DE10154117A1

DE10154117A1 - Process for forging workpieces comprises heating metallic material, charging the wells of an open tool with the material, closing the tool so that the wells are simultaneously filled and keeping the tool closed until the material solidifies

Info

Publication number: DE10154117A1
Application number: DE2001154117
Authority: DE
Inventors: Reiner Kopp
Original assignee: Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 2001-11-03
Filing date: 2001-11-03
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Process for forging workpieces (W1, W2) made from metallic material, e.g., light metal or steel, comprises: heating the material to temperature at which it is in a partially solid-liquid state; charging wells (7, 8) of open tool with sufficient amount of the material; closing the tool so that the wells are simultaneously filled with the material; and keeping tool closed until material solidifies. An Independent claim is also included for a device for carrying out the forging process. Preferred Features: The material is heated in the form of billets and then placed in the wells. Heating is carried out continuously or in a cycle. Heating is carried out inductively, conductively or by radiating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmieden von Werkstücken aus im teilerstarrtem Zustand befindlichen metallischen Werkstoffen. Ein solches Schmieden von aufgrund ihres zum Teil in erstarrter, zum Teil in flüssiger Phase vorliegenden Zustands ein thixotropes Verhalten zeigenden metallischen Werkstoffen wird in der Fachsprache auch als "Thixoschmieden" bezeichnet. The invention relates to a method and a device for forging workpieces from partially solidified State of the metallic materials. On such forging due to their part in solidified, partly in the liquid phase Showing a thixotropic behavior metallic materials is also known in technical jargon Inscribed "thixo forging".

Bauteile mit komplexer Formgebung lassen sich häufig gar nicht oder nur in mehreren Schritten durch Schmieden herstellen. Ebenso eignen sich bestimmte Werkstoffe im festen Zustand gar nicht zum Schmieden oder sie lassen sich nur in so begrenztem Umfang umformen, so daß die für die Herstellung des jeweils zu erzeugenden Werkstücks erforderliche Gesamtumformung ebenfalls nur in mehreren Arbeitsschritten erreicht werden kann. Components with complex shapes can often be cooked not or only in several steps by forging produce. Certain materials are also suitable for solid state not for forging or leaving them only transform themselves to such a limited extent that the for the production of the workpiece to be produced required total forming also only in several Steps can be achieved.

Diese Schwierigkeiten des Schmiedens von festen Metallwerkstoffen können durch Thixoschmieden von metallischen Werkstoffen, die sich im teilerstarrten Zustand befinden, überwunden werden. In diesem Zustand bildet die feste Phase des Werkstoffs eine skelettartige Festkörperstruktur, deren Zwischenräume mit noch flüssiger Phase gefüllt sind. These difficulties of forging solid Metal materials can be made by thixo forging metallic materials that solidified in the partially Condition can be overcome. In this condition the solid phase of the material forms a skeletal Solid state structure, the gaps with still liquid phase are filled.

Ohne Einwirkung einer Scherbeanspruchung bewirken die festen Anteile die Ausbildung einer Festkörperstruktur, die eine hohe Ausgangsviskosität und eine dementsprechend ebenso relativ hohe charakteristische Fließgrenze der teilerstarrten Metallwerkstoffe bedingt. In diesem Zustand bildet der Werkstoff nach wie vor einen fest umgrenzten Körper. Without the effect of a shear stress, they cause fixed proportions the formation of a solid structure, which is a high starting viscosity and accordingly also relatively high characteristic yield point of the partially solidified metal materials. In this The material still forms a solid state bounded body.

Wird der betreffende Werkstoff jedoch einer Scherbeanspruchung unterworfen, so wird seine Festkörperstruktur aufgebrochen und es bildet sich eine Suspension von schmelzflüssiger Matrix und kugelförmigen Festpartikeln. Die Entstehung dieser Suspension unter Scherbeanspruchung führt zu einem starken Abfall der Viskosität des Werkstoffs, und zwar auch bei solchen Werkstoffen, die sich im festen Zustand durch besonders hohe Festigkeiten oder eine geringe Umformbarkeit auszeichnen und als solche schwer schmiedbar sind. Dieses Verhalten ist in der Fachwelt mit dem Begriff "Thixotropie" belegt. However, if the material in question becomes one Subjected to shear stress, so is his Solid structure broken up and it forms Suspension of molten matrix and spherical Solid particles. The emergence of this suspension under Shear stress leads to a sharp drop in the Viscosity of the material, even with such Materials that are in the solid state due to special high strength or low formability distinguish and are difficult to forge as such. This Behavior is in the professional world with the term "Thixotropy" documented.

