DE10302458A1

DE10302458A1 - Metal forming machine includes a welding stage whereby an additional metal blank may be welded to the original

Info

Publication number: DE10302458A1
Application number: DE10302458A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr. Wegener
Original assignee: Schuler Held Lasertechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Schuler Held Lasertechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: DE10302458B4

Abstract

The metal forming process has successive forming stages on a single machine with a workpiece transfer mechanism. Each stage provides a specific amount of forming of the blank (15). Within the machine there is a welding station (13) which allows an additional blank (16) to be welded to the first one. This reduces the amount of deformation to be made to the original blank.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umformmaschine, wie sie insbesondere zur Massivumformung zu verwenden ist, sowie ein Verfahren zur Umformung von Werkstücken.The invention relates to a forming machine, such as it is to be used in particular for massive forming, as well as a Process for forming workpieces.

Bei der Massivumformung, bspw. beim Schmieden, bei der Halbwarmumformung oder bei der Kaltmassivumformung werden die Rohlinge in der Regel einer dramatischen Umformung unterzogen, in der die Grundform des Rohlings zur Herstellung des fertig umgeformten Werkstücks tiefgreifend verändert wird.With massive forming, for example with forging, with semi-hot forming or with cold massive forming the blanks are usually subjected to a dramatic transformation, in which the basic shape of the blank for producing the finished formed workpiece profoundly changed becomes.

Dabei fließt das Material zur Erzeugung komplizierter Endformen aus einer relativ einfachen Form des Rohlings (z.B. Zylinder) stark. Dies äußert sich in einer drastischen Änderung des Oberflächen/Volumen-Verhältnisses des Werkstücks auf seinem Weg vom Rohling zum Fertigteil. Während dieses Verhältnis bei der Massivumformung stark, bspw. um den Faktor 2 oder mehr, geändert wird, ist dies bei der Blechbearbeitung (Tiefziehen und dgl.) nicht der Fall.The material for the production of complicated final shapes flows strongly from a relatively simple shape of the blank (eg cylinder). This manifests itself in a drastic change in the surface / volume ratio of the workpiece on its way from the blank to the finished part. While this ratio is strong in the case of massive forming, for example by the factor 2 or more is changed, this is not the case with sheet metal processing (deep drawing and the like).

Beim Massivumformen entstehen Werkstücke, die einstückig aufgebaut sind und infolge dessen für Einsatzfälle prädestiniert sind, in denen das betreffende Werkstück großen Belastungen unterliegt. Komplizierte Formen sind hier jedoch nur unter Inkaufnahme eines sehr hohen Umformgrads des Materials zu erhalten. Dieser bedingt nicht nur den Einsatz hoher Umformkräfte und entsprechend vieler Umformstufen, sondern stellt auch eine gewisse Einschränkung hinsichtlich der Eigenschaften und Form des zu erzielenden Werkstücks dar.Solid forming creates workpieces that one piece are built up and are therefore predestined for use cases in which the relevant workpiece huge Loads. However, complicated forms are only here while accepting a very high degree of deformation of the material receive. This not only requires the use of high forming forces and corresponding to many forming stages, but also represents a certain one restriction with regard to the properties and shape of the workpiece to be achieved.

Aus der WO 98/28097 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Blechformteils durch Umformen bekannt, bei dem das Ziel darin liegt, beim Umformen, bspw. beim Tiefziehen, ein Blechteil zu erhalten, das an verschiedenen Stellen unterschiedliche Blechdicken aufweist. Dazu wird von einer Blechplatine ausgegangen, die aus Teilblechen mit unterschiedlichen Blechdicken zusammengefügt ist. Außerdem wird die Blechplatine bei dem Verfahren partiell erwärmt, um an verschiedenen Stellen des Blechformteils unterschiedliche Dehnungen zu erzielen.A method is known from WO 98/28097 known for producing a sheet metal part by forming, at which the goal is in forming, e.g. deep drawing, to get a sheet metal part that is different in different places Has sheet thicknesses. This is based on a sheet metal board, which is assembled from partial sheets with different sheet thicknesses. Moreover the sheet metal plate is partially heated in order to different expansions of the sheet metal part to achieve.

Beim Tiefziehen ergeben sich Dickenänderungen des Blechteils durch Zugbeanspruchung des betreffenden Blechbereichs. Eine Dickenverminderung durch Druck zwischen den Werkzeugteilen ist aufgrund der räumlichen Ausdehnung und somit großen Fläche der Blechteile nicht erreichbar. Insofern unterscheiden sich Tiefziehverfahren grundsätzlich von der Massivumformung, bei der das Werkstück durch Druck umgeformt wird. Entsprechend lassen sich Bereiche unterschiedlicher Dicke an einem der Massivumformung unterworfenen Werkstück ohne Weiteres durch die unter Druck erfolgende Umformung erzielen.Thickness changes occur during deep drawing of the sheet metal part by tensile stress on the sheet metal area concerned. A reduction in thickness due to pressure between the tool parts is due to the spatial Expansion and thus large area the sheet metal parts cannot be reached. In this respect, deep-drawing processes differ basically from the massive forming, in which the workpiece is formed by pressure. Accordingly, areas of different thicknesses can be combined on one the workpiece subjected to massive forming without further ado by the achieve forming under pressure.

Eine partielle Erwärmung eines Werkstücks, wie sie die WO 99/26740 vorschlägt, kommt bei der Massivumformung in der Regel nicht in Betracht. Aufgrund der kompakten Form des Rohlings gleichen sich Temperaturunterschiede relativ schnell aus.A partial warming of a Workpiece, like she proposes WO 99/26740, is generally not an option for massive forming. by virtue of the compact shape of the blank resembles temperature differences relatively quickly.

