DE3641695C2 - Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug, womit napfförmige Werkstücke mit verschiedenen Innen- und Bodenformen realisierbar sind.

Das Verfahren findet in der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere in der Klein- und Mittelserien­ fertigung, Anwendung.

Zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus Voll­ material bei Raumtemperatur werden hauptsächlich die Verfahren Fließpressen und Taumelpressen angewendet.

Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie infolge der hohen Werkzeugkosten, die aus dem hohen Form­ speicherungsgrad und der großen Beanspruchung, der sie standhalten müssen, resultieren, wenig flexibel und dadurch nur für große Stückzahlen rentabel sind. Die Kombination mit spanenden Verfahren in einem Arbeitsgang sowie die Herstellung von Teilen mit Innengewinde ist bei beiden Verfahren nicht möglich. Beim Fließpressen von Stahl sind außerdem noch Vorbehandlungsarbeitsgänge notwendig. Die beim Taumelpressen erreichbaren Umform­ grade bei der Herstellung napfförmiger Teile sind durch die für dieses Verfahren notwendige konische Stempelform sowie Verfahrensbedingungen stark begrenzt.

Die in DD WP 99 521 vorgeschlagene Lösung zur Herstellung napfförmiger Werkstücke durch Keilquerwalzen hat den Nachteil, daß die Werkzeuge für die Außenform nicht universell einsetzbar sind, große Walzkräfte durch die Linienberührung zwischen Werkstück und Werkzeug erfor­ derlich sind und die Kombination mit spanenden Verfahren nicht möglich ist. In DD WP 64 024 und DD WP 89 819 wird vorgeschlagen, durch radienförmiges Walzen einer Ronde und Umlenkung des Werkstoffes in die Zarge napfförmige Werkstücke zu erhalten. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß hier von Ronden, die in ihrer Herstellung und vom Ausgangsmaterial (Blechtafeln) teurer sind als Stangen­ abschnitte, ausgegangen werden muß und daß durch das Umlenken des Werkstoffflusses in die Zarge mit an den Walzen befindlichen Schultern die Ausgangsblechdicke und damit der Umformgrad stark begrenzt sind. Außerdem sind infolge des rein axialen Werkstoffflusses in der Zarge und der Methode der Werkstoffumlenkung keine kreisför­ migen Innenprofile herstellbar. Die Walzen können aufgrund der Abhängigkeit der Lage der Schulter vom Werkstückdurchmesser nicht universell eingesetzt werden.

Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung rotations­ symmetrischer Hohlkörper ist das Drückwalzen (DE-Z ind. Fertigung 70, [1980] S. 693-696). Dabei wird ein bereits vorhandenes dickwandiges Hohlteil mit Hilfe von ein, zwei oder drei Drückwalzen auf einem umlaufenden Dorn auf die gewünschte Kontur und eine geringere Wandstärke abgestreckt. Massive zylindrische Rohteile, die noch keine Bohrung aufweisen, sind mit diesem Verfahren nicht bearbeitbar!

