DE3142480A1

DE3142480A1 - "verfahren zum herstellen oertlicher mantelverstaerkungen an hohlkoerpern"

Info

Publication number: DE3142480A1
Application number: DE19813142480
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 4400 Steyr Hojas; Bruno Dipl.-Ing. Dr.Techn.H.C. Kralowetz; Rupert 3353 Seitenstetten Wieser
Original assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Current assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DD201393A5; FR2496511A1; AT366938B; JPS57134228A; GB2092041A; ATA623780A

Description

Π & SZ*

.GPM Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Gesellschaft m.b.H. Steyr, Österreich

Verfahren zum Herstellen örtlicher Mantelverstärkungen an Hohlkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen örtlicher Mantelverstärkungen an Hohlkörpern, nach dem der Hohlkörper im zu verstärkenden Bereich erwärmt und dann einem axialen Stauchdruck ausgesetzt wird.

Örtliche Mantelverstärkungen an Hohlkörpern, insbesondere an zylindrischen Rohren als Rohlinge für viele Konstruktionsteile im Fahrzeugbau, Behälter- und Anlagenbau usw. sind erforderlich zur Versteifung und Festigkeitserhöhung oder Wandstärkenverdickung für nachfolgende spanlose oder spanabhebende Bearbeitung u. dgl. Um diese örtlichen Mantelverstärkungen zu erreichen, wird der Hohlkörper nach örtlicher Erwärmung auf Stauchtemperatur axial druckbelastet und so an der erwärmten Stelle angeetaucht. Dabei ist aber ein freies Stauchen in Längsrichtung unmöglich, da bereits geringes Stauchen an der Stauchstelle einen Materialfluß nach außen verursacht, der. zu einer inneren Ringfalte und zu Rißbildungen führt. Um daher das Fließen des Materials nach außen zu verhindern, wird bisher hauptsächlich mittels Stauchform gearbeitet, doch ist wegen der beim Stauchen in der Stauchfora auftretenden Reibung zwischen Material und Form dieser Stauchvorgang begrenzt. Soll eine größere Mantelverstärkung hergestellt werden, istessogpr notwendig, den Stauchvorgang in zwei oder mehreren Operationen mit entsprechend vielen Stauchformen durchzuführen. Abgesehen

davon, ist von vornherein nur ein Stauchen von Hohlkörpern mit einer bestimmten Wandstärke möglich und ein Stauchen beispielsweise dünnwandiger Rohre ausgeschlossen.

Es wurde auch schon ein ganz anderes Stauchverfahren vorgeschlagen, bei dem der Hohlkörper erst während einer axialen Stauchdruckbelastung über einen den Hohlkörper umschließenden Heizinduktorring in Achsrichtung fortschreitend erwärmt wird. Die vom Heizinduktorring auf Stauchtemperatur gebrachte schmale,ringförmige Werkstückzone wandert entsprechend der Heizinduktorbewegung in Längsrichtung des Werkstückes, so daß sich, bedingt durch das gleichzeitige Einwirken des Stauchdruckes, die gewünschte Anstauchung ergibt. Um hier ein Auswärtsfließen des Materials zu verhindern, sind mit dem Heizinduktorring in Längsrichtung verschiebbareDruckrollen angeordnet, die bei Werkstückdrehung außen am Werkstück umlauf end ein Außenstauchen unterbinden. Dieses Stauchverfahren bedarf allerdings eines beträchtlichen Aufwandes und läßt sich vor allem nur sehr langsam verwirklichen, was seinen Einsatz äußerst unwirtschaftlich maeht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß damit die Herstellung praktisch beliebiger Mantelverstärkungen an Hohlkörpern, auch an dünnwandigen Rohren ohne jede Gefahr einer Falten- oder Rißbildung auf schnelle, rationelle Weise möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß der erwärmte Mantelbereich des Hohlkörpers während des Stauchens einem Schmiedevorgang unterworfen,, bei dem das sich stauchdruckbedingt auswärts aufwölbende Material bis auf das gewünschte Außenmaß der Mantelverstärkung zurückgehämmert wird. Durch das Hämmern beim Stauchen wird

