DE1527462A1 - Method and device for compression molding - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zum Formpressen. Method and device for compression molding .

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verformung von Gegenständen durch Druckkräfte, insbesondere Verfahren und Einrichtungen zur Verformung von massiven Metallgegenständen. The present invention relates to the deformation of objects by compressive forces, in particular to methods and devices for deforming solid metal objects.

In der Metallbearbeitungstechnik sind die verschiedensten Verfahren zur spanlosen Bearbeitung von relativ duktilen Materialien bekannt, bei denen die Metalle gepreßt, geschmiedet, stranggepreßt, gesenkgeschmiedet und gewalzt werden. Mit den bekannten Verfahren ist bei Verwendung bekannter Einrichtungen der Grad, bis zu welchem ein massives oder hohles Werkstück in einem Bearbeitungsgang gepreßt oder verformt werden kann, mit von den Härtungseigenschaften und der Endfestigkeit des Materials abhängig.In metalworking technology, the most diverse processes for non-cutting machining are of relative importance ductile materials known, in which the metals are pressed, forged, extruded, drop forged and rolled will. With the known methods using known devices, the degree to which a massive or hollow workpiece can be pressed or deformed in one processing step, with the hardening properties and the ultimate strength of the material.

Die bekannten Formungsverfahren können bei den in jüngerer Zeit entwickelten harten-und relativ spröden Superlegierungen auf Nickelbasis oder den relativ spröden Legierungen auf Wolfram- und Chrombasis allein nicht angewendet werden, da sie zu Brüchen oder Sprüngen führen undThe known forming processes can be used for the hard and relatively brittle superalloys that have been developed recently nickel-based or the relatively brittle tungsten and chromium-based alloys alone are not used as they lead to breaks or cracks and

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schadhafte Artikel liefern. Man mußte daher nook eine .-,usätzliche, teure und zeitraubende Nachbearbeitung vornehmen, z.B. durch Spanabheben oder Schleifen. Die duktileren Metalle konnten außerdem bei Anwendung der bekannten Verfahren nicht in einem einzigen Gang in komplexere Formen gebracht v;erden, uie z.B die B'orm von Turbinenschaufel und Läufer für Antriebsmaschinen.deliver defective items. One therefore had to nook a -, additional, Carry out expensive and time-consuming post-processing, e.g. by removing chips or grinding. The more ductile metals could not be brought into more complex shapes in a single operation using the known methods v; earth, uie e.g. the shape of turbine blade and Rotors for prime movers.

Bei einer Reihe von Untersuchungen des Brechens von MetaMen hat sich geweißt, da3 die An;;enourig eines Uu3eren Druckes durch oine Flüssigkeit auf einen metallischen '. erkstoff v;ährend der Bearbeitung, beispielsweise in einem Zugfestigkeitstest, zu einer beträchtlichen Erhöhung der Duktilität führt. Typische Beispiele vrerden beispieLsveise ,^ in "Studies in Large Plastic Plov; and Fracture" von ?.;.'. Bridgman in "Metallurgy and Metallurgical Series" erschienen bei McGrav; Hill Book Company, Ine, 1952 beschrieben.In a series of investigations into the breaking of metaMs it has become clear that the nature of an external pressure by a liquid on a metallic one is excessive. material leads to a considerable increase in ductility during processing, for example in a tensile strength test. Typical examples are, for example , ^ in "Studies in Large Plastic Plov; and Fracture"by?.;.'. Bridgman in "Metallurgy and Metallurgical Series" published by McGrav; Hill Book Company, Ine, 1952.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein verbessertes Verfahren zur Umformung eines Gegenstandes in einer Hohlmatrise bestimmter Form durch gesteuerten Rückdruck auf den sich verformenden Teil eines Werkstückes angegeben v/erden.The present invention aims to provide an improved method for forming an object in a Hollow matrix of a certain shape indicated by controlled back pressure on the deforming part of a workpiece v / earth.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher erläutert v.'erden, es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings, they show:

Fig. 1 bis 5 teilv/eise schematisierte Schnittansichten einer Form einer erfindungsgemäßen Matrize im Betrieb; 1 to 5 partially schematic sectional views a form of a die according to the invention in operation;

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Fin· ^ und 5 teilweise vereinfachte Schnittansichlen einer anderen Form einer erfindungsgemäßen Matrize im Betrieb;Fin ^ and 5 partially simplified sectional views another form of a die according to the invention in operation;