Aus der DE 2801475 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Dosen bekannt, wie sie in der Lebensmittelindustrie als Getränkedosen Anwendung finden. Die Dosen werden aus Stahlblech gezogen. Dabei entsteht ein abzutrennender Dosenrand. Zur Entfernung desselben ist eine gesonderte Vorrichtung vorgesehen, in der ein Laserschneidgerät zur Anwendung kommt. Die betreffenden Dosen sind somit mit einer herkömmlichen Tiefziehvorrichtung und nachfolgend mit einer Lasereinrichtung mechanisch bearbeitet.From the DE 2801475 A1 is known a method for producing cans, such as those used as beverage cans in the food industry. The cans are drawn from sheet steel. This creates a can edge to be separated. To remove the same, a separate device is provided, in which a laser cutting device is used. The cans in question are thus mechanically processed with a conventional deep-drawing device and subsequently with a laser device.

Aus der JP 11-21633 ist es bekannt, zur Herstellung von Kraftfahrzeugtüren bzw. Türinnenteilen auf eine Platine mittels eines Lasers durch Aufschweißung von weiteren Blechen an Stellen zu verstärken, die größeren Belastungen ausgesetzt sind. Dieses stellenweise verdickte Blech wird nachfolgend einem Ziehvorgang unterworfen. Die dünnere Platine kann beim Tiefziehvorgang Rissbildung zeigen. Deshalb wird in der genannten Schrift vorgeschlagen, die Platine aus verschieden dicken Blechteilen zusammenzufügen. Der so erhaltene Blechrohling soll den beim Ziehen auftretenden Zugbelastungen besser gewachsen sein.From the JP 11-21633 It is known to reinforce the manufacture of motor vehicle doors or inner door parts on a circuit board by means of a laser by welding on further metal sheets at locations which are exposed to greater loads. This sheet, which is thickened in places, is subsequently subjected to a drawing process. The thinner board can show cracks during the deep-drawing process. It is therefore proposed in the cited document to assemble the circuit board from sheet metal parts of different thicknesses. The sheet metal blank obtained in this way is said to be better able to withstand the tensile loads occurring during drawing.

Aus der DE 3204445 A1 ist es hingegen bekannt, zur Codierung von Münzen beim Prägen derselben ferromagnetische Elemente, bspw. Nickelstreifen, in diese einzudrücken. Dazu werden an einem scheibenförmigen Münzrohling, bspw. streifenförmige Teile eines Nickelbands mittels Laserstrahl angeschweißt. Im nachfolgenden Prägevorgang werden die Nickelteile in den sonstigen Rohling eingedrückt. Zuvor werden die Rohlinge jedoch weichgeglüht.From the DE 3204445 A1 on the other hand, it is known to press ferromagnetic elements, for example nickel strips, into them for coding coins when they are minted. For this purpose, for example, strip-shaped parts of a nickel strip are welded onto a disk-shaped coin blank by means of a laser beam. In the subsequent stamping process, the nickel parts are pressed into the other blank. Before this, the blanks are soft annealed.

Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zur Massivumformung so zu gestalten, dass Werkstücke mit ggfs. komplizierter Geometrie mit geringerem Aufwand herstellbar sind.Based on this, it is a task the invention, methods and devices for massive forming so to shape that workpieces with possibly complicated geometry can be produced with less effort are.

Eine weitere Aufgabe liegt in der Verminderung des Umformgrads beim Massivumformen.Another task is the Reduction of the degree of deformation during massive forming.

Diese Aufgaben werden einzeln oder gemeinsam durch die Umformmaschine nach Anspruch 1 und das Umformverfahren nach Anspruch 7 gelöst.These tasks are done individually or together by the forming machine according to claim 1 and the forming process solved according to claim 7.

Die erfindungsgemäße Umformmaschine weist sowohl wenigstens eine Umformstufe zur Massivumformung, als auch eine Schweißeinheit auf, mit der zwei Werkstückteile zu einem Werkstück zusammenzufügen sind. Die Umformmaschine kann ein oder mehrere Umformstufen enthalten. Die Schweißeinheit kann vor der ersten, nach der letzten oder zwischen Umformstufen angeordnet sein. In allen Fällen gestattet sich die Integration des Schweißvorgangs (Fügevorgang) in den Umformvorgang, wodurch mehrere Vorteile erzielt werden. Die Verwendung gefügter Rohlinge nach Anspruch 7 oder die Integration einer Schweißeinheit in einer Umformmaschine gestatten die Verminderung des Umformgrads des Rohlings. Außerdem lassen sich Werkstückgeometrien erzielen, die bei Herstellung aus einem einzigen Rohling zu Problemen führen würden oder nicht herstellbar wären. Insbesondere gilt dies, wenn die einzelnen Teile des gefügten Rohlings oder des gefügten Zwischenformlings unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Darüber hinaus können unterschiedliche Materialien miteinander kombiniert werden, um an dem fertigen Werkstück Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften auszubilden.The forming machine according to the invention has at least one forming step for solid forming, as well as a welding unit with which two workpiece parts are to be joined to form a workpiece. The forming machine can contain one or more forming stages. The welding unit can be arranged before the first, after the last or between forming stages. In all cases allows the integration of the welding process (joining process) into the forming process, whereby several advantages are achieved. The use of joined blanks according to claim 7 or the integration of a welding unit in a forming machine allow the degree of deformation of the blank to be reduced. In addition, workpiece geometries can be achieved which would lead to problems or could not be produced if they were produced from a single blank. This applies in particular if the individual parts of the joined blank or of the joined intermediate blank have different cross sections. In addition, different materials can be combined to form areas with different properties on the finished workpiece.

