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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum druckgesteuerten,
hydraulischen Druckstrangpressen. Die Bezeichnung „Verfahren zum
hydraulischen Druckstangenpressen" definiert ein Verfahren, bei dem das
Strangpressen unter dem Mechanismus des hydraulischen Drucks ausgeführt wird.
Drucksteuerung beschreibt die Regulierung dieses hydraulischen Druckes
zum Durchführen
einer geeigneten Extrusion. Diese Extrusionen können zum Herstellen von Automobilteilen,
wie Schneckengetrieben und ähnlichem,
benutzt werden.
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Beispiele
des Stands der Technik beinhalten Vorwärts-Fließpressverfahren, wie in 1 der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 11-254082 und 3 der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 7-308729 gezeigt wird.
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In
den 3(A)–3(D) werden
die Verfahrensschritte nach diesem Stand der Technik schematisch
gezeigt, um sie mit der vorliegenden Erfindung zu vergleichen. Ein
Materialrohling 11 durchläuft die Schritte 3(A), 3(B), 3(C) und 3(D) um
das zu erzeugende Produkt 15 herzustellen. Das Beispiel
zeigt, dass das hergestellte Produkt 15 eine Durchgangsbohrung
besitzt. Der Materialrohling enthält außerdem eine Durchgangsbohrung zum
Aufnehmen eines Spanndorns in der metallenen Hohlform.
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In
der 3(A) hat der Außendurchmesser des
Materialrohlings 11 annähernd
die gleiche Größe wie der
Innendurchmesser des Behälterteils 12b einer
Form 12. Gemäß 3(C), wird wenn der Materialrohling in die Form
(12) stranggepresst wird und mit einem Stempel 13 geformt
wird, eine große
Reibungskraft zwischen dem Außendurchmesser
des Materialrohlings und dem Behälter
erzeugt. Außerdem
rotiert das Produkt 15 beim Vorrücken entlang der Form beim
Pressen eines Schneckengetriebeteils 15a des zu erzeugenden
Produktes 15 mit einem Schneckengetriebeteil 12a der
Form 12. Diese Rotation erzeugt eine große zusätzliche
Reibungskraft in der Richtung der Rotation als auch die oben beschriebene
Reibungskraft in Axialrichtung. Als ein Ergebnis nehmen die Arbeitslasten
zu und es gibt negative Effekte bei der Präzision des Produktes und der
Lebensdauer der Form. Bei diesem Verfahren muss der Außendurchmesserbereich
des Material rohlings gerade sein. Ist der Außendurchmesser gestuft, enthält der Materialrohling
einen oder mehrere verschiedene Durchmesserbereiche, könnte der schmalere
Durchmesserbereich deformiert werden und sich während des Pressens ausdehnen,
so dass ein spezifisches Pressen nicht erreichbar ist.
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Im
US Patent 3,382,691 wird ein hydraulisches Druckstrangverfahren
beschrieben, wobei der Kolben mit einem Durchgang versehen ist,
durch das es einer Flüssigkeit
erlaubt ist in kontrollierter Form aus der Bohrung einer Druckstrangkammer
während des
Druckstrangprozesses auszulaufen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum druckgesteuerten
Fließpressen
bestehend aus:
Einlegen eines Materialformlings, der geformt
werden soll, in eine Form;
Einschließen eines Fluids in einem Bereich
zwischen der Form und einem Ende des Materialformlings mittels einer
ersten Dichtung, die durch den Kontakt zwischen dem Materialformling
und der Form gebildet wird und Bilden einer zweiten Dichtung durch
den Kontakt zwischen der Form und einem Stempel, wobei die erste
Dichtung eine vollständige
Dichtung ist, die jeden Durchtritt des Fluids hinter sich verhindert und
die zweite Dichtung eine unvollständige Dichtung ist mit einem
Spiel zwischen der Form und dem Stempel, das das Durchtreten der
Flüssigkeit
hinter sich zulässt,
um den Druck des Fluids zu steuern;
Anlegen eines hydraulischen
Drucks an eine äußere Umfangsfläche des
Materialformlings; und
Stoßen
des Materialformlings zum Formen unmittelbar durch den Stempel in
die Form, wodurch der Materialformling zu einer gewünschten
Form geformt wird.
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Ein
geeigneter hydraulischer Druck wirkt auf die Außenumfangoberfläche eines
Materials und das Material wird von einem Stempel direkt in die
Form zum Pressen geschoben, wobei das Material in eine gewünschte Form
gepresst wird.
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Vorzugsweise
ist die Flüssigkeit
durch das Material, die Form und den Stempel geeignet abgedichtet.