Fig. <"j, 7 und 8 isometrische, teilweise vereinfachte Sehnittansichten anderer Ausführungsformen einer Einrichtun-; gemäß ^er Erfindung;Fig. <"J, 7 and 8 isometric, partially simplified Sehnittansichten other embodiments of a Einrichtun-; ^ according to he invention;

Fig. 9j ^O und 11 teilweise vereinfachte Sehnittansichten einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fi.-. 12 eine isometrische Schnittansicht eines Rades, das mittels der in den Fig. 9 bis 11 dargestellten Ein- . ™ richtung hergestellt wurde.9, 9 and 11 are partially simplified sectional views a further embodiment of the invention and Fi.-. 12 is an isometric sectional view of a wheel; that by means of the input shown in FIGS. ™ direction was established.

Bei dem Verformungsverfahren gemäß der Erfindung wird der Hohlraum einer Matrize oder eines Umformwerkzeuges zuerst mit einem Material einer bestimmten Druckfestigkeit gefüllt imd anschließend wird in den Hohlraum der Matrize ein Verkstück, das aus einem Material mit einer höheren Druckfestigkeit besteht, mit einer solchen Verformkraft gepreßt, daß das erste Material aus dem Matrizenhohlraum verdrängt wird. Zur Füllung des Matrizenhohlraumes mit dem Λ ersten Material kann dieses mit einer für eine Verformung oder des Fließens des Materials ausreichenden Kraft eingepreßt werden. Sowohl die Verdrängungsgeschwindigkeit des ersten Materials als auch der vom ersten Material ausgeübte Rückdruck v/erden gesteuert.In the deformation method according to the invention, the cavity of a die or a forming tool is first filled with a material of a certain compressive strength and then a block made of a material with a higher compressive strength is pressed into the cavity of the die with such a deforming force that the first material is displaced from the die cavity. For filling the die cavity with the first material Λ this may be injected with a sufficient for a deformation or flow of the material strength. Both the rate of displacement of the first material and the back pressure exerted by the first material are controlled.

Eine Einrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zur Druckverformung eines Gegenstandes in einer hohlen Matrize enthält Mittel, um ein erstes Material in den HohlraumA device for carrying out a method of compressively deforming an object in a hollow die contains means for introducing a first material into the cavity

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einzuführen und ihn damit zu füllen und Mittel das Werkstück in den Matrizenhohlraum unter Verdrängung des ersten Materials hieraus einzupressen. Die Matrize kann Auslaßöffnungen enthalten, die mit Ventilen versehen sein können, die die Geschwindigkeit zu steuern erlauben, mit der das erste Material aus dem Matrizenhohlraum verdrängt wird. An dem Matrizenhohlraum kann außerdem ein Verteiler zur Steuerung des Rückdruckes des ersten Materials angeschlossen sein.insert and fill it with it and means the workpiece into the die cavity while displacing the first Pressing in material from it. The die can have outlet openings which can be fitted with valves to control the speed at which the first material is displaced from the die cavity. A control manifold can also be attached to the die cavity the back pressure of the first material must be connected.

Die Erfindung ermöglicht bei vielen neuartigen Werkstoffen ohne Warmverformung und Plattierung auszukommen. Werkstoffe, die stark reaktionsfähig sind und daher gegen die Einwirkung von Sauerstoff und die üblichen Schmiedetemperaturen empfindlich sind, können durch das erfindungsgemäße Verfahren kalt verformt werden. Materialien wie Beryllium^ Wolfram, Niob und Molybdän können z.B. im unpla-ttiertcn Zustand kaltverformt werden. Durch die Erfindung ließen sich auch spröde Legierungen, wie Superlegierungcn auf Nickelbasis, Gußstahl und dgl. bearbeiten, die bisher wegen ihrer verhältnismäßig schlechten Duktilität-nur ±n, gegossenen Zustand verfügbar waren, und man erreichte dafcef -eine höhere Festigkeit infolge der durch das erfindTSigsge:iiäSe Verfahren verbesserten Korngröße und Fließeigensehaftes, Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich ebensogut aueii auf konventionelle, duktilere Legierungen anwenden.» ϊ/θιϊϊι komplexere Schmiedestücke als bisher inThe invention enables many novel materials to do without hot forming and plating. Materials that are highly reactive and are therefore sensitive to the effects of oxygen and the usual forging temperatures can be cold-formed using the method according to the invention. Materials such as beryllium, tungsten, niobium and molybdenum can, for example, be cold worked in the unplazed state. The invention also made it possible to process brittle alloys, such as nickel-based superalloys, cast steel and the like, which were previously available due to their relatively poor ductility - only ± n, as cast, and a higher strength was achieved as a result of the invention : iiäSe process improved grain size and flow properties, the process according to the invention can be applied just as well to conventional, more ductile alloys. " ϊ / θιϊϊι more complex forgings than previously in

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einem einzigen Gang hergestellt werden sollen, so daß Naohbearbeitungsverfahren und Kosten eingespart werden.are to be produced in a single gear, so that secondary machining processes and costs are saved.

Die Anwendung sehr hoher Drücke zur Verformung von Metallen ist bereits in der Literatur beschrieben, siehe z.B. "Mechanical Engineering", herausgegeben von der "American Society of Mechanical Engineers", Oktober 1961, Seiten 37-²K? · Zur Erzeugung der in den Zeichnungen nur durch Pfeile versinnbildlichten Kräfte können bei den Verfahren gemäß der Erfindung solche bekannten Einrichtungen verwendet werden. Bei der Erfindung kann außerdem von der bekannten Matrizentechnologie, z.B. einer konzentrischen Zwischenringanordnung (interfering ring) Gebrauch gemacht werden, wobei man die in den Zeichnungen insbesondere bezüglich der Matrixfreigabe dargestellten wesentlichen Abwandlungen vornehmen wird.The use of very high pressures for working metals has already been described in the literature, see, eg, "Mechanical Engineering", published by the "ASME", October 1961, pages 37- ² K? To generate the forces symbolized only by arrows in the drawings, such known devices can be used in the method according to the invention. In the invention, use can also be made of the known matrix technology, for example a concentric interfering ring, in which case the essential modifications shown in the drawings, in particular with regard to the matrix release, will be made.

Die Pig. 1 bis 3 zeigen eine Einrichtung gemäß der Erfindung während einer Folge von Verfahrensschritten bei der Umformung eines Barrens 20 in eine Formscheibe 20a (Fig.The Pig. 1 to 3 show a device according to the invention during a sequence of method steps at the reshaping of an ingot 20 into a shaped disk 20a (Fig.

3). ■ i 3). ■ i

Eine/Pig. 1 dargestellte Matrize 24 mit einem derA / Pig. 1 shown die 24 with one of the

Form des zu pressenden Gegenstandes entsprechenden Hohlraum 26 wird zuerst mit einer Matrix oder einem Grundmaterial 28 gefüllt. Ein Barren 20, der durch eine WerkstUckaufnahmekammer 22 eingeführt wird, berührt das Grundmaterial 28 in einer Grenzfläche 32. Das Grundmaterial 28 hat eine kleinere Druckfestigkeit als das Material des Barrens 20. Als Druckfestigkeit wird der maximale Druck bezeichnet, dem C¹C-P Ma-The cavity 26 corresponding to the shape of the object to be pressed is first filled with a matrix or a base material 28. An ingot 20, which is introduced through a workpiece receiving chamber 22, contacts the base material 28 in an interface 32. The base material 28 has a lower compressive strength than the material of the ingot 20. The compressive strength is the maximum pressure, the C ¹ CP Ma-

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terial ausgesetzt werden kann, ohne daß die plastische Verformung einen bestimmten Betrag übersteigt. Das Grundmaterial 28 fließt also bei einem kleineren Druck pro Einheit als das Material des Barrens 20.material can be exposed without the plastic deformation exceeding a certain amount. The basic material 28 thus flows at a lower pressure per unit than the material of the ingot 20.

Die Matrize 2k ist mit einer Entlastungs- oder Auslaßanordnung JQ versehen, durch die das Grundmaterial 28 abfließen kann. Die Auslaßanordnung kann einen genau bemessenen Querschnitt haben oder mit einer Ventilanordnung (z.B.The die 2k is provided with a relief or outlet arrangement JQ through which the base material 28 can flow off. The outlet arrangement can have a precisely dimensioned cross-section or it can be provided with a valve arrangement (e.g.