Als Schweißeinheit können Laserschweißeinheiten, Plasmaschweißeinheiten, Reibschweißeinheiten, Elektronenstrahlschweißeinheiten oder andere Schweißeinrichtungen dienen. Insbesondere ist es auch möglich, einzelne Halbzeuge, Rohlinge oder Zwischenformlinge durch Pressverschweißen miteinander zu verbinden. Die Pressverschweißung kann auch mit anderen Schweißvorgängen kombiniert werden. Bspw. kann ein Laserschweißvorgang dazu dienen, zwei Teile bereichsweise miteinander zu verbinden, die in dem nachfolgenden Pressvorgang miteinander pressverschweißt werden. Bei der Pressverschweißung können in der Stufe, in der die Verschweißung ausgeführt wird, auch gleichzeitig weitere Formgebungen erzielt werden. Die Verschweißung kann dabei zur Vermeidung von Heißrissen bereits im auf Umformtemperatur angewärmten Zustand erfolgen. Ebenso kann eine Verschweißung in einem Gesenk erfolgen, wobei der Prozess vorzugsweise so geführt wird, dass die im Umformvorgang entstehenden Druckspannungen senkrecht zu der sich ausbildenden Schweißnaht verlaufen. Dadurch wird eine innigere Verbindung zwischen den einzelnen Rohteilen erreicht.Laser welding units, Plasma welding units friction welding, Electron beam welding units or other welding equipment serve. In particular, it is also possible to Blanks or intermediate moldings by press welding to one another connect to. The press weld can also be used with others Welding processes combined become. For example. one laser welding process can serve two To connect parts with each other in areas that are described in the following Press process are press welded together. With press welding, in the stage at which the weld accomplished will be achieved at the same time further shapes. The welding can avoid hot cracks already at the forming temperature warmed up condition respectively. It can also be welded in a die, the process is preferably carried out so that the in the forming process resulting compressive stresses perpendicular to the developing Weld run. This creates a more intimate connection between the individual Raw parts reached.

Der Schweißvorgang kann zur Ausbildung einer ersten Vorform, zu einer weiteren Umformung, zur Ausbildung von Zwischenformen nach bereits erfolgten Umformungen separat verformter Teile oder zur weiteren Umformung des gefügten gesamten Teils eingesetzt werden. Außerdem kann ein sich beim Fügen ergebender Verzug durch einen Nachkalibriervorgang eliminiert werden. Die Nachkalibrierung kann in einer Pressstufe durchgeführt werden. Der Fügevorgang (Schweißvorgang) kann auch direkt in einem Umformwerkzeug im Rahmen der Umformung erfolgen.The welding process can be used to form a first preform, for further forming, for the formation of Intermediate forms after forming have been formed separately Parts or used for further reshaping the joined entire part become. Moreover can one when joining resulting delay can be eliminated by a recalibration. The recalibration can be carried out in one press step. The joining process (Welding) can also be done directly in a forming tool as part of the forming process respectively.

Es ist auch möglich, den Schweißvorgang an die vorherigen Umformvorgänge unmittelbar anzuschließen und als letzten Arbeitsgang vorzunehmen. Dies ist insbesondere beim Schmieden vorteilhaft, wenn der Schweißvorgang, bspw. der Laserschweißvorgang, an dem schmiedewarmen Teil ausgeführt wird. Dadurch wird bei der Laserschweißung die Ausbildung von Haarrissen vermieden.It is also possible to start the welding process to the previous forming processes connect directly and as the last step. This is particularly the case with Forging is advantageous if the welding process, for example the laser welding process, on the hot-forged part. This will help laser welding the formation of hairline cracks avoided.

Außerdem kann bei der Ausführung des Laserschweißvorgangs an einem durch die Umformung oder eine vorhergehende Erwärmung halbwarmen oder warmen Werkstück, der Energieaufwand der zum Schweißen erforderlich ist, minimiert werden.In addition, when executing the Laser welding on a semi-warm due to the forming or a previous heating or warm workpiece, minimizes the amount of energy required for welding become.

Die Ausführung des Schweißvorgangs und der Umformvorgänge in einer einzigen gemeinsamen Maschine führt zu einem kompakten Maschinenaufbau, zu einer vereinfachten Gestaltung der Fertigung und zu einer verbesserten Fertigungseffizienz.The execution of the welding process and the forming processes in a single common machine leads to a compact machine structure, to simplify the manufacturing process and improve it Manufacturing efficiency.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Rohling, wie erwähnt, aus unterschiedlichen Materialien zusammenzusetzen. Dabei können Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, unterschiedlichen chemischen Eigenschaften usw. miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können die Einzelteile des Rohlings unterschiedliche Festigkeitswerte aufweisen. Beispielsweise kann auch ein Material mit höherer Fließfähigkeit mit einem Material kombiniert werden, das eine geringere Fließfähigkeit aufweist. Außerdem können Materialien mit unterschiedlichen Verschleißeigenschaften miteinander kombiniert werden. Es ist damit möglich, Werkstücke zu erzeugen, die für den späteren Einsatzzweck bereichs- und zonenweise optimierte Werkstoffe aufweisen. Außerdem kann z.B. einer der Einzelteile des Rohlings maßhaltig vorbearbeitet sein. Dies kann beispielswiese in einem spanenden Bearbeitungsvorgang geschehen. Ist dies der Fall, kann durch die spanende Umformung beispielsweise eine saubere zunderfreie Oberfläche erzielt werden, die nach dem Umformvorgang ebenfalls sauber, glatt und maßhaltig ist. Für bestimmte Anwendungsfälle können somit Werkstücke erzeugt werden, die nach dem Umformvorgang keiner wesentlichen Nachbearbeitung mehr bedürfen.With the method according to the invention Is it possible, the blank, as mentioned, composed of different materials. Materials can with different magnetic properties, different mechanical properties, different chemical properties etc. can be combined. For example, the Individual parts of the blank have different strength values. For example, a material with higher fluidity can also be used with one material can be combined, which has a lower fluidity. You can also use materials with different wear properties can be combined with each other. It is possible to create workpieces the for the later Use of materials optimized in areas and zones. Moreover can e.g. one of the individual parts of the blank be pre-machined to size. This can be done, for example, in a machining process happen. If this is the case, the metal forming can For example, a clean scale-free surface can be achieved after the forming process is also clean, smooth and true to size. For certain use cases can thus workpieces generated after the forming process no significant post-processing need more.

Es ist auch möglich, Einzelteile des Rohlings soweit spanend vorzubearbeiten, dass sie in dem nachfolgenden Umformvorgang lediglich noch eine Kalibrierung erfahren. Auch dies kann zur Erzeugung von Werkstücken genutzt werden, an die besondere Ansprüche gestellt werden.It is also possible as far as individual parts of the blank to be machined in the subsequent forming process just experience a calibration. This can also be used to generate workpieces be used to which special demands are made.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie von Unteransprüchen.More details more advantageous embodiments the invention is the subject of the following description and of subclaims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, embodiments of the Invention illustrated. Show it:

1 eine Presse zum Massivumformen mit Umformwerkzeugen und einer Schweißeinheit, in schematischer Darstellung, 1 a press for massive forming with forming tools and a welding unit, in a schematic representation,

2 Umformwerkzeuge einer Presse zum Massivumformen für gefügte Rohlinge, in schematisierter Darstellung, 2 Forming tools of a press for massive forming for joined blanks, in a schematic representation,

3 ein Umformwerkzeug mit einem gefügten Rohling, in schematisierter Schnittdarstellung, 3 a forming tool with a joined blank, in a schematic sectional view,

4 eine weitere Ausführungsform eines Umformwerkzeugs und eines gefügten Rohlings, in schematisierter Schnittdarstellung, und 4 a further embodiment of a forming tool and a joined blank, in a schematic sectional view, and

5 die Umformmaschine nach 1, in einer ausschnittsweisen perspektivischen Darstellung. 5 the forming machine after 1 , in a partial perspective view.

In 1 ist eine Umformmaschine 1 veranschaulicht, die ein Maschinengestell 2 mit einem Tisch 3 und einem Kopf 4 aufweist. Oberhalb des Tischs 3 ist ein Stößel 5 in einer in 1 durch einen Pfeil 6 bezeichneten Richtung bewegbar gelagert, wobei ein in 1 lediglich schematisch veranschaulichter Antrieb 7 dazu dient, dem Stößel 6 seine Bewegung zu erteilen.In 1 is a forming machine 1 which illustrates a machine frame 2 with a table 3 and a head 4 having. Above the table 3 is a pestle 5 in one in 1 by an arrow 6 designated direction movably mounted, one in 1 only schematically illustrated drive 7 serves the pestle 6 to give his movement.

Bei der in 1 veranschaulichten Umformmaschine 1 ist zur Massivumformung eines Werkstücks ein Werkzeug 8 vorgesehen, das in einen oberen Werkzeugteil 9 und einen unteren Werkzeugteil 10 unterteilt ist. Der obere Werkzeugteil 9 ist an dem einzigen gemeinsamen Stößel 5 gelagert. Der untere Werkzeugteil 10 ist auf dem ruhenden Tisch 3 gelagert. Die Werkzeugteile 9, 10 enthalten jeweils vier Stufenwerkzeuge, die als Umformstufen 11a, 11b, 11c, 11d in 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind. Die Umformstufen 11a, 11b sind unmittelbar aufeinander folgend in einem Abstand A zueinander angeordnet. Im gleichen Abstand A sind die Umformstufen 11c, 11d angeordnet. Der Abstand zwischen der Umformstufe 11b und 11c ist doppelt so groß und beträgt 2A.At the in 1 illustrated forming machine 1 is a tool for massive forming of a workpiece 8th provided that in an upper tool part 9 and a lower tool part 10 is divided. The upper part of the tool 9 is on the only common pestle 5 stored. The lower tool part 10 is on the resting table 3 stored. The tool parts 9 . 10 each contain four step tools that act as forming steps 11a . 11b . 11c . 11d in 1 are indicated by dash-dotted lines. The forming stages 11a . 11b are arranged in direct succession at a distance A from one another. The forming stages are at the same distance A. 11c . 11d arranged. The distance between the forming stage 11b and 11c is twice the size and is 2A ,

Anstelle einer Umformstufe ist mittig zwischen den Umformstufen 11b, 11c eine Schweißeinheit 12 angeordnet. Zu dieser gehört bspw. ein Laserschweißkopf 13, der an dem Maschinengestell 2 abgestützt ist, so dass die Schweißeinheit 12 Teil der Umformmaschine 1 ist. Wie in 5 veranschaulicht, gehört zu der Schweißeinheit 12 außerdem eine Aufnahmeeinrichtung 14 für einen Zwischenformling 15, d.h. ein Werkstück, das bereits die Umformstufen 11a, 11b durchlaufen hat. Zur Zuführung eines Werkstückteils 16 zu dem Zwischenformling 15 dient eine Zuführeinrichtung 17, die bspw. durch einen Greiferarm 18 gebildet wird. Dieser ist zusätzlich zu einer Transfereinrichtung 19 als unabhängige Transporteinrichtung ausgebildet. Die Transfereinrichtung 19 wird bspw. durch einen Schienenträger 21 gebildet, an dem einzelne willkürlich zu öffnende und zu schließende Greifer 22 vorgesehen sind, um die Werkstücke von Umformstufe zu Umformstufe bzw. in die Schweißeinheit 12 und aus dieser heraus zu überführen.Instead of a forming step, it is in the middle between the forming steps 11b . 11c a welding unit 12 arranged. This includes, for example, a laser welding head 13 working on the machine frame 2 is supported so that the welding unit 12 Part of the forming machine 1 is. As in 5 illustrated belongs to the welding unit 12 also a reception facility 14 for an intermediate form 15 , ie a workpiece that already has the forming stages 11a . 11b has gone through For feeding a workpiece part 16 to the intermediate form 15 serves a feed device 17 , for example by a gripper arm 18 is formed. This is in addition to a transfer facility 19 trained as an independent transport facility. The transfer facility 19 is, for example, by a rail support 21 formed on the individual grippers that can be opened and closed arbitrarily 22 are provided to the workpieces from forming step to forming step or into the welding unit 12 and to transfer out of this.

