NO120378B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til smiing av st ålgj ens tander med formet hode. Method for forging steel teeth with a shaped head.

Foreliggende oppfinnelse angår en The present invention relates to a

fremgangsmåte til smiing av stålgjenstander med bestemt form med stenger eller tråd som utgangsmateriale. Smiingen kan f. eks. foregå med vanlige stukemaskiner eller annet utstyr for kaldsmiing av f. eks. skruer, bolter, nagler, stifter og liknende. method for forging steel objects of a specific shape with rods or wire as starting material. The forging can e.g. take place with ordinary bending machines or other equipment for cold forging of e.g. screws, bolts, rivets, staples and the like.

Hittil har man ved vanlige metoder til Until now, you have used normal methods to

kaldsmiing av skruer og andre gjenstander med hoder støtt på en rekke ulemper, særlig ved smiing av skruer av legerte stål og stål med middels eller høyt kullstoffinnhold. Materialet i slike gjenstander revner eller brekker lett under arbeidsoperasjo-nene som former hodet, og når det benyttes stål av den nevnte art som vanligvis kan kaldsmis har man foreslått å forsyne skruer med hode i løpet av en rekke på hverandre følgende arbeidstrinn med minst en mellomliggende utglødning. Dette betyr at emnet kaldsmis delvis i et antall trinn i en maskin og deretter utglødes, hvoretter koldsmiingen avsluttes i en neste maskin. Denne koldsmiing kan ofte kreve fire eller fem slag, det vil si at hver enkelt gjenstand legger beslag på lang arbeidstid i maskinen, og det er unødvendig å fremheve at dette antall arbeidsoperasjoner er kostbart og tidskrevende og nødvendiggjør betydelig arbeidskraft og meget utstyr. Selv om de rette betingelser er tilstede vil vrakprosen-ten allikevel være høy særlig med de ståltyper som er vanskelig å bearbeide og som idag blir stadig mer og mer utbredt. Med de kjente metoder er videre antallet av forskjellige ståltyper som kan kaldsmis med godt resultat meget begrenset. I tillegg til at de kjente fremgangsmåter krever to stu- cold forging of screws and other objects with heads is subject to a number of disadvantages, in particular when forging screws from alloy steel and steel with a medium or high carbon content. The material in such objects cracks or breaks easily during the work operations that shape the head, and when steel of the aforementioned type is used, which can usually be cold forged, it has been proposed to provide screws with a head during a series of consecutive work steps with at least one intermediate step annealing. This means that the blank is partially cold forged in a number of steps in one machine and then annealed, after which the cold forging is finished in a next machine. This cold forging can often require four or five strokes, that is to say that each individual item takes up a long working time in the machine, and it is unnecessary to emphasize that this number of work operations is expensive and time-consuming and requires considerable labor and a lot of equipment. Even if the right conditions are present, the percentage of scrap will still be high, especially with the types of steel that are difficult to process and which are becoming more and more widespread today. With the known methods, the number of different steel types that can be cold forged with good results is very limited. In addition to the fact that the known methods require two stu-

kemaskiner for hver operasjon såvel som adskilte senker og utglødningsutstyr kreves det også betydelig manuell arbeidskraft, ikke bare for å få arbeidsstykkene fra den første maskin til utglødningsstedet og deretter til den annen maskin men også for tilpasning av de to stukemaskiner for det bestemte arbeid som skal utføres. Den kjente fremgangsmåte krever vanligvis et minimum av fire senker . og tilsvarende slagstempel, noe som ofte fører til urimelige omkostninger for mindre ordres på spesial-skruer. machines for each operation, as well as separate sinks and annealing equipment, considerable manual labor is also required, not only to get the workpieces from the first machine to the annealing place and then to the second machine, but also to adapt the two splicing machines to the specific work to be carried out . The known method usually requires a minimum of four sinkers. and corresponding punch, which often leads to unreasonable costs if special screws are ordered less.

Det er blitt utført forsøk for å over-vinne disse vanskeligheter ved å bruke forholdsvis langsomme og kostbare stukemaskiner som arbeider etter den såkalt? «progressive» metode, der skruen forsynes med hode i fire eller fem gradvis på hverandre følgende trinn for å unngå at materialet revner eller brekker. Til tross for at progressive stukemaskiner byr på en fordel sammenliknet med de ovenfor nevnte metoder, medfører disse maskiner anskaffel-sesomkostninger, omkostninger ved tilpasning av et riktig antall senker og ofte tilsvarende slagstempler og allikevel er antallet av de metalltyper som kan smies fort-satt megét begrenset, fremstillingshastig-heten er lav og nøyaktigheten og kvaliteten av produktet later noe tilbake å ønske samtidig med at beskadigelse og vrak er vanlig. Attempts have been made to overcome these difficulties by using relatively slow and expensive splicing machines which work according to the so-called? "progressive" method, where the screw is provided with a head in four or five successive steps to prevent the material from cracking or breaking. Despite the fact that progressive bending machines offer an advantage compared to the above-mentioned methods, these machines involve acquisition costs, costs for adapting a correct number of sinkers and often corresponding punches, and yet the number of metal types that can be forged is still very large limited, the manufacturing speed is low and the accuracy and quality of the product leave something to be desired, while damage and wreckage are common.

Begge de ovenfor nevnte fremgangsmåter fører til betydelig og kostbar slitasje på verktøyene slik at avskrivningstiden for disse må være kort, og hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte til smiing av stålgjenstander med formet hode der produksjonen kan gå hurtig, uten sprekkdannelser eller revner i det ferdige i produkt og med lang leve-; tid for verktøyene. Both of the above-mentioned methods lead to significant and expensive wear and tear on the tools so that the depreciation time for these must be short, and the purpose of the present invention is to provide a method for forging steel objects with a shaped head where production can proceed quickly, without cracks or cracks in the finished product and with a long life; time for the tools.

I henhold til oppfinnelsen er dette opp-nådd ved at det emné som skal smis til den nevnte stålgjenstand underkastes en første oppvarmning til en temperatur på mellom 66 og 235°C, hvoretter emnet smis under overvåkning av temperaturen på dette, hvilken temperatur ikke tillates å stige over 343°. According to the invention, this is achieved by subjecting the workpiece to be forged to the aforementioned steel object to an initial heating to a temperature of between 66 and 235°C, after which the workpiece is forged while monitoring its temperature, which temperature is not allowed to rise above 343°.

Ved en slik fremstilling oppnår man nettopp å oppheve de ovennevnte ulemper samtidig som man oppnår en betydelig for-dél, nemlig at de smidde gjenstander ikke behøver underkastes noen særlig bearbeiding etter smiingen fordi produktene kan fremstilles med meget stor nøyaktighet. With such a production, it is precisely possible to eliminate the above-mentioned disadvantages while at the same time achieving a significant advantage, namely that the forged objects do not need to be subjected to any special processing after the forging because the products can be produced with very high accuracy.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte til smiing av stålgjenstander med formet hode, av tråd eller stangmateriale ved bruk av senker som former hodet, og den er i det vesentlige kjennetegnet ved at den-omfatter en første oppvarming, av et stålemne til en temperatur på mellom 66°C og 235°C med påfølgende smiing av det oppvarmede, stålemne, samtidig med at temperaturen for emnet ikke tillates å stige over 343°C. .Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen består i at stålemnet smøres før oppvarmingen, og dessuten kan smiingen foretas ved aksial sammentrykning av materialet f. eks. ved at enden av emnestykket under smioperasjonen i lengderetningen tvinges inn i en senke med et parti som er mindre enn emnet, idet hodepartiet samtidig utvides. The invention thus relates to a method for forging steel objects with a shaped head, of wire or rod material using sinkers that shape the head, and it is essentially characterized by the fact that it comprises a first heating of a steel blank to a temperature of between 66 °C and 235°C with subsequent forging of the heated steel workpiece, while the temperature of the workpiece is not allowed to rise above 343°C. A further feature of the invention is that the steel blank is lubricated before heating, and furthermore the forging can be carried out by axial compression of the material, e.g. in that the end of the workpiece during the forging operation is forced lengthwise into a countersink with a part that is smaller than the workpiece, the head part being expanded at the same time.

Smiingen kan med.f or del foregå ved en reduksjon av emnets tykkelse i en ende samtidig med en delvis forming av et hode i den annen ende. f ør temperaturen er blitt utjevnet i hele emnet. The forging can, for example, take place by reducing the thickness of the workpiece at one end at the same time as partially forming a head at the other end. before the temperature has been equalized throughout the subject.

Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse hvis første del omfatter en beskrivelse av en stukemaskin méd oppvarmingsapparat som ikke utgjør noen del av oppfinnelsen, men som er nødvendig for forståelsen av oppfinnelsen og som kan betraktes som et' eksempel på midler til oppfinnelsens ut-førelse. Other features and details of the invention will be apparent from the following description, the first part of which includes a description of a splicing machine with a heating device which does not form any part of the invention, but which is necessary for the understanding of the invention and which can be considered as an example of means for embodiment of the invention.

Fig. 1 viser skjematisk en del av en stukemaskin sett ovenfra, der oppvarmings-apparatet er på plass, Fig. 1 schematically shows part of a sprain machine seen from above, where the heating device is in place,

fig. 2 viser i forstørret målestokk en del av stukemaskinen og oppvarmnings-apparatet sett fra siden, fig. 2 shows on an enlarged scale part of the splicing machine and the heating device seen from the side,

fig. 3 viser et ytterligere forstørret fig. 3 shows a further enlarged view

lengdesnitt gjennom oppvarmningsappara-tet og en del av stukemaskinens ramme, longitudinal section through the heating apparatus and part of the splicing machine's frame,

fig. 4 viser et snitt etter linjen 4-4 på fig. 3, fig. 4 shows a section along the line 4-4 in fig. 3,

fig. 5 viser skjematisk illustrerende og tilnærmede temperaturer ståltråden eller fig. 5 shows schematically illustrative and approximate temperatures of the steel wire or

■stångmaterialet oppvarmes til før kald-smioperasj onene i henhold til foreliggende oppfinnelse slik temperaturene brukes for forholdsvis lange arbeidsstykker, idet temperaturene langs stangen eller trådmaterialet er antydet på den kurve som danner den nedre del av denne figur, ■the bar material is heated to before the cold forging operations according to the present invention as the temperatures are used for relatively long workpieces, the temperatures along the bar or wire material being indicated on the curve that forms the lower part of this figure,

fig. 6 viser sett fra siden et typisk stålemne skåret av en stang ferdig til kaldsmioperasjonene i henhold til oppfinnelsen, fig. 6 shows a side view of a typical steel blank cut from a bar ready for the cold forging operations according to the invention,

fig. 7 viser sett fra siden samme emne ved slutten av den første kaldsmioperasjon, idet deler er fjernet fra senken og slagstemplet som former det mellomliggende emne samtidig med at en del av det delvist smidde emne også er vist i snitt, fig. 7 shows a side view of the same blank at the end of the first cold forging operation, parts of which have been removed from the sinker and punch that form the intermediate blank at the same time that part of the partially forged blank is also shown in section,

fig. 8 viser på samme måte som fig. 7 samme emne i senken med det annet slagstempel og ved slutten av det annet og siste trinn ved kaldsmiingen, fig. 8 shows in the same way as fig. 7 same blank in the sink with the second impact punch and at the end of the second and last stage of the cold forging,

fig. 9 viser sett .fra siden et annet metallstykke som skal formes til et smidd emne med samme diameter som metallstykket, fig. 9 shows a side view of another piece of metal to be formed into a forged blank with the same diameter as the piece of metal,

fig. 10 viser samme metallstykke ved slutten av den første kaldsmioperasjon, sammen med fjernede deler av senken og slagstemplet som kaldsmir metallstykket, idet-en del av hodet av det delvis formede emne er fjernet og vist i snitt, fig. 10 shows the same piece of metal at the end of the first cold forging operation, together with removed portions of the sinker and punch which cold forge the piece of metal, a portion of the head of the partially formed blank having been removed and shown in section,

fig. 11 viser samme emne ved slutten av det annet og siste trinn av kaldsmiingen idet de omsluttende senker og slagstemplet er vist i snitt, og fig. 11 shows the same workpiece at the end of the second and last stage of the cold forging, with the enclosing sinkers and the punch shown in section, and

fig. 12—17 viser metallstykkene og emnene i fig. 6—11 sett fra enden. fig. 12-17 show the metal pieces and blanks in fig. 6-11 seen from the end.

På tegningen er det i fig. 1—4 på en skjematisk måte vist en typisk stukemaskin In the drawing, it is in fig. 1-4 schematically show a typical sprain machine

ved hjelp av hvilken fremgangsmåten i by means of which method i

henhold til oppfinnelsen utføres. I den føl-gende detaljerte beskrivelse vil apparatet bli beskrevet i detalj sammen med visse trekk ved dets drift, og fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse vil deretter bli beskrevet under henvisning til dette apparat, senlv om fremgangsmåten selvfølgelig kan utføres ved hjelp av mange andre og helt forskjellige former for apparater. according to the invention is carried out. In the following detailed description, the apparatus will be described in detail together with certain features of its operation, and the method according to the present invention will then be described with reference to this apparatus, although the method can of course be carried out with the help of many others and completely different forms of devices.

Fig. 1 viser noe skjematisk en modifi-sert vanlig toslag stukemaskin av den al-minnelige type som er vist i U. S. Patent nr. 2:236.733 og som omfatter en ramme 10 i form av en stor blokk eller et støpestykke, et par matevalser 14,12 montert på en stan-der 16 for mating av en tråd 18 antydet stiplet gjennom en passasje 20 i rammen 10 fra en hensiktsmessig tilførselsinnretning, (ikke vist). Ståltråden 18 mates rykkvis frem gjennom passasjen 20 i rammen 10 til den kombinerte kniv og overføringsmeka-nisme som er skjematisk antydet ved 22 der individuelle metallstykker eller arbeidsstykker deles av fra den forreste ende av tråden og føres videre på tvers til en hensiktsmessig formesenke (ikke vist) i rammen 10. Etter overføring av de oppdelte metallstykker ved hjelp av kutte- og over-føringsmekanismen 22 bearbeides metallstykket etterhvert av slagstemplet 24 og sokkelstemplet 26 som begge er montert på stukemaskinens sleide 28. Stukemaskiner av denne type er velkjente for fag-folk og vil forme et hode med forsenkning i et emne eller metallstykke på en kontinuerlig hurtig måte. Siden konstruksjons-detaljene av stukemaskinen ikke utgjør noen del av foreliggende oppfinnelse er for enkelthets og korthets skyld konstruksjo-nene utelatt, idet maskinen kan omfatte den oppbygning som er beskrevet i U.S patent nr. 2.236.733. Stukemaskinen kan være av en hvilken som helst av de kommersielt tilgjengelige modeller for smiing og fremstilling av hoder på metallgjenstander som settskruer, hodeskruer, skruer med forsenkning i hodet, skruer med sekskantede hoder, nagler, bolter, treskruer og liknende. Fig. 1 shows somewhat schematically a modified ordinary two-stroke splicing machine of the general type which is shown in U.S. Patent No. 2:236,733 and which comprises a frame 10 in the form of a large block or a casting, a pair of feed rollers 14 ,12 mounted on a stand 16 for feeding a wire 18 indicated dotted through a passage 20 in the frame 10 from a suitable supply device, (not shown). The steel wire 18 is fed jerkily forward through the passage 20 in the frame 10 to the combined knife and transfer mechanism schematically indicated at 22 where individual pieces of metal or workpieces are split off from the front end of the wire and passed on transversely to a suitable forming die (not shown ) in the frame 10. After transferring the divided pieces of metal by means of the cutting and transfer mechanism 22, the piece of metal is eventually processed by the impact punch 24 and the base punch 26, both of which are mounted on the splicing machine's slide 28. Splicing machines of this type are well known to professionals and will form a countersunk head into a blank or piece of metal in a continuous rapid manner. Since the construction details of the splicing machine do not form any part of the present invention, for the sake of simplicity and brevity, the constructions have been omitted, as the machine can include the structure described in U.S. patent no. 2,236,733. The turning machine can be of any of the commercially available models for forging and producing heads on metal objects such as set screws, head screws, countersunk screws, screws with hexagonal heads, rivets, bolts, wood screws and the like.

Mellom matevalsene 12,14 og rammen 10 er det plasert en oppvarmingsmekanisme som er montert for innstilling i lengderetningen og som i den viste utførelses-form er generelt antydet ved 30. Den viste oppvarmingsmekanisme 30 omfatter en blokk 32 fortrinnsvis utformet av materiale med gode varmeledende egenskaper, som f. eks. kopper, messing eller aluminium, med en lomme 34 for innføring av en spole 36 fortrinnsvis utformet, av kopperrør. Spolen 36 holdes i lommen 34 ved hjelp av en umetallisk isolator 38, som kan ha form av en firkantet pute som er festet i blokken 32 og en liknende pute 40 festet til en avtag-bar plate 42 som holdes i sammensatt stil-ling på blokken 32 ved hjelp av bolter 44. Between the feed rollers 12,14 and the frame 10 is placed a heating mechanism which is mounted for adjustment in the longitudinal direction and which in the shown embodiment is generally indicated by 30. The shown heating mechanism 30 comprises a block 32 preferably made of material with good heat-conducting properties , like for example. copper, brass or aluminium, with a pocket 34 for inserting a coil 36, preferably made of copper tubing. The coil 36 is held in the pocket 34 by means of a non-metallic insulator 38, which may be in the form of a square pad fixed in the block 32 and a similar pad 40 fixed to a removable plate 42 which is held in assembled position on the block 32 using bolts 44.