^ 42 in Fig. 6) zur Steuerung der -Strömungsgeschwindigkeit^ 42 in Fig. 6) to control the flow rate

des Grundmaterials 28 versehen sein. Durch diese Anordnung ist ein bestimmter Druck innerhalb des Hohlraums 26, insbesondere an der Grenze 32 zwischen dem Werkstückbarren 20 und dem Grundmaterial 28 gewährleistet. Größe und Form des Hohlraums 26 können während des Pressens konstant gehalten werden, indem man von außen eine Kraft einv/irken läßt, wie sie durch Pfeile ~*>\ versinnbildlicht ist oder indem man die Matrize konstruktions- und materialmäßig im Hinblick auf die während des Pressens im Inneren v/irksam werdenden Kräfteof the base material 28 be provided. This arrangement ensures a certain pressure within the cavity 26, in particular at the boundary 32 between the workpiece bar 20 and the base material 28. The size and shape of the cavity 26 can be kept constant during the pressing process by applying a force from the outside, as symbolized by arrows ~ *> \ , or by changing the design and material of the die with regard to the during the Pressing inside v / effective forces

™ geeignet bemißt.™ appropriately sized.

Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Verfahren wird auf den Werkstückbarren 20 eine durch einen Pfeil 56 dargestellte Verformun^kraft ausgeübt, um ihn in die Matrize zu pressen. Die erforderliche Mindestgröße der Kraft 36 ist die Summe von erstens einer Kraft gleich der Druckfestigkeit des Materials des Barrens 20 unter normalen Fließbedingungen, zweitens der Kraft zum Auspressen desIn the method shown in FIGS. 1 to 5, an arrow 56 is shown on the workpiece bar 20 Deformun ^ force shown exerted to him in the die to press. The required minimum magnitude of the force 36 is the sum of firstly a force equal to the compressive strength of the material of the billet 20 under normal flow conditions, secondly the force for pressing out the

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Grundmaterials 28 durch die Auslaßanordnung 30 und drittens einer Reibungskraft, die dem Fließen des Werkstückes in der Matrize entgegenwirkt. Es wurde gefunden, daß die Einwirkung eines Rückdruckes auf die verformende Grenzfläche 32 des Werkstücks 20 durch ein Grundmaterial 28, mit der der Matrizenhohlraum vorher gefüllt worden ist, ein Reißen des Werkstückmaterials an der Grenzfläche verhindert und eine wesentlich stärkere Deformation des Werkstücks 20 erreicht werden kann als bei Bedingungen, wie sie beim normalenBase material 28 through outlet assembly 30 and third a frictional force that counteracts the flow of the workpiece in the die. It was found that the action a back pressure on the deforming interface 32 of the workpiece 20 by a base material 28 with which the Die cavity has been previously filled, prevents cracking of the workpiece material at the interface and a Much greater deformation of the workpiece 20 can be achieved than under conditions such as those in normal

Fließpressen herrschen.Extrusion prevail.

Es wurde zusätzlich gefunden, daß der Rückdruck, der von dem Grundmaterial 28 auf das Werkstück 20 ausgeübt wird, vorzugsweise mindestens drei Viertel der Druckfestigkeit des Werkstückmaterials betragen soll. Man kann zwar höhere Verformungsgeschwindigkeiten erreichen, wenn man mit kleineren Rückdrücken arbeitet, bei solchen kleineren Rück-" drücken ist jedoch die Gefahr wesentlich größer, daß im Bereich der Grenzfläche 32 Risse auftreten.It was also found that the back pressure exerted on the workpiece 20 by the base material 28 is, preferably should be at least three quarters of the compressive strength of the workpiece material. You can achieve higher deformation speeds if one works with smaller back pressures, with such smaller back pressures " however, the risk of cracks occurring in the area of the interface 32 is significantly greater.

Wenn auf das Werkstück 20 (Fig. 2) eine Verfor- M mungskraft J>6 ausgeübt wird, fließt das Material des Werkstücks 20 plastisch in den Matrizenhohlraum 26, wenn das Grundmaterial 28 unter dem durch die Kraft J>6 erzeugten Druck durch die Auslaßanordnung 30 abzufließen beginnt. Das Grundmaterial übt jedoch gleichzeitig an der Grenzfläche 32 einen Rückdruck auf das Werkstück aus. Wenn das ganze Grundmaterial aus dem Matrizenhohlraum 26 verdrängt ist,When (Fig. 2) a deformation M mung force on the workpiece 20 J> is exerted 6, the material flows of the workpiece 20 plastically into the die cavity 26 when the base material 28 under the force J> pressure generated 6 through the outlet assembly 30 begins to drain. At the same time, however, the base material exerts a back pressure on the workpiece at the interface 32. When all of the base material has been displaced from the die cavity 26,