Bei der in 1 veranschaulichten Umformmaschine 1 sind die Umformstufen 11a bis 11d unter dem gemeinsamen Stößel 5 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, bspw. für die Umformstufen 11a, 11b einen ersten Stößel 5a und für die verbleibenden Umformstufen 11c, 11d einen zweiten Stößel 5b vorzusehen. Der Stößel 5 ist dann unterteilt, wie in 1 mit gestrichelten Linien angedeutet. Außerdem ist es möglich, jeder Umformstufe ihren eigenen Stößel zuzuteilen.At the in 1 illustrated forming machine 1 are the forming stages 11a to 11d under the common pestle 5 arranged. However, it is also possible, for example for the forming stages 11a . 11b a first pestle 5a and for the remaining forming stages 11c . 11d a second pestle 5b provided. The pestle 5 is then divided as in 1 indicated by dashed lines. It is also possible to assign each forming stage its own ram.

Die insoweit beschriebene Umformmaschine 1 arbeitet wie folgt:
In Betrieb werden mittels der Transfereinrichtung 19 der ersten Umformstufe 11a in Arbeitstakt des Stößels 5 der Umformmaschine 1 Rohlinge 24 zugeführt. Der Stößel 5 schließt und öffnet das Werkzeug 8 periodisch, wobei die Transfereinrichtung 19 die Rohlinge 5 von Werkzeugstufe zu Werkzeugstufe weiterbefördert. Die Rohlinge bzw. Werkstücke werden dabei mehr und mehr umgeformt. Nach Durchlaufen der beiden Umformstufen 11a und 11b kommt der Rohling bzw. das Werkstück als Zwischenformling 15 an der Laserschweißeinheit 12 an und wird auf der Aufnahmeeinrichtung 14 abgesetzt. Im vorliegenden Beispiel ist an den Zwischenformling 15 ein zylindrischer Werkstückteil 16 anzuschweißen, der einen geringeren Querschnitt aufweist als der Zwischenformling 15. Die Zuführeinrichtung 17 führt dabei diesen Werkstückteil 16 zu dem Zwi schenformling 15 und setzt ihn auf dem Zwischenformling 15 ab. Die Berührungsfläche zwischen dem Werkstückteil 16 und dem Zwischenformling 15, die miteinander zu verbinden sind, ist horizontal und somit quer zu der Bewegungsrichtung des Stößels 5 (1, Pfeil 6), d.h. zu der Umformrichtung ausgerichtet.The forming machine described so far 1 works as follows:
Operate using the transfer device 19 the first forming stage 11a in the stroke of the ram 5 the forming machine 1 blanks 24 fed. The pestle 5 closes and opens the tool 8th periodically, the transfer device 19 the blanks 5 conveyed from tool level to tool level. The blanks or workpieces are being formed more and more. After going through the two forming stages 11a and 11b the blank or the workpiece comes as an intermediate blank 15 on the laser welding unit 12 and is on the receiving device 14 discontinued. In the present example it is on the intermediate form 15 a cylindrical workpiece part 16 to weld, which has a smaller cross section than the intermediate form 15 , The feeder 17 leads this part of the workpiece 16 to the intermediate molding 15 and put it on the intermediate form 15 from. The contact area between the workpiece part 16 and the intermediate form 15 which are to be connected to one another is horizontal and thus transverse to the direction of movement of the ram 5 ( 1 , Arrow 6 ), ie aligned to the direction of forming.

Sobald der Werkstückteil 16 auf dem Zwischenformling 15 sitzt, wird der Laserkopf 13 angesteuert, um einen Schweißvorgang zwischen dem Werkstückteil 16 und dem Zwischenformling 15 zu bewirken. Im einfachsten Fall wird hier lediglich eine punktuelle Verschweißung erreicht, die den Werkstückteil 16 an dem Zwischenformling 15 fixiert, so dass die nunmehr gebildete Einheit aus Zwischenformling 15 und Werkstückteil 16 von der Transfereinrichtung 19 der nachfolgenden Umformstufe 11c zugeführt werden kann, ohne dass der Werkstückteil 16 und der Zwischenformling 15 dejustiert werden. Bei dem nachfolgenden Umformgang in der Umformstufe 11c werden dann sowohl der Zwischenformling 15 als auch der Werkstückteil 16 weiter verformt, wodurch eine Pressverschweißung oder auch nur eine weitere Umformung bewirkt werden kann. Durch die Durchführung des Laserschweißvorgangs zwischen den Umformstufen 11b, 11c steht die Zeit eines Pressenhubs für das Zuführen des Werkstückteils 16 und dem Schweißvorgang zur Verfügung. Alternativ kann auf den Laserschweißvorgang verzichtet werden und der Werkstückteil 16 unmittelbar auf den Zwischenformling 15 in einer Umformstufe aufgesetzt werden, um das Verbinden bzw. Verschweißen durch die auftretenden Pressspannungen zu bewirken.Once the part of the workpiece 16 on the intermediate form 15 sits, the laser head 13 controlled to a welding process between the workpiece part 16 and the intermediate form 15 to effect. In the simplest case, only a spot weld is achieved, which is the workpiece part 16 on the intermediate form 15 fixed so that the unit now formed from intermediate molding 15 and workpiece part 16 from the transfer facility 19 the subsequent forming stage 11c can be fed without the workpiece part 16 and the intermediate form 15 be misaligned. During the subsequent forming process in the forming stage 11c then become both the intermediate form 15 as well as the part of the workpiece 16 deformed further, whereby a pressure welding or even a further deformation can be effected. By performing the laser welding process between the forming stages 11b . 11c is the time of a press stroke for feeding the workpiece part 16 and the welding process. Alternatively, the laser welding process and the workpiece part can be dispensed with 16 directly on the intermediate form 15 be placed in a forming step in order to effect the connection or welding by means of the pressing stresses that occur.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Schweißeinheit 12 jedoch nicht nur dazu vorgesehen, den Werkstückteil 16 an dem Zwischenformling 15 zu fixieren, sondern eine Verschweißung an einer Schweißnaht oder Schweißfläche zu bewirken. Bspw. kann die Aufnahmeeinheit 14 dazu als Positioniereinheit ausgebildet sein, um dem Zwischenformling 15 eine Relativbewegung zu einem aus dem Laserkopf 13 austretenden Laserstrahl L zu erteilen. Die Aufnahmeeinrichtung 14 kann dazu als Drehtisch ausgebildet sein. Zusätzlich ist der Laserkopf 13 vorzugsweise bewegbar gehalten. Dazu kann eine Laserkopfpositioniereinheit 25 dienen, mit der der Laserkopf 13 vertikal (Pfeil V) bewegbar ist. Weitere Bewegungsrichtungen können bedarfsweise dazukommen.In the preferred embodiment, the welding unit is 12 but not only intended to be the workpiece part 16 on the intermediate form 15 to fix, but to effect a weld on a weld or weld surface. For example. can the acquisition unit 14 to be designed as a positioning unit around the intermediate molding 15 a relative movement to one from La serkopf 13 to issue emerging laser beam L. The reception facility 14 can be designed as a turntable. In addition, the laser head 13 preferably kept movable. A laser head positioning unit can be used for this 25 serve with the laser head 13 vertically (arrow V) is movable. Additional directions of movement can be added if necessary.

