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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
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Herstellung von Metallabschnitten bzw. Metallprofilen und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Ausgangsmaterial mit Viereck-Querschnitt
in ein Metallprofil mit gewünschter Querschnittsform.
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Herkömmlich werden unbearbeitete, vorgeschmiedete Werkstücke (Rohlinge)
oder Halbzeuge für das Walzen von Profilen meist mittels des Primär-Walzverfahrens
hergestellt, mitunter auch durch das StrargguSVerfahren.
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Wegen besseren Wirkungsgrades, Ertrages, Energieverbrauches und aus
anderen Gründen, die gleichzeitig auftreten, wird zumindest in Japan das Primär-Walzverfahren
zunehmend vom Stranggß-Verfahren verdrängt, bei dem geschmolzenes Metall kontinuierlich
zu Rohlingen oder Halbzeugen gegossen wird.
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Jedoch ist das Stranggießen selbst nicht problemlos. Die Notwendigkeit
sich ändernder Formen für unterschiedliche Formen und Größen verringert die Nutzung
der Ausrüstung und
die Produktionsrate. Kompliziert ausgebildete
im Strangusverfahren hergestellte Profile unterliegen bei der Abkühlung Qualitätsproblemen
wie Rißbildung und Segregation (Seigerung).
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Um Stranggießen hoher Qualität und hohen Wirkungsgrades sicherzustellen,
muß die Querschnittsform der Gießform soweit möglich nahezu flach-rechteckig sein.
Ein weiteres wichtiges Erfordernis ist, daß die Größe des Gußsficks so wenig wie
möglich verändert wird oder die Menge jeder Losgröße so groß wie möglich ist. Ein
solches viereckiges Gußstück wird dann in Rohlinge unterschiedlicher Formen und
Größen in den folgenden Verfahrensschritten geformt.
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Primär-Walzen zum Walzen von viereckigen Materialien in Rohlinge,
insbesondere solche mit paarweise angeordneten horizontalen Walzen mit Formdurchtritten
erfordern, daß das Ausgangsmaterial eine ausreichend große Querschnittsfläche besitzt,
um die gewünschte Flanschbreite sicherzustellen. Dies hat unvermeidbar zunehmende
Ziehfrequenz und einen Abfall bei der Produktivität zur Folge.
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Die Verwendung von Universalwalzen zum Walzen von viereckigen Werkstoffen
zu Rohlingen wurde ebenfalls bereits verwendet, wobei man sich eine niedrigere Zugfrequenz
wie bei genuteten Walzen versprach. Beim Walzen, wird jedoch unabhängig von der
Walzenart unvermeidbar ein Metallfluß in Walzrichtung erreicht, der durch die Zufuhr
von den Flanschabschnitten erreicht ist. Das Ergebnis ist eine Metallverknappung
an den Flanschabschnitten und sind Fehler beim Sicherstellen der gewünschten Flanschbreite.
Universalwalzen sind dabei keine Ausnahme.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Überwindung der erwähnten Probleme
bei der Herstellung von Metallprofilen1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Metallprofilen anzugeben, durch die ein hochwirksamer Betrieb unter Verwendung
von Ausgangsmaterialien begrenzter Form und Größe möglich ist.
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Um dies zu erreichen, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Metallprofilen dadurch aus, daß Ausgangsmaterial mit viereckigem
Querschnitt zu einem im Querschnitt dem gewünschten Produkt ähnlichen Rohling warmgeschmiedet
wird, daß der Längsabschnitt des Stücks in Abschnitte vorgegebener Länge unterteilt
wird und daß dann der Rohling in das Produkt mit dem gewünschten oder Soll-Querschnitt
warmgewalzt wird.
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Die Vorrichtung zur Herstellung von Metallprofilen gemäß der Erfindung
zeichnet sich durch eine Hydraulikpresse zum Warmschmieden viereckigen Ausgangsmaterials
in einen Rohling aus, der dem gewünschten oder Soll-Produkt im Querschnitt ähnelt,
sowie durch ein Walzwerk zum Warmwalzen des Rohlings in das Soll-Produkt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht eine plastische Verformung
durch Kombinieren des Schmiedens, das sehr wahrscheinlich ein Fließen des Metalls
aus der Längsrichtung des Stücks in die Breitenrichtung verursacht, und des Walzens,
daß sehr wahrscheinlich ein Fließen des Metalls von der Breitenrichtung in die Längsrichtung
verursacht. Diese Kombination erlaubt es, die Querschnittsform des Ausgangsmaterials
in großem Umfang zu ändern. Insbesondere können Ausgangsmaterialien begrenzter Formen
und GrW3en zu Profilen weit unterschiedlicher Formen und Größe verformt werden.
