, die mit dem vorangehenden Vorgang zusammen zu erheblichen Festigkeitsunterschieden führt. Das Nachstrecken hat eine merkliche Wandstärkenverminderung zur Folge. Der Grad der Maßhaltigkeit und Glätte kann hierbei, auch bei Durchführung der Vorgänge auf kaltem Wege, abgesehen von der Gefahr des Fressens, hohen Anforderungen nicht genügen.

Mit Bezug auf das bekannte Kaltverfahren zum Kalibrieren hülsenförmiger Werkstücke besteht die Erfindung darin, daß das hülsenförmige Werkstück zunächst über bzw. in den Stützkörper getrieben und hierbei um ein Maß unter der Elastizitätsgrenze aufgeweitet bzw. verengt wird, worauf die Stärke der abgestützten Hülsenwand im Kalibrierschritt von der anderen Mantelfläche her nur um so viel als nötig vermindert wird, um die Aufweitung bzw. Verengung bleibend zu erhalten.

Die zu kalibrierenden Hülsen können mit einem Boden versehen sein, was aber nicht unbedingt notwendig ist. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren nach der Erfindung

hülsenförmiger Werkstücke

aus Metall

Anmelder:
American

Radiator & Standard Sanitary Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Mai 1954

die Wandstärke des hülsenförmigen Werkstücks beim Kalibrieren um 4 bis 5°/₀ verringert.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die besonders bei Werkstücken aus Stahl zu schätzende Möglichkeit, die Werkstücke außer mit geforderter Genauigkeit und Glätte auch mit der gewünschten Härte auf dem wirtschaftlichen Wege der Verformung fertigzustellen. Es ist dazu lediglich erforderlich, die für das Kalibrieren vorbereiteten, rohen Werkstücke auf solche Härte einzustellen, daß die mit dem Kalibrieren verbundene Härtesteigerung gerade zu der gewünschten Endhärte führt. Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 Schnittdarstellungen durch die Vorrichtung längs der Linie x-x der Fig. 6 in den Stellungen der aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgänge, Fig. 6 eine Draufsicht entsprechend der Linie 6-6 der Fig. 1, Fig. 7 eine Unteransieht gemäß der Linie 7-7 der Fig. 1, Fig. 8 einen Teilschnitt in größerem Maßstab, der die Einwirkung des Fülldorns auf das Werkstück veranschaulicht, Fig. 9 eine der Fig. 8 ähnliche Darstellung, welche die Einwirkung des Ziehrings auf das Werkstück veranschaulicht.

80S 678/555

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Das Werkstück 10 hat die Form eines Zylinders, dessen der Abwärtsbewegung in die Lage gemäß Fig. 2. Dabei Wand 12 eine praktisch gleichmäßige Stärke aufweist tritt der Fülldorn in die Bohrung des rohen Werkstücks 10 und dessen Boden 14 beliebig gestaltet sein kann. Der ein, das in den Sockelkörper 30 eingesetzt ist, und weitet Werkstoff ist zweckmäßig niedriggekohlter Stahl, z. B. das Werkstück etwas auf. Aus Fig. 8, in welcher die Ober-Flußstahl, der sich für die Kaltverformung gut eignet. ^s flächenrauhigkeiten 11 und 13 des rohen Werkstücks 10 Wenn die Härte des rohen Werkstücks 10 bereits so groß in einer etwas übertriebenen Form veranschaulicht ist, ist, daß die Endhärte höher ausfallen würde, als es er- ist ersichtlich, daß der Fülldorn 24 bei dem Eindringen wünscht ist, so kann die Härte durch eine Wärme- in das rohe Werkstück 10 die Unregelmäßigkeiten 11 auf behandlung verringert werden. Beispielsweise empfiehlt der Innenseite des Werkstücks glättet und das Metall sich bei einem Werkstück aus Stahl mit einer Härte von ¹⁰ im Bereich dieser Unregelmäßigkeiten in Auswärts-95 Rockwell B eine Behandlung bei 496 ± 10° C; die Härte richtung verdrängt. Wenn somit der Fülldorn bis in die kann dadurch auf 85 bis 90 Rockwell B herabgesetzt Stellung gemäß Fig. 3 vorgedrungen ist, ist die Innenwerden, so daß die endgültige Härte nach der Kali- fläche des rohen Werkstücks 10 vollkommen glatt, und brierung 98 bis 100 Rockwell B beträgt. Je höher die das Werkstück liegt fest an dem Fülldorn an. Die Auf-Endhärte ist, die durch Kaltverformung hervorgerufen ^X5 Weitung des Werkstücks, die mit der Einführung des wird, um so höher liegt die Streckgrenze, um so geringer Fülldorns 24 verbunden ist, ist derart, daß das Werkstück ist die Dehnung und um so stärker ist die Rückfederung. seine ursprüngliche Weite wieder annehmen würde, wenn Wenn die durch Glühung bewirkte Herabsetzung der der Fülldorn herausgezogen würde. Mit anderen Worten: Härte nicht weit genug durchgeführt wird, so besteht die Während der Einführung des Fülldorns wird das Werk-Gefahr, daß während der nachfolgenden Kaltverformung ²⁰ stück gedehnt; diese Dehnung liegt unterhalb der Rißbildungen und Freßerscheinungen auftreten. Wenn Elastizitätsgrenze des Stahls.