Bei einer solchen Konfiguration wird der Werkstückteil 16 von der Schweißeinheit 12 vollständig mit dem Zwischenformling 15 verschweißt, bevor die Transfereinrichtung 19 den Weitertransport in die nächste Umformstufe 11c bewirkt.With such a configuration, the workpiece part 16 from the welding unit 12 completely with the intermediate form 15 welded before the transfer device 19 onward transport to the next forming stage 11c causes.

Grundsätzlich kann in der Schweißeinheit 12 anstelle des Laserkopfs 13 auch ein anderer Schweißkopf vorgesehen sein, der den Schweißvorgang aufgrund anderer Werksprinzipien bewirkt. Anstelle des Laserschweißkopfs kann ein Plasmaschweißkopf, eine Reibschweißvorrichtung, eine Elektronenstrahlschweißvorrichtung oder auch eine Pressschweißvorrichtung vorgesehen sein. In jedem Fall aber ist der Schweißvorgang in der Umformmaschine 1 vor den Umformstufen, zwischen den Umformstufen oder nach den Umformstufen in den Fertigungsablauf integriert, so dass die Massivumformvorgänge und der Schweißvorgang mit einer einzigen Maschine bewirkt werden können. Dies gilt sowohl für das Kaltumformen, das Halbwarmumformen als auch für das Warmumformen.Basically, in the welding unit 12 instead of the laser head 13 another welding head can also be provided, which effects the welding process on the basis of other works principles. Instead of the laser welding head, a plasma welding head, a friction welding device, an electron beam welding device or also a pressure welding device can be provided. In any case, however, the welding process is in the forming machine 1 Before the forming stages, between the forming stages or after the forming stages integrated in the production process, so that the massive forming processes and the welding process can be carried out with a single machine. This applies to both cold forming, semi-hot forming and hot forming.

Unabhängig davon kann, wie in 2 veranschaulicht ist, das erfindungsgemäße Verfahren auch in einer Umformmaschine 1a verwirklicht werden, die von vorne herein mit Rohlingen 26 versorgt wird, die in- oder außerhalb der Umformmaschine 1a aus Teilrohlingen 27, 28 unterschiedlichen Querschnitts zusammengefügt worden sind. Die Teilrohlinge 27, 28 können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen und sind miteinander vorzugsweise verschweißt. Dabei ist es vorteilhaft, den Schweißvorgang an dem Rohling 26 auszuführen, wenn dieser bereits auf seine Umformtemperatur erwärmt ist. Außerdem kann die Schweißwärme zur Erwärmung des Rohlings 26 auf Umformtemperatur beitragen, was die Energieeffizienz des gesamten Bearbeitungsverfahrens erhöht. Außerdem können auf diese Weise Heißrisse an dem Rohling 26 vermieden oder reduziert werden.Regardless, as in 2 the method according to the invention is also illustrated in a forming machine 1a can be realized from the outset with blanks 26 is supplied, the inside or outside the forming machine 1a from partial blanks 27 . 28 different cross-section have been put together. The partial blanks 27 . 28 can consist of the same or different materials and are preferably welded together. It is advantageous to start the welding process on the blank 26 to be carried out when it is already heated to its forming temperature. In addition, the heat of welding can be used to heat the blank 26 contribute to the forming temperature, which increases the energy efficiency of the entire machining process. It can also cause hot cracks on the blank 26 avoided or reduced.