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Durch die Erfindung wird also ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Metallprofilen mit hohem Ertrag und mit großer Einfachheit angegeben.
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Gemäß der Erfindung wird bei der Herstellung von Metallprofilen ein
Ausgangsmaterial mit Viereck-Querschnitt zu einem Rohling warmgeschmiedet, der dem
Soll-Produkt im Querschnitt ähnelt, wird der Längsabschnitt des Stücks in Abschnitte
gegebener Länge aufgeteilt und wird dann der Rohling zu dem Produkt mit dem Soll-Querschnitt
warmgewalzt.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestetlRen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Darstellung eines herkömmlichen
Verfahrens im Anschluß an Stranggießen, Fig. 2 schematisch eine beispielhafte Darstellung
der Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig.3,4 eine Darstellung, wie ein Rohling gemäß
dem erfindungsgemänen Verfahren warmgeschmiedet wird unter Verwendung einer Horizontalschmiedemaschine
gemäß Fig. 3 bzw. einer Vertikalschmiedemaschine gemäß Fig. 4, Fig. 5 eine Darstellung
zur Verwendung der Erfindung nicht bei einer Stranggieß-Straße,sondern bei einer
Endprodukt-Walzanlage, Fig.6a,6b ein Verfahren, bei dem eine Tafel zu einem Rohling
verformt wird unter simultan angelegten vertikalen und horizontalen Drücken, und
zwar a vor dem Formen und b nach dem Formen, Fig.7a,b ein Verfahren, in dem eine
Tafel zu einem Rohling verformt wird und zwar zunächst unter vertikalem Druck, dann
unter horizontalem Druck, a vor dem Formen und b nach dem Formen, Fig.8a,b ein Verfahren,
bei dem eine Tafel mit auf die Breite des gewünschten Rohlings abgestimmter Größe
zu dem Rohling unter lediglich Vertikaldruck geformt wird a vor dem Formen, b nach
dem Formen, Fig. 9 perspektivisch einen Stufenabschnitt, der sich in einem von einem
Viereck-Material gebildeten Rohling ergibt bei Verwendung eines Schmiedewerkzeugs
mit über seiner Länge gleichförmigeM Querschnitt, Fig.lO perspektivisch ein Schmiedewerkzeug
mit über seiner Länge gleichförmigem Querschnitt, Fig.ll Querschnittsprofile eines
konisch zulaufenden Abschnittes eines Schmiedewerkzeugs, Fig.12a,b Schmiedewerkzeuge
zur Verwendung bei der Herstellung eines Rohlings gemäß der Erfindung, mit a einem
Werkzeug, daß abnehmenden Vertikaldruck in Richtung auf seine Spitze ausübt und
mit b einem Werkzeug, daß in
Breitenrichtung abnehmenden Druck in
Richtungu"f seine Spitze bzw. sein Ende ausübt, Fig.13 den Unterschied im Querschnitt
der stufengeschmiedeten Grenzen, die mittels eines herkömmlichen Schmiedewerkzeugs
und eines erfindungsgemäßen erreicht werden, Fig.14a,b Oberflächenunregelmäßigkeiten
an Steg und Flansch von Rohlingen, die gemäß einem herkömmlichen Verfahren und gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.
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Schmieden ist ein Verfahren, daß sich in hohem Maße eignet, um gewünschte
Querschnittsformen zu erreichen, da Metall im geschmiedeten Stück ganz allgemein
eher in Breitenrichtung als in Längs richtung fließt.
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Dadurch, daß auf das Stück eine plastische Verformung durch intermffitierende
Ausübung von Kraft insgesamt erreicht wird, steht das Schmieden hinter dem Walzen
in der Produktivität und dem Wirkungsgrad zurück, das kontinuierlich Kraft ausübt.