das nach außen fließende Material an der Stauchstelle immer wieder zurückgeschmiedet, so daß es zwangsweise zu einer Innenstauchung kommt. Die Hämmerhublage bestimmt dabei das Außenmaß des angestauchten Hohlkörpers, wodurch^iicht nur eine reine Innenstauchung, sondern auch eine reine AußenStauchung sowie auch eine Innen- und Außenstauchung möglich ist. Das Schmieden während des Stauchens verhindert dabei auf jeden Fall ein unerwünschtes Auffalten des Materials und die oszillierende Bewegung der Hämmer, auf Grund der sich Hämmerbahnen und Werkstück immer nur kurzzeitig berühren, verursacht beim Stauchen auch keinerlei Hemmung des Materialflusses in Längsrichtung, was in einem einzigen Arbeitsgang ein praktisch beliebiges falten-und rißfreies Stauchen auch bei dünnwandigen HohlKrpern ermöglicht. Es muß nur dafür gesorgt sein, daß beim Stauch-Schmieden an der Stauchstelle der gesamte Werkstückumfang von den Hämmern erfaßt wird, was einerseits durch entsprechende Hämmerzahl und Hämmerprofile und anderseits durch, geeignete Relatiwerdrehung zwischen Werkstück und Hammer ohne Schwierigkeiten in bekannter Weise erreicht werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schmiedevorgang nach Beendigung des Stauchens zur Formgebung des Hohlkörpers bzw. dessen Mantelverstärkung fortgesetzt. Ist die gewünschte Anstauchung des Materials vorhanden, braucht demnach nur die Stauchdruckbelastung aufgehoben zu werden, und das Werkstück läßt sich auf der gleichen Maschine eventuell in einem automatischen Arbeitsgang wie bei einem üblichen Schmiedevorgang hinsichtlich der gewünschten Endform abschmieden.

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Erfolgt erfindungsgemäß beim Schmiedevorgang ein Hämmern über Dorn, ist auf einfache Weise auch sofort die Innenform des Werkstückes abzuschmieden. Dabei kann bereits während des Stauchvorganges bis auf den Dorn angestaucht oder aber allein beim Schmiedevorgang nach dem Stauchen diese Innenschmiedung durchgeführt werden. Selbstverständlich ist bei entsprechender Hämmerausbildung gleichzeitig mit der Innenschmiedung auch das Schmieden der Außenform möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden Stauchkraft und Schmiedevorgang aufrecht erhalten, bis eine den Hohlraum des Hohlkörpers schließende Formgebung erreicht ist. Durch das gleichzeitige Hämmern und Stauchen kann ohne Gefahr einer Palten- oder Rißbildung in hohem Maße angestaucht werden, so daß es durch die Innenstauchung und eventuell ein anschließendes Schmieden zu einem Zusammenwachsen des Materials und damit zu einem Schließen des Hohlkörpers kommt.

Das erfindungsgemäße Stauch-Schmiedeverfahren und eventuell das anschließende Abschmieden des Werkstückes lassen sich auf einfache Weise mit üblichen Schmiedemaschinen verwirklichen, wobei diese Schmiedemaschinen nur in der Lage sein müssen, über Spannkopf und Gegenhalter eine den erforderlichen Stauchdruck bewirkende Vorschubkraft aufzubringen. Die Schmiedemaschine selbst ist je nach Art des mit dem Stauchen verbundenen Schmiedevorganges frei wählbar, es kann eine Schmiedemaschine mit oder ohne Dorneinrichtung eingesetzt werden, es kann eine Schmiedemaschine in Ringläuferbauart, eine Schmiedemaschine mit einer Werkstückdreheinrichtung, eine Zwei- oder Mehrhämmermaschine usw. vorgesehen sein.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Arbeitsschemas veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 bis 3 drei verschiedene Arbeitsschritte bei der Herstellung eines Hohlkörpers mit eingezogenem Ende und mantelverstärktem DurchmesserÜbergang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das als rohrförmiger Rohling vorliegende Werkstück 1 wird im anzustauchenden Endbereich 2 auf Stauchtemperatur

erwärmt, wobei der Temperaturverlauf auf die Form der Anstauchung abgestimmt ist und die Stelle,die am stärksten gestaucht werden mil, auch die höchste Temperatur aufweist (Fig. 1). '

