DE3112248A1

DE3112248A1 - Method for shaping workpieces without cutting

Info

Publication number: DE3112248A1
Application number: DE19813112248
Authority: DE
Inventors: Ladislav Dipl.-Ing. 8000 München Koydl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE3112248C2

Abstract

The invention describes a method for shaping workpieces without cutting. In this process, a casting mould has an outline which corresponds to the negative of the final shape of the workpiece. A wear-resistant layer is first applied to this outline, and is then covered by a reinforcing layer if so desired. Furthermore, the body of the actual workpiece itself is preferably cast from an alloy with a low melting point. The method is especially well suited for manufacturing deep-drawing dies workpieces, ingot moulds and all workpieces which must have a wear-resistant surface. <IMAGE>

Description

Verfahren zur sPanlosen Formgebung von WerkstückenProcess for the chipless shaping of workpieces

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spanlosen Formgebung von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a method for non-cutting shaping of workpieces according to the preamble of the main claim.

Unter Werkstücken sind in diesem Zusammenhang im wesentlichen Werkzeuge für die spanlose Blechbearbeitung, Kokillen und all solche Bauteile zu verstehen, bei denen es in erster Linie auf eine verschleißfeste Oberfläche ankommt. Solche Werkstücke werden in der Regel aus Rohlingen hergestellt, an denen zur Formgebung umfangreiche Zerspanungsarbeiten wie Fräsen, Hobeln u.s.w. durchgeführt werden müssen. Das führt zu hohen Bearbeitungskosten. Darüber hinaus sind die Werkstücke teilweise aus hochwertigen Materialien gefertigt, um eine verschleißfeste Oberfläche zu erhalten. In vielen Fällen ist aber dieses hochwertige Material für den übrigen Werkstückkörper nicht notwendig bzw. wären hierfür Werkstoffe mit anderen Eigenschaften vorteilhafter.In this context, workpieces are essentially tools for non-cutting sheet metal processing, molds and all such components, where the most important thing is a wear-resistant surface. Such Workpieces are usually made from blanks that are used for shaping extensive machining work such as milling, planing, etc. must be carried out. This leads to high processing costs. In addition, the workpieces are partial made of high quality materials to obtain a wear-resistant surface. In many cases, however, this high-quality material is used for the rest of the workpiece body not necessary or materials with other properties would be more advantageous for this.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Herstellung und Formgebung solcher Werkstücke zu vereinfachen und für sie die Werkstoffe zu verwenden, deren Eigenschaften für den åeweiligen Einsatz ausreichend sind.The object of the invention is therefore the production and shaping To simplify such workpieces and to use the materials for them, their Properties are sufficient for the respective use.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, the object is achieved with the features of the main claim solved. Further advantageous embodiments of the invention emerge from the Subclaims.

Je nach Art des herzustellenden Werkstückes kann die Gießform als Dauerform ausgelegt sein oder aber beim Trennen vom Werkstück zerstört werden. Eine solche nur einmal zu verwendende Form bietet sich bei Ziehwerkzeugen an, da diese in der Regel nur in einem Exemplar hergestellt werden. Die Gießform wird hier in der Regel aus entsprechend geformtem Holzblock bestehen, an den, entweder vor oder nach dem Aufbringen der verschleißfesten Schicht, Schalungswände angebracht werden für das Aufgießen des Trägermaterials. Die Trennung von Gießform und Werkzeug erfolgt durch Abbrennen des Holzblocks. Besitzt die für die Formgebung maßgebliche Oberfläche des Holzblocks eine hohe Oberflächengüte und entspricht sie der endgültigen Form des Werkzeugs, so kann das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Werkzeug nach dem Trennen von der Gießform ohne weitere Nachbearbeitung eingesetzt werden.Depending on the type of workpiece to be produced, the mold can be used as Be designed permanent form or be destroyed when separating from the workpiece. One Such a form, which can only be used once, is ideal for drawing tools, as these usually only be produced in one copy. The mold is here in usually consist of a suitably shaped block of wood to which, either in front of or After applying the wear-resistant layer, formwork walls are attached for pouring on the carrier material. The mold and tool are separated by burning the block of wood. Has the relevant surface for shaping of the wood block has a high surface quality and corresponds to the final shape of the tool, the tool produced by the method according to the invention can can be used after separation from the mold without further processing.

Denkbar ist bei Ziehwerkzeugen auch, daß der maßgebliche Teil der Gießform lediglich aus einem Blech besteht, das durch Hämmern oder in sonstiger Weise die Blechform aufweist, die später mit dem Ziehwerkzeug hergestellt werden soll. In diesem Fall wird das Blech mit einem geeigneten Trennungsmittel bestrichen, bevor die verschleißfeste Schicht aufgebracht wird. Das Aufgiessen des Trägermaterials kann in ähnlicher Weise wie oben geschehen. Die Verwendung eines Blechs als Gießform hat weiter den Vorteil, daß mit ihm sowohl Unter- als auch Oberteil maßgenau hergestellt werden können. Ein aufwendiges Einpassen der beiden Teile entfällt.With drawing tools it is also conceivable that the relevant part of the Casting mold consists only of a sheet metal that is hammered or otherwise Way has the sheet metal shape, which will later be made with the drawing tool target. In this case, the sheet is coated with a suitable release agent, before the wear-resistant layer is applied. The pouring of the carrier material can be done in a similar way as above. The use of sheet metal as a casting mold has the further advantage that both the lower and upper parts are made to measure with it can be. There is no need for time-consuming fitting of the two parts.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Wiederverwendung des Trägermaterials.Another advantage of the method according to the invention is that Reuse of the carrier material.