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Das praktische Nichtvorhandensein von Metallfluß in Längsrich tung
und die große Freiheit bezüglich Querschnittsänderungen sind durch das Schmieden
erreichte Vorteile, die jedoch dann wirksam ausgenutzt werden können, wenn die vergleichsweise
niedrige Produktivität und der Wirkungsgrad in den Vordergrund treten, wie nach
einer Strar.ggußStraße,durch die das Stück mit sehr niedriger Geschwindigkeit wandert
(0,5 - 3m/min) oder vor dem Eintrittsabschnitt eines Walzwerks bzw. einer Walzstraße,
in der das Stück mit weit geringerer Geschwindigkeit hindurchgeführt werden kann,
wie in den späteren Abschnitten, ohne daß das Massenflußgleichgewicht gestört würde.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
ausführlich erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch ein herkömmliches Verfahren im Anschluß an
Stranggießen. Ein Stück 1, daß eine Stragußvorrichtung 11 verläßt, wird durch Klemmwalzen
12 zu einem Walzwerk 13 geführt, daß durch einen Motor 14 angetrieben ist, wo
auf
das Stück 1 eine gewisse Arbeit ausgeübt wird, daß dann auf vorgegebene Länge mittels
einer Schere 15 geschnitten wird. Es gibt bestimmte Fälle, bei denen das Walzwerk
13 nicht verwendet wird. Die allgemeinsehrniedrige Fördergeschwindigkeit des Stranggußstückes
hat eine verlängerte Berührung zwischen den Walzwerk-Walzen und dem Stück zur Folge,
wodurch die Walzen-Lebensdauer verringert wird. Die Unfähigkeit des Umkehrwalzens
erfordert eine große Anzahl von Gerüsten, wenn eine große Verlängerung oder große
Formänderung erforderlich ist. Dadurch wird dieses Verfahren unwirtschaftlich. Weiter
ist der erwähnte konzentrierte Betrieb mit Rohlingen begrenzter Größe und begrenzter
Form kaum möglich.
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Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine
Schmiedemaschine 21 ist hinter einer Stranggießstraße vorgesehen. Ein viereckiges
stranggegossenes Stück 1 wird darin geschmiedet und dann mittels einer Schere 15
auf Länge geschnitten.
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Die Schmiedemaschine 21 enthält ein Paar hydraulischer Pressen 22,
die beiderseits des Gußstücks 1 angeordnet sind. Ein Schmiedewerkzeug 24 ist an
dem Ende eines Stempels oder Kolbens 23 angebracht, der sich von jeder Hydraulikpresse
22 erstreckt.
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Die Schmiedemaschine 21 ist hinter der (nicht dargestellten) Form
einer Stranggießeinrichtung 11 angeordnet, und zwar .innerhalb eines Grenzbereiches,
in dem die Temperatur des Gußstücks 1 ausreichend hoch bleibt, um das Schmieden
zu ermöglichen, d.h. beispielsweise zwischen 800 und 900 Grad Celsius für Stahl.
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Die Schmiedemaschine 21 ist nicht auf die erläuterte Bauart mit Hydraulikpresse
beschränkt. Irgendeine Besonderheit ist nicht erforderlich, jede übliche Schmiedemaschine
kann verwendet werden. Es ist lediglich erforderlich, zu erreichen, daß das Schmiedewerkzeug
sich über eine bestimmte Strecke mit dem zu schmiedenden Stück bewegen kann, da
es erforderlich ist, einen Schmiededruck auf das kontinuierlich laufende Stück auszuüben.
Die maximale Gießgeschwindigkeit bei derzeitigen Stranggießeinrichtungen
beträgt
etwa 2,4 m/min. Folglich bewegt sich das Gußstück mit einer maximalen Geschwindigkeit
von etwa 40 mm/s. Die Schmiedezeit beträgt etwa 1-2 s. Folglich muß sich die Schmiedepresse
mit dem Gußstück über einen Abstand von annähernd maximal 100 mm bewegen. Diese
synchronisierte Bewegung wird leicht dadurch erreicht, daß die Hydraulikpresse bezüglich
der Basis beweglich gehalten wird und daß eine Antriebseinheit, die einen Hydraulikzylinder
oder einen Elektromotor, der synchron zur Bewegung des Gußstücks angetrieben wird,
enthält, an der Hydraulikpresse angebracht ist. Zusätzlich ist es erwünscht, die
Schmiedemaschine so kompakt wie möglich zu machen im Hinblick auf die große Anzahl
der beim Strangguß erforderlichen Stränge bzw. Strecken.