Aufgrund ihrer bei Anlegen der Scherbeanspruchung stark verminderten Viskosität füllen solche sich im teilerstarrten Zustand thixotrop verhaltende Werkstoffe bei Aufbringen einer ausreichenden Scherkraft die das jeweils verwendete Gesenk in einem Arbeitsgang einwandfrei. So lassen sich durch Thixoschmieden auch Werkstücke mit hochkomplexen Geometrien erzeugen, die konventionell bisher nur gießtechnisch hergestellt werden konnten. Andererseits ermöglicht die fest umrissene Gestalt des Werkstoffs vor dem Aufbringen der Scherkräfte ein vereinfachtes Handling des Werkstoffs während seiner Erwärmung und der Beschickung des Werkzeugs. So kann der Werkstoff wie beim konventionellem Schmieden beispielsweise in Form von beispielsweise bolzenförmig ausgebildeten "Billets", erwärmt und dem Werkzeug zugeführt werden. Because of their strong when applying the shear stress reduced viscosity fill such in partially solidified, thixotropic materials the application of sufficient shear force each die used in one operation perfect. So can also be done by thixo forging Create workpieces with highly complex geometries that Conventionally, they have so far only been produced by casting could. On the other hand, the firm outlines Shape of the material before the shear forces are applied a simplified handling of the material during its Heating and loading of the tool. So he can Material like conventional forging for example in the form of, for example, bolt-shaped trained "billets", heated and the tool be fed.

Eine Voraussetzung für das thixotrope Verhalten von metallischen Werkstoffen ist, daß diese Werkstoffe bei ihrer Erwärmung bzw. Abkühlung in den teilflüssigen/teilfesten Zustand ein globulitisches, nicht dendritisches Gefüge aufweisen. Eine Erläuterung zum Thixoschmieden ist u. a. unter der Internet-Adresse www.ibf.rwth-aachen.de zu finden. A prerequisite for the thixotropic behavior of metallic materials is that these materials at their warming or cooling in the partially liquid / partially solid state a globulitic, not have a dendritic structure. An explanation of Thixo forging is u. a. at the Internet address www.ibf.rwth-aachen.de.

Zunächst wird dazu eine für die Thixotechnologie geeignete Leichtmetallegierung erschmolzen und in einem nachfolgenden Prozeß entgast. Aus der entgasten Schmelze werden dann unter ständigem elektromagnetischen Rühren zylindrische Bolzen im Stranggußverfahren abgezogen. Diese Bolzen werden nachfolgend in induktiv arbeitenden Erwärmungsanlagen aufgeheizt. Im nächsten Prozeßschritt wird dann der in den teilerstarrten Zustand erwärmte Bolzen in einer hydraulischen Presse umgeformt. First, there will be one for thixotechnology suitable light metal alloy melted and in one subsequent process degassed. From the degassed melt are then under constant electromagnetic stirring cylindrical bolts removed using the continuous casting process. These bolts are subsequently used in inductive Heating systems heated up. In the next process step is then heated to the partially solidified state Bolts formed in a hydraulic press.