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wie Pig. 3 zeigt, hat das Material des Werkstücks 20 in einem einzigen Verfahrensschritt oder Schlag die gewünschte Form 20a des herzustellenden Gegenstandes angenommen. Da das Material des Werkstückes ununterbrochen einem genau bemessenen geeigneten RUckdruck durch das Grundmaterial 28 ausgesetzt war, ist der Gegenstand 20 frei von Rissen und hat genau die durch den Matrizenhohlraum 26 bestimmte Form. Das Verfahren und die Einrichtung der Fig. 1 bis 3 kann gemäß Fig. 4 und 5 dahingehend abgewandelt werden, daß ^ die Kraft 36 auf das Werkstück von mehreren Richtungen aus einwirkt, Um das Fließen des Werkstückmaterials zu steuern. Das Abfließen des Grundmaterials 28 wird in der gleichen t/eise gesteuert, wie in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.like Pig. 3 shows, the material of the workpiece 20 has the desired one in a single process step or stroke Form 20a of the article to be manufactured assumed. Since the material of the workpiece is continuously a precisely measured has been subjected to appropriate back pressure by the base material 28, the article 20 is free of cracks and has exactly the shape determined by the die cavity 26. The method and apparatus of FIGS. 1-3 can be modified according to FIGS. 4 and 5 in that ^ the force 36 on the workpiece from several directions acts to control the flow of workpiece material. The drainage of the base material 28 is in the same t / otherwise controlled as described in connection with FIGS.

Das Phänomen einer erhöhten Duktilität von metallischen Werkstoffen unter einem hydrostatischen Druck, wie er während der Durchführung des erfindungsgemäSen Verfah-¹ rens im,Matrizenhohlraum 26 herrscht, kann durch die Theorie erklärt werden, daß der hohe Druck die Bildung von Hohlräumen um Diskontinuitäten und' Lunker im Material verhindert. Untersuchungen haben gezeigt, daß solche Hohlräume und Lunker als Ausgangspunkte für Brücke wirken. Eine andere mögliche Erklärung besteht darin, daß kleinere Brüche, die bei der Verformung des Materials auftreten, unter der Wirkung des hohen hydrostatischen Druckes durch Druckschweißen geheilt werden.The phenomenon of increased ductility of metallic materials under a hydrostatic pressure as prevails during the execution of erfindungsgemäSen procedural ¹ proceedings in, die cavity 26, can be explained by the theory, that the high pressure of the formation of voids around discontinuities and 'blowholes prevented in the material. Investigations have shown that such cavities and blowholes act as starting points for bridges. Another possible explanation is that minor fractures which occur when the material is deformed are healed by pressure welding under the action of the high hydrostatic pressure.

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In manchen Fällen, insbesondere bei der Bildung kompliziert geformter Gegenstände, wie z.B. Schiffsschrauben, -ist es wünschenswert, das Abfließen des Grundmaterials aus dem Matrizenhohlraum so zu steuern, daß das Fließen des Werkstückmaterials in aeLne endgültige Form innerhalb der Matrize geeignet gesteuert wird. Wie Fig. 6 zeigt, können in der Matrize 40 mehrere Auslaßöffnungen 3° geeignet angeordnet sein, so daß das Fließen des Werkstückmaterials durch das Ablassen des Grundmaterials 28 aus dem Matrizenhohlraum 26 steuerbar ist. Die Matrize 40 kann mit einem Verteiler M 28 versehen sein, um den Rückdruck zu steuern, während die Strömungsgeschwindigkeit durch die Auslaßkanäle 3° gesteuert werden kann. Das Abfließen des Grundmaterials aus dem Verteiler 38 kann durch einen oder mehrere Auslässe 30a gesteuert werden, die Ventile 42 enthalten können oder in Verbindung mit dem Verteiler 38, um den schließlich auf die Grenzfläche 32 des Werkstückmaterials ausgeübten Rückdruck zu steuern. Zum genauen Steuern des Fließen des Werkstückmaterials kann das Abfließen des Grundraaterials 28 durch ■-eine Anzahl von Ventilen 42 durch eine Programmsteuerung gesteuert werden.In some cases, particularly in the formation of intricately shaped objects such as propellers, it is desirable to control the drainage of the base material from the die cavity so as to appropriately control the flow of the workpiece material into a final shape within the die. As FIG. 6 shows, a plurality of outlet openings 3 ° can be suitably arranged in the die 40, so that the flow of the workpiece material can be controlled by the discharge of the base material 28 from the die cavity 26. The die 40 can be provided with a manifold M 28 to control the back pressure, while the flow rate through the outlet channels 3 ° can be controlled. The drainage of the base material from the manifold 38 may be controlled through one or more outlets 30a, which may include valves 42, or in communication with the manifold 38 to control the eventual back pressure applied to the interface 32 of the workpiece material. For accurately controlling the flow of the workpiece material, the drainage can 28 by ■ the Grundraaterials - a number of valves are controlled by a program control 42nd