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ausgeübten Druck Das Gußstück wird unter intermittierend von beiden
Seiten zu einem Teilabschnitt seiner Längserstreckung geformt , der der Länge 1
des Schmiedewerkzeugs 24 entspricht. Der hintere Endabschnitt eines Abschnitts 2,
der bereits gedrückt oder gepreßt worden ist, wird von Neuem gepreßt, wenn Druck
auf den nächsten Abschnitt ausgeübt wird, wobei das Schmiedewerkzeug 24 den hinteren
Endabschnitt um einen Längenabschnitt m überlappt. In Zusammenhang mit der Verwendung
des weiter unten erläuterten ideaXgeformten Werkzeugs wird dadurch die Erzeugung
von Pegeldifferenzen an der Grenze zwischen zwei aufeinanderfolgend gepreßten Abschnitten
verhindert. Das Ergebnis ist ein Rohling 3 mit sanfter Oberfläche.
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Der so geformte Rohling 3 wird auf die gewünschte Länge mittels einer
Schere 15 abgeschnitten und dann zu dem gewünschten oder Soll-Querschnitt mittels
eines Walzwerks 27 gewalzt.
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Die Schmiedemaschine 21 gemäß Fig. 2 schmiedet das viereckige Gußstück
1 in einen knochenförmigen Rohling 3, wie das in Fig. 3 dargestellt ist, wobei jede
Seite des Gußstücks 1 durch eine flache Werkzeugfläche 25 gepreßt wird. Vorsorge
ist getroffen, um die Breite des Rohlings 3 abhängig von der durch die Schmiedemaschine
21 erreichten Streckung frei zu ändern.
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Bei dem anschließenden Walzvorgang wird der knochenförmige Rohling
3 zu einem H-Querschnitt gewalzt.Wenn der so geschmiedete Rohling 3 direkt in einen
Wärmeofen des Walzwerks eingeführt wird, erzeugt dessen Knochenform eine Sekundärwirkung
derart, daß die Berührung mit den Ofenfördereinrichtungen begrenzt wird, wodurch
das Auftreten von Markierungen aufgrund der Fördereinrichtungen (skid marks) verringert
wird.
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Das Vorsehen einer Schmiedemaschine ermöglicht wie dargestellt die
wirtschaftliche Handhabung vieler Arten von Tafeln.
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Die Durchführung des Schmiedens vor dem Scheren oder Schneiden beseitigt
Querschnittsunregelmäßigkeiten und eine Verringerung des Ertrags. Da die Fördergeschwindigkeit
beim Gießen sehr niedrig ist, können technische Schwierigkeiten, die beim Pressen
stationärer Schmiedewerkzeuge gegen das sich bewegende Stück auftreten würden, dadurch
überwunden werden, daß Vorrichtungen solcher Art vorgesehen werden wie solche, bei
denen das Werkzeug Freiheit besitzt, sich längs des sich vorwärtsbewegenden Stückes
zu bewegen1 wie das erläutert worden ist.
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Fig. 4 zeigt eine Vertikal-Schmiedemaschine, die Druck auf den mittleren
Abschnitt des Stücks ausübt. Schmiedewerkzeuge 29 verformen das Gußstück 1 in einen
Rohling 4. Die durch dieses vertikale Schmieden schließlich erreichte Form ist ganz
und gar nicht mit der üblicher Rohlinge identisch. Jedoch erleichtert dieses vorherige
Formen das Formen in den anschließenden Schritten und unterstützt eine Verbesserung
des Produktionsergebnisses.
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Wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei Strangguß verwendet wird,
ist es erwünscht, das stranggegossene Ausgangsmaterial in enger Aufeinanderfolge
zu schmieden und zu walzen, um die fühlbare Wärme des Ausgangsmaterials wirksam
auszunutzen. Es ist jedoch auch zulässig,dann, wenn Begrenzungen bezüglich des Aufbaus
der Anlage oder dergleichen bestehen, die Gußstücke oder die geschmiedeten Rohlinge
für späteres Schmieden oder Walzen nach einer Wiederaufheizung zu lagern.