Ledningene 46,48 for spolen 36 strekker seg langs og er festet til utsiden av et par ledere 50,52 og er ved de ytre ender tilslut-tet en kilde for kjølevæske, som f.eks. vann (ikke vist). Kjølevæsken tilføres gjennom rørene 46,48 og føres også til passasjen som generelt antydet ved 54 i blokken 32 ved hjelp av grenrør 56,58 som danner overfø-ringer fra rørene 46,48 ved henholdsvis 60 og 62. The wires 46,48 for the coil 36 extend along and are attached to the outside of a pair of conductors 50,52 and are connected at the outer ends to a source of coolant, such as e.g. water (not shown). The coolant is supplied through the pipes 46,48 and is also carried to the passage as generally indicated at 54 in the block 32 by means of branch pipes 56,58 which form transfers from the pipes 46,48 at 60 and 62 respectively.

Samleskinnene 50,52 er montert på og forbundet med en høyfrekvent strømkilde antydet generelt ved 64 som en transfor-mator. Den høyfrekvente strømkilde kan være en hvilken som helst hensiktsmessig vanlig omformer eller generator. Oppfinne-ren fortrekker å gjøre bruk av en høyfre-kvenskilde med variabel utgang som. er i stand til å avgi en vekselstrøm i området ved 400 kilocykler og en utgangskapasitet på 10 til 50 eller flere kilowatt. The busbars 50, 52 are mounted on and connected to a high frequency current source generally indicated at 64 as a transformer. The high frequency current source can be any suitable conventional converter or generator. The inventor prefers to use a high frequency source with a variable output which. is capable of delivering an alternating current in the region of 400 kilocycles and an output capacity of 10 to 50 or more kilowatts.

Den utmatede tråd 18 føres inn i spolen 36 gjennom boringen 67 i blokken 32. En annen boring 73 ved den motsatte ende av blokken 32 understøtter tråden etter at denne har passert gjennom spolen 36 for derved å sikre at tråden vil bli tilstrekkelig understøttet og styrt gjennom sentrum av spolen 36 uten å berøre spolen og for å sikre en jevn og lokal oppvarmende virkning. Etter at tråden 18 har passert gjennom boringen 73 føres den inn i en innsats 72 som er plasert i passasjen 20. Innsatsen 72 er et langstrakt rør av et materiale méd lav varmeledende evne, som f. eks. polert rustfritt stål og er med jevne mellomrom forsynt med periferiene rygger 76 for ned-settelse av kontaktflatene mot rammen 10 og for derved å nedsette overføring av varme fra tråden 18 til rammen 10. The fed thread 18 is fed into the spool 36 through the bore 67 in the block 32. Another bore 73 at the opposite end of the block 32 supports the thread after it has passed through the spool 36 to thereby ensure that the thread will be adequately supported and guided through center of the coil 36 without touching the coil and to ensure a uniform and local heating effect. After the wire 18 has passed through the bore 73, it is fed into an insert 72 which is placed in the passage 20. The insert 72 is an elongated tube made of a material with low thermal conductivity, such as e.g. polished stainless steel and is periodically provided with peripheral ridges 76 to reduce the contact surfaces against the frame 10 and thereby reduce the transfer of heat from the wire 18 to the frame 10.

Stillingen av varmeenheten 30 er jus-terbar i lengderetningen i forhold til rammen 10 slik at avstanden fra kniven 22 til coilen 36 er et multiplum av lengden av de emner som skal avskjæres, for derved å sikre at det lokale område av tråden som til enhver tid skal varmes opp vil utgjøre en bestemt del av det ferdige emne etter at kniven 22 har foretatt avskjæringen. Lengden av varmeenheten kan også varie-res for forskjellige emner ved å fjerne spp-len og erstatte denne med en annen spoie 36 sammen med de tilhørende deler, slik at et lengere eller et kortere parti av emnet kan oppvarmes. Det skal påpekes at tråden 18 mates rykkvis av matevalsene 12, 14 i-overensstemmelse med hastigheten for avskjæringen og overføringen av emnene ved hjelp av knivmekanismen 22. The position of the heating unit 30 is adjustable in the longitudinal direction in relation to the frame 10 so that the distance from the knife 22 to the coil 36 is a multiple of the length of the workpieces to be cut, thereby ensuring that the local area of the wire which at all times to be heated will constitute a certain part of the finished workpiece after the knife 22 has made the cut. The length of the heating unit can also be varied for different workpieces by removing the spp-len and replacing it with another coil 36 together with the associated parts, so that a longer or a shorter part of the workpiece can be heated. It should be pointed out that the thread 18 is fed jerkily by the feed rollers 12, 14 in accordance with the speed of the cut-off and transfer of the blanks by means of the knife mechanism 22.

Ved drift av anordningen i henhold til oppfinnelsen kjøres stukemaskinen fortrinnsvis med den største fart maskinen er beregnet for. Selv om tråden mates rykkvis kan oppvarmingsspolen 36 energiseres kontinuerlig til tross for at det er tilråde-lig å gjøre bruk av midler for automatisk de-energisering av spolen 36 når som helst maskinen stoppes. I henhold til oppfinnelsen innstilles utgangsytelsen for høyfre-kvenskilden 64 slik, under hensyntagen til størrelsen og matehastigheten for tråden, at den utmatede tråd etter hvert som den passerer gjennom spolen 36 oppvarmes jevnt eller lokalt til en forholdsvis moderat temperatur som beskrevet i detalj i det følgende. Bruk av høyfrekvent elektrisk oppvarming sikrer at materialet kan oppvarmes på en tilstrekkelig hurtig måte selv ved store matehastigheter for tråden og med store trådstørrelser, og oppvarmingen finner hovedsakelig sted jevnt fordelt over hele trådens tverrsnitt. When operating the device according to the invention, the splicing machine is preferably driven at the highest speed the machine is designed for. Although the thread is fed in jerks, the heating coil 36 can be continuously energized, although it is advisable to use means for automatically de-energizing the coil 36 whenever the machine is stopped. According to the invention, the output power of the high-frequency source 64 is set so, taking into account the size and feed rate of the wire, that the discharged wire as it passes through the coil 36 is heated uniformly or locally to a relatively moderate temperature as described in detail in the following . The use of high-frequency electric heating ensures that the material can be heated sufficiently quickly even at high feed rates for the wire and with large wire sizes, and the heating mainly takes place evenly distributed over the entire cross-section of the wire.

Mens temperaturområdene er kritiske med hensyn til bearbeiding av jernholdig metall, er disse temperaturer ikke tilstrekkelig skadelige til å påvirke belegget ;oå tråden som normalt påføres for å forbedre trådens matning. Den nøyaktige sammen-setning av slike belegg kan variere innen vide grenser, og slike belegg er ofte av en organisk natur og omfatter ofte et varme-følsomt materiale som f. eks. aluminium-stearat eller liknende eller kan være mo-lybdensulfid suspendert i olje. Temperaturen i stålstykket i stukemaskinen kommer aldri opp mot noen kritisk grense for det stål tråden 18 er la^ét^y/^slik åt ikke vil bli noen store strukturelle 'foran-dringer i stålet. ©sé*réMltére^de''rgjehstan-der méd hoder-:Vil, éélv^nårl%e'-iagés åv"Te<*->geffe stål eller stål med høyt kullstoffinnhold som er vanskelig å bearbeide, bli funnet å være overveiende fri for brudd og sprekkdannelser og kvaliteten og utseende av de resulterende skruer, bolter, nagler stifter og liknende er i alminnelighet over-legent sammenliknet med det som tidligere ble ansett for å være mulig. While the temperature ranges are critical with respect to ferrous metal processing, these temperatures are not sufficiently damaging to affect the coating on the wire normally applied to improve wire feed. The exact composition of such coatings can vary within wide limits, and such coatings are often of an organic nature and often comprise a heat-sensitive material such as e.g. aluminum stearate or similar or may be molybdenum sulphide suspended in oil. The temperature in the piece of steel in the splicing machine never reaches a critical limit for the steel wire 18 is laid so that there will be no major structural changes in the steel. ©sé*réMltére^de''rgjehstan-der méd hoder-:Vil, éélv^nårl%e'-iagés åv"Te<*->geffe steel or steel with a high carbon content which is difficult to process, will be found to be predominantly free from breakage and cracking and the quality and appearance of the resulting screws, bolts, rivets, staples and the like are generally superior compared to what was previously thought possible.

En ytterligere fordel ved anordningen er at overføring av varme til stukemaskinen og til tilførselen og matevalsene i det vesentlige er unngått. Selv om det vil være tilbøyelighet til overføring av noe varme bakover gjennom tråden 18 utliknes dette ved den hurtige mating av tråden forover, slik at det frembringes en jevnt oppvarmet tråd eller hvis oppvarmingen er lokal, kan de oppvarmede partier bearbeides eller smies før varmen har jevnet seg ut over lengden av det materiale som mates. Overføring av varme til rammen 10 og derfra til senkene er i det vesentlige for-hindret ved den isolerte plasering av varmeenheten 30 og det lille kontaktareal mellom rammen og det materiale som mates til maskinen. A further advantage of the device is that the transfer of heat to the bending machine and to the supply and feed rollers is essentially avoided. Although there will be a tendency for some heat to be transferred backwards through the wire 18, this is compensated for by the rapid feed of the wire forwards, so that a uniformly heated wire is produced or, if the heating is local, the heated parts can be worked or forged before the heat has evened out extends over the length of the material being fed. Transfer of heat to the frame 10 and from there to the sinkers is essentially prevented by the isolated location of the heating unit 30 and the small contact area between the frame and the material fed to the machine.

Som et resultat av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse er det As a result of the method according to the present invention it is

mulig å forme gjenstander med hoder som possible to shape objects with heads that

f. eks. skruer, bolter, nagler, stifter og liknende skåret av stangmateriale av legert 2 stål og stål med middels og høyt kullstoffinnhold, noe som tidligere ikke kunne smis fullstendig i kald tilstand i to-slags stukemaskiner. e.g. screws, bolts, rivets, pins and the like cut from rod material of alloy 2 steel and steel with a medium and high carbon content, which previously could not be forged completely in a cold state in two-stroke bending machines.

Med «legerte stål» menes her stål som er tilsatt karakteriserende mengder av legeringskomponenter, som f. eks. nikkel-stål, kromstål, molybdenstål, rustfritt stål og liknende. Med «stål med middels og høyt kullstoffinnhold» menes stål som har et kullstoffinnhold på minst 0,3 pst. kullstoff og omfattende stål med et kullstoffinnhold på rundt regnet 0,6 pst. og stål som nærmer seg verktøystålklassen. Det er også mulig å kaldsmi store trådstørrelser, slik at et stort antall størrelser av skrue-emner, til og med opp til atskillige tom-mer i diameter, kan fremstilles som gjenstander med hoder, laget av legerte stål og stål med middels og høyt kullstoffinnhold. Mulighetene for fremstilling av bil-lige deler laget av legerte stål og stål med middels og høyt kullstoffinnhold åpner et helt nytt felt der kaldsmidde deler kan benyttes i installasjoner der vanlige kaldsmidde deler med lav strekkfasthet har ' iéSH' uhénsiktsnfessige og deler<med større styrke har vært for kostb'åre. By "alloyed steel" here is meant steel that has been added with characteristic amounts of alloy components, such as e.g. nickel steel, chrome steel, molybdenum steel, stainless steel and the like. "Steel with a medium and high carbon content" means steel with a carbon content of at least 0.3 percent carbon and comprehensive steel with a carbon content of around 0.6 percent and steel approaching the tool steel class. It is also possible to cold forge large wire sizes, so that a large number of sizes of screw blanks, even up to several inches in diameter, can be produced as objects with heads made from alloy steels and medium and high carbon steels . The possibilities for the production of cheap parts made of alloyed steel and steel with a medium and high carbon content opens up a whole new field where cold forged parts can be used in installations where normal cold forged parts with low tensile strength have 'iéSH' unreasonable strength and parts with greater strength have been too expensive.

■ '•'''♦Fréfffgångsmåten i henhold til oppfinnelsen tillater ikke bare bruk av et større antall forskjellige ståltyper, men i tillegg er produksjonskapasiteten vanligvis minst 50 pst. større enn kapasiteten av tidligere ■ '•'''♦The Fréfffgång method according to the invention not only allows the use of a greater number of different steel types, but in addition the production capacity is usually at least 50 percent greater than the capacity of previous

kjente apparater, og nøyaktigheten og kvaliteten er helt overlegen. Samtidig senkes omkostningene fordi hele kaldsmiopera-sjonen vanligvis kan oppnås ved bruk av bare en senke i stedet for et antall senker, og oppsetningstiden og tiden for demon-tasje blir mindre. Dette er særlig viktige faktorer ved fremstilling av mindre ordres på spesialdeler der tidligere omkostningene til anskaffelse av senker ville overskride betydelig totalsummen for de gjenværende omkostninger. well-known devices, and the accuracy and quality are completely superior. At the same time, the costs are lowered because the entire cold forging operation can usually be achieved using only one die instead of a number of dies, and the set-up time and the time for dismantling are reduced. These are particularly important factors in the manufacture of smaller orders for special parts where previously the costs of acquiring sinkers would significantly exceed the total sum for the remaining costs.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse krever nøyaktig tempe-raturkontroll for emnene når de kaldsmies og uten unntakelse kreves det at emnet skal være oppvarmet før noen bearbeiding finner sted, og videre kreves at arbeidet skal utføres med en slik hastighet, med hensyn til mengden av det materiale som skal deformeres i en viss tid og med hensyn til bortledningshastigheten for varmen fra arbeidsstykket, at arbeidsstykket på den bearbeidede del får en temperatur som ikke overstiger 345° C og fortrinnsvis ikks overstiger 315° C. Temperaturen på det stempel som slår fordypningen i hodet ved operasjoner som former fordypningen ved kaldsmiing er også av viktighet, og beste resultater særlig med hensyn til stemplet" levetid er funnet når stemplet brukes ved temperatur i nærheten av 315° C, dvs. fra 260° C til 345° C, og denne oppvarming av stemplet fremkommer ved det arbeid stemplet utfører. The method according to the present invention requires accurate temperature control of the blanks when they are cold forged and without exception it is required that the blank be heated before any processing takes place, and further it is required that the work be carried out at such a speed, having regard to the amount of the material to be deformed for a certain time and with regard to the heat dissipation rate from the work piece, that the work piece on the machined part gets a temperature that does not exceed 345° C and preferably does not exceed 315° C. The temperature of the piston that hits the recess in the head in operations which form the depression by cold forging is also of importance, and best results, especially with regard to the piston's life, have been found when the piston is used at a temperature in the vicinity of 315° C, i.e. from 260° C to 345° C, and this heating of the piston is produced by the work the piston performs.

De nøyaktige temperaturer materialet eller emnene oppvarmes til og temperaturene de har når de føres fra avskjæringsmekanismen til stukemaskinens del for fremstilling av hodet eller for kaldsmiing avhenger av et antall forskjellige faktorer som f. eks. arten av det stål som bearbeides, graden for stålets bearbeiding eller kaldsmiing i en, to eller flere arbeidstrinn, hastigheten kaldsmiingen av stålet utføres med og i en mindre grad formen av hodet eller de formede deler som skal fremstilles på emnet. The exact temperatures to which the material or blanks are heated and the temperatures they have when they are fed from the cutting mechanism to the part of the bending machine for making the head or for cold forging depend on a number of different factors such as the nature of the steel being worked, the degree of working or cold forging of the steel in one, two or more working steps, the speed at which the cold forging of the steel is carried out and, to a lesser extent, the shape of the head or the shaped parts to be produced on the workpiece.

De spesielle eksempler som angis ne-denfor er illustrerende for spesielle anven-delser av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, men i videste mening skal fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen utføres fullstendig ved kaldsmiing eller ved arbeidsoperasjoner som forsyner gjen-standen med hode, uten at en temperatur på 345° C overskrides som middeltempera-tur for den bearbeidede del av arbeidsstykket og temperaturen skal fortrinnsvis helst ligge i området mellom 260° C og 315° C, som den endelige temperatur i hodedelen på arbeidsstykket. I noen tilfelle kan temperaturen være så lav som 235° C, selv om stemplets levetid er tydelig bedre når den temperatur hodet holder ligger i området mellom 260° C og 315° C. The special examples given below are illustrative of special applications of the method according to the invention, but in the broadest sense the method according to the invention must be carried out completely by cold forging or by work operations that provide the object with a head, without a temperature of 345° C is exceeded as the mean temperature for the machined part of the workpiece and the temperature should preferably lie in the range between 260° C and 315° C, as the final temperature in the head part of the workpiece. In some cases the temperature can be as low as 235° C, although the life of the piston is clearly better when the temperature the head maintains is in the range between 260° C and 315° C.

For å oppnå denne temperatur blir den varme som tilføres materialet nøyaktig kontrollert og innstilt i overensstemmelse med størrelsen av den kaldsmiing som metallet skal utsettes for, hastigheten arbeidet utføres med, antall arbeidsoperasjoner, og den varme som tapes til maskinen under de arbeidsoperasjoner som former hodet. To achieve this temperature, the heat supplied to the material is precisely controlled and adjusted according to the amount of cold forging to which the metal is to be subjected, the speed at which the work is carried out, the number of working operations, and the heat lost to the machine during the working operations that shape the head.

Grunnen til at stemplets levetid økes har foreløpig ikke fått noen tilfredsstil-lende forklaring, men slike store økninger i stemplets levetid kan lett observeres under virkelig drift som er blitt utført der resultatet har vært en endelig temperatur i hodet på 235° C til 345° C og fortrinnsvis fra 260° til 315° C. The reason why the life of the piston is increased has not yet been given a satisfactory explanation, but such large increases in the life of the piston can easily be observed during real operation that has been carried out where the result has been a final temperature in the head of 235° C to 345° C and preferably from 260° to 315° C.

Drift ved disse sluttemperaturer set- Operation at these end temperatures set-

ter stukemaskinen i stand til å fremstille ter the splicing machine is able to produce

større størrelser av gjenstander med hoder enn det på annen måte er mulig på en bestemt maskin og de gjenstander som pro-duseres på denne måte er mer nøyaktig i størrelse og stukemaskinen går roligere enn det ellers ville ha vært tilfelle. larger sizes of objects with heads than is otherwise possible on a particular machine and the objects produced in this way are more accurate in size and the splicing machine runs more quietly than would otherwise have been the case.

For å oppnå disse sluttemperaturer med arbeidsstykker av vanlig størrelse og der en normal mengde bearbeidelse av metallet skal utføres på hodedelen av emnet oppvarmes på forhånd hodepartiet eller hele emnet til en begynnelsesetemperatur, f. eks. ved høyfrekvensoppvarming til minst 66° C og mer vanlig til minst 93° C, idet bearbeidingen av metallet under arbeidsoperasjonen for forming av hodet hever cemperaturen slik at denne blir liggende i området mellom 235° C og 345° C eller mer ønskelig mellom 260° C og 315° C. In order to achieve these final temperatures with workpieces of normal size and where a normal amount of processing of the metal is to be carried out on the head part of the workpiece, the head part or the entire workpiece is preheated to an initial temperature, e.g. by high-frequency heating to at least 66° C and more commonly to at least 93° C, as the processing of the metal during the work operation for shaping the head raises the temperature so that it lies in the range between 235° C and 345° C or more preferably between 260° C and 315°C.

I de tilfelle da formingen av hodet eller kaldsmieoperasjonen skal utføres i et enkelt arbeidstrinn, vil begynnelsestempe-raturen i arbeidsstykket ligge mellom 121° C og 205° C, og bearbeidingen av metallet vil øke temperaturen slik at denne vil ligge i området mellom 235° C og 345° C, og fortrinnsvis mellom 260° C og 315° C. Da formingen av hodet omfatter operasjoner i to trinn, innbefattende en første operasjon (fig. 7) og en siste operasjon som former fordypningen (fig. 8) varmes arbeidsstykket på forhånd til omtrent 66° C eller 93° C, og tilstrekkelig slik at ved av-slutningen av den første operasjon vil mid-deltemperaturen i hodet ligge i området mellom 121° C og 235° C, og fortrinnsvis i området 163° C til 205° C, og denne første operasjon følges øyeblikkelig av operasjo-nen for frembringelse av fordypningen, hvorved det oppstår en endelig middeltem-peratur i hodet på 235° C til 345° C og fortrinnsvis 260° C til 315° C. In cases where the shaping of the head or the cold forging operation is to be carried out in a single work step, the initial temperature in the work piece will be between 121° C and 205° C, and the processing of the metal will increase the temperature so that it will lie in the range between 235° C and 345° C, and preferably between 260° C and 315° C. As the shaping of the head comprises operations in two stages, including a first operation (fig. 7) and a final operation which shapes the recess (fig. 8), the workpiece is heated at in advance to approximately 66° C or 93° C, and sufficiently so that at the end of the first operation the average temperature in the head will lie in the range between 121° C and 235° C, and preferably in the range 163° C to 205 ° C, and this first operation is immediately followed by the operation for producing the depression, whereby a final mean temperature in the head of 235° C to 345° C and preferably 260° C to 315° C occurs.

Hvis det gjøres bruk av mer enn to kaldsmieoperasjoner og hodedelen av arbeidsstykket skal formes ved hjelp av tre eller flere trinn, oppvarmes arbeidsstykket først til en temperatur på minst 66° C og fortrinnsvis 93° C, og i det siste bearbeidel-sestrinn som vanligvis innbefatter en punche-operasjon utføres kaldsmiingen ved en temperatur på over 235° C eller mindre ønskelig 215° C og temperaturen som nås ved hodedelen ved slutten av arbeidsoperasjonen overstiger ikke 315° C eller mindre ønskelig 345° C. If more than two cold forging operations are used and the head of the workpiece is to be formed by means of three or more steps, the workpiece is first heated to a temperature of at least 66° C and preferably 93° C, and in the last processing step which usually includes a punch operation, the cold forging is carried out at a temperature above 235° C or less desirable 215° C and the temperature reached at the head part at the end of the working operation does not exceed 315° C or less desirable 345° C.

I det siste trinn ved en kaldsmioperasjon som omfatter to eller eller flere trinn, der den endelige form på hodet bestemmes, har utførelse av arbeidet når dette frem-bringer en sluttemperatur på 235° C til 345° C eller 260° til 315° C, den ytterligere fordel at operasjonene kan utføres med mindre tilbaketrykk i stukemaskinen, en faktor som sannsynligvis tar del i å gi verktøyet lenger levetid og roligere drift i dette temperaturområde. In the last step of a cold forging operation comprising two or more steps, where the final shape of the head is determined, the execution of the work when this produces a final temperature of 235° C to 345° C or 260° to 315° C, the further advantage that the operations can be carried out with less back pressure in the splicing machine, a factor which probably plays a part in giving the tool a longer life and quieter operation in this temperature range.

I henhold til den foretrukne fremgangsmåte for utførelse av prosessen i henhold til oppfinnelsen for kaldsmiing av stålstykker eller emner av stål som har en viss formbarhet ved forholdsvis lave temperaturer, kan stålstykkene eller em-nen smis uten at de oppvarmes til temperaturer vel over 500° C (i motsetning til de prosesser som gjør det nødvendig å varme opp metallemnet eller stykket til temperaturer som omtrent svarer til rødglødning eller de prosesser som nødvendiggjør at metallemnet må normaliseres, utglødes eller utsettes for ytterligere varmebehand-ling under eller like etter kaldsmieoperasjonen for å korrugere for den struktur som dannes ved bearbeiding av metall-emnene under kaldsmieoperasjonen). According to the preferred method for carrying out the process according to the invention for cold forging of steel pieces or blanks of steel which have a certain malleability at relatively low temperatures, the steel pieces or the blank can be forged without being heated to temperatures well above 500°C (as opposed to those processes which make it necessary to heat the metal blank or piece to temperatures roughly equivalent to red-annealing or those processes which necessitate that the metal blank must be normalized, annealed or subjected to further heat treatment during or immediately after the cold forging operation in order to corrugate for the structure that is formed during the processing of the metal blanks during the cold forging operation).

Emnet eller stykket av ståltråd eller stangmateriale har vanligvis en diameter som tilnærmet svarer til hoveddiameteren av den ferdige gjenstand som skal fabri-keres og som kan være så liten som 2,5 mm eller mindre, eller alternativt være så stor som 2—3 cm eller mer i diameter, avhengig av kapasiteten av stukemaskinen der de avskårne stykker eller emner skal formes ved høyt trykk i eh rekke arbeidsoperasjoner. Mens fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes generelt for et stort antall ståltyper som er tilstrekkelig formbare til å kunne kaldsmies i ett eller flere arbeidstrinn, kan fremgangsmåten med større effektivitet anvendes ved kaldsmiing' av jernholdige metaller i to eller tre trinn, særlig av legerte stål omfattende rustfrie stål og verk-tøystål som eller ikke kan kaldsmies på noen praktisk brukbar måte. The blank or piece of steel wire or rod material usually has a diameter that roughly corresponds to the main diameter of the finished object to be manufactured and which can be as small as 2.5 mm or less, or alternatively be as large as 2-3 cm or more in diameter, depending on the capacity of the splicing machine where the cut pieces or blanks are to be shaped at high pressure in a series of work operations. While the method according to the invention can be used in general for a large number of steel types which are sufficiently malleable to be cold forging in one or more working steps, the method can be used with greater efficiency for cold forging of ferrous metals in two or three steps, especially alloy steels including stainless steels and tool steels that may or may not be cold forged in any practical way.