Die Bewegung der Form und des Stempels setzt die Flüs sigkeit
unter Druck. Der hydraulische Druck wirkt auf das Material um das
Produkt zu formen.
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Bei
bevorzugten Ausführungen
wird der hydraulische Druck durch einen Zwischenraum zwischen Form
und Stempel reguliert.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Verweisen
auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben, dabei zeigen:
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1(A) bis 1(D) schematische
Darstellungen der Schritte in einem Verfahren entsprechend einer
Anordnung der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
des hauptsächlichen
Teiles der 1(B); und
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3(A) bis 3(D) schematische
Darstellungen, die das Verfahren des Stands der Technik erläutert.
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Anhand
der 1(A) bis 1(D) wird
der Prozess des Pressens eines Materialrohlings 1 zu einem
geformten Produkt 5 gezeigt. Eine Metallform 100 ist
aus einer Form 2, einem Stempel 3 und einem Dorn 4 aufgebaut.
Die Metallform 100 wird in eine konventionelle Presse (nicht
dargestellt) eingesetzt. Die Metallform 100 wird von ansteigenden
und absteigenden Bewegungen eines Schlittens der Presse angetrieben.
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Gemäß 1(A) besitzt die Form 2 eine Ausnehmung 10,
die die Form des gewünschten Pressprodukts
besitzt. Bei der dargestellten Anordnung ist das Pressprodukt ein
Schrägstirnrad.
An dem unteren Teil der Ausnehmung 10, d.h. zu dem Boden
der Form 100 in den Zeichnungen der 1(A) bis 1(D), sind Zähne 2a angeformt.
Die Zähne 5a des
gepressten Produkts 5 werden durch die Zähne 2a geformt.
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Wie
in den 1(B) und 2 gezeigt,
wird der Materialrohling 1 in die Form 2 eingeführt. Der Materialrohling 1 wird
von einer Transportvorrichtung (nicht gezeigt) zu der Form 2 gebracht
und wird in einen Hohlraum 10 der Form eingesetzt. Nach
dem Einsetzen des Materialrohlings 1 in den Hohlraum 10 wird
der Dorn 4 in eine mittige Durchgangsbohrung des Materialrohlings 1 eingesetzt.
Ei ne Flüssigkeit wird
in den Hohlraum 10 eingeführt. Bei der vorliegenden Ausführung wird Öl als Flüssigkeit
benutzt.
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Als
nächstes
wird der Stempel 3 in den Hohlraum 10 abgesenkt.
Die Unterseite des Stempels 3 berührt die Oberseite des Materialrohlings 1.
Sowie der Stempel 3 sich weiter senkt wird eine Hydaulikdruckkammer 6 definiert
und zwischen Stempel 3 und der Unterseite des Materialrohlings 1 abgedichtet.
Bei weiterem Absinken des Stempels 3 wird die Flüssigkeit
in dem Hohlraum 10 unter Druck gesetzt. Mit anderen Worten
wird die Flüssigkeit
von einer ersten Dichtung 7, an der Kontaktfläche von
Material 1 und Stempel 3, einer zweiten Dichtung 8 an
der Einführungsfläche zwischen
Form 2 und Stempel 3 und einer dritten Dichtung 9 an
der Einführungsfläche zwischen
Form 2 und unterem Ende des Materialrohlings 1 abgedichtet.
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Die
Dichtung 9 muss komplett abgedichtet sein, um das Auslaufen
von Flüssigkeit
aus der Hydraulikdruckkammer 6 in das Teil der Form 2,
das die Zähne 2a enthält, zu verhindern.
Wenn die unter Druck stehende Flüssigkeit
aus der Hydraulikdruckkammer 6 in die Zähne 2a eindringt,
könnte
die Anwesenheit des Materials 1 teilweise Einfallsstellen der
Zähnen 5a des
gepressten Produkts 5 hervorrufen. Dies würde verhindern,
die gewünschte
Form zustande zu bringen.
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Die
Dichtung 7 kann einige Leckstellen besitzen, ohne irgendwelche
Probleme hervorzurufen. In der vorliegenden Anordnung, dreht sich
während
des Pressens das Material 1 gegenüber dem Stempel 3, da
die Zähne 2a Schneckengetriebe
sind. Wenn der Stempel 3 vorrückt, dringt eine dünne Schicht
der Flüssigkeit
zwischen die Zähne 2a und
die Zähne 5a, die
geformt werden. Das resultierende Schmieren reduziert die rotationsbegleitenden
Reibungskräfte.