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der geteilte Matrizenhälften 44, 44a verwendet werden, die durch eine äußere Kraft 46, beispielsweise eine mechanische Fresse, zusammengehalten werden. Die äußere Kraft 46 wirkt mit der pro Flächeneinheit größerenFigs. 7 and 8 show another embodiment of the invention in which split die halves 44, 44a are used, which are actuated by an external force 46, for example a mechanical face, to be held together. The external force 46 acts with the greater force per unit area

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Verformungskraft J>6 zusammen. Bei der Einwirkung der Verformungskraft J>6 trennen sich die Matrizenhälften 44, 44a etwas, so daß ein Auslaß48 entsteht, durch den das Grundmaterial 28 ausgepreßt werden bzw. ausfließen kann. Der Auslaß 48 ist in diesem Falle ein ringförmiger Schlitz. Das Verhältnis der Verformungskraft J>6 zur äußeren Kraft 46 bestimmt die Größe der Trennung der Matrizenhälften 44, 44a und damit den Querschnitt des Auslasses 48. Zur Steuerung P der Strömungsgeschv.'indigkeit und des Rückdruckes des Grundmaterials auf die Verformungsgrenzfläche 32 zwischen dem Grundmaterial 28 und dem Material 20 des Werkstückes können durch Veränderung dieser beiderteräfte gesteuert v/erden.Deformation force J> 6 together. When the deformation force J> 6 is applied, the die halves 44, 44a separate somewhat, so that an outlet 48 is created through which the base material 28 can be pressed out or can flow out. The outlet 48 in this case is an annular slot. The ratio of the deformation force J> 6 to the external force 46 determines the size of the separation of the die halves 44, 44a and thus the cross section of the outlet 48 and the material 20 of the workpiece can be controlled by changing these two forces.

Durch die vorliegende Erfindung kann beispielsweise ein Läuferrad für eine Axialverdichterstufe hergestellt v/erden, das eine Mittelöffnung zur Aufnahme einer Welle enthält. Ein solches Rad ist in Fig. 12 dargestellt. Bei dem Verfahren und der Einrichtung, die in den Fig. 9, 10 und 11 dargestellt sind, kann das Werkstückmaterial 50 anfangs die Form eines ringförmigen Schmiedestückes (Fig. 9) haben. Wie Fig. 10 zeigt, wird das Werkstückmaterial 50 des Ringes gleichzeitig in zwei Richtungen verformt, während gleichzeitig das Grundmaterial 28 durch eine Anzahl von öffnungen 52, 54 ausgepreßt wird. Bei der Herstellung des in Fig. 12 dargestellten Gegenstandes durch das in den Fig. 9 » 10 und 11 dargestellte Verfahren können auch die anhand von Fig. 4With the present invention, for example, an impeller for an axial compressor stage can be produced v / ground which includes a central opening for receiving a shaft. Such a wheel is shown in FIG. In which In the method and apparatus illustrated in FIGS. 9, 10 and 11, the workpiece material 50 may initially be used Have the shape of an annular forging (Fig. 9). As shown in Fig. 10, the workpiece material 50 becomes the ring simultaneously deformed in two directions, while at the same time the base material 28 through a number of openings 52, 54 is squeezed out. In the manufacture of the object shown in FIG. 12 by the process shown in FIGS. 9, 10 and The methods illustrated in FIG. 11 can also be carried out with reference to FIG

Sßö&B4/13 3Sßö & B4 / 13 3

.iind 5 erläuterten Maßnahmen Anwendung finden, durch die die Kraft aus mehreren Richtungen zur Einwirkung gebracht wird..iind 5 measures explained apply through which the force is applied from several directions.