Ved utførelse av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse blir stålstykker eller emner med den ønskede diameter oppvarmet og kuttet av fra det til-førte materiale og blir rykkvis matet fra tilførselsanordningen til stukemaskinen. Oppvarmingen foretas fortrinnsvis i en overordentlig kort tidsperiode og bare kort før kuttingen og den arbeidsoperasjon som former hodet, slik at i nesten hvert tilfelle blir materialet oppvarmet i en periode på mindre enn 1 og alltid mindre enn 2 eller When carrying out the method according to the present invention, steel pieces or blanks with the desired diameter are heated and cut off from the supplied material and are jerkily fed from the supply device to the splicing machine. The heating is preferably carried out for an exceedingly short period of time and only shortly before the cutting and the working operation which shapes the head, so that in almost every case the material is heated for a period of less than 1 and always less than 2 or

3 sekunder, idet tider som overstiger 1 3 seconds, as times exceeding 1

sekund bare er nødvendig ved bearbeiding av forholdsvis tykt materiale, som stangmateriale med diameter større enn 19 mm. Oppvarmingen kan utføres nær ved av-skjæringsstedet og når tråden eller stangmaterialet ikke.blir oppvarmet til en jevn temperatur kan oppvarmingsinnretningen innstilles slik at avskjæringspunktet på tråden eller stangmaterialet er forholdsvis kaldt sammenliknet med den varmeste del av materialet, for derved å sikre en skar-pere eller renere avskjæring enn tilfelle ville være hvis metallmaterialet var varmere ved avskjæringspunktet. second is only necessary when processing relatively thick material, such as rod material with a diameter greater than 19 mm. The heating can be carried out close to the cut-off point and when the wire or rod material is not heated to a uniform temperature, the heating device can be set so that the cut-off point on the wire or rod material is relatively cold compared to the hottest part of the material, thereby ensuring a sharper or cleaner cutoff than would be the case if the metal material were hotter at the cutoff point.

I henhold til oppfinnelsen blir således stålmaterialet varmet ved et punkt og mates derfra rykkvis til en avskjæringsposi-sjon og deretter til et punkt der formingen utføres og dette punkt ligger nær ved opp-varmingspunktet. På denne måte kan tråden eller stangmaterialet varmes lokalt til en moderat temperatur, idet de oppvarmede partier kan velges ut, kan skjæres av mens avskjæringspunktene fremdeles er forholdsvis kjølige og kan deretter mates til det sted der hodet formes, mens hodet fremdeles er lokalt oppvarmet til en høyere temperatur enn resten av det innmatede materiale. Fortrinnsvis bør ikke mer enn et par materiallengder ligge mellom avskjæ-ringsposisjonen og formestedet, slik at når aparatet drives med en hastighet på fra 60 til 250 fler enheter pr. minutt, avhengig av størrelsen av de gjenstander som skal fremstilles, vil det ikke gå mer enn noen få sekunder, og noen ganger mindre enn 1 sekund, mellom oppvarmingsoperasj onen og den første formeoperasjon eller kaldsmiing. På denne måte kan metallstykkene eller emnene oppvarmes slik at bestemte deler av emnet gjøres mer plastisk enn i den nor-male kaldsmieoperasjon, mens forholdsvis lange metallstykker eller emner kan bibe-holde bestemte deler hovedsakelig på den omgivende temperatur, slik at intet av stålets trykkfasthet tapes før kaldsmieoperasjonen for derved å gjøre det mulig at metallstykket eller emnet kan føres inn i og formes av en reduksjonssenke på samme tid og på samme sted som metallstykket eller emnet bearbeides i den arbeidsoperasjon som former hodet. According to the invention, the steel material is thus heated at a point and is fed from there jerkily to a cut-off position and then to a point where the forming is carried out and this point is close to the heating point. In this way, the wire or rod material can be locally heated to a moderate temperature, the heated portions can be selected, can be cut while the cut-off points are still relatively cool and can then be fed to the place where the head is formed, while the head is still locally heated to a higher temperature than the rest of the material fed. Preferably, no more than a couple of lengths of material should lie between the cutting position and the forming location, so that when the apparatus is operated at a speed of from 60 to 250 more units per minute, depending on the size of the articles to be produced, no more than a few seconds, and sometimes less than 1 second, will elapse between the heating operation and the first forming or cold forging operation. In this way, the metal pieces or blanks can be heated so that certain parts of the blank are made more plastic than in the normal cold forging operation, while relatively long metal pieces or blanks can retain certain parts mainly at the ambient temperature, so that none of the steel's compressive strength is lost before the cold forging operation, thereby making it possible for the piece of metal or blank to be fed into and formed by a reduction die at the same time and in the same place as the piece of metal or blank is processed in the work operation that forms the head.

Forholdsvis korte metallstykker og de som ikke skal reduseres vesentlig i diameter, såvel som de der hodet ikke skal være unor-malt stort, kan oppvarmes omtrent jevnt, og dette utføres fortrinnsvis ved oppvarming av en lengdeenhet av tråden eller stangmaterialet etter hvert som dette mates rykkvis, idet oppvarmingen i det vesentlige-er jevn over hele lengden av det metallstykke eller emne som skal skjæres av materialet. Relatively short pieces of metal and those which are not to be significantly reduced in diameter, as well as those where the head is not to be abnormally large, can be heated approximately evenly, and this is preferably carried out by heating a length unit of the wire or rod material as it is fed in jerks , as the heating is essentially uniform over the entire length of the piece of metal or workpiece to be cut from the material.

Tegningens fig. 5 viser typiske ujevne temperaturer som kan benyttes på en lengde innmatet materiale som skal skjæres til forholdsvis lange metallstykker eller emner før kaldsmioperasjonene. Som vist er de høyeste temperaturer i lengderetningen av metallstykket eller emnet angitt i forhold til en stang eller tråd som tilslutt skal skjæres opp for å danne et emne eller metallstykke som er 19 mm x 190 mm, hvis ene ende skal reduseres i diameter over en betydelig del av sin lengde, og hvis annen ende skal formes til et bestemt nøyaktig formet hode, der arealet av hodet er omtrent det dobbelte av arealet av det materiale delen lages av som vist på fig. 6—8. The drawing's fig. 5 shows typical uneven temperatures that can be used on a length of fed material that is to be cut into relatively long metal pieces or blanks before the cold forging operations. As shown, the highest temperatures in the longitudinal direction of the metal piece or blank are given in relation to a rod or wire which is to be cut up to form a blank or piece of metal which is 19 mm x 190 mm, one end of which is to be reduced in diameter over a considerable part of its length, and the other end of which is to be formed into a certain precisely shaped head, the area of the head being approximately twice the area of the material from which the part is made as shown in fig. 6-8.

Som det fremgår av fig. 5 blir stang-lengden 18 som rykkvis mates fremover lokalt oppvarmet ved hjelp av høyfre-kvensspolen 36 og spolen 36 er forholdsvis kort i forhold til lengden av stangen mellom punktene 90, der den skal skjæres av ved hjelp av avskjæringsmekanismen 22. As can be seen from fig. 5, the rod length 18 which is jerkily fed forward is locally heated by means of the high-frequency coil 36 and the coil 36 is relatively short in relation to the length of the rod between the points 90, where it is to be cut off by means of the cut-off mechanism 22.

I den nedre del av fig. 5 er det vist typiske temperaturer langs den rykkvis fremmatede materialdel etter at den er blitt lokalt oppvarmet. Disse temperaturer vil variere innen vide grenser avhengig av ståltypen eller arten av annet metall som mates og som benyttes i prosessen, men typiske verdier er angitt for et forholdsvis bløtt stål som f. eks. SAE 1320 såvel som for et mer varmebestandig legert stål som f. eks. SAE 6150. In the lower part of fig. 5 shows typical temperatures along the part of the material fed in jerks after it has been locally heated. These temperatures will vary within wide limits depending on the type of steel or the type of other metal that is fed and used in the process, but typical values are indicated for a relatively soft steel such as e.g. SAE 1320 as well as for a more heat-resistant alloy steel such as e.g. SAE 6150.