Die Taktzeit dieser Anlage bestimmt den Materialdurchsatz. Dieser hängt ab von der für die Füllung des Gesenks und das Erstarren des Werkstücks benötigten Gesamtzeit. Der Anteil der für die Füllung des Gesenks mit dem Werkstoff benötigten Zeit ist dabei sehr gering, da mit Aufbringen der Schmiedekraft nur Bruchteile von Sekunden für das Füllen der Form erforderlich sind. Für die Erstarrung des Werkstoffs im Gesenk wird demgegenüber eine sehr viel längere Zeit benötigt. Sie hängt ab vom Temperaturunterschied zwischen Bauteil und Gesenk, dem Erstarrungsdruck, dem Wärmeübergang vom Werkstoff in das Material des Werkzeugs, von der Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs sowie der Geometrie und Größe des zu erzeugenden Werkstücks. The cycle time of this system determines the Material throughput. This depends on the one for the Filling the die and solidifying the workpiece total time required. The proportion of the filling for the It takes a lot of time with the material low because only with the application of the forging force Fractions of seconds to fill the mold required are. For the solidification of the material in On the other hand, it will die for a much longer time needed. It depends on the temperature difference between Component and die, the solidification pressure, the Heat transfer from the material to the material of the Tool, on the thermal conductivity of the material as well as the geometry and size of the generated Workpiece.

Gleichzeitig hängt die Produktivität des Thixoschmiedens von der für das Erwärmen benötigten Zeit ab. Heute verfügbare, induktiv arbeitende Erwärmungseinrichtungen benötigen in der Regel wenige Minuten, um einen konventionelle Abmessungen aufweisenden Bolzen in den für das Thixoschmieden erforderlichen Fest-/Flüssigzustand zu bringen. Aus diesem Grund werden üblicherweise mehrere Aufheizstationen gleichzeitig eingesetzt, welche so zeitversetzt arbeiten, daß für das in wesentlich kürzeren Taktzeiten arbeitende Schmiedewerkzeug zu Beginn jedes neuen Arbeitstaktes fertig erwärmte Werkstoff-Billets zur Verfügung stehen. At the same time, the productivity of thixo forging depends on the time required for heating. today Available induction heating devices usually take a few minutes to get one conventional bolts in the for the solid / liquid state required for thixo forging bring. For this reason, there are usually several Heating stations used simultaneously, which so work with a time shift that for that in much shorter time Cycle-working forging tool at the beginning of each ready-heated material billets for a new work cycle To be available.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich bei verkürzten Bearbeitungszeiten Werkstücke durch Thixoschmieden kostengünstig herstellen lassen. The object of the invention is a method and a suitable one for performing this method To create device with which shortened Processing times of workpieces by thixo forging can be produced inexpensively.

Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Schmieden von Werkstücken aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Leichtmetall oder Stahl, gelöst,

- bei dem der Werkstoff auf eine Temperatur erwärmt wird, in dem er sich in einem teilfesten/teilflüssigen Zustand befindet,
- bei dem die mindestens zwei Gesenke eines zu diesem Zeitpunkt geöffneten Werkzeugs mit jeweils einer für die vollständige Füllung ausreichenden Werkstoffmenge des im teilfesten/teilflüssigen Zustand befindlichen Werkstoffs beschickt werden,
- bei dem das Werkzeug anschließend geschlossen wird, so daß seine Gesenke gleichzeitig von dem zuvor jeweils in sie eingebrachten Billets ausgefüllt werden, und
- bei dem das Werkzeug geschlossen gehalten wird, bis der Werkstoff in für die Weiterverarbeitung ausreichendem Maße erstarrt ist.

Starting from the prior art explained above, this object is achieved by a method for forging workpieces from a metallic material, in particular light metal or steel.

- at which the material is heated to a temperature in which it is in a partially solid / partially liquid state,
in which the at least two dies of a tool opened at this time are each loaded with an amount of material sufficient for complete filling of the material in the partially solid / partially liquid state,
- in which the tool is then closed so that its dies are simultaneously filled in by the billets previously inserted into them, and
- in which the tool is kept closed until the material has solidified to a sufficient extent for further processing.

Gemäß der Erfindung werden in jedem Arbeitsschritt nicht nur ein, sondern mindestens zwei Werkstücke gefertigt. Dazu wird nur ein einziges Werkzeug eingesetzt, in welches mehrere Gesenke eingeformt sind. Die Erfindung nutzt auf diese Weise den Umstand, daß die niedrige Viskosität des teilerstarrten Werkstoffs im Schmiedevorgang selbst nur niedrige Schmiedekräfte für die Umformung erforderlich macht. Auf diese Weise werden innerhalb der jeweils erforderlichen Formfüllungs- und Erstarrungszeit nicht nur ein, sondern mehrere Werkstücke gefertigt. Im Ergebnis ist so die Menge der pro Zeiteinheit fertig geschmiedeten Werkstücke und folglich auch die Produktivität bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise gegenüber dem herkömmlichen Thixoschmieden deutlich erhöht. According to the invention, not in each step only one, but at least two workpieces. Only a single tool is used for this, in which several dies are molded. The invention takes advantage of the fact that the low Viscosity of the partially solidified material in Forging process itself only low forging forces for the forming requires. That way within the required mold filling and Freezing time not just one but several workpieces manufactured. So the result is the amount of pro Unit of time finished forged workpieces and consequently also productivity with the invention Procedure compared to conventional thixo forging clearly increased.