Die Teilrohlinge 27, 28 sind in einer Ebene miteinander verschweißt, die quer zu der Bewegungsrichtung des Stößels des oberen Werkzeugteils 9 orientiert ist. Die bei dem Umformvorgang auftretenden Druckspannungen sind somit im Wesentlichen rechtwinklig zu der Schweißfläche bzw. Schweißnaht orientiert. Durch die Druckspannungen senkrecht zur Schweißnaht bzw, Schweißfläche, entsteht somit bei dem Umformvorgang eine innige Verbindung zwischen den einzelnen Rohteilen bzw. Teilrohlingen 27, 28. Dadurch wird es bspw. auch möglich, die Teilrohlinge 27, 28 bspw. lediglich mit einer ringförmigen oder bogenförmigen Schweißnaht im Außenbereich miteinander zu verbinden. Die Verschweißung erfolgt bei den nachfolgenden Umformvorgängen in den Umformstufen 11a bis 11d oder schon in der ersten Umformstufe 11a durch den Pressdruck.The partial blanks 27 . 28 are welded together in a plane that is transverse to the direction of movement of the ram of the upper tool part 9 is oriented. The compressive stresses occurring during the forming process are thus oriented essentially at right angles to the welding surface or weld seam. Due to the compressive stresses perpendicular to the weld seam or welding surface, an intimate connection is created between the individual raw parts or partial blanks during the forming process 27 . 28 , This also makes it possible, for example, for the partial blanks 27 . 28 For example, only to be connected to one another in the outer region with an annular or arc-shaped weld seam. The welding takes place in the subsequent forming processes in the forming stages 11a to 11d or already in the first forming stage 11a by the pressure.

Wie in 2 veranschaulicht, entsteht mit zunehmender Umformung ein Werkstück, dessen Rohlingsteile 27b, 28b; 27c, 28c mehr und mehr ineinander übergehen, so dass an dem fertigen Werkstück 30 eine Schweißnaht kaum noch zu erkennen ist. Der Schweißnahtbereich ist, wie das übrige Werkstück, der Massivumformung unterzogen worden, d.h. das betreffende Material des Schweißnahtbereichs wurde, wie das übrige Mate rial des Werkstücks, unter Druckspannung zum Fließen gebracht.As in 2 illustrated, with increasing forming, a workpiece is created, the blank parts of which 27b . 28b ; 27c . 28c merge more and more into each other, so that on the finished workpiece 30 a weld seam can hardly be recognized. The weld seam area, like the rest of the workpiece, has been subjected to massive forming, ie the relevant material of the weld seam area, like the rest of the material of the workpiece, has been brought to flow under compressive stress.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines gefügten Rohlings 26 veranschaulicht, der aus zwei Teilrohlingen 27, 28 zusammengesetzt ist. Die Verbindung ist hier in kurzen Schweißpunkten oder Schweißnahtabschnitten 31 hergestellt. Die Teilrohlinge 27, 28 haben jeweils eine zylindrische Grundform, aber abweichende Querschnitte. Alternativ können andere Rohlingsformen zur Anwendung kommen. Bspw. kann sowohl der Teilrohling 27 als auch der Teilrohling 28 prismatisch ausgebildet sein.In 3 is a further embodiment of a joined blank 26 illustrates that from two partial blanks 27 . 28 is composed. The connection here is in short weld spots or weld seam sections 31 manufactured. The partial blanks 27 . 28 each have a cylindrical basic shape, but different cross-sections. Alternatively, other blank shapes can be used. For example. can both the partial blank 27 as well as the partial blank 28 be prismatic.

Eine anderweitige Ausführung eines Rohlings 26 ist in 4 veranschaulicht. Hier ist der Rohling aus zwei Teilrohlingen 27, 28 zusammengesetzt, die nicht, wie bislang dargestellt, koaxial zueinander angeordnet sind. Vielmehr ist der Teilrohling 28 an eine Seitenfläche des Teilrohlings 27 angeschlossen. Beide Teilrohlinge 27, 28 sind über eine Schweißnaht 32 miteinander verbunden. Diese kann in einem beliebigen Schweißverfahren hergestellt worden sein, wobei jedoch das Laserschweißverfahren bevorzugt wird. Es hat sich herausgestellt, dass, wie bei den anderen Rohlingsformen auch, durch die Laserschweißung eine Schweißnaht erzielt wird, deren Qualität der des umgebenden Materials nahekommt, so dass die Schweißnaht beim nachfolgenden Massivumformvorgang keine dem Fließen des Werkstoffs entgegenstehenden Bereiche ausbildet. Insbesondere können Versprödungsbereiche, Änderungen der Korngrößen und sonstige Ausbildung von Inhomogenitäten, die einem Massivumformvorgang entgegenstehen könnten, auf ein Minimum reduziert werden. Dies insbesondere, wenn der Schweißvorgang an dem Rohling 26 bzw. dem Werkstück bei Umformtemperatur durchgeführt wird. Rohlinge 26, wie sie in 4 veranschaulicht sind, eignen sich insbesondere als Vorformen für asymmetrische Werkstücke mit langen seitlichen Ausbuchtungen, wie bspw. Zahnräder mit angeformten Hebeln, Gelenkköpfen oder dgl.Another execution of a blank 26 is in 4 illustrated. Here is the blank from two partial blanks 27 . 28 composed, which are not, as previously shown, arranged coaxially to each other. Rather, the partial blank 28 to a side surface of the partial blank 27 connected. Both partial blanks 27 . 28 are over a weld 32 connected with each other. This can have been produced in any welding process, but the laser welding process is preferred. It has been found that, as with the other blank forms, the laser welding produces a weld seam whose quality approximates that of the surrounding material, so that the weld seam does not form any areas that oppose the flow of the material during the subsequent massive forming process. In particular, embrittlement areas, changes in grain sizes and other forms of inhomogeneities that could oppose a massive forming process can be reduced to a minimum. This is especially true if the welding process on the blank 26 or the workpiece is carried out at the forming temperature. blanks 26 as in 4 are particularly suitable as preforms for asymmetrical workpieces with long lateral bulges, such as. Gears with molded levers, rod ends or the like.