Das vorher in den Matrizenhohlraum eingebrachte Grundmaterial, das beim Pressen mit der Matrize zusammenwirkt, soll duktiler sein oder eine niedrigere Fließgrenze oder Druckfestigkeit aufweisen als die Materialien des Werkstückes und der Matrize. Duktile Grundmaterialien auf der Basis von Blei, Kupfer, Zink oder anderen leicht auspreßbferen Materialien werden vorgezogen. Es lassen sich jedoch ^j auch weniger duktile Werkstoffe verwenden vorausgesetzt, daß das Material der Matrize den erforderlichen Gesamtdrücken standzuhalten vermag, die bei der Verwendung eines weniger leicht fließenden Grundmaterials erforderlich werden.The base material previously introduced into the die cavity, which interacts with the die during pressing, should be more ductile or have a lower yield point or compressive strength than the materials of the workpiece and the die. Easily squeeze out ductile base materials based on lead, copper, zinc or others Materials are preferred. However, ^ j also use less ductile materials provided that the material of the die has the required total pressures is able to withstand, which are required when using a less easily flowing base material.

Das die Matrize vor dem eigentlichen Preßvorgang füllende Grundmaterial kann auf verschiedene Weise eingebracht werden. Gute Ergebnisse erhält man, wenn man ein Grundmaterial wie Blei unter erheblichem Druck mittels eines Stempels dureh die für die Aufnahme des Werkstück- » rohlings bestimmte öffnung in den Matrizenhohlraum einpreßt, bis dieser gefüllt ist. Anschließend wird dann das Werkstückmaterial in Berührung mit dem Grundmaterial in die zur Aufnahme des Werkstückmaterials bestimmte öffnung eingebracht und das Werkstückmaterial wird dann in der oben beschriebenen Weise in die Matrize gepreßt, wobei das duktilere Grundmaterial von dem in den Matrizenhohlraum flle-The base material filling the die before the actual pressing process can be introduced in various ways will. Good results are obtained when using a base material such as lead under considerable pressure a punch presses into the die cavity through the opening intended to receive the workpiece »blank, until this is filled. Subsequently, the workpiece material is then in contact with the base material the opening intended for receiving the workpiece material is made and the workpiece material is then placed in the above pressed into the die, the more ductile base material being filled by the

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ßenden Werkstückmaterial verdrängt wird. Wie erwähnt, hängt der vom Grundmaterial ausgeübte Rückdruck von der Art des Grundmateriales, der Verdrängungsgeschwindigkeit des Grundmaterials und Form und Größe des Auslasses bzw. von der Einstellung eines Ventils im Auslaß ab. Der Rückdruck, der gelegentlich auch als hydrodynamischer Druck bezeichnet wird, kann durch diese Parameter dem Werkstückmaterial und der Form des durch Fließpressen herzustellenden Gegenstandes 'ßenden workpiece material is displaced. As mentioned, the back pressure exerted by the base material depends on the type of Base material, the displacement speed of the base material and the shape and size of the outlet or of the Adjustment of a valve in the outlet. The back pressure, sometimes referred to as hydrodynamic pressure, These parameters can be used to determine the workpiece material and the shape of the object to be produced by extrusion '

fe angepaßt werden.fe can be adjusted.

Es war oben bereits die Theorie erwähnt worden, daß die Risse bei einer Fließbeanspruchung mit der Bildung sehr kleiner Hohlräume unter gleichzeitigem plastischen Gleiten beginnen. Bei der Erfindung werden durch den Rückdruck Kräfte zur Einwirkung gebracht, die praktisch verhindern, daß sich solche Hohlräume bilden oder öffnen. Der durch das Grundmaterial ausgeübte Rückdruck hat außerdem eine gleichmäßigere Spannungsverteilung in dem formgepreßten Gegenstand zur Folge. Beim normalen Gesenkschmieden mit offenem Gesenk hatThe theory has already been mentioned above that the cracks in the event of a flow stress very much with the formation small cavities begin with simultaneous plastic sliding. In the invention, forces are generated by the back pressure brought into action, which practically prevent such cavities from forming or opening. The one through the base material applied back pressure also results in a more even distribution of stress in the molded article Episode. In normal closed-die forging with an open die

" die ungleichmäßige Spannungsverteilung infolge der Reibung am Gesenk eine sehr komplexe Spannungsverteilung in dem hergestellten Gegenstand von der Mitte zum Rande zur Folge."the uneven distribution of stress due to friction a very complex stress distribution in the manufactured object from the center to the edge results on the die.