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Mit
der Dichtung 8 muss die unter Druck stehende Flüssigkeit
aktiv freigesetzt werden. Wenn der hydraulische Druck in der Hydraulikdruckkammer 6 ohne
Grenzen ansteigt, können
Probleme, wie der Bruch von Bestandteilen, wie z.B. die Form 2,
und ähnliches
auftreten. Wenn jedoch eine größere Menge
an Flüs sigkeit
in der Hydraulikdruckkammer 6 aus der Dichtung 8 austritt,
dehnt sich das Material 1 radial aus. Dies kann zu Problemen
wie einem unvollständigen
Pressvorgang des Materials 1 führen. Betrachtet man diese
Punkte ist es erforderlich, das Spiel bei der Beschränkung der
Dichtung 8 zu regeln. Auf diese Weise wirkt die Dichtung 8 als
Druckentlastungsventil.
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Wie
oben beschrieben, wird das Spiel der Dichtung 8 geregelt,
so dass eine optimale Menge an hydraulischem Druck in der Hydraulikdruckkammer 6 erzielt
wird.
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Wie
in der 1(C) dargestellt, wird, während der
hydraulische Druck aus der Hydraulikdruckkammer 6 an dem
Materialrohling 1 angelegt wird, der Materialrohling 1 vom
Stempel 3 gepresst, um zu dem gepressten Produkt 5 gepresst
zu werden. Da die Flüssigkeit
in der Hydraulikdruckkammer 6 zwischen der Form 2 und
dem Materialrohling 1 angeordnet ist, werden in dieser
Situation keine Reibungskräfte
zwischen der Form und dem Materialrohling erzeugt. Deshalb wird
der Materialrohling 1 nur mit dem Pressdruck gepresst der
fürs Pressen
nötig ist.
In der vorliegenden Anordnung wird, da die Zähne 2a der Form 2 ein
Schneckengetriebe formen, der Materialrohling 1 gedreht,
während
er in die Form 2 gedrückt wird.
Jedoch wird, verursacht durch die Wirkung der oben genannten Flüssigkeit,
der mit der Rotation verbundene Reibungswiderstand nicht erzeugt
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Wie
in 1(D) dargestellt, wird das gepresste Produkt 5 in
der Form 2 von unten von einer Ausstoßvorrichtung (nicht gezeigt)
herausgedrückt und
oberhalb der Form 2 weggenommen. Mit anderen Worten wird
das gepresste Produkt 5 von einem rotierbaren Hebeteil
(nicht gezeigt) zum Oberteil der Form 2 gehoben.
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Bei
der vorliegenden Anordnung wird ein gestufter Materialrohling benutzt,
aber die vorliegende Erfindung kann auch für einen glatten oder konstanten
Durchmesser des Materialrohlings genutzt werden. Obwohl in der Mitte
des gepressten Produktes ein Bohrloch vorhanden ist, erfordert die
vorliegende Erfindung kein Bohrloch als Voraussetzung. Bei der vorliegenden
Anordnung ist das gepresste Pro dukt ein Schneckengewinde, aber die
vorliegende Erfindung kann auch für gepresste Teile mit Steiggetriebe oder
ohne Getriebe genutzt werden.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist die zum Pressen benötigte Kraft
reduziert, da es keine verbindende Reibungskraft gibt, Als ein Ergebnis
ist der Druck auf die Form reduziert und die Produktgenauigkeit
ist verbessert. Es ergeben sich Vorteile, wie eine langlebige Form
und das Sparen von Energie. Außerdem
gibt es, selbst wenn zwischen Form und Materialrohling ein Spalt
besteht, keine Verformung des Materialrohlings und das Strangpressen
gestufter Materialrohlinge wird möglich. Als ein Ergebnis ist die
Querschnittsreduzierungsquote für
die Strangpressung klein und die Presskraft ist weiter reduziert.
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Der
hydraulische Druck in der Hydraulikdruckkammer 6 wird von
dem Spiel der Dichtung 8 gesteuert. Als ein Ergebnis ist
die Steuerung leicht und stabil. In dieser Hinsicht erlaubt das
erfindungsgemäße Verfahren
das Pressen von Teilen, die als schwierig zu bearbeiten betrachtet
wurden.
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Nach
der Beschreibung der bevorzugten Anordnung der Erfindung mit Verweis
auf die begleitenden Zeichnungen ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung
sich nicht ausschließlich
auf solche präzisen
Anordnungen bezieht, und dass verschiedenste Änderungen und Modifikationen
dabei von einem Fachmann ohne Abweichung von dem Umfang der Erfindung
ausgeführt
werden können,
wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist.