DE2538210C3

DE2538210C3 - Verfahren und Vorrichtung zum flüssigen und halbflüssigen Gesenkschmieden

Info

Publication number: DE2538210C3
Application number: DE2538210A
Authority: DE
Inventors: Asparuch Michajlov Dipl.-Ing. Antonov; Dimiter Tanev Dipl.-Ing. Dimitrov; Hristo Georgiev Dipl.-Ing. Kortenski; Ivan Dimov Prof. Dipl.-Ing. Nikolov
Original assignee: INSTITUT PO METALOSNANIE I TECHNOLOGIA NA METALITE SOFIA
Current assignee: INSTITUT PO METALOSNANIE I TECHNOLOGIA NA METALITE SOFIA
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1975-08-27
Publication date: 1979-09-20
Also published as: US4049041A; YU86582A; DE2538210A1; YU42123B; NO752877L; FR2288576B1; BR7505575A; ES440510A1; NL7510107A; JPS5617985B2; BE832825A; JPS5150224A; AU8427575A; FR2288576A1; CA1066867A; ATA663175A; PL110153B1; SE403575B; AT342947B; CH607755A5

Description

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Beschreibung

Aus der CH-PS 2 90 955 ist ein Verfahren zum flüssigen und halbflüssigen Gesenkschmieden und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung bekannt. Dabei wird der Preßdruck im Gesenk mittels einer Presse mit. einer höheren und anschließend mit einer niedrigeren Geschwindigkeit erzeugt. Dieses wird bei einer hydraulischen Presse mittels eines mechanisch oder hydraulisch wirkenden Widerstandes gegen die Preßbewegung, der an dem Punkt des Hubweges einsetzt, bevor das Metall den Zwischenraum zwischen den Gesenken bzw. Gießformen ganz ausfüllt, erreicht. Die erreichte Wirkung ist die Verbesserung der homogenen Beschaffenheit des Metalls, da der Schmiededruck im günstigsten Augenblick einsetzt. Nachteilig sind ungleiche Höhen der Schmiedeteile und sehr große Preßkräfte im letzten Teil der Preßbewegung, weil das Metall zu diesem Zeitpunkt bereits fest ist. Deshalb können auch keine Kräfte quer zur Preßrichtung auf das Metall ausgeübt werden, wie sie zum Ausfüllen von seitlichen Ansätzen des Werkstücks erwünscht sind.

Dem Anmelder ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei denen der Schmiedehub gegen das flüssige und das halbflüssige Metall beschränkt wird und das Metall unter der Einwirkung der maximalen Preßkraft bis zum Erstarren verbleibt. So werden günstige Verhältnisse zum Kompensieren der natürlichen Materialschwindung während der Erstarrung ·>'· geschaffen, wobei ein gules Gefüge erhalten wird, da das Erstarren unter der ununterbrochenen Druckwirkung erfolgt.

Ein grundsätzlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es ein sehr präzises Dosieren der Materialmenge für die Zuführung im Gesenk erfordert und die unvermeidlichen Dosierungsgenauigkeiten sich als Abweichungen in der Höhe des geschmiedeten Teils auswirken. Wegen dieses Nachteils findet dieses Verfahren kaum eine praktische Verwendung.

Nachteile der Vorrichtungen für die Durchführung dieses Verfahrens bilden die große Kompliziertheit der Dosiereinrichtungen, wobei es noch nicht gelingt, eine genügend genaue Dosierung der Materialmenge, die in das Gesenk eingegossen wird, zu erreichen.

Gemäß einem anderen, dem Anmelder bekannten Verfahren werden Teile mit genauen Abmessungen durch Beschränkung der Länge des Obergesenkhubs erhalten, d. h. dadurch, daß bei Erreichen der erforderlichen Abmessungen das Obergesenk an einem festen Anschlag anstößt Das flüssige oder haibflüssige Ausgangsmaterial wird bei diesem Verfahren mit gewissem Oberschuß dosiert, der vor Erreichen des Anschlags durch das Obergesenk aus dem Gesenk durch schmale Kanäle in speziell für diesen Zweck gebildete Kompensationshohlräume verdrängt wird.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß keine dichte und homogene Struktur des Teile gewährleistet ist. Wenn das Obergesenk den Anschlag erreicht hat, übt es immer noch sehr große Druckkräfte auf das halbflüssige Material aus, da die zu den Kompensationshohlräumen führenden Kanäle schmal gewählt sind. Dadurch, daß einerseits das flüssige Material nicht komprimierbar ist und andererseits sich seine Abmessungen beim Erstarren infolge der Schwindung vermindert, wird sehr bald nach dem Ankommen des Obergesenks am Anschlag der Druck auf das erstarrende Material aufhören und das Material dann seine Erstarrung weiterhin ohne jede Druckwirkung frei fortsetzen. Infolgedessen erhält das geschmiedete Teil Gefügefehler, wie sie aus der Gießerei bekannt sind, nämlich konzentrierte Makrolunker, axiale Porosität und Gasblavjn, verursacht durch Gasabscheidung während der Erstarrung.

Ein wesentlicher Nachteil der Vorrichtung für die Durchführung des bekannten Verfahrens liegt darin, daß sie nicht imstande ist, Druckkräftewirkungen vorzusehen, die die Materialschwindung bis zur Beendigung des Erstarrungsprozesses kompensieren.

Die bekannten Verfahren für flüssiges und halbflüssiges Gesenkschmieden und die Vorrichtungen für deren Durchführung haben den gemeinsamen Nachteil, daß das Schmiedeteil am Ende des Schmiedehubs an seiner ganzen Oberfläche von Metallteilen, nämlich den kühlenden Teilen des Gesenks, umgeben ist. Daher '■erläuft der Erstarrungsprozeß im Erzeugnis von der Oberfläche in Richtung seines Kerns, in welchem Gefügefehler wegen Materialschwindung gebildet werden.

Beim Gesenkschmiedeverfahren mit Druckkraftbeschränkung ist es zur Verringerung dieser Nachteile erforderlich, daß sehr hohe Drücke für die Materialverformung im ganzen, in der bereits erstarrten Haut eingeschlossenen Materialvolumen ausgeübt werden, während beim Verfahren mit der Hubbeschränkung die Mängel überhaupt nicht beeinflußt werden können.

Gegenüber dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum flüssigen und halbflüssigen Gesenkschmieden mit Schmiedehub-Beschränkung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welches bzw. welche zusätzlich zu der genauen Abmessung der

Fertigteile bei einfacher Materialdosierung ein gleichmäßiges, dichtes Gefüge des fertigen Schmiedeteils ohne Lunker, poröse Stellen oder Gasblasen, die durch Gasabscheidung bei der Erstarrung hervorgerufen werden, gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil de? Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen bzw. durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird gegenüber dem Bekannten folgende, den Stand der Technik bereichernde Wirkung erreicht:

Durch die Wahl eines Gases als unmittelbar auf das im Gesenk befindliche partiell einwirkende Druckmittel wird infolge der Kompressibilität des Gases trotz der durch Schwinden beim Erstarren hervorgerufenen Volumenverminderung ein stetiger Arbeitsdruck auf das Werkstück bis zum Erstarren des Werkstoffes ausgeübt

Die Druckrichtung auf das Werkstück erfolgt nicht aiiein in Preßrichtung, so daß auch seitliche Ansätze oder dgl. am Werkstück unter Druckwirkung geraten und ein homogenes Gefüge im gesamten Volumen des Werkstückes erreicht wird.

Durch die Wahl des Gases können physikalisch-chemische Einwirkungen auf das Metall während der Kristallisation erreicht werden (vergl. DE-PS 19 50 987).

Die Dosierung des Materials ist nicht kritisch, da etwaiger überschüssiger Werkstoff in Hohlräume für das Gas ausweichen kann.

Das Schmiedeteil ist in bestimmten Bereichen durch das Gas von den Gesenkwandungen isoliert, so daß die Abkühlung des Teiles durch Einwirkung, aus dem Wärmefluß gesteuert werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Hohlraum im Gesenk mit dem Verdichtungsraum vor einem durch den Druck des ausübenden Organs der Maschine beaufschlagten pneumatischen Kolben durch Leitungen und zumindest ein regelbares Rückschlagventil, das sich in Richtung vom Verdichtungsraum vor dem pneumatischen Kolben zu den Hohlräumen öffnet, verbunden.

Der pneumatische Kolben kann vorteilhaft in einem im Gesenk oder in der Matrize ausgebildeten Zylinder untergebracht sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens sind im einzelnen anhand von F i g. 1 und 2 erläutert, die schematische Querschnitte von zwei Gesenken darstellen.