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug zu schaffen, bei dem mit einfachen Werkzeugen, einer einfachen Werkzeugkinematik und verhältnismäßig geringeren Umformkräften eine große Formenvielfalt der Werkstücke erreichbar ist und eine gute Kombination mit spanenden Verfahren, insbesondere dem Drehen sowie mit anderen Umformverfahren möglich wird, wobei gleichzeitig eine rationelle und arbeitszeitsparende Herstellung der rotationssymmetrischen Hohlkörper mit verschiedenen Haupt- und Nebenformen unter den Voraussetzungen einer hohen Flexibilität des Verfahrens gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst. Unter Verwendung eines Formstempels, eines Gegenstempels oder eines Spannfutters sowie einer oder mehrerer Rollen und/oder Kugeln wird das massive, rotationssymmetrische und vor­ zugsweise Raumtemperatur besitzende Ausgangsmaterial zwischen Form- und Gegenstempel oder im Spannfutter eingespannt, in Drehbewegung versetzt und durch den Formstempel mit einer Axialkraft belastet wird, so daß in dem Ausgangsmaterial ein definierter Spannungszustand vorliegt. In diesem Zustand beginnt dann die vorzugsweise axial fortschreitende Durchmesserreduzierung durch die Rollen oder Kugeln, die zur Folge hat, daß der Formstempel in den Werkstoff eindringt. Dabei wird der Werkstoff nur dort plastifiziert, wo es zu einer Überlagerung der durch den Formstempel erzeugten axialen und der von den Rollen oder Kugeln erzeugten axialen und radialen Spannungen kommt. In dieser partiellen Umform­ zone fließt der verdrängte Werkstoff radial ab und wird dann durch die Rollen oder Kugeln axial verschoben oder zum axialen Abfließen umgelenkt. Die Wanddicke des so geschaffenen, einseitig offenen Hohlkörpers entspricht dann dem Spalt zwischen dem Formstempel und den Rollen oder Kugeln. Stirnseitige Formelemente am Boden des Hohlkörpers werden durch die entsprechende Negativform in Form- und/oder Gegenstempel erzeugt. Der Umformvorgang wird beendet, indem die Rollen und/oder Kugeln außer Eingriff gebracht werden oder ihre Vorschubbewegung gestoppt wird.

Die Erfindung soll nachfolgend durch ein Ausführungs­ beispiel für das Herstellen eines napfförmigen Werk­ stückes aus Al99,5 F7 erläutert werden.

In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Grundvariante in Anfangs- und Endstellung und

Fig. 2 und Fig. 3 Verfahrensvarianten jeweils in Anfangs- und Endstellung.

Das Ausführungsbeispiel soll nach der Grundvariante (Fig. 1) erfolgen.

Das umzuformende rotationssymmetrische Halbzeug 4 wird koaxial zwischen Formstempel 1 und Gegenstempel 2 mit einer definierten Druckkraft 5 gespannt. Nachdem über den Formstempel 1 das Halbzeug 4 und der Gegenstempel 2 in Drehung versetzt wurden, beginnt die axiale Vorschub­ bewegung der Rolle 6, die so zugestellt wurde, daß sie den gewünschten Außendurchmesser des Hohlkörpers 8 erzeugt. Der aus dem Kern des Halbzeuges 4 abfließende Werkstoff wird gemeinsam mit dem aus der durch die Rolle 6 abgestreckten Randzone axial über den Formstempel 1, der bei diesem Vorgang einen axialen Weg zurückgelegt hat, geschoben und bildet die Wand des Hohlkörpers 8.

Der Umformvorgang ist beendet, wenn die Rolle 6 nicht mehr am Hohlkörper 8 angreift. Die Entnahme des fertigen Hohlkörpers 8 erfolgt nach dem Zurückfahren des Gegen­ stempels 2 durch Abstreifen vom Formstempel 1 mit einer, in der Zeichnung nicht dargestellten, Abstreifer­ einrichtung.

Claims (1)

1. Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug, unter Verwendung eines Formstempels (1), eines Gegenstempels (2) oder eines Spannfutters (3) und einer oder mehrerer Drückrollen oder Kugeln (6), bei welchem das zwischen Formstempel (1) und Gegenstempel (2) oder im Spannfutter (3) eingespannte rotierende massive Halbzeug (4) durch den Formstempel (1) mittels einer Axialkraft (5) in einen definierten Spannungszustand versetzt wird und das axial fortschreitende Eindringen des Formstempels (1) gleichzeitig mit der axial fortschreitenden Durchmesserreduzierung des massiven Halbzeuges (4) durch die Rollen und/oder Kugeln (6) erfolgt, wobei der Werkstoff nur in der partiellen Umformzone plastifiziert wird, wo es zu einer Überlagerung der durch den Formstempel (1) erzeugten axialen und der durch die Rollen und/oder Kugeln (6) erzeugten axialen und radialen Spannungen kommt, und der verdrängte Werkstoff über den Formstempel (1) geschoben wird und/oder entgegen der Rollenbewegung (7) abfließt.