Når stålet forlater oppvarmingsstedet When the steel leaves the heating site

.er det blitt lokalt oppvarmet til en temperatur som nærmer seg 122° C til 205° C for legerte stål, eller .omtrent 66° C til 205° C for bløtstål. Hoveddelen av materialet er imidlertid ikke blitt vesentlig oppvarmet bortsett fra ved ledning langs materialet og ved tidspunktet for avskjæringen høyst 1 til .3 sekunder senere, kan den varmeste del.av stangen variere-fra 66°C til 205° C, .mens avskjæringspunktet vil være betydelig koldere og de mellomliggende deler av stangen i det vesentlige vil ha deres opprinnelige omgivende temperatur. Etter hvert som stang- eller .trådmaterialet skjæres av ved hjelp av avskjæringsinnretnin-gen blir disse ender noe oppvarmet ved skjærevirkningen og delene av stangen •nær ved de avskårne ender blir mer plastisk -Og letter derved smioperasjonen som følger umiddelbart deretter. .has been locally heated to a temperature approaching 122° C to 205° C for alloy steels, or .about 66° C to 205° C for mild steels. However, the main part of the material has not been significantly heated except by conduction along the material and at the time of cut-off no more than 1 to .3 seconds later, the hottest part.of the rod may vary-from 66°C to 205°C, .while the cut-off point will be significantly colder and the intermediate parts of the rod will essentially be at their original ambient temperature. As the rod or wire material is cut off using the cutting device, these ends are somewhat heated by the cutting action and the parts of the rod near the cut ends become more plastic - thereby facilitating the forging operation that follows immediately afterwards.

Når således forholdsvis lange arbeids- Thus, when relatively long working

stykker skal kaldsmies, og særlig der hver ende skal reduseres betydelig i diameter over en vesentlig del av sin lengde, blir de avskårne metalldeler eller emner oppvarmet ved sine ender, mens den mellomliggende del av metallstykket eller emnet forblir i det vesentlige uoppvarmet. Enden av metallstykket eller emnet som skal reduseres i diameter blir bare svakt oppvarmet ved den varme som tilføres på varmestedet, hvortil kommer den mindre varmemengde som oppstår ved avskjæringen av materialet, mens den annen ende av emneenheten er blitt oppvarmet i en kort avstand fra enden slik at denne ende blir oppvarmet i en grad som er tilstrekkelig til å mulig-gjøre forming av enden ved to eller flere hurtig påfølgende smislag som smir stålet til dets endelige-ønskede form, uten at temperaturen stiger over 345° C og fortrinnsvis ikke over 315° C. pieces are to be cold forged, and particularly where each end is to be significantly reduced in diameter over a substantial part of its length, the cut metal parts or blanks are heated at their ends, while the intermediate part of the metal piece or blank remains essentially unheated. The end of the piece of metal or blank to be reduced in diameter is only slightly heated by the heat supplied at the hot spot, to which is added the smaller amount of heat generated by cutting off the material, while the other end of the blank unit has been heated a short distance from the end so that this end is heated to a degree sufficient to enable the shaping of the end by two or more rapid successive saws which forge the steel to its final desired shape, without the temperature rising above 345°C and preferably not above 315° C.

Når stålstykket eller emnet bearbeides ved de temperaturer som er angitt på fig. When the steel piece or workpiece is processed at the temperatures indicated in fig.

5 på tegningen for å danne den ferdige 5 on the drawing to form the finished one

gjenstand ved hjelp av dé trinn som er vist på fig. 6—8, har det lange emne 18' en temperatur på omtrent 66° C eller 93° C til 205° C ved den forreste ende som skal formes til det forstørrede hode. Den annen ende av emnet har en temperatur på omtrent 52° C til 149° C over et kort stykke, og denne temperatur faller hurtig til omkring 38° C langs lengden av det avskårne materiale for derved å frembringe en noe plastisk ende i nær tilslutning til en kald lengde av stangen som ikke har mistet noe vesentlig av sin trykkfasthet. Den varmere ende av metallstykket eller emnet utgjør en del som kan deformeres med en gang når emnet eller stykket skyves inn i reduk-sjonssenken og denne operasjon frembrin-ger tilstrekkelig ytterligere varme til å bringe overflaten av materialet til å flyte tilstrekkelig tir at materialet kan anta den ønskelige endelige form. object using the steps shown in fig. 6-8, the long blank 18' has a temperature of about 66° C or 93° C to 205° C at the front end to be formed into the enlarged head. The other end of the blank has a temperature of about 52°C to 149°C over a short distance, and this temperature drops rapidly to about 38°C along the length of the cut material thereby producing a somewhat plastic end in close proximity to a cold length of the bar that has not lost any significant of its compressive strength. The hotter end of the metal piece or blank constitutes a part which can be deformed at once when the blank or piece is pushed into the reduction sink and this operation produces sufficient additional heat to cause the surface of the material to flow sufficiently until the material can assume the desired final shape.

I henhold til den foretrukne utførelses-måte for prosessen ved foreliggende oppfinnelse som vist ved kaldsmiing av et forholdsvis langt stålskrueemne, vist i fig. 6, According to the preferred embodiment of the process of the present invention as shown by cold forging a relatively long steel screw blank, shown in fig. 6,

og der delen med hodet er større enn det er and where the part with the head is larger than it is

mulig å utføre hodedelen ved bruk av vanlig kaldsmiingsteknikk, er hodet formet ved utvidelse av materialet til 4,5 til 5 ganger diameteren av tråden og til og med større hoder kan fremstilles ved prosessen i henhold til foreliggende oppfinnelse. possible to make the head part using the usual cold forging technique, the head is formed by expanding the material to 4.5 to 5 times the diameter of the thread and even larger heads can be produced by the process according to the present invention.

Den temperatur det avskårne emne varmes opp til vil i betydelig grad avhenge av den arbeidsoperasjon som utføres for forming av hodet og av sammensetningen The temperature to which the cut workpiece is heated will depend to a significant extent on the work operation carried out to shape the head and on the composition

av det stål emnet er laget av. Med kullstoff - of the steel the workpiece is made of. With carbon -

stål og lavlegerte stål i små størrelser opp til 6,35 mm eller 9,5 mm i diameter trenger emnet bare oppvarmes lokalt til tempera- steel and low-alloy steel in small sizes up to 6.35 mm or 9.5 mm in diameter, the workpiece only needs to be heated locally to tempera-

turer som strekker seg fra 93° C til 121° C, trips ranging from 93° C to 121° C,

mens større størrelser kan kreve tempera- while larger sizes may require tempera-

turer så høye som 177° C. Noen typer le- tures as high as 177° C. Some types of le-

gerte stål, rustfrie stål og verktøystål kan trenge temperaturer så høye som 177°C til 205° C. hardened steels, stainless steels and tool steels may need temperatures as high as 177°C to 205°C.

Brukes det et legert stål som f. eks. If an alloy steel is used, e.g.

4037 for forming av skrueemnet som vist i fig. 6, oppvarmes den avskårne lengde av ståltråd 18' lokalt nær dets ende til en temperatur på omkring 149° C, idet noe av varmen overføres ved ledning fra den neste emnelengde som er oppvarmet før kuttingen, slik at den annen ende av emnet derved varmes svakt til en temperatur på omkring 93° C. Hastigheten av arbeidets utførelse og det korte tidsrom mellom oppvarming, avskjæring og kaldsmieoperasjo- 4037 for shaping the screw blank as shown in fig. 6, the cut length of steel wire 18' is heated locally near its end to a temperature of about 149° C, some of the heat being transferred by conduction from the next length of blank which is heated before cutting, so that the other end of the blank is thereby slightly heated to a temperature of around 93° C. The speed at which the work is carried out and the short period of time between heating, cutting and cold forging opera-

nene er så kort at temperaturen langs lengden av trådmaterialet ikke får tid til å are so short that the temperature along the length of the wire material does not have time to

jevne seg ut, da det bare er noen få trinn mellom oppvarmingsstedet og smiingen og avskjæringen og matningen av emnene ut- even out, as there are only a few steps between the heating point and the forging and the cutting and feeding of the blanks out-

føres vanligvis med en hastighet på flere operasjoner pr. sekund. Den sentrale del av emnet forblir således hovedsakelig på is usually carried out at a rate of several operations per second. The central part of the subject thus remains mainly on

sin opprinnelige temperatur inntil kaldsmiingen utføres. its original temperature until the cold forging is carried out.