Eine solche Spannungsverteilung kann Risse an den Rändern zur Folge haben. Die niedrige Pließgrenze des bei der Erfindung verwendeten Matrix- oder Grundmaterials hält die Wirkungen der Reibung in Grenzen und liefert eine homogenere Verteilung, so daß die Verformungsgeschwindigkeit des Werkstückmaterials begrenzt und eineRißbildung verhindert werden.Such stress distribution can result in cracks at the edges. The low yield point of the invention The matrix or base material used keeps the effects of friction within limits and provides a more homogeneous one Distribution so that the rate of deformation of the workpiece material is limited and cracking is prevented.

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Claims (1)

Patentansprüche.Claims. 1. Verfahren zum Formen eines Gegenstandes durch Formpressen in eine Matrize, dadurch gekennz e ikc h η e t , daß der Hohlraum der Matrize zuerst mit einem Werkstoff einer ersten Druckfestigkeit gefüllt wird und daß dann ein Werkstückmaterial mit einer höheren Druckfestigkeit mit einer Werkstück-yerformungskraft in den Ma- μ trizenhohlraum gepreßt wird, um das erste Material aus dem Matrizenhohlraum zu verdrängen.1. A method for forming an object by compression molding in a die, characterized in that the cavity of the die is first filled with a material of a first compressive strength and then a workpiece material with a higher compressive strength with a workpiece yerformungskraft in the die cavity is pressed μ to displace the first material from the die cavity. 2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material zur Füllung des Matrizenhohlraumes in diesen mit einer Kraft eingepreßt wird, die ausreicht, das Material fließen zu lassen.2, method according to claim 1, characterized in, that the first material for filling the die cavity is pressed into it with a force sufficient to allow the material to flow. 5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verformung des Werk- j5 · Method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that to deform the work j Stückes eine Kraft zur Einwirkung gebracht wird, deren Größe mindestens drei Viertel der Druckfestigkeit bzw. Fließgrenze des Werkstückmaterials beträgt.Piece a force is brought into action, the size of which is at least three quarters of the compressive strength or flow limit of the workpiece material. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Abfließens des ersten Materiales aus dem Matrizenhohlraum gesteuert wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the rate of drainage of the first material from the die cavity is controlled. 909884/1390909884/1390 5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfestigkeit des ersten Materials kleiner ist als die des Materials der Matrize.5 · Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Compressive strength of the first material is less than that of the material of the die. 6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Formwerkzeug oder einer Matrize, die einen Hohlraum enthält, gekennzeichnet durch Mittel, in den Matrizenhohlraum ein erstes Material einzubringen und den Matrizenhohlraum mit diesem Material zu füllen und durch eine Druckerzeugungsanordnung zum Einpressen des Werkstückes in den Matrizenhohlraum unter Verdrängung des ersten Materiales aus diesem.6. Device for performing the method according to one of the preceding claims with a molding tool or a die that contains a cavity by means of introducing a first material into the die cavity and the die cavity to fill with this material and through a pressure generating arrangement for pressing the workpiece into the Die cavity with displacement of the first material therefrom. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhohlraum mit Auslaßöffnungen versehen ist.7. Device according to claim 6, characterized in that the die cavity with Outlet openings is provided. 8. Einrichtung nach Anspruch 7» gekennze ichnet durch eine Ventilanordnung zur Steuerung der Geschwindigkeit, mit der das erste Material durch die Auslaßöffnungen aus dem Matrizenhohlraum verdrängt wird.8. Device according to claim 7 »labeled by a valve arrangement for controlling the rate at which the first material passes through the outlet openings is displaced from the die cavity. 9· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhohlraum durch mehrere Formteile gebildet wird; daß eine Anordnung9 · Device according to claim 6, characterized in that the die cavity is formed by several molded parts; that an arrangement 909884/1390909884/1390 vorgesehen ist, die Formteile mit einer zweiten Druckkraft gegeneinander zu pressen und daß die erste Druckerzeugungsanordnung eine Druckkraft liefert, die größer ist als die Summe der zweiten Druckkraft und der Druckfestigkeit des l.'erkstückmaterials.it is provided that the molded parts are pressed against one another with a second compressive force and that the first pressure generating arrangement supplies a compressive force which is greater than the sum of the second compressive force and the compressive strength of the l. 'workpiece material. 10. Einrichtung nach Anspruch 7» 8 oder 9, d a durch gekennzeichnet, daß der Rückdruck des ersten Materials durch einen mit dem Matrizen-"hohlraum verbundenen Verteiler steuerbar ist.10. Device according to claim 7 »8 or 9, d a through characterized in that the back pressure of the first material is passed through a cavity associated with the die connected distributor is controllable. 909884/1390909884/1390