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Beheiztes vorgespanntes Schmiedegesenk für isothermes
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Umformen von Metallen Die Erfindung geht aus von einem Schmiedegesenk
nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Tell des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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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.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren erläuterten
Ausführungsbeispiele beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In Fig. 4 ist der halbe Längsschnitt durch das Unterteil eines Schmiedegesenks
einer weiteren Ausführung dargestellt.
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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.
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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".
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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.
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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.
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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.
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Die Bezugszeichen entsprechen jeweils denjenigen der Fig. 5 bzw. Fig.
6. Diese Figur bedarf keiner weiteren Er-'äuterung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiel I: Siehe Fig. 1 und Fig. 2.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiel II: Siehe Fig. 3.
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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.
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Ausführungsbeispiel III: Siehe Fig. 5 und Fig. 7.
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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.
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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.