die Härte zu weit herabgesetzt wird, so kann bei dem Nachdem der Fülldorn vollständig in das Werkstück 10

anschließenden Kalibriervorgang die gewünschte End- eingeführt worden ist, wird die Grundplatte 16 ange-

härte nicht erreicht werden. hoben, wobei das Werkstück 10 auf dem Fülldorn

Eine Härte von 90 Rockwell B ist die kritische Grenze, 25 haftet; die Tragplatte 18 wird dann um 90° gedreht, über der das nachfolgende Kalibrieren zu Schwierigkeiten wodurch der Fülldorn mit dem Werkstück dem Ziehführen kann. Auch die Wandstärke setzt dem Ausmaß ring 40 auf dem benachbarten Ziehringträger 34 gegender Kaltverformung durch Kalibrieren eine Grenze. Eine übertritt. Die Grundplatte 16 wird dann erneut nach dünne Wand wird eine Kaltverformung weniger gut ver- unten bewegt. Das Werkstück 10 wird dabei, wie es in tragen als eine dicke Wand, wenn es darauf ankommt, 3° Fig. 2 rechts veranschaulicht ist, mit dem Fülldorn 24 gleiche Härte und gleiche Endfestigkeit zu erzielen. durch den Ziehring 40 getrieben. Der Durchmesser des

In Fig. 1 ist die Kalibriervorrichtung veranschaulicht. Ziehrings 40 ist etwas Meiner als der Außendurchmesser ■ An einer Grundplatte 16 des Pressenschlittens ist eine des aufgeweiteten Werkstücks 10 und zweckmäßig auch Tragplatte 18 drehbar um einen Zapfen 20 in einer Ring- kleiner als der Außenmesser des noch nicht aufgeweiteten führung 22 gelagert. Die Tragplatte 18 hat vier Hals- 35 Werkstücks. Auf diese Weise wird die Wandung des stücke 26 zur Befestigung von vier Fülldornen 24, die Werkstücks durch den Ziehring 40 verformt und erfährt um 90° gegeneinander versetzt und gleich groß sind. Die eine leichte Streckung in axialer Richtung. Bei diesem Grundplatte 16 mit den Fülldornen 24 wird an die Werk- Ziehvorgang werden die Unregelmäßigkeiten 13 auf der zeuge auf der Tischplatte 28 zur Ausführung der Arbeits- Außenseite des Werkstücks 10 geglättet, und die Werkvorgänge herangeführt. 40 stückwand 12 wird so fest gegen den Fülldorn 24 ge-

Auf der Tischplatte 28 sind in diametraler Anordnung drückt, daß die durch die vorausgegangene elastische

zwei Sockelkörper 30 mit einer Bohrung 32 für die Auf- Aufweitung des Werkstücks verursachten Spannungen

nähme des unteren Endes eines Werkstücks 10 ange- ausgeglichen werden und die elastische Verformung der

bracht. Die Sockelkörper 30 liegen zwei Fülldornen 24 zylindrischen Werkstückswand in eine bleibende Ver-

gegenüber. Auf der Tischplatte 28 ist außerdem ein Paar 45 formung umgewandelt wird. Damit wird gleichzeitig die

diametral angeordneter Ziehringträger 34 mit axialer elastische Anpressung des Werkstücks an den Fülldorn

Bohrung 36 angebracht. Die Tischplatte 28 ist mit aufgehoben oder zumindest so wesentlich verringert, daß

Löchern 38 versehen, die gleichachsig mit den Bohrun- das Werkstück leicht mit Hilfe des Abstreifers 46 von

gen 36 verlaufen. Auf jedem Träger 34 ist ein Ziehring 40 dem Fülldorn abgenommen werden kann, wie es Fig. 4

für das Kalibrieren in einem Halter 42 mittels eines Deck- 50 und 5 veranschaulichen. Wenn das Werkstück von dem

rings 44 befestigt. Außerdem ist ein Abstreifer 46 vor- Fülldorn 24 entsprechend der Fig. 4 abgezogen ist,

gesehen. schrumpft es nur sehr wenig, und zwar im wesentlichen

Die Vorrichtung besitzt einen (nicht dargestellten) gleichförmig. Der Durchmesser eines fertigen, in Fig. 5 Mechanismus zum abwechselnden Einstellen des jeweils mit 48 bezeichneten Werkstücks von z.B. 120 mm ändert gleichen Fülldorns 24 gegenüber einem Sockelkörper 30 55 sich über eine Länge von 1050 mm vom oberen zum und dann gegenüber einem Ziehring 40. Die Fülldorne 24 unteren Ende um nicht mehr als 0,05 mm. Durch Vorhaben Zylinderflächen von sehr genau gearbeitetem auserrnittlung der Schrumpfung können die Größe des Durchmesser, der nur wenig größer als der Innendurch- Fülldorns und des Ziehrings leicht so gewählt werden, daß messer des rohen Werkstücks 10 ist. Beispielsweise kann ein sehr genau bemessenes Werkstück gewonnen wird, der Fülldorndurchmesser etwa 0,125 bis 0,625 mm größer 60 Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sein als der innere Durchmesser des rohen Werkstücks 10. ist praktisch eine Toleranz von ± 0,025 mm bei einem Die Überbemessung des Fülldorns 24 gegenüber dem Werkstück erreicht worden, das einen Durchmesser von Innendurchmesser des rohen Werkstücks hängt von ver- 125 mm besaß, bei Werkstücken mit einem Durchmesser schiedenen Faktoren ab, in erster Linie von dem Durch- von 25 mm oder weniger kann eine Toleranz von messer und der Unrundheit des rohen Werkstücks, und 6g ^ 0,0125 mm eingehalten werden, soll vorzugsweise gerade ausreichen, um rauhe Stellen Die Beziehungen zwischen den Durchmessern des auf der Innenfläche des rohen Werkstücks zu glätten Fülldorns und des Ziehrings sowie des Werkstücks vor und jegliche Unrundheit des rohen Werkstücks zu be- und nach dessen Verformung ergeben sich aus der seitigen. folgenden Tabelle für vier Werkstücke A, B, C und D von

Der in Fig. 1, links, dargestellte Fülldorn 24 kommt bei 70 unterschiedlichem Durchmesser.

1 U45

	Durch Kali gewonnen< Außen- durchmesser mm	5	Fülldorn Durchmesser mm	Ziehring Durchmesser mm	6	rerkstück Innendurchmesser mm
	135 22,75 bis 22,8 69,0 88,1	;fließpressen sr Rohling Innen durchmesser mm	118,95 18,78 bis 18,79 50,64 63,025	133,87 22,65 68,58 87,25	fertiges 'W Außendurchmesser mm	118,75 bis 118,8 18,75 50,5 62,975
A	118,2 bis 118,6 18,65 50,05 62,45		134,25 22,67 68,80 87,525 bis 87,55
B
C
D

Da der Fülldorn 24 das Werkstück 10 bei der Gleitbewegung entlang der inneren Werkstückwand geringfügig dehnt, kommt eine Polierwirkung zustande. Diese ^ao Polierwirkung führt zusammen mit der Polierwirkung und der Glättung der Unregelmäßigkeiten auf der Außenseite des Werkstücks beim Durchtreiben des aufgeweiteten, auf dem Fülldorn sitzenden Werkstücks durch den Ziehring 40 zu einer äußerst glatten Fertigfläche auf der Innen- und Außenseite der Werkstückwand. Die zuletzt angegriffene Werkstückfläche besitzt durchschnittlich die größere Glätte.

Auf diese Weise sind Werkstücke mit einer derart glatten Oberfläche hergestellt worden, daß sich eine Nachbearbeitung auf einer Honmaschine erübrigte.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung empfiehlt es sich, die Wandstärke des rohen Werkstücks um etwa 4 bis 5% zu verringern; das entspricht einer Steigerung der Härte bis zu etwa 20%.

Die Reihenfolge der Vorgänge kann im Rahmen der Erfindung derart sein, daß statt, wie an dem Ausführungsbeispiel erläutert, auch ein mit Übermaß hergestelltes rohes Werkstück zuerst in eine Ziehmatrize mit langer, glatter Bohrung getrieben und hierbei verengt wird und danach ein Dorn, der wiederum genaues Endmaß hat, in das außen auf ganzer Länge umschlossene Werkstück getrieben wird. Auch bei dieser Verfahrensabwandlung muß die Matrize so bemessen sein, daß das Metall des rohen Werkstücks in ihr nicht ganz bis an die Elastizitätsgrenze beansprucht wird, wenn es in sie eingetrieben wird, während beim Eintreiben des Doms die Elastizitätsgrenze überschritten wird.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Fertigung von Gegenständen mit rundem Querschnitt beschränkt. Bei anderem als rundem Querschnitt ist es lediglich erforderlich, Fülldorne und Ziehringe bzw. Matrizen zu verwenden, die der Form des Werkstücks entsprechen.

Claims (2)

1. Patentanspruch ε-1. Kaltverfahren zum Kalibrieren von hülsenförmigen Werkstücken aus Metall durch Hindurchtreiben der längs der einen Mantelfläche starr abgestützten Hülsenwand durch einen Ringspalt, wobei die Wandstärke von der anderen Mantelfläche her vermindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Werkstück zunächst über bzw. in den Stützkörper getrieben und hierbei um ein Maß unter der Elastizitätsgrenze aufgeweitet bzw. verengt wird, worauf die Stärke der abgestützten Hülsenwand im Kalibrierschritt von der anderen Mantelfläche her nur um so viel als nötig vermindert wird, um die Aufweitung bzw. Verengung bleibend zu erhalten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Hülse beim Kalibrieren um 4 bis 5% verringert wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 823 401;
   britische Patentschrift Nr. 102 898;
   schweizerische Patentschrift Nr. 200 397.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 809 678/555 11.58