Gleichzeitig kann die Erfindung mit einfachen Mitteln kostengünstig verwirklicht werden. So ist beispielsweise nur eine Schmiedevorrichtung erforderlich, mit der die erforderliche Schmiedekraft für alle Gesenke des einen Werkzeugs gleichzeitig aufgebracht wird. At the same time, the invention can be done with simple means be realized inexpensively. For example only one forging device is required with which the required forging force for all the dies of one Tool is applied simultaneously.

Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung des Werkstoffs in der Art, daß beispielweise jeweils ein bolzenförmiges Billets oder entsprechend abgelängtes Stangenmaterial anderer Geometrie der Erwärmung zugeführt und anschließend in die Gesenke eingelegt wird. The material is preferably heated in the Art that, for example, each a bolt-shaped billets or other bar stock cut to length Geometry of the heating fed and then into the Dies is inserted.

Eine weitere Steigerung der Effektivität eines erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich dadurch erreichen, daß die Erwärmung des Werkstoffs im Durchlauf erfolgt. Im Durchlauf kann das benötigte Vormaterial schnell und wirksam auf die Temperaturen erwärmt werden, in der sie thixotrope Eigenschaften besitzen. Gleichzeitig kann durch Wahl geeigneter Durchlaufzeiten auf einfache Weise sichergestellt werden, daß der erwärmte Werkstoff in ausreichender Mengebereitsteht, um nach Fertigstellung eines Schmiedevorgangs neu in die Gesenke des Schmiedewerkzeugs eingebracht zu werden. A further increase in the effectiveness of a The inventive method can be achieved that the material is heated continuously. in the Pass through the required input material quickly and be effectively warmed to the temperatures in which they are possess thixotropic properties. At the same time by choosing suitable throughput times in a simple way ensure that the heated material in sufficient quantity is available to complete after completion of a forging process in the dies of the Forging tool to be introduced.

Besonders praxisgerecht läßt sich die Erwärmung des Werkstoffs bewerkstelligen, indem der Werkstoff durch Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes induktiv erwärmt wird. Abhängig vom jeweils verwendeten Werkstoff und der Dimension der herzustellenden Bauteile kann es jedoch auch zweckmäßg sein, konventionelle Strahlungs- oder Konvektivöfen für die Erwärmung des Werkstoffs einzusetzen. The heating of the Accomplish the material by passing the material through Action of an electromagnetic field inductive is heated. Depending on the material used and the dimension of the components to be manufactured however, it may also be expedient to use conventional radiation or convective ovens for heating the material use.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung der Gesenke mit den Werkstoffportionen zeitgleich erfolgt. A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the loading of the With the material portions at the same time.

Durch die zeitgleiche Beschickung aller Gesenke des Schmiedwerkzeugs wird sichergestellt, daß die in die Gesenke eingebrachten Billets hinsichtlich ihres thixotropen Verhaltens dieselben Eigenschaften aufweisen. Through the simultaneous loading of all dies of the Forging tool ensures that the in the Dies brought in their tickets thixotropic behavior have the same properties.

Günstig ist es darüber hinaus, die Billets mindestens während ihrer Erwärmung unter einer Sauerstoffreduzierten Atmosphäre, insbesondere einer Schutzgas- Atmosphäre, zu halten. Indem der Kontakt des auf eine Temperatur, die nahe der Schmelztemperatur liegt, erwärmten Werkstoffs mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft verhindert wird, wird seine Oxidation trotz der hohen Erwärmungstemperatur sicher vermieden. Dies erweist sich als besonders wichtig bei der erfindungsgemäßen Verarbeitung von Stählen und vergleichbar oxidationsempfindlichen Werkstoffen. Werden solche Werkstoffe eingesetzt, so kann es vorteilhaft sein, die Erwärmung der Billets, den Transport der Werkstoffportionen zwischen der jeweils verwendeten Erwärmungseinrichtung und dem Werkzeug sowie die Beschickung des Werkzeugs im Ganzen unter einer Sauerstoff-reduzierten Atmosphäre erfolgen zu lassen, um eine das Schmiedeergebnis ungünstig beeinflussende Oxidation des Werkstoffs an jeder Stelle des Erwärmungs- und Beschicksprozesses sicher zu vermeiden. It is also cheap, the tickets at least while warming up under a Oxygen-reduced atmosphere, especially a protective gas Atmosphere, hold. By the contact of the on a Temperature that is close to the melting temperature, warmed material with the oxygen in the ambient air its oxidation is prevented despite the high Avoid heating temperature safely. It turns out as particularly important in the invention Processing steel and comparable materials sensitive to oxidation. Become such Materials used, it may be advantageous to Warming up the billets, transporting the Portions of material between those used Heating device and the tool as well as the Loading the tool as a whole under one Let oxygen-reduced atmosphere take place one that adversely affects the forging result Oxidation of the material at every point of the heating and safely avoid the loading process.

Der Entstehung von Lunkern kann dadurch vorgebeugt werden, daß der Werkstoff während der Erstarrung unter Druck gehalten wird. Erfahrungsgemäß ist bei einer drucklosen Erstarrung die Entstehung unvermeidbar. The formation of cavities can thus be prevented be that the material under solidification under Pressure is maintained. Experience has shown that one unpressurized solidification the inevitable emergence.

Die voranstehend genannte Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, die mit einer Erwärmungseinrichtung, einer ein mindestens zwei Gesenke aufweisendes Werkzeug umfassenden Schmiedeeinrichtung und mit einer Beschickungseinrichtung ausgestattet ist, welche in der Erwärmungseinrichtung bis zum teilfesten/teilflüssigen Zustand erwärmte Billets zu dem Werkzeug transportiert und die Gesenke des Werkzeugs jeweils einzeln beschickt. The above task is also accomplished by a Device for performing an inventive Process solved with a heating device, a tool having at least two dies comprehensive forging facility and with a Feeding device is equipped, which in the Heating device up to partially solid / partially liquid Condition warmed billets transported to the tool and feed the dies of the tool individually.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch: Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims an exemplary embodiment below illustrative drawing explained in more detail. Show it schematically:

Fig. 1a-1c eine Vorrichtung zum Thixoschmieden von Werkstücken in drei Betriebsstellungen in seitlicher, längsgeschnittener Ansicht, FIGS. 1a-1c an apparatus for thixoforging workpieces in three operating positions in a lateral, longitudinal sectional view,

Fig. 2a-2c die Vorrichtung zum Thixoschmieden in einem Schnitt entlang der in Fig. 1a eingezeichneten Schnittlinie X-X in den den Fig. 1a-1c entsprechenden Betriebsstellungen. FIGS. 2a-2c, the device for thixoforging in a section along the in Fig. 1a section line XX in FIGS. 1a-1c respective operating positions.

Die Vorrichtung 1 zum Thixoschmieden von gleich geformten Werkstücken W1, W2 weist eine Schmiedeeinrichtung 2, eine Beschickungseinrichtung 3 und induktiv arbeitende Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b auf. Dabei kann die Vorrichtung 1 mit einer Haube 5 ausgestattet sein, in welcher die Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b mit mindestens ihrem Hochtemperaturteil, die Beschickungseinrichtung 3und die Schmiedeeinrichtung 2 unter einer Schutzgasatmosphäre gehalten werden. The device 1 for thixo forging of workpieces W1, W2 of the same shape has a forging device 2 , a loading device 3 and induction heating devices 4 a, 4 b. The device 1 can be equipped with a hood 5 in which the heating devices 4 a, 4 b with at least their high-temperature part, the charging device 3 and the forging device 2 are kept under a protective gas atmosphere.

Die Schmiedeeinrichtung 2 weist ein in eine obere Hälfte 6a und eine untere Hälfte 6b geteiltes Werkzeug 6 auf. In die obere Hälfte 6a des Werkszeugs 6 ist der obere Teil 7a, 8a von zwei Gesenken 7, 8 eingeformt. Die untere Hälfte 7b, 8b der Gesenke 7, 8 ist in der unteren Hälfte 6b des Werkzeugs 6 ausgebildet. Durch die Gesenke 7, 8 ist bei geschlossenem Werkzeug 6 die Form der Werkstücke W1, W2 bestimmt. The forging device 2 has a tool 6 divided into an upper half 6 a and a lower half 6 b. In the upper half 6 a of the tool 6 , the upper part 7 a, 8 a of two dies 7 , 8 is formed. The lower half 7 b, 8 b of the dies 7 , 8 is formed in the lower half 6 b of the tool 6 . The dies 7 , 8 determine the shape of the workpieces W1, W2 when the tool 6 is closed.

Die Beschickungseinrichtung 3 ist mit einer rohrförmig ausgebildeten Förderstrecke 9a, 9b ausgestattet, über welche auf eine Temperatur, in der sie aufgrund ihres teilflüssigen/teilstarren Zustands thixotrope Eigenschaften aufweisen, erwärmte Werkstoffportionen in Form von bolzenförmigen Billets P vom Ausgang der jeweiligen Erwärmungseinrichtung 4a, 4b zu den Gesenken 7, 8 gefördert werden. The loading device 3 is equipped with a tubular conveyor 9 a, 9 b, via which heated portions of material in the form of bolt-shaped billets P from the outlet of the respective heating device 4 a to a temperature in which they have thixotropic properties due to their partially liquid / partially rigid state , 4 b to the dies 7 , 8 are promoted.

Jedem der Gesenke 7, 8 ist mindestens eine der für sich eigenständigen, induktiv arbeitenden Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b zugeordnet. Die Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b besitzen jeweils ein Gehäuse 10, das die Werkstoffportionen P geradlinig auf einer Förderbahn 11 durchläuft. Ober- und unterhalb in regelmäßigen Abständen längs der Förderbahn 11 verteilt sind quer zur Förderbahn 11 sich erstreckende Heizleiterschleifen 12a, 12b angeordnet, welche ein elektromagnetisches Feld in die Werkstoffportionen P induzieren. Durch dieses Feld werden die Werkstoffportionen P auf ihrem Weg durch die Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b bis auf die für das Thixoschmieden erforderliche Temperatur erwärmt, mit der sie die Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b verlassen. Each of the dies 7 , 8 is assigned at least one of the independent, inductively operating heating devices 4 a, 4 b. The heating devices 4 a, 4 b each have a housing 10 which runs through the material portions P in a straight line on a conveyor track 11 . Distributed above and below at regular intervals along the conveyor track 11 are heating conductor loops 12 a, 12 b extending transversely to the conveyor track 11 , which induce an electromagnetic field in the material portions P. This field heats the material portions P on their way through the heating devices 4 a, 4 b to the temperature required for thixo forging, at which they leave the heating devices 4 a, 4 b.

Die beispielsweise aus einem Aluminium-Werkstoff bestehenden, in bekannter Weise erzeugter Billets P werden in den Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b so weit erwärmt, daß sie sich beim Verlassen der Erwärmungseinrichtungen 4a bzw. 4b zum einen Teil im flüssigen und zum anderen Teil im noch erstarrten Zustand befinden (Fig. 1a, 2a). Die Einspeisung und der Transport der Billets P erfolgt dabei so, daß fertig erwärmte Billets P im wesentlichen gleichzeitig am Ausgang der Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b bereit stehen. Dort werden sie von der Beschickungseinrichtung 3 übernommen, um dann zeitgleich in die Gesenke 7, 8 eingelegt zu werden. The billets P, for example made of an aluminum material and produced in a known manner, are heated in the heating devices 4 a, 4 b to such an extent that they leave the heating devices 4 a and 4 b partly in the liquid and partly in the other are still in the solidified state ( Fig. 1a, 2a). The feeding and transport of the billets P is carried out in such a way that fully heated billets P are essentially simultaneously available at the outlet of the heating devices 4 a, 4 b. There they are taken over by the loading device 3 so that they can then be inserted into the dies 7 , 8 at the same time.

Im fertig erwärmten Zustand weisen die Billets P nach wie vor eine feste Form auf. Diese erlaubt, sie stückweise und zeitgleich über die jeweilige Förderstrecke 9a, 9b der Beschickungseinrichtung 3 in die den Erwärmungseinrichtungen 4a, 4b jeweils zugeordneten Gesenke 7 bzw. 8 des Werkzeugs 6 befördern zu lassen. Das Werkzeug 6 ist währenddessen geöffnet, indem seine obere Hälfte 6a mittels einer nicht dargestellten Presse in eine Öffnungsstellung angehoben worden (Fig. 1b, 2b) ist. Über im einzelnen nicht dargestellte Führungseinrichtungen der Beschickungseinrichtung 3 werden die Billets P in die Gesenke 7, 8 gelegt. Nach dieser zeitgleichen Beschickung der Gesenke 7, 8 des Werkzeugs 6 mit jeweils einem Billet P wird das Werkzeug 6 geschlossen, indem die obere Werkzeughälfte 6a aus ihrer Öffnungsstellung in eine Schmiedestellung abgesenkt wird, so daß die Werkzeughälften 6a, 6b fest aufeinander sitzen. In the fully heated state, the billets P still have a solid shape. This allows them to be conveyed piece by piece and at the same time via the respective conveying path 9 a, 9 b of the loading device 3 into the dies 7 and 8 of the tool 6 respectively assigned to the heating devices 4 a, 4 b. The tool 6 is open during which, by its upper half 6 has a raised by means of an unillustrated press in an open position (Fig. 1b, 2b). The billets P are placed in the dies 7 , 8 via guide devices (not shown in detail) of the loading device 3 . After this simultaneous loading of the dies 7 , 8 of the tool 6 , each with a billet P, the tool 6 is closed by lowering the upper tool half 6 a from its open position into a forging position, so that the tool halves 6 a, 6 b are firmly seated on one another ,

Im Zuge des Schließvorgangs werden die in die Gesenke 7, 8 eingelegten Billets P Scherkräften ausgesetzt. Aufgrund dieser Belastungen zerbricht die durch die festen Bestandteile bis dahin gebildete feste Struktur des Billetswerkstoffs. Es entsteht eine Suspension aus flüssigen und kleinteiligen festen Werkstoffbestandteilen. Der in die Gesenke 7, 8 eingelegte Werkstoff verteilt sich in diesem Zustand beim Schließen der Gesenke 7, 8 schnell in dem sich bildenden Hohlraum. Er füllt aufgrund seiner guten Fließfähigkeit dabei auch Gesenke 7, 8 von komplexer Form sicher aus, ohne daß dazu besonders hohe Preßkräfte erforderlich wären. In the course of the closing process, the billets P inserted into the dies 7 , 8 are exposed to shear forces. As a result of these loads, the solid structure of the billet material formed up to that point by the solid components breaks down. A suspension of liquid and small-scale solid material components is created. The inserted in the dies 7, 8 material dispersed in this state during the closing of the dies 7, 8 quickly in the forming cavity. Because of its good flowability, it also reliably fills dies 7 , 8 of complex shape without requiring particularly high pressing forces.

