DE3323377A1 - Beheiztes vorgespanntes schmiedegesenk fuer isothermes umformen von metallen - Google Patents

Beheiztes vorgespanntes schmiedegesenk fuer isothermes umformen von metallen

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Claudio Dr.-Ing. 5508 Baden-Rütihof Boer
Hans Dr.-Ing. 5413 Birmenstorf Rydstad
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02Dies or mountings therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K29/00Arrangements for heating or cooling during processing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
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Description

  • Beheiztes vorgespanntes Schmiedegesenk für isothermes
  • Umformen von Metallen Die Erfindung geht aus von einem Schmiedegesenk nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Das isotherme Umformen setzt - wie schon der Name besagt -eine gleichmässige Temperatur von Werkzeug und Werkstück in Funktion des Ortes und der Zeit für den gesamten Verformungsprozess voraus. Dies bedingt, dass das Werkzeug beheizt werden muss. Im allgemeinen hat sich die induktive Heizung als vorteilhaft erwiesen und allgemein in der Praxis durchgesetzt. Dies gilt insbesondere für Titan-und Nickelbasislegierungen (siehe z.B. G. Schröder, Isctermes und superplastisches Umformen beim Gesenkschmieden, Werkstatt und Betrieb 113, 1980, Heft 11, S. 765-770).
  • Schmiedegesenke zur Formgebung von Hochtemperaturlegierungen, insbesondere Nickelbasislegierungen sind im Betrieb sehr hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies gilt insbesondere für die mit dem Werkstück in Berührung kommenden Oberflächen, wobei in gewissen kritischen Zonen hohe Zugspannungen mit der Gefahr der Haarrissbildung auftreten können. Um diese Zugspan- nungen wenigstens zum Teil abzubauen, ist es prinzipiell möglich, das Werkzeug unter eine Druckvorspannung zu setzen. Dies kann beispielsweise durch einen Schrumpfring geschehen, wie er in vielen Bereichen der Technik Verwendung findet. Derartige gewöhnliche, unbeheizte, vorgespannte Schmiedegesenke sind schon vorgeschlagen worden (siehe z.B. T.Altan, F.W.Boulger, J.R.Becker, N.Akgerman, H.J.Henning, Forging Equipment, Materials, and Practices, Battelle, Columbus Laboratories, Metalworking DivisIon, Sponsored by Air Force Materials Laboratory, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio 45433, October 1973, Metals and Ceramics Information Center, A Department of Defense Information Analysis Center).
  • Die für das isotherme Gesenkschmieden vorgeschlagenen Werkzeug-Werkstoffe wie Molybdän- und Nickelbasislegierungen sowie Warmarbeitsstähle genügen in vielen Fällen n Form einfacher Gesenke den stets steigenden Anforderungen im Betrieb nicht mehr. Andererseits sind gewöhnlicne vorgespannte Werkzeuge von aussen nicht heizbar, da der Wäwmefluss ja durch das die Vorspannung erzeugende Bauelement (Press- oder Schrumpfring oder ähnliches) hindurchgehen und dieser in seiner mechanischen Festigkeit beeinträchtigen würde.
  • Es besteht daher ein grosses Bedürfnis nach einer verbesserten Werkzeugkonstruktion, welche beide durch den Stand der Technik gegebenen Möglichkeiten, die -elzbarkeit und die Vorspannung, in gleicher Weise zu nutzen gestattet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein beheiztes, vorgespanntes Schmiedegesenk anzugeben, welches insbesondere für das isotherme Umformen von Metallen, speziell von schwer verformbaren Legierungen und zur Herstellung kompli- ziert geformter Werkstücke geeignet ist und womöglich die Erzeugung eines Endprodukts in einem einzigen Arbeitsgang gestattet. Gleichzeitig soll das Werkzeug vergleichsweise höhere Arbeitstemperaturen und/oder höhere Pressdrücke erlauben und längere Standzeiten als herkömmliche Schmiedegesenke aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Tell des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Der der Erfindung zugrunde liegende Leitgedanke besteht in einer völligen örtlichen und funktionellen Trennung des eigentlichen Werkzeugkörpers vom die Vorspannung erzeugenden Teil durch ein thermisch und elektrisch isolierendes kraftübertragendes Bauelement.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Dabei zeigt: Fig. 1 den Längsschnitt durch ein aus Oberteil und Unterteil bestehendes Schmiedegesenk mit Schrumpfring als Presskörper und magnetischer Abschirmung, Fig. 2 den halben Grundriss des Unterteils des Schmiedegesenks gemäss Fig. 1, Fig. 3 den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks mit Wickel aus Metallband als Presskörper, Fig. 4 den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks mit Lagen aus Metalldraht als Presskörper, Fig. 5 den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks mit Schrumpfring als Presskörper und in Umfangsrichtung geblechten magnetischen Segmenten, Fig. 6 den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks mit Schrumpfring als Presskörper und in radialer Richtung geblechtem magnetischem Ring, Fig. 7 den halben Grundriss des Unterteils des Schmiedegesenks gemäss Fig. 5 und Fig. 6, Fig. 8 den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks mit wickel aus isoliertem Magnetband, Fig. 9 den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks mit mehreren Lagen aus isoliertem Magnetdraht, Fig. 10 ein Diagramm des Spannungsverlaufs in Funktion des Radium in einem rotationssymmetrischen Schmiedegesenk.
  • Fig. 1 stellt den Längsschnitt durch ein aus eIner Cberteil und einem Unterteil bestehendes Schmiedegesenk dar, welches der Einfachheit halber rotationssymmetrisch nusgeführt ist. Selbstverständlich kann der >ur die Formgebung des Werkstücks massgebende zentrale Raum auch eIne beliebige andere Form aufweisen. 1 ist der innere, eigentliche Gesenkkörper, der aus einer wartnfesten Legierun-, z.3.
  • einer Molybdänlegierung (TZ) oder einer Nickelbasislegierung oder einem Warmarbeitsstahl besteht. 2 stellt die induktive Heizspule in Form eines Wer,dels dar. Der hiefür vorgesehene elektrische Leiter kann runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Zur besseren Wärmeabfuhr wird er vorzugsweise als Hohlleiter mit Flüssigkeitskühlung ausgeführt. Die induktive Heizspule 2 ist in einem elektrisch und thermisch isolierenden, ringförmigen Keramikkörper 3 fest eingebettet. Dieser Keramikkörper 3 wird vorzugsweise aus einzelnen sektorförmigen, aus A1203 oder ZrO bestehenden Steinen mit einem Zentriwinkel von z.B. 60° (auch 90° oder 45° möglich) ausgeführt, damit er möglichst nur radiale Kräfte überträgt und keine eigenen Ringspannungen aufweist. Wichtig ist, dass der Keramikkörper 3 eine hohe Druckfestigkeit und Zähigkeit besitzt, um möglichst grosse Radialkräfte ohne Beschädigung auf den Gesenkkörper 1 übertragen zu können. Das Ganze wird durch einen aus hochfestem Stahl bestehenden Schrumpfring 4 zusammengehalten, der unter einer tangentialen Zugspannung (Ringspannung) steht. Um den Schrumpfring 4 vor zusätzlicher, durch das Magnetfeld der Heizspule 2 hervorgerufenen Wlrbelstromerwärmung zu schützen, ist zur Steuerung des Magnetfeldes ein ringförmiges Bauelement vorgesehen. Im vorliegenden Fall besteht das letztere aus einem einen elektrisch geschlossenen Hohlzylinder bildenden elektrischen Leiter 5 mit hoher Leitfähigkeit, der als magnetische Abschirmung dient. Der das Magnetfeld verdrängende elektrische Leiter kann aus Silber, Kupfer oder Aluminium bestehen und muss eine von der Frequenz der verwendeten Induktionsheizung abhängige, aus der Abschirmtechnik bekante minimale Dicke aufweisen. Im allgemeinen sollte die Dicke etwa das 2- bis 4-fache der sogenannten Eindringtiefe des Magnetfeldes betragen. Es ist vorteilhaft, den Schrumpfring 4 und/oder den ringförmigen elektrischen Leiter 5 zusätzlich. zu kühlen (nicht gezeichnet!). Um die vom Schrumpfring 4 ausgebte radiale Vor spannung möglichst gut auszunützen, erhebt sich die Forderung, im elektrischen Leiter 5 die Gewölbewirkung (tangentiale Ringspannung) zu unterdrücken. Dies kann in vorteilhafter Welse dadurch geschehen, dass der Leiter 5 aus mehreren, sich tangential überlappenden, im wesentlichen nur Radialkräfte übertragenden Segmenten aufgebaut wird. Diese bilden als Ganzes einen galvanisch geschlossenen Stromkreis, so dass die magnetische Abschirmwirkung gewährleistet ist. Die Ueberlappung der Segmente kann dabei in einer herkömmlichen radial-tangeneialen Stufe bestehen oder die Segmente können in ihrem Querschnitt Evolventenform besitzen, wobei ein ringförmiges Paket sicn aneinander anschmiegender Lamellen gebildet wird. Dies Ist in Fig. 2, Bezugszeichen 5 an Ende des zweiten Quadranten (linke Seite) angedeutet.