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Fig. 5 zeigt ein Beispiel für letzteren Fall, wobei das Schmieden
nicht unmittelbar in Anschluß an die Strangpeßstraße durchgeführt wird, sondern
nach Abschneiden in der Endprodukt-Walzstraße. Ein aus einem Wärmeofen 31 austretendes
rechteckförmiges Material wird durch eine Schmiedemaschine 32 verformt und dann
in Walzwerken 33,34 und 35 gewalzt. Dadurch wird ein konzentrierter Betrieb mit
begrenzten Materialien nach dem gleichen Prinzip ermöglicht, das in Fig. 2 dargestellt
ist. Dieses Ausfiihrungsbeispiel besitzt zwar niedrigeren Ertrag als das Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2, besitzt jedoch größere Einfachheit bei der Anlage der Ausrüstung.
Außerdem wird das Verfahren in der Rohzustands-Stufe durchgeführt, in der das Material
ausreichend großen Querschnitt besitzt, um den Temperaturabfall über eine relativ
lange Zeitdauer innerhalb einer zu]ässigen Grenze zu halten.
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Die Fig. 6a und 6b zeigen einen Rohling, der von einer Tafel unter
simultaner Ausübung von vertikalen und horizontalen Drücken geschmiedet wird. Vertikale
Werkzeuge 41 und horizontale Werkzeuge 42 sind auf einer Tafel 1 in Lage angeordnet
und üben sim,ultanDruck aus6 bits die Soll-Form oder-Größe erreicht ist. Die Ausübung
einer größeren Schmiedebelastung als bei dem Verfahren gemäß Fig. 4 erreicht bei
diesem Verfahren eine Flanschhöhe des Rohlings 5, die größer ist als die Dicke der
Tafel 1. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren hochwirksam bei der Herstellung
von Rohling mit einer Flanschhöhe, die größer ist als die Tafeldicke.
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Fig. 7a und 7b zeigen einen Rohling, der von einer Tafel dadurch geschmiedet
ist, daß zuerst Vetikaldruck und dann Horizontaldruck ausgeübt wird. Zunächst werden
vertikale Werkzeuge 41 in der Mitte der Tafel angeordnet, um ein gegebenes Ausmaß
an Vertikaldruck auszuüben. Dann üben Werkzeuge 42 einen Horizontaldruck aus, um
die gewünschte Breite zu erreichen, wobei die vertikalen Werkzeuge 41 entweder in
der gedrückten oder drückenden Stellung gehalten werden oder in die Ursprungslage
zurückgekehrt sind. Mittels diesem Verfahren wird im wesentlichen die gleiche Wirkung
wie bei dem Verfahren gemäß Fig. 6
bei geringerer Schmiedebelastung
erreicht.
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Fig. 8a und 8b zeigen die Herstellung eines Rohlings unter Verwendung
von horizontalen Werkzeugen, die in einer Lage gehalten sind, die auf die Soll-Breite
des Rohlings eingestellt ist, wobei vertikale Werkzeuge einen Vertikaldruck ausüben.
Eine horizontale Ausdehnung einer Tafel unter dem von den vertikalen Werkzeugen
43 ausgeübten Druck wird mittels der horizontalen Werkzeuge 44 verhindert. Folglich
wird die Flanschbreite des Rohlings 5 größer als die Dicke der Tafel 1 mit einer
gewissen Verlängerung in Längsrichtung, wie das auch bei den Fig. 6 und 7 der Fall
ist. Zweck dieses Verfahrens ist es, einen gutgeformten Rohling 5 dadurch zu erhalten,
daß die Ausdehnung mittels der Werkzeuge 44 verhindert wird. Daher ist dieses Verfahren
zum Durchführen eines Schmiedens geeignet, bei dem eine vergleichsweise geringe
Breitenausdehnung erfolgt. Da kein Zusammendrücken durchgeführt wird, können die
Werkzeuge 44 beispielsweise beim Walzen verwendete Manipulatoren bzw. Kantvorrichtungen
sein.