Fig. 7 viser et snitt gjennom det oppvarmede emne etter den første smiopera- Fig. 7 shows a section through the heated workpiece after the first forging operation

sjon er blitt utført på emnet eller stykket. tion has been performed on the subject or piece.

Ved dette første operasjonstrinn blir den At this first operational step, it becomes

venstre ende av emnet 18' som er svakt varm og har en temperatur på 93° C tryk- left end of the blank 18' which is slightly warm and has a temperature of 93° C pressure

ket inn den hovedsakelige rørformede del av smiesenken 90 og tvinges inn i den sma- into the main tubular part of the forging sink 90 and is forced into the

lere sylindriske del 92 av senken, inntil enden av emnet kommer i anlegg mot stopp- og utstøtningsdelen 94 som fyller en- clay cylindrical part 92 of the sinker, until the end of the workpiece comes into contact with the stop and ejection part 94 which fills a

den av senkedelen 92. Under denne delen av arbeidsoperasjonen blir den varme ende av emnet redusert nøyaktig til den ønskede størrelse og arbeidet ved kaldsmiingen fø- that of the lowering part 92. During this part of the working operation, the hot end of the workpiece is reduced exactly to the desired size and the work in the cold forging follows

rer til at enden og den reduserte del blir oppvarmet til en temperatur som ikke overstiger 345° C og fortrinnsvis er under 285° C til 315° C, slik at endelen 96 av emnet 18' derved nøyaktig tilpasses i stør- causes the end and the reduced part to be heated to a temperature that does not exceed 345° C and is preferably below 285° C to 315° C, so that the end part 96 of the blank 18' is thereby precisely adapted in size

relse i overensstemmelse med størrelsen og formen av senkedelen 92. Etter hvert som utpresningssenken og stemplet 24 fortset- movement in accordance with the size and shape of the sinker 92. As the squeezer sinker and piston 24 continue to

ter å bevege seg mot stoppdelen 94 vil den annen ende av emnet bli presset ut og danne hodet 98 i overensstemmelse med formen på senken 24 og åpningen 100 i denne, og samtidig med denne bearbeidelse ter to move towards the stop part 94, the other end of the workpiece will be pushed out and form the head 98 in accordance with the shape of the sinker 24 and the opening 100 therein, and simultaneously with this processing

av stålet, vil hodedelen bli ytterligere opp- of the steel, the head part will be further raised

varmet over den opprinnelige temperatur på 121°C, men under temperaturen på 345°C heated above the original temperature of 121°C, but below the temperature of 345°C

og fortrinnsvis under 285°C til 315°C. and preferably below 285°C to 315°C.

I praksis kan størrelsen og formen av In practice, the size and shape of

enden 98 med hodet på emnet 18' variere innen vide grenser og diameteren av hodet kan til og med være så meget som 2 til 2,5 the end 98 with the head of the blank 18' can vary within wide limits and the diameter of the head can even be as much as 2 to 2.5

gang den opprinnelige diameter av emnet. times the original diameter of the workpiece.

Etter avslutning av utpresningsopera- After the end of the extortion operation

sjonen som er vist på fig. 7 utsettes det del- tion shown in fig. 7, the part-

vist smidde emne for den neste snuopera- shown forged blank for the next breakthrough

sjon i samme senke og av en neste senke og stempel. Emnet befinner seg fremdeles i den sylindriske senke 92 og er holdt på tion in the same sinker and of a next sinker and piston. The blank is still in the cylindrical sinker 92 and is held

plass av stoppdelen 94 samt blir mens det fremdeles er varmt, utsatt for den kraftige kaldsmiingsbearbeiding av sokkelsenken og stemplet 26 som former den ønskede for-dypning i enden av det utpressede hode 98 place of the stop part 94 and is, while it is still hot, subjected to the vigorous cold forging of the socket sinker and the piston 26 which forms the desired indentation at the end of the extruded head 98

og tvinger stålet i det utpressede hode 98 and forces the steel into the extruded head 98

i det vesentlige til nøyaktig samme form som den utvidede åpning 100 i senken 92, materialet i åpningen 100 oppvarmes ytter- substantially to the exact same shape as the enlarged opening 100 in the sink 92, the material in the opening 100 is heated exter-

ligere, men uten at maksimumstempera- more, but without the maximum temperature

turen på 345° overstiges, og denne tempera- the trip of 345° is exceeded, and this tempera-

tur skal fortrinnsvis ikke være over 285°C should preferably not exceed 285°C

til 315°C. to 315°C.

Utstøtningsinnretningen 104 støter der- The ejection device 104 impinges there-

etter det ferdige emne 108 ut fra senken og emnet avkjøles deretter, hvoretter det kan viderebehandles f. eks. gjenges, overflate-behandles eller varmebehandles etter ønske. after the finished workpiece 108 from the sink and the workpiece is then cooled, after which it can be further processed, e.g. threaded, surface-treated or heat-treated as desired.

Når emnene ikke skal reduseres i dia- When the topics are not to be reduced in dia-

meter, og særlig når emnene er forholdsvis korte, kan emnene som er skåret av stang- meters, and especially when the workpieces are relatively short, the workpieces that are cut from bar

eller trådmateriale oppvarmes over hele sin lengde. Som vist i fig. 9 er stålemnet 110 oppvarmet til en temperatur på minst 93 °C or wire material is heated over its entire length. As shown in fig. 9, the steel blank 110 is heated to a temperature of at least 93 °C

og fortrinnsvis ikke over 235°C hvoretter emnet overføres til kaldsmisenkene 112, 114 and preferably not above 235°C, after which the workpiece is transferred to the cold forging dies 112, 114

for å presse ut hodeenden av emnet for dan- to push out the head end of the workpiece for dan-

nelse av det utpressede hode 116, hvoretter det utpressede emne ytterligere smis av stemplet 120 for derved å avslutte kaldsmi-operasj onene som omfatter utpresning av hulrommet og avsluttende smiing av hode- neling of the extruded head 116, after which the extruded blank is further forged by the piston 120 to thereby end the cold forging operations which include extrusion of the cavity and final forging of the head

delen mellom senkedelene 112 og 120. Arbei- the part between the lower parts 112 and 120. Working

det med smiing i disse to trinn fører i alminnelighet til denne temperaturøkning i stålet fra 38°C til 66°C, men denne temperaturøkning er slik kontrollert at temperaturen aldri overstiger 345 °C og fortrinnsvis holdes under 285—315°C. forging in these two stages generally leads to this temperature increase in the steel from 38°C to 66°C, but this temperature increase is so controlled that the temperature never exceeds 345°C and is preferably kept below 285-315°C.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til smiing av stålgjenstander med formet hode, av tråd eller stangmateriale ved bruk av senker som former hodet, karakterisert ved at den1. Method for forging steel objects with a shaped head, from wire or rod material using sinkers that shape the head, characterized in that the omfatter en første oppvarming av et stålemne til en temperatur på mellom 66°C og 235°C med påfølgende smiing av det oppvarmede stålemne, samtidig med at temperaturen for emnet ikke tillates å stige over 343°C. comprises an initial heating of a steel blank to a temperature of between 66°C and 235°C with subsequent forging of the heated steel blank, while the temperature of the blank is not allowed to rise above 343°C. 2. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at stålemnet smøres før oppvarmingen. 2. Method as stated in claim 1, characterized in that the steel blank is lubricated before the heating. 3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at smiingen foretas ved aksial sammentrykning av materialet. 3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the forging is carried out by axial compression of the material. 4. Fremgangsmåte som angitt i påstand 3, karakterisert ved at enden av emnestykket under smioperasjonen tvin- ges i lengderetningen inn i en senke med et parti som er mindre enn emnet, idet hodepartiet samtidig utvides. 4. Method as stated in claim 3, characterized in that the end of the blank during the forging operation is forced longitudinally into a sinker with a part that is smaller than the subject, as the head part is expanded at the same time. 5. Fremgangsmåte som angitt i de fore-gående påstander, karakterisert ved at den omfatter samtidig reduksjon av emnets tykkelse i en ende og delvis formning av et hode i den annen ende før temperaturen er blitt utjevnet i hele emnet. 5. Method as stated in the preceding claims, characterized in that it comprises simultaneous reduction of the blank's thickness at one end and partial shaping of a head at the other end before the temperature has been equalized throughout the blank. 6. Fremgangsmåte som angitt i de fore-gående påstander, karakterisert ved at emnet bare varmes opp ved en ende og over en lengde som er kortere enn den fremmatede lengde av emnet.6. Method as stated in the preceding claims, characterized in that the workpiece is only heated at one end and over a length that is shorter than the fed length of the workpiece.