Der erwärmte Rohling wird einer Schmiedemaschine übergeben, deren Spannkopf 3 mit seiner Spannzange 4 das nicht erwärmte Ende des Werkstückes 1 erfaßt und dieses durch die Hämmer 5 hindurch an einem vom Gegenhalter 6 gebildeten Anschlag 7 fährt. Nun wird über den Spännkopf 3 die Vorschubkraft entsprechend erhöht und das Werkstück 1 zwischen Anschlag 7 und Spannzange 4 einem axialen Stauchdruck ausgesetzt, wobei während des Stauchens unter gleichzeitiger Werkstückdrehung ein Schmieden des Werkstückendbereiches erfolgt. Bei diesem Schm iedevorgang schlagen die oszillierenden Hämmer 5 das sich beim Stauchen nach außen wölbende Material immer wieder bis auf die ursprüngliche Außenkontur des Werkstückes zurück, so daß sich eine reihe Innenstauchung 8 ergibt. Ein in das Werkstück 1 eingeführter Schmiededorn 9 dient vorläufig zur Begrenzung dieser Innenstauchung (Fig. 2).

Nach Beendigung des Stauchens, durch das sich das Werkstück 1 um die Stauchlänge verkürzt hat, wird nun das angestauchte Werkstück 1 mittels der Spannzange 4 aus dem Bereich des glatten, dem Schmieden während des Stauchens zugeordneten Teiles 5a der Hämmerbahn gegen die Vorschubrichtung in den Bereich eines zweiten, die Außenkontur des eingezogenen Endes formenden .Teiles 5b gebracht,' wobei das Werkstück 1 vom Anschlag abhebt, und der Schmiedevorgang fortgesetzt. Durch das Abschmieden des Werkstückes 1 über dem Schmiededorn 9 mittels des Hämmerbahnteiles 5b entsteht jetzt am Werkstück 1 das eingezogene Ende 10 gewünschter Außen- und Innenform.(Fig. 3)»

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auf Grund der Kombination von Stauch- und Schmiedevorgang ein-faltenfreies Anstauchen großer Materialmengen auch an dünnwan-

algen Rohren in einem Arbeltsgang, ohne dazu Stauchgesenke od. dgl. verwenden zu müssen,und ermöglicht sozusagen im gleichen Arbeltsgang nach dem Anstauchen das Abschmieden bestimmter Hohlkörperformen.

Leerseite

Claims

■ .··. · 26.0Kt 1981

GFM Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Gesellschaft m.b.H. Steyx, Österreich

Patentansprüche:

Verfahren zum Herstellen örtlicher Mantelverstärkungen an Hohlkörpern, nach dem der Hohlkörper im zu verstärkenden Bereich erwärmt und dann einem axialen Stauchdruck ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erwärmte Maritelbereich (2) des Hohlkörpers (1) während des Stauchens einem Schmiedevorgang unterworfen wird, bei dem das sich stauchdruckbedingt auswärts aufwölbende Material,bis auf das gewünschte Außenmaß der Mantelverstärkung zurückgehämmert wird.
2.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiedevorgang nach Beendigung des Stauchens zur Formgebung des Hohlkörpers (1) bzw. dessen Mantelverstärkung fortgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, <iaß beim Schmiedevorgang ein Hämmern über Dorn (9) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stauchkraft und Schmiedevorgang aufrecht erhalten werden, bis eine den Hohlraum des Hohlkörpers schließende Formgebung erreicht ist.