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Fig. 9 zeigt einen Rohling, der dadurch erreicht ist, daß ein Walzblock
oder Knüppel lediglich vertikalem Druck unterworfen wird unter Verwendung eines
Schmiedewerkzeugs 46 mit gleichförmigem Querschnitt über die Längsausdehnung, wie
das in Fig. 10 dargestellt ist. Bei der Durchführung eines schrittweisen Schmiedens
mit der Länge 1 dehnt sich Metall, das bei-'fSderseits einer Grenze zwischen dem
geschmiedeten und dem ungeschmiedeten Abschnitt liegt, differen'tiell bzw. unterschiedlich
aus, weil es differentiell bzw. unterschirnhch eingespannt ist. Dies ergibt die
Bildung einer Stufe 7 an der Innenseite des Flansches, wie das in Fig. 9 dargestellt
ist, die Oberflächenunregelmäßigkeit und eine erhebliche Schwankung in Längsrichtung
der Flanschdecke und -breite zur Folge hat.
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Die sich ergebende Formdifferenz zwischen dem Randabschnitt und dem
regelmäßig geformten Abschnitt ist für das Walzen unerwünscht. Die gleichen gleichförmig
ausgebildeten Werkzeuge üben einen gleichförmigen Druck auf alle Teile des Steges
aus, wodurch Metall im Randbereich wie in Fig. 9 dargestellt niedergedrückt
wird.
Dadurch werden ebenfalls stufenförmige Oberflächenunregelmäßigkeiten 8 erzeugt1
die für das Walzen unerwünscht sind.
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Fig. 11 zeigt ein Schmiedewerkzeug gemäß der Erfindung. Das Schmiedewerkzeug
47 gemäß Fig. 11 besitzt einen ~konisch zulaufenden bzw. sich verjüngenden Abschnitt
48, derart, daß zunehmend weniger Druck in Richtung auf das Ende des Werkzeugs innerhalb
des Längsabstandes n sowohl in Vertikalrichtung als auch in Breitenrichtung ausgeübt
wird. Dieser verjüngte Abschnitt 48 erzeugt einen allmählich verformten sanften
Rand, auf den bei dem nächsten Schmiedeschritt ein sanfter Druck ausgeübt wird,
der sich von dem ungeschmiedeten Abschnitt bis zum geschmiedeten Abschnitt erstreckt,
wodurch das Niederdrücken von Metall verhindert wird und im wesentlichen die Bildung
von Stufen bei Beendigung des Schmiedens beseitigt wird. Abmessungen für ein derartiges
Werkzeug sind beispielsweise Gesamtlänge 1000 mm, Länge des verjüngten Abschnittes
300 mm, Radius des gleichförmigen Abschnitts 120 mm, Radius des sich verjüngenden
sphärischen Abschnitts 300 mm.
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Fig. 12a und 12b zeigen andere Ausführungsformen des sich verjüngenden
Abschnittes.
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Fig. 12a zeigt ein Schmiedewerkzeug mit einem sich verjüngenden Abschnitt,
der einen abnehmenden Vertikaldruck innerhalb eines Längsabstandes n ausübt.
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Fig. 12b zeigt ein Schmiedewerkzeug mit einem sich verjüngenden Abschnitt,
der einen abnehmenden Druck in Breitenrichtung innerhalb eines Längsabschnittes
bzw. Längsabstandes n ausübt.
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Der sich verjüngende Abschnitt des Schmiedewerkzeugs gemäß Fig.
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11 kann als Kombination der sich verjüngenden Abschnitte gemäß Fig.
12a und 12 b angesehen werden.
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Wenn eine große Ausdehnung in Breitenrichtung oder ein Rohling mit
großer Stegbreite erforderlich ist, kann ein flaches Schmiedewerkzeug
verwendet
werden. Bei der Erfindung sind daher Schmiedewerkzeuge geeigneter Formen für unterschiedliche
Querschnittsformen und Abmessungen der gewünschten Rohlinge verwendbar.
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Fig. 13 zeigt einen Querschnitt eines Randabschnittes eines Rohlings,
der durch schrittweises Schmieden mit dem Schmiedewerkzeug gemäß Fig. 11 geformt
ist. Bei dem Material-Knüppel mit 300 mm Höhe, 340 mm Breite und 7500 mm Länge wurden
14 Schmiedeschritte durchgeführt mit einer Werkzeugüberlappung von 400 mm bei jedem
Randabschnitt. Eine Schmiedemaschine mit einer maximalen Druckleistung von 1500
t und einer Schmiedegeschwindigkeit von 50 mm/s wurde verwendet. Das Material mit
einer Durchschnittstemperatur von etwa 1100 Grad Celsius wurde bei einer Schmiedebelastung
von etwa 700 t um 200 mm zusammengepreßt. Das Schmieden war in annähernd 150 s beendet
bei sehr guter Anpassung an das anschließende Schmiedeverfahren. In Fig. 13 gibt
die Vollinie einen Querschnitt eines Rohlings wieder, der mittels des genannten
Werkzeuges mit sich verjüngendem Abschnitt erzeugt worden ist, wobei die Strichlinie
einen Rohling wiedergibt, der mittels eines üblichen gleichförmig geformten Werkzeugs
gebildet worden ist.