Nach dem Formfüllungsvorgang wird das Werkzeug 6 der Schmiedevorrichtung 2 solange geschlossen gehalten, bis der in den Gesenken 7, 8 enthaltene Werkstoff soweit erstarrt ist, daß die aus ihm gebildeten Werkstücke W1, W2 der Weiterverarbeitung zugeführt werden können. Während der Erstarrungsphase wird der Werkstoff unter einem Druck gehalten, der die Entstehung von Lunkern während des Erstarrens verhindert (Fig. 1c, 2c). Auf diese Weise werden pro Arbeitstakt der Schmiedevorrichtung mindestens 2 zwei Werkstücke W1, W2 fertig gestellt. BEZUGSZEICHEN 1 Vorrichtung zum Thixoschmieden von Werkstücken W1, W2
2 Schmiedeeinrichtung
3 Beschickungseinrichtung
4a, 4b Erwärmungseinrichtungen
5 Haube
6 Werkzeug
6a obere Hälfte des Werkzeugs 6
6b untere Hälfte des Werkzeugs 6
7 Gesenk des Werkzeugs 6
7a oberer Teil des Gesenks 7
7b unterer Teil des Gesenks 7
8 Gesenk des Werkzeugs 6
8a oberer Teil des Gesenks 8
8b unterer Teil des Gesenks 8
9a, 9b Förderstrecken
10 Gehäuse
11 Förderbahn
12a, 12b Heizleiterschleifen
P Billets
W1, W2 Werkstücke
After the mold filling process, the tool 6 of the forging device 2 is kept closed until the material contained in the dies 7 , 8 has solidified to such an extent that the workpieces W1, W2 formed from it can be fed for further processing. During the solidification phase, the material is kept under a pressure that prevents the formation of cavities during the solidification ( Fig. 1c, 2c). In this way, at least 2 two workpieces W1, W2 are completed per work cycle of the forging device. REFERENCE SIGNS 1 Device for thixo forging workpieces W 1 , W 2
2 forging equipment
3 loading device
4 a, 4 b heating devices
5 hood
6 tools
6 a upper half of the tool 6
6 b lower half of the tool 6
7 die of the tool 6
7 a upper part of the die 7
7 b lower part of the die 7
8 die of the tool 6
8 a upper part of the die 8
8 b lower part of the die 8
9 a, 9 b conveyor lines
10 housing
11 conveyor track
12 a, 12 b heating conductor loops
P billets
W1, W2 workpieces

Claims

1. Method for forging workpieces (W1, W2) from a metallic material, in particular light metal or steel,
at which the material is heated to a temperature at which it is in a partially solid / partially liquid state,
in which the at least two dies ( 7 , 8 ) of a tool ( 6 ) opened at this time are each loaded with an amount (P) of the material in the partially solid / partially liquid state that is sufficient for complete filling,
in which the tool ( 6 ) is closed so that its dies ( 7 , 8 ) are simultaneously filled by the quantities of material (P) previously introduced into them, and
in which the tool ( 6 ) is kept closed until the material has solidified to a sufficient extent for further processing.

2. The method according to claim 1, characterized characterized that warming of the material is done in portions.

3. The method according to claim 2, characterized characterized in that the material in Form of billets warmed and placed in the dies becomes.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating of the material in the pass or cyclically.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that heating the material inductively, conductively or done by heat radiation.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the feeding of the dies ( 7 , 8 ) with the billets (P) takes place simultaneously.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the billets (P) are kept under an oxygen-reduced atmosphere at least between their heating and the filling of the dies ( 7 , 8 ).

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating of the billets (P), the transport of the billets (P) between the heating device used in each case and the tool and the loading of the tool ( 6 ) with the billets (P) under an oxygen-reduced atmosphere.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material during solidification under pressure is held.

10. Apparatus for carrying out a method designed according to claims 1 to 9 with a heating device ( 4 a, 4 b), a tool ( 6 ) comprising at least two dies ( 7 , 8 ) and a forging device ( 2 ) and a loading device ( 3 ), which transports heated material quantities (P) to the tool ( 6 ) in the heating device ( 4 a, 4 b) up to the partially solid / partially liquid state and the dies ( 7 , 8 ) of the tool ( 6 ) each with an amount of material (P ) loaded.

11. The device according to claim 2, characterized in that the heating device ( 4 a, 4 b) heats the respective amounts of material (P) inductively, conductively or by heat radiation.

12. Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that each die ( 7 , 8 ) of the tool ( 6 ) is assigned its own heating device ( 4 a, 4 b).

13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the tool ( 6 ) in two tool halves ( 6 a, 6 b) is formed divided and that the parting plane of the tool ( 6 ) by the dies ( 7 , 8 ) runs.

14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that at least the transport path ( 9 a, 9 b) between the heating device ( 4 a, 4 b) and the tool ( 6 ) is surrounded by a housing ( 5 ), which is filled with an oxygen-reduced atmosphere.