Die Matrize 1 ist — ohne irgendwelche Besonderheiten gegenüber bekannten Matrizen — mit Rücksicht darauf ausgeführt, daß eine Formbildung des Erzeugnisses gesichert wird. Das Gesenk 3 ist so ausgeführt, daß es die Matrize 1 längs des Randes 7 abschließt, wodurch es die Höhenabmessungen des Teils gewährleistet Außerdem sind im Gesenk eine oder mehrere Hohlräume 4 vorgesehen, die in Richtung der oberen oder seitlichen Oberfläche des Schmiedeteils offen und vorzugsweise darüber angeordnet sind.
Noch beim Beginn des Arbeitsgangs wird zwischen

lu dem Gesenk 3 und dem geschmiedeten Werkstoff 2 in den Hohlräumen 4 die dort befindliche Luft oder das dort befindliche sonstige Gas abgeschlossen. Weiterhin wird mit zunehmendem Druck auf den sich im Gesenk befindenden halbflüssigen Werkstoff auch der Gasdruck in den Hohlräumen 4 entsprechend erhöht. Wenn das Gesenk endgültig abgeschlossen ist und der Druck des zu schmiedenden Teils wegen der Schwindung des Werkstoffs aufhört, wirkt die bis zum Schmiededruck verdichtetf. Luft in den Hohlräumen 4 auf den Werkstoff weiter, wodurch ein dichtes Gefflge r; reicht wird. Die in den Hohlräumen abgesperrte Luft spielt ferner die Rolle eines Wärmeisolators und gewährleistet dadurch eine gewisse Verzögerung beim Erstarren des Werkstoffs, auf das der Gasdruck unmittelbar wirkt

Außer als Druckquelle am Ende des Schmiedevorgangs und als Wärmeisolator dienen die Hohlräume 4 gleichzeitig auch als Kompensierungshohlräume, in denen sich der überflüssige Werkstoff, der beim Dosieren zugeführt worden ist, sammeln kann.

In der in F i g. 2 schematisch gezeigten Variante wird die Deformierungskraft auf das zu schmiedende Teil mittels eines pneumatischen Kolbens 6 übergetragen. Der Verdichtungsraum vor dem Kolben 6 und die Gassammeihohlräume 4 sind über ein regelbares Rückschlagventil 5 verbunden, das sich unter der Wirkung des Gasdruckes — erzeugt durch Kolben 6 — in Richtung vom Verdichtungsraum vor dem Kolben 6 zu den Gassammeihohlräumen 4 öffnet

Das Verfahren kann auch mit anderen Konstruktions-Varianten des Werkzeuges angewendet werden, einschließlich auch mit solchen, bei denen eine Schmiedehubbeschränkung in bezug auf die Kraft erfolgt wobei seine oben beschriebenen charakteristischen Eigenschaften erhalten beleiben. Es genügt für den hier verfolgten Zweck, daß im Gesenk 3 der Begrenzungsrand, mit dem die Matrize 1 abgeschlossen ist, entfernt wird. Der pneumatische Kolben kann je nach dem Aufbau des Erzeugnisses und der Konstruktion des Gesenkes selbst auch in dem unbeweglichen Gesenkteil

w angebracht sein. In diesem Falle wird er wieder durch die Schmiedekraft getrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum flüssigen und halbflüssigen Gesenkschmieden mit Schmiedehub-Beschränkung, dadurch gekennzeichnet, daß auf Teile des s Schmiedestücks der Druck umittelbar durch ein in einem Hohlraum eingeschlossenes Gas ausgeübt wird.

2. Vorrichtung zum flüssigen und halbflüssigen Gesenkschmieden mit Schmiedehub-Beschränkung, dadurch gekennzeichnet, daß im Gesenk (3) wenigstens ein nur zur oberen oder seitlichen Schmiedeteiloberfläche hin offener zu Beginn des Schmiedevorganges durch den zu schmiedenden Werkstoff abgeschlossener Hohlraum (4) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (4) im Gesenk (3) mit dem Verdichtungsraum vor einem durch den Druck des ausübenden Organs der Maschine beaufschlagten pneumatischen Kolben (6) durch Leitungen und zumindest ein regelbares Rückschlagventil (5), das sich in Richtung vom Verdichtungsraum vor dem pneumatischen Kolben (6) zu den Hohlräumen (4) öffnet, verbunden ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Kolben (6) in einem im Gesenk (3) ausgebildeten Zylinder angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Kolben (6) in einem in der Maine (1) ausgebildeten Zylinder untergebracht ist.