  • In Fig. 2 ist der Grundriss (nur eine Hälfte) des Unterteils des Schmiedegesenks gemäss Fig. 1 dargestellt. Alle Bezugszeichen entsprechen der Fig. 1. Die Fig. 2 erklärt sich von selbst und ist im Zusammenhang mit der Fig. 1 zu betrachten.
  • Fig. 3 zeigt den halben Längsschnitt durch das verteil eines Schmiedegesenks anderer Ausführung. Die Bezugszeichen 1, 2, 3 und 5 sind mit denjenigen der Fig. i identisch und entsprechen den gleichen Bauelementen. Der äussere Presskörper wird hier jedoch durch einen unter tangentialer Vorspannung stehenden, spiralförmigen Wickel aus einem Metallband 5 hoher Festigkeit gebildet. Die Vorspannung soll vorteilhafterweise mindestens 300 YtPa betragen. Als Metallband 6 kann vor allem ein vergütetes, kaltgewalztes Stahlband verwendet werden.
  • In Fig. 4 ist der halbe Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks einer weiteren Ausführung dargestellt.
  • Die Bezugszeichen 1, 2, 3 und 5 entsprechen denjenigen der Fig. 1. Der äussere Presskörper besteht aus einer oder mehreren Lagen schraubenförmig aufgewickelten Metalldraht es 7 hoher Festigkeit. Die tangentiale Vorspannung kann hier vortelihafterweise mindestens 500 MPa betragen. Auch hier kann bevorzugt vergüteter, kaltgezogener (patentierter) Stahldraht verwendet werden.
  • Fig. 5 behandelt eine weitere Ausführung des Schmiedegesenks und zeigt den halben Längs schnitt des entsprechenden Unterteils. Die Bezugszeichen 1 bis 4 entsprechen genau der Fig. 1. Zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule 2 ist als ringförmiges Bauelement hier ein Körper vorgesehen, der einen Teil des magnetischen Kreises bildet und auf diese Weise die magnetischen Feldlinien in sich "hineinsaugt".
  • Dieser körper besteht aus mehreren, in Umfangsrichtung (tangential) geblechten magnetischen Segmenten 8. Letztere sollen aus einem weichmagnetischen Material hoher Permeabilität und hoher Sättigungsinduktion bestehen. Dazu kann im allgemeinen Transformatoren- oder Dynamoblech, kaltgewalze es Blech oder in Spezialfällen eine Sonderlegierung (z.B. Permalloy) verwendet werden. Die noch zulässige Blechdicke hängt von der Frequenz der induktiven Heizanlage ab. Für höhere Frequenzen scheiden geblechte Segmente 8 aus. Diese können aber vorteilhafterweise durch weichmagnetische Ferrite hoher Permeabilitat, hoher SättigungsinduktIon und hoher Druckfestigkeit ersetzt werden.
  • In Fig. 6 ist der halbe Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks ähnlicher Ausführung wie Fig. 5 dargestellt. Die Bezugszeichen 1 bis 4 entsprechen dabei der Fig. 5 bzw. Fig. 1. 9 ist ein in radialer Richtung ge- blechter magnetischer Ring, der zur Aufnahme des magnetischen Rückflusses dient.
  • In Fig. 7 ist der halbe Crndriss des Unterteils eines Schmiedegesenks nach den vorstehenden zwei Ausführungen dargestellt. Dabei zeigt der erste Quadrant die Anordnung gemäss Fig. 5, der vierte Quadrant diejenige gemäss Fig. 6.
  • Die Bezugszeichen entsprechen jeweils denjenigen der Fig. 5 bzw. Fig. 6. Diese Figur bedarf keiner weiteren Er-'äuterung.
  • Fig. 8 stellt den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks einer weiteren Ausführungsvariante dar. Die Bezugszeichen 1 bis 3 entsprechen denjenigen der Fig. 1. Hier bilden der aussere Presskörper und das zur Steuerung des MaSnetfeldes vorgesehene Bau element eine kompakte funktionelle Einheit. Letztere stellt wieder Teil des magnetischen Kreises dem Heizspule 2 dar, "saugt" also die magnetischen Feldlinien sozusagen In sich hinein.
  • Im vorliegenden Fall besteht diese Einheit aus einem Wickel aus isoliertem, unter einer tangentialen Uorspannung stehenden Magnetband 10. Das Magnetband 10 kann aus einem stark kaltverfestigten weichmagnetischen Material wie niedriggekohltem Stahl, Nickellegierung etc. bestehen, welches mindestens einseitig eine elektrisch Iscllerende Oberflächenbeschichtung trägt. Letztere sollte auch bei höheren Temperaturen (bis mindestens 150 C oder höher) beständig sein. Dafür kommen z.B. spezielle Kunststoffe in Lack- oder Folienform sowie keramische Schichten in 3etracht. Eine isolierende Al2O3-Schicht genügender Stärke (einige kann z.B. dadurch erzeugt werden, dass ein Stahlband einseitig mit einer dünnen Aluminiumfolie plattiert und letztere nachträglich anodisch oxydiert wird.
  • Fig. 9 stellt den halben Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks ähnlich Fig. 8 dar. Die Bezugszeichen 1 bis 3 entsprechen dieser letzteren Fig. sowie Fig. 1. Das Magnetband 10 ist durch mehrere Lagen von isoliertem Magnetdraht 11 ersetzt. Die Verhältnisse ergeben sich analog zur letztgenannten Ausführung. Der Draht kann mit Aluminium beschichtet und letzteres anodisch oxydiert sein. Im allgemeinen kann bei Draht die tangentiale Vorspannung höher sein als bei Band. Demgegenüber ist beim Band die magnetische Leitung in der Bandebene besser.
  • In Fig. 10 ist ein Diagramm des Spannungsverlaufs in Funktion des Radius in einem rotationssymmetrischen Schmiedegesenk ähnlich Fig. 1 dargestellt. Die Bezugszeichen des halben Längsschntts im oberen Teil der Fig. 10 entspreerzen dabei denjenigen der Fig. 1. Kurve a stellt den Spannungsverlauf im vorgespannten Gesenk bei Raumtemperatur dar. Kurve b bezieht sich auf die Wärmespannungen bei Betriebstemperatur des Gesenks. Kurve c stellt die durch die Umformkräfte (Presskräfte) im Betrieb verursachten Spannungen im Gesenk dar. Kurve d zeigt schliesslich den durch Superposition der Kurven a bis c erhaltenen Verlauf der totalen resultierenden Spannungen des vorgespannten Gesenks im Betrieb. Man sieht, dass für dieses Ausführungsbeispiel eines Gesenks auch unter den Setriebsbedingungen im eigentlichen Gesenkkörper 1, insbesondere an dessen innerer, dem Werkstück zugewandten kritischen Oberfläche nur Druckspannungen auftreten.
  • Die zur Erwärmung von metallischen Werkstoffen (Werkzeuge wie Werkstücke) entwickelten induktiven Heizanlagen werden mit verschiedenen Frequenzen gebaut. Im allgemeinen bewegen sie sich ungefähr im Tonfrequenzbereich. Die gewahlte Frequenz ist vom zu erwärmenden Werkstoff und dessen Dimen- sionen abhängig. Dabei stellen die untersten Frequenzen in der Regel die üblichen industrie-Netzfrequenzen (50 und 60 Hz) dar, während die oberen 20-50 kHz oder auc mehr betragen können. Im vorliegenden Fall sind die Ausführungen gemäss Fig. 5, Fig. 5, Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 vor allem für Frequenzen bis ca. 100 Hz geeignet, während die Varianten gemäss Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 für höhere Frequenzen (z.B. 1 bis 20 kHz) Verwendung finden können. Dasselbe gilt für Fig. 7, falls das magnetische Segment 8 als weichmagnetischer Ferritkörper ausgeführt wird.
  • Ausführungsbeispiel I: Siehe Fig. 1 und Fig. 2.
  • Ein Schmiedegesenk wurde nach den Prinzipien der obengenannten Figuren hergestellt. Der aus einer Molybdänlegierung (TZM) bestehende innere, eigentliche Gesenkkörper 1 hatte eine äussere zylindrische Begrenzung mit einem Aussendurchmesser von 160 mm und einer Höhe von 110 mm. Die die Form des Werkstücks bestimmende rotationssymmetrische zentrale Vertiefung wies einen grössten Durchmesser von 35 mm auf.
  • Die induktive Heizspule 2 wies 5 Windungen auf und war an einen Mittelfrequenzgenerator mit einer Frequenz von 10 kHz und einer Leistung von 12 kW angeschlossen. Der Keramikkörper 3 hatte einen Aussendurchmesser von 260 mm und bestand aus 6 sektorförmigen SteInen mit einem Zentriwinkel von je 600. Das Material war dichtgesintertes Al 203 mit einer Dichte von 98 % des theoretischen Wertes und einer Druckfestigkeit bei Raumtemperatur von ca. 1000 MPa. Der Schrumpfring 4 hatte einen Innendurchmesser von 253 mm, einen Aussendurchmesser von 350 mm und eine Höhe von 110 mm.
  • Er war aus einem hochwertigen vergüteten Cr/Ni/Mo-Stahl hoher Festigkeit (Streckgrenze mindestens 1400 MPa) gefertigt. Der ringförmige elektrische Leiter 5 bestand aus einem Kupferzylinder von 260 mm Innen- und 268 mm Aus sendurchmesser, bei einer Wandstärke von 4 mm. Er war zwecks Ableitung der Wärme an seinen Stirnseiten mit einer Wasserkühlung versehen.
  • Mit dem Schmiedegesenk wurden isotherme Umformversuche mit einer Nickelbasislegierung durchgefüht. Die Schmiedetemperatur betrug dabei 1000°C. Die Presskraft des Stempels betrug 3000 kN, was einem Pressdruck im grössten Querschnitt des Werkstücks in der Teilungsebene des Gesenks von ca.
  • 500 MPa entsprach. Unter der Annahme beinahe isostatischer Druckverreilung im Gesenk kann man sich eine Vorstellung von der hohen Werkstoffbeanspruchung desselben machen, da diese Pressdrücke entsprechend hohe Ringspannungen im Gesenk zur Folge haben, die unter ungünstigen Bedingungen In die gleiche Grössenordnung fallen können. Die Vorspannung des Gesenks - im Idealfall bis zum vollständigen Abbau der positiven Ringspannungen (tangentiale Zugspannungen an der Oberfläche des Werkzeugs) - ist daher durchaus gerechtfertigt. Die Verformungsgeschwindigkeit (Stempelgeschwindigkeit) betrug im vorliegenden Fall im Mittei 1 mm/sec.
  • Ausführungsbeispiel II: Siehe Fig. 3.
  • Ein Schmiedegesenk zur Fertigung von Turbinenschaufeln wurde gemäss Fig. 3 aufgebaut. Der aus einer Molybdänlegierung bestehende eigentliche Gesenkkörper 1 hatte einen Aussendurchmesser von 250 mm bei einer Höhe von 140 mm. Die die Form des Werkstücks bestimmende Vertiefung hatte eine Länge von ca. 120 mm bei einer Breite von ca. 60 mm. Die induktive Heizspule 2 wies 6 Windungen auf und war an einen Mittelfrequenzgenerator mit einer Frequenz von 2 kHz und einer Leistung von 20 kW angeschlossen. Der Keramlkkörper 3 wies einen Aussendurchmesser von 360 mm auf und war nach einem Verfahren hergestellt, das ein "Giessen" auch verwickelter Hohlformen gestattet. Dabei wird beispielsweise ein Granulat bzw. Pulvergemisch einer bestimmten Körnung, enthaltend Al2O3-Partikel und Keramik-Zement in Wasser aufgeschlämmt, so dass eine giessfähige Paste entsteht. Die in eine entsprechende Form eingefüllte Paste wir einem stufenweisen Trocknungs- und Abbindungsprozess unterworfen und kann - falls notwendig - gegebenenfalls noch gebrannt werden. Im vorliegenden Fall wurde ein Produkt von Alooa (Vertretung in Lausanne, Schweiz) verwendet. Die verbleibende Porosität betrug noch ca. 12 %. Der aussere Presskörper bestand aus 50 Lagen aus patentIertem Stahl hoher Festigkeit (Streckgrenze mindestens 1600 MPa) und hatte einen Innendurchmesser tron 372 mm und einen Aussendurchmesser von 442 mm. Der ringförmige elektrische Leite 5 bestand aus einem Paket sich überlappender, nach einer Evolvente gemäss linkem Teil in Fig. 2 geformten, ,7 mm dicken Kupferlamellen, welche stirnseitig über das Profil des Gesenks vorkragen und ln einen torusförmigen Kühlkanal (Flüssigkeitskühlung) ragten. Der das Paket umschreibende Hohlzylinder hatte einen Innendurchmesser von 360 mm und einen Aussendurchmesser von 372 mm, bei einer Wandstärke von 6 mm.
  • Ausführungsbeispiel III: Siehe Fig. 5 und Fig. 7.
  • Nach den Prinzipien der obengenannten Figuren Wurde e-n grosses Schmiedegesenk zur isothermen Umformung von Bauteilen für Gas- und Dampfturbinen hergestellt. er aus einer hochwarmfesten Nickellegierung (IN 100) bestehende eigentliche Gesenkkörper wies einen Aussendurchmesser von 500 mm und eine Höhe von 250 mm auf. Die die Form des Werk- stücks bestimmende Vertiefung hatte einen maximalen Durchmesser von ca. 350 mm. Die induktive Heizspule 2 wies 12 Windungen auf und war an einem Ofentransformator mit kapazitiver Kompensation für die Netzfrequenz von 50 Hz mit einer Leistung von 100 kW angeschlossen. Der Keramikkörper 3 hatte einen Aussendurchmesser von 650 mm und bestand aus 8 sektorförmigen Steinen mit einem Zentriwinkel von je 450 Das Material war reines A1203 mit einer Dichte von 99,7 % des theoretischen Werts und einer Druckfestigkeit bei Raumtemperatur von ca. 3000 MPa. Der Schrumpfring 4 bestand aus zwei konzentrischen, ineinandergesteckten Ringen mit den Durchmessern 700 mm, 800 mm, 900 mm. Das Materlal war ein hochwertiger vergüteter Spezialstahl höchster Festigkeit (Streckgrenze mindestens 100 MPa). Der einen Teil des magnetischen Kreises zur Führung des magnetischen Flusses dienende Körper war aus 12 in Umfangsrichtung geflechten magnetischen Segmenten 8 aufgebaut. Als Material wurde gewöhnliches Dynamoblech verwendet. Der durch die Segmente 8 begrenzte Hohl zylinder hatte einen Innendurchmesser von 650 mm, einen Aussendurchmesser von 700 mm und eine Wandstärke von 25 mm. Er war imstande, praktisch den gesamten magnetischen Rückfluss bei einer magnetischen Induktion zu führen, die weniger als 30 % der Sättigungsinduktion betrug. Zwecks Abführung der durch den Keramikkörper 3 radial abgeleiteten Wärme wurden die magnetischen Segmente 8 mit einer Flüssigkeitskühlung ausgerüstet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen und Figuren angegebenen Daten beschränkt. Insbesondere kann der Isolierende Keramikkörper 3 aus auch einem anderen Werkstoff als A1203, so beispielsweise aus einer geeigneten, lediglich einen gewissen hohen Prozentsatz von Al 0 ent-23 haltender Mischung von keramischen Stoffen bestehen. Für Sonderausführungen empfiehlt sich Hochtemperaturkeramik wie z.B. ZrO. Als magnetisch leitfähige Werkstoffe an der Stelle von geblechten magnetischen Segmenten 8 empfehlen sich für höhere und höchste Frequenzen insbesondere Massekerne (Gemenge feiner magnetischer Partikel In isolierender Bindung) und weichmagnetische Ferrite hoher Permeabilität und Sättigungsinduktion, wie sie von der Nachrichtentechnik her bekannt sind. Im allgemeinen empfiehlt es sich, das zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule 2 vorgesehene ringförmige Bauelement, unabhängig davon, ob es sich um eine magnetische Abschirmung (5) oder um einen, den magnetischen Fluss führenden Körper (8, 9, 10, 11) handelt, mit einer zusätzlichen Kühlvorrichtung zu versenden. Diese kann in vorteilhafter Weise z.B. an den Stirnseiten des ringförmigen Bauelements angebracht werden. Die Empfehlung wird für den Fall der Verwendung von Ferriten praktisch zur Forderung, da der Curie-Punkt dieser Materia ien tief liegt und nicht überschritten werden darf. zur eIgentliche Gesenkkörper 1 kann aus einer hoch-warmfesten Molybänlegierung, aus einer geeigneten Nickelbasislegierung oder einem Warmarbeitsstahl bestehen. Die Wahl des Werkzeug Werkstoffs richtet sich nach der gewünschten Schmiedetemperatur, die ihrerseits wieder vom Werkstoff des zu verformenden Werkstücks abhängt. In gewissen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, den Keramikkörper 3 vom eigentlichen Gesenkkörper 1 zusätzlich thermisch zu isolieren, wobei jedoch in Betracht zu ziehen ist, dass durch den vergrösserten Radialabstand der Heizspule 2 die magnetische Kopplung und damit die Leistungsübertragung verschlechtert wird. Man wird also diese gegebenenfalls einzubauende zusatzliche IsolatIon in ihrer Dicke so FieO wie möglich halten. Als isoliermaterial bieten Sich Matten, Filze oder pappeartige Werkstoffe auf der Basis von Al2O3-Fasern an, welche Temperaturen bis ca. 1400°C aushalten können. Durch eine derartige rlngtcörmige Zwischenlage wird die Temperatur an der zylindrischen Innenfläche des Keramikkörpers 3 gesenkt, so dass sich innerhalb desselben kein gefährlicher Temperaturgradient (Thermoschockempfindlichkeit) einstellen kann.

Claims (10)

  1. P a t e n t a n s p r u c h e 1. Beheiztes, vorgespanntes Schmiedegesenk für isothermes Umformen von Metallen, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer, eigentlicher Gesenkkörper (1) aus einer warmfesten Legierung mit einer in einem isolierenden Keramikkörper (3) fest eingebetteten induktiven Heizspule (2) und einem eine radiale Vorspannung erzeugenden äusseren Presskörper (4, 5, 7) sowie einem zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule (2) vorgesehenen ringförmigen Bauelement (5, 8, 9, 10, 11) eine piste, kompakte Einheit bildet.
  2. 2. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere, eigentliche Gesenkkörper (1) aus einer Molybdänlegierung und der Keramikkörper (3) aus einzelnen sektorförmigen Steinen aus Al 203 oder ZrO besteht.
  3. 3. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Presskörper aus einem Schrumppring (4) aus hochfestem Stahl besteht.
  4. 4. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Presskörper aus einem unter einer tangentialen Vorspannung stehenden, spiralförmigen Wickel aus Metallband (6) hoher Festigkeit besteht.
  5. 5. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeIchnet, dass der äussere Presskörper aus einem unter einer tangentialen Vorspannung stehenden, schraubenförinig in einer oder mehreren Lagen aufgewickelten Metalldraht (7) hoher Festigkeit bestent.
  6. 6. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule (2) vorgesehene ringförmige Bauelement eine magnetische Abschirmung darstellt und aus einem einen elektrisch geschlossenen Hohlzylinder bildenden elektrischen Leiter (5) hoher Leitfähigkeit besteht.
  7. 7. Schmiedegesenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (5) aus mehreren, sich tangential überlappenden, einen geschlossenen Stromkreis bildenden, im wesentlichen nur Radialkräfte übertragenden Segmenten besteht.
  8. 8. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule (2) vorgesehene ringförmige Bauelement einen Teil des magnetischen Kreises darstellt und aus mehreren, in Umfangsrichtung geblechten magnetischen Segmenten (8) oder aus einem, in radialer Richtung geblechten magnetischen Ring (9) eines weichmagnetischen Materials hoher Permeabilität besteht.
  9. 9. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule (2) vorgesehene ringförmige Bauelement einen Teil des magnetischen Kreises darstellt und aus mehreren, nur Radialkräfte übertragenden Segmenten eines weichmagnetischen Ferrits hoher Permeabilität und magnetischen Sättigungsinduktion und hoher Druckfestigkeit besteht.
  10. 10. Schmiedegesenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Presskörper und das zur Steuerung des Magnetfeldes der Heizspule (2) vorgesehene ringförmige Bauelement eine funktionelle Einheit bilden, welche aus einem Wickel aus isoliertem Magnetband (10) oder aus mehreren Lagen aus isoliertem Magnetdraht (11) besteht und gleichzeitig unter einer tangentlalen Vorspannung steht.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1886743A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-13 Leistritz Aktiengesellschaft Gesenk zum Hochtemperaturschmieden
DE102006038370A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-14 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Spulenträger für Induktoren
DE102011120725A1 (de) 2010-12-17 2012-06-21 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Warmumformen und partiellen Härten eines Bauteils
WO2013007553A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-17 Siempelkamp Maschinen- Und Anlagenbau Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum beheizen von schmiedewerkzeugen
CN106001365A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 薄壁筒内壁第二道径向内环成形模
CN112355230A (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 轴类锻件用高温合金棒坯加热装置及加热方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004027109A1 (de) * 2004-06-03 2005-12-29 Siempelkamp Giesserei Gmbh Verfahren zur Herstellung eines eine Gravur aufweisenden, temperierbaren Werkzeugs im Wege des Gießens
DE102011051943A1 (de) 2011-07-19 2013-01-24 Benteler Automobiltechnik Gmbh Umformwerkzeug und Verfahren zur Herstellung von Formbauteilen aus Metallplatinen
CN108601128B (zh) * 2018-04-19 2024-05-24 丰泽智能装备股份有限公司 电磁加热模具

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1886743A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-13 Leistritz Aktiengesellschaft Gesenk zum Hochtemperaturschmieden
DE102006038370A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-14 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Spulenträger für Induktoren
US7836744B2 (en) 2006-08-11 2010-11-23 Leistritz Aktiengesellschaft Die for forging at high temperatures
DE102011120725A1 (de) 2010-12-17 2012-06-21 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Warmumformen und partiellen Härten eines Bauteils
WO2013007553A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-17 Siempelkamp Maschinen- Und Anlagenbau Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum beheizen von schmiedewerkzeugen
CN106001365A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 薄壁筒内壁第二道径向内环成形模
CN106001365B (zh) * 2016-07-28 2018-03-06 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 薄壁筒内壁第二道径向内环成形模
CN112355230A (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 轴类锻件用高温合金棒坯加热装置及加热方法
CN112355230B (zh) * 2020-10-20 2023-07-04 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 轴类锻件用高温合金棒坯加热装置及加热方法

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