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Das sich verjüngende Werkzeug beseitigt in vollkommender Weise Schmiedeunregelmäßigkeiten
am Randabschnitt, die bei herkömmlichen Werkzeugen unvermeidbar sind. Die sich verjüngenden
Werkzeuge sind zum Schmieden geeignet, bei der keine große Breitenausdehnung erforderlich
ist, da geringere horizontale Ausdehnung als bei flachen Werkzeugen erzeugt wird.
Der Schopf oder das Knüppelende am Vorder und am Hinterende des erhaltenen Rohlings
betrug etwa jeweils 100 mm, wodurch sich ein deutlich höherer Ertrag gegenüber dem
Primär-Walzverfahren ergibt.
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Die Fig. 14 a und 14b zeigen die absolute Steghöhe bzw.
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Flanschdicke bei Messung über die gesamte Länge des erläuterten Rohlings.
In beiden Figuren zeigt die Vollinie den Wert für das erfindungsgemäße Werkzeug
an und die9tEailinie den Wert für das herkömmliche Werkzeug an, das über seine gesamte
Länge gleichförmigen Querschnitt besitzt. Unabhängig von der Art des
Schmiedewerkzeugs
ist die Steghöhe am Vorder- und am Hinterende des rohlings etwas größer als in der
Mitte wegen der vom Stück selbst ausgeübten mangelnden Einspannung bzw. Zwangsführung.
Ein deutlicher Unterschied besteht am Randabschnitt.
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Herkömmliche Werkzeuge erzeugen eine Steghöhendifferenz von annähernd
15 mm zwischen regelmäßigen und Randabschnitten, wodurch Oberflächenunregelmäßigkeiten
über die gesamte Länge entstehen. Die Werkzeuge gemäß der Erfindung erzeugen einen
Rohling mit im wesentlichen durchgehend gleichförmigem Querschnitt, wobei die Steghöhendifferenz
auf zwischen 2 und 3 mm verkleinert ist.
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Wie bei der Steghöhe zeigt auch die Flanschdicke einen deutlichen
Unterschied beim Randabschnitt. Bei Ausüben eines gleichförmigen Druckes über die
gesamte Längsausdehnung spannen bzw. beanspruchen die herkömmlichen Werkzeuge das
Stück unterschiedlich am Vorder- und am Rückende, wodurch eine schwankende Breitenausdehnung
im Stück hervorgerufen wird. Dies ergibt einen Schritt von annähernd 10 mm an der
Innenseite des Flansches entsprechend dem Rand zwischen einzelnen Schmiedeschritten.
Durch das Ausüben unterschiedlicher Drücke an den Vorder- und Hinterenden erreichen
die erfindungsgemäßen Werkzeuge eine im wesentlichen gleiche Breitenausdehnung an
den regelmäßigen und den Randabschnitten des Stücks bei einem Schritt von lediglich
2 - 3 mm. Dadurch wird ein Rohling sehr guter Form mit durchgehend gleichförmiger
Flanschdicke erreicht.
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Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, ist durch das schrittweise
Schmieden mit Werkzeugen gemäß der Erfindung der erwünschte zufriedenstellende Rohling
mit erheblichen Verbesserungen bezüglich der Form und der Abmessungen erzeugbar.
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Wenn auch die Erläuterung anhand H-Querschnitten erfolgt, ist die
Erfindung selbstverständlich nicht auf solche Querschnitte beschränkt, sondern auch
auf kanalförmige, spundwandförmige, winkelförmige mit ungleichen Schenkeln und Dicken,
wulstwinkelförmige und andere Querschnitten anwendbar. Das Ausgangsmaterial
ist
ebenfalls nicht auf Strangguß beschränkt, sondern kann auch von Barren mit Primär-Walzen
erzeugten Produkten erreicht werden. Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungsbeispiele
möglich.