Ist ein Werkstück abgenutzt oder wird es nicht mehr gebraucht, so wird das Trägermaterial durch Erwärmen und Schmelzen von der verschleißfesten Schicht getrennt.If a workpiece is worn out or is no longer needed, so the carrier material is removed from the wear-resistant layer by heating and melting separated.

Es kann für die Herstellung eines neuen Werkstücks wieder verwendet werden, während die verschleißfeste Schicht verschrottet wird. Die Verwendung von niedrig schmelzenden Legierungen wirken sich hier besonders vorteilhaft aus.It can be used again to manufacture a new workpiece while the wear-resistant layer is scrapped. The usage of Alloys with a low melting point are particularly advantageous here.

Ganz allgemein erhält man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Werkstücke, die sich durch hohe Standzeiten bei niedrigen Werkstoffkosten auszeichnen bzw. bei denen der Werkstoff des Trägermaterials so gewählt werden kann, daß er den jeweiligen Anforderungen entspricht.In general, the process according to the invention gives workpieces, which are characterized by long service lives at low material costs or at which the material of the carrier material can be chosen so that it meets the respective Requirements.

In der Regel wird man für das Trägermaterial eine Legierung auf Zink- oder Aluminiumbasis verwenden. Treten beim Einsatz des Werkstücks an diesem hohe Druckspannungen auf, wird man als Trägermaterial beispielsweise Grauguß wählen.As a rule, an alloy based on zinc is used for the carrier material. or use aluminum base. When using the workpiece, step on this high For example, gray cast iron will be selected as the carrier material.

Die verschleißfeste Schicht kann durch Galvanisieren, Plattieren, Aufdampfen oder in sonstiger bekannter Weise -aufgetragen werden. Ihre Schichtdicke richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen; es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, wenn sie mit einer zusätzlichen Verstärkungsschicht hinterlegt wird. Diese Verstärkungsschicht kann aus Stahl bestehen und durch Flammspritzen aufgebracht werden. Die verschleißfeste Schicht selbst kann aus einem Verbundmaterial aus Nikkel und Siliciumkarbid gebildet sein. Das Siliciumkarbid setzt in diesem Fall die Adhäsionsneigung des Nikkels herunter. Als weiteres Verbundmaterial für die verschleißfeste Schicht eignet sich auch eine Zusammensetzung aus einem Metall und einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften. Diese Schicht wird dadurch hergestellt, daß auf die Gießform zunächst ein Verbunmaterial mit mindestens zwei Komponenten, beispielsweise Kupfer und Aluminium, aufgetragen wird. Nach dem Trennen der Gießform vom Werkstück wird eine Komponente, Kupfer oder Aluminium, aus dem Verbundmaterial herausgeätzt. In die dadurch entstandenen Hohlräume wird der Kunststoff gepreßt, der in feiner Granulatform vorliegt.The wear-resistant layer can be made by electroplating, plating, Vapor deposition or be applied in any other known manner. Your layer thickness depends on the respective requirements; but it has been found to be beneficial proven when it is backed with an additional layer of reinforcement. These Reinforcement layer can consist of steel and applied by flame spraying will. The wear-resistant layer itself can consist of a composite material made of nickel and silicon carbide. In this case, the silicon carbide sets the tendency to adhesion of the nickel. As another composite material for the wear-resistant Layer is also a combination of a metal and a plastic with good sliding properties. This layer is produced in that on the Casting mold first a Verbunmaterial with at least two components, for example Copper and aluminum. After separating the mold from the workpiece a component, copper or aluminum, is etched out of the composite material. The plastic is pressed into the cavities created as a result, and the plastic is finer Is in the form of granules.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der Beschreibung von vorteilhaften Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in - Fig. 1 die Herstellung einer Hälfte eines Ziehwerkzeuges in Schnittdarstellung und - Fig. 2 die Herstellung eines Ringflansches'ebenfalls geschnitten.The method according to the invention is explained below with reference to the description of advantageous embodiments and with reference to the enclosed Drawing explained in more detail. The drawing shows in - Fig. 1 the production of a Half of a drawing tool in a sectional view and - FIG. 2 shows the production of a Ring flange 'also cut.

Eine Gießform 1 weist eine Kontur auf1 die der Negativform der endgütligen Form einer Werkzeughälfte 2 entspricht. Die Kontur wird durch Galvanisieren mit einer verschleißfesten Schicht 3 überzogen, die aus einem Verbundmaterial aus Nickel und Siliciumkarbid besteht.A casting mold 1 has a contour 1 that of the negative mold of the final Shape of a tool half 2 corresponds. The contour is made by electroplating with coated with a wear-resistant layer 3 made of a composite material of nickel and silicon carbide.

Je nachdem aus welchem Material die Gießform 1 gewählt wird, ist es gegebenenfalls notwendig, ihre Kontur vor dem Galvanisieren mit einem geeigneten Mittel zu behandeln, so daß die Gießform keine feste Verbindung mit der verschleißfesten Schicht eingeht. Die verschleißfeste Schicht 3 wird mit einer Verstärkungsschicht 4 hinterlegt, die aus Stahl besteht und durch Flammspritzen aufgebracht wird. Danach wird über die Verstärkungsschicht 4 eine als Trägerschicht dienende Zinklegierung aufgegossen, die nach dem Erstarren den eigentlichen Werkzeugkörper 5 bildet. Schalungswände 6 begrenzen beim Gießen die Form des Werkzeugkörpers 5.Depending on which material the casting mold 1 is selected from, it is if necessary, their contour before electroplating with a suitable Treat means so that the mold does not have a firm connection with the wear-resistant Shift comes in. The wear-resistant layer 3 is provided with a reinforcement layer 4th deposited, which consists of steel and is applied by flame spraying. Thereafter becomes a zinc alloy serving as a carrier layer over the reinforcement layer 4 poured on, which forms the actual tool body 5 after solidification. Formwork walls 6 limit the shape of the tool body 5 during casting.

In Fig. 2 ist eine Gießform 7 in zwei Formhälften 7a, 7b aufgeteilt. Mit ihr läßt sich ein Ringflansch 8 mit einer verschleißfesten Schicht 3' und einer Verstärkungsschicht 4' in entsprechender Weise wie in Fig. 1 herstellen. Durch die Aufteilung der Form 7 in zwei Formhälften 7a, 7b läßt sie sich als Dauerform verwenden. Es ist aber auch möglich, daß sie einstükkig ausgeführt ist, wenn der Ringflansch 8 nur einmal hergestellt werden soll. In diesem Fall ist nur darauf zu achten, daß die Form 7 aus einem geeigneten Material ist, um sie nach Fertigstellung des Ringsflansches 8 von diesem trennen zu können.In FIG. 2, a casting mold 7 is divided into two mold halves 7a, 7b. With her, an annular flange 8 with a wear-resistant layer 3 'and a Produce reinforcement layer 4 'in a manner corresponding to that in FIG. 1. Through the Dividing the mold 7 into two mold halves 7a, 7b, it can be used as a permanent mold. But it is also possible that it is made in one piece if the annular flange 8 should only be produced once. In this case it is only necessary to ensure that the mold 7 is made of a suitable material to allow it after completion of the annular flange 8 to be able to separate from this.

Sowohl die Werkzeughälfte nach Fig. 1 als auch der Ringflansch nach Fig. 2 sind nach dem Trennen von ihren Gießformen ohne weitere Ifachbearbeitung für ihren vorbestimmten Zweck einsetzbar.Both the tool half according to FIG. 1 and the annular flange according to Fig. 2 are after separation from their molds without further Ifach processing can be used for their intended purpose.

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Claims

Claims: 1. Process for the non-cutting shaping of workpieces by means of a casting mold, the contour of which as a negative shape of the final shape of the workpiece corresponds, characterized in that - the contour of the mold (1, 7) with a wear-resistant layer (3, 3 ') is coated, - over the wear-resistant layer (3, 3 ') carrier material is poured on, which connects to the layer (3, 3') and forms the actual workpiece body (5, 8).

2. The method according to claim 1, characterized in that the carrier material consists of a low-melting alloy.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that between the wear-resistant layer (3, 3 ') and the carrier material a reinforcement layer (4, 4 ') is provided.

4. The method according to claim 3, characterized in that the reinforcing layer (4, 4 ') is made of steel.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the wear-resistant layer (3, 3 ') by electroplating and the reinforcement layer (4, 4 ') is applied by flame spraying.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the wear-resistant layer (3, 3 ') made of a composite material of nickel and Silicon carbide.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the wear-resistant layer (3, 3 ') initially made of a composite material with at least two components is formed and that after separating the mold (1, 7) from the workpiece at least one component of the composite material is etched out and thereby resulting cavities filled with a material with good sliding properties will.

8. The method according to claim 7, characterized in that the composite material consists of copper and aluminum and that either the copper or the aluminum etched out and in the resulting cavities a plastic in fine granulate form is pressed.

9. The method according to claim 8, characterized in that the plastic is a polytetrafluoroethylene

10. The method according to any one of claims 1 to 9, with which a drawing tool is manufactured for metal-cutting sheet metal processing, characterized in that, that the mold consists essentially of a correspondingly shaped sheet metal, attached to the formwork walls for the pouring of the actual tool body are.