Zur Erweiterung des Anwendungsbereichs der Massivumformung, d.h. der Kaltmassivumformung, der Halbwarmumformung und der Schmiedetechnik werden Rohlinge weiterverformt, die aus zwei Halbzeugen, vorzugsweise unterschiedlicher Querschnitte, miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann dadurch durch Laserschweißen, Plasmaschweißen, Reibschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Pressschweißen erfolgen. Bei Pressverschweißung können in der Stufe 12, in der die Verschweißung ausgeführt wird, auch gleichzeitig weitere Formgebungen erzielt werden. Die Verschweißung kann dabei zur Vermeidung von Heißrissen bereits im auf Umformtemperatur angewärmten Zustand erfolgen. Die Verschweißung kann im Gesenk erfolgen, so dass zum Beispiel durch Druckspannungen senkrecht zur Schweißnaht eine innigere Verbindung zwischen den Rohteilen hergestellt wird. Eine Anwendung ist zur Ausbildung einer ersten Vorform, zur weiteren Umformung, zur Ausbildung von Zwischenformen nach bereits erfolgten Umformungen der einzelnen Teile und weiterer Umformung des gefügten gesamten Teils möglich. Durch Nachkalibrierung kann der Verzug nach dem Fügen eliminiert werden. Die Fügung kann direkt in einem Umformwerkzeug im Rahmen der Umformung erfolgen. Außerdem kann ein umgeformtes Teil in schmiedewarmem Zustand mit einem anderen Teil verschweißt werden, ohne dass sich eine weitere Umformoperation anschließt. Dadurch lassen sich bei Laserschweißung Heißrisse vermeiden.In order to expand the field of application of massive forming, ie cold massive forming, semi-hot forming and forging technology, blanks are further formed, which are interconnected from two semi-finished products, preferably of different cross-sections. The connection can be made by laser welding, plasma welding, friction welding, electron beam welding or pressure welding. In the case of press welding, the step 12 in which the welding is carried out, other shapes can also be achieved at the same time. In order to avoid hot cracks, the welding can already take place in the state heated to the forming temperature. The welding can be done in a die, so that, for example, compressive stresses perpendicular to the weld seam create an intimate connection between the raw parts. An application is possible for the formation of a first preform, for further forming, for the formation of intermediate forms after the individual parts have already been formed and further forming of the joined entire part. The delay after joining can be eliminated by recalibration. The joining can take place directly in a forming tool as part of the forming. In addition, a formed part can be welded to another part in the forging-warm state without further forming operation following. This avoids hot cracks during laser welding.

Claims

Umformmaschine (1) insbesondere zur Massivumformung, mit wenigstens einer Umformstufe (11a), in der ein Umformwerkzeug (8) mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Werkzeugteilen (9, 10) angeordnet ist, und mit einer Schweißeinheit (12) zur Fügung zweier Werkstückteile (27, 28) zu einem Werkstück.Forming machine ( 1 ) in particular for massive forming, with at least one forming step ( 11a ) in which a forming tool ( 8th ) with at least two tool parts movable relative to each other ( 9 . 10 ) is arranged, and with a welding unit ( 12 ) for joining two workpiece parts ( 27 . 28 ) to a workpiece.

Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformmaschine mehrere Umformstufen (11a, 11b, 11c, 11d) aufweist.Forming machine according to claim 1, characterized in that the forming machine has a plurality of forming stages ( 11a . 11b . 11c . 11d ) having.

Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißeinheit (12) eine Laserschweißeinheit ist.Forming machine according to claim 1, characterized in that the welding unit ( 12 ) is a laser welding unit.

Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißeinheit (12) eine Reibschweißeinheit ist.Forming machine according to claim 1, characterized in that the welding unit ( 12 ) is a friction welding unit.

Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißeinheit (12) eine Plasmaschweißeinheit ist.Forming machine according to claim 1, characterized in that the welding unit ( 12 ) is a plasma welding unit.

Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißeinheit (12) eine Elektronenstrahlschweißeinheit ist.Forming machine according to claim 1, characterized in that the welding unit ( 12 ) is an electron beam welding unit.

Verfahren zur Umformung von Werkstücken, bei dem ein der Massivumformung unterworfenes oder zu unterwerfendes aus Teilen gefügtes Werkstück vor, während oder nach dem Massivumformvorgang aus Einzelteilen zusammengesetzt wird, die miteinander verschweißt werden, wobei der Umformvorgang und der Schweißvorgang durchgeführt werden.Process for forming workpieces, at the one subject to massive forming or to be subjected to parts made of parts workpiece before while or assembled from individual parts after the massive forming process being welded together the forming process and the welding process are carried out.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformvorgang und der Schweißvorgang am erwärmten Werkstück ausgeführt werden.A method according to claim 7, characterized in that the forming process and the welding process are carried out on the heated workpiece.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schweißvorgang ausgebildete Schweißnähte quer zu Druckspannungen angelegt werden, die bei einem oder mehreren nachfolgenden Umformvorgängen erzeugt werden.A method according to claim 7, characterized in that in the welding process trained welds across to compressive stresses that are applied to one or more subsequent forming processes be generated.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformvorgang und der Schweißvorgang in einer Maschine durchgeführt werden.A method according to claim 7, characterized in that the forming process and the welding process in one machine be performed.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile des Rohlings aus unterschiedlichen Materialien bestehen.A method according to claim 7, characterized in that the individual parts of the blank are made of different materials consist.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile des Rohlings unterschiedliche Festigkeitswerte aufweisen.A method according to claim 7, characterized in that the individual parts of the blank have different strength values exhibit.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile des Rohlings unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen.A method according to claim 7, characterized in that the individual parts of the blank have different mechanical properties exhibit.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile des Rohlings unterschiedliche Umformeigenschaften aufweisen.A method according to claim 7, characterized in that the individual parts of the blank have different forming properties exhibit.

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Einzelteile des Rohlings im Wesentlichen maßhaltig vorbearbeitet ist.A method according to claim 7, characterized in that at least one of the individual parts of the blank essentially dimensionally stable is pre-processed.

Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbearbeitete Einzelteil bei dem nachfolgenden Umformvorgang eine Kalibrierung erfährt.A method according to claim 15, characterized in that the pre-machined item in the subsequent forming process undergoes a calibration.