DE1086521B

DE1086521B - Process for forging in the die and forging machine working according to this

Info

Publication number: DE1086521B
Application number: DEC14006A
Authority: DE
Inventors: Daniel A Cavanagh
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-11-22
Filing date: 1956-11-22
Publication date: 1960-08-04

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmieden von Werkstücken im Gesenk, bei dem das Werkstück unter gleichzeitiger Aufbringung eines Druckes im Gesenk elektrisch erhitzt und bei Erreichen der Verformungstemperatur durch den aufgebrachten Druck in die Gesenkform gepreßt wird, sowie auf eine nach diesem Verfahren arbeitende Schmiedemaschine.The invention relates to a method for forging workpieces in the die, in which the Workpiece is electrically heated with simultaneous application of pressure in the die and when it is reached the deformation temperature is pressed into the die by the applied pressure, as well as to a forging machine working according to this process.

Bei Stauchmaschinen ist es bekannt, das anzustauchende, gegebenenfalls stangenförmige Werkstück mit einer den Stauchdruck übertragenden Einspannvorrichtung als Elektrode in einen elektrischen Stromkreis einzuschalten und nach ausreichender Erhitzung den Stauchvorgang auszuführen. Die Erhitzung soll dabei bis zur ausreichenden Erweichung oder bis zur Schmelztemperatur des Werkstückes schnell durchgeführt werden. Diese Art der Erhitzung kann aber leicht dazu führen, daß eine Überhitzung des Werkstückes eintritt, die sich auf die Güte des verformten Werkstoffes nachteilig auswirkt. Die Aufbringung des zur Verformung des Werkstückes im erhitzten Zustand benötigten vollen Druckes während des Erhitzens hat den Nachteil, daß die Verformung bereits bei einer Temperatur beginnt, die beträchtlich unter der für das Schmieden günstigsten Temperatur liegt, so daß sich auch hieraus für das fertige Werkstück Nachteile bezüglich der Werkstoffeigenschaften und der Maßgenauigkeit ergeben. Für die Güte des im Gesenk verformten Werkstückes ist die Durchführung der Verformung bei der richtigen Temperatur maßgeblich.In upsetting machines, it is known to upset the possibly rod-shaped workpiece with a clamping device that transmits the upsetting pressure as an electrode in an electrical circuit to be switched on and, after sufficient heating, to carry out the upsetting process. The heating is supposed to carried out quickly up to sufficient softening or up to the melting temperature of the workpiece will. However, this type of heating can easily lead to overheating of the workpiece occurs, which has a detrimental effect on the quality of the deformed material. The application of the Deformation of the workpiece when heated has required full pressure during heating the disadvantage that the deformation begins at a temperature which is considerably below that for the Forging is the most favorable temperature, so that this also results in disadvantages for the finished workpiece the material properties and the dimensional accuracy. For the quality of the deformed in the die Of the workpiece, performing the deformation at the correct temperature is decisive.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Hierzu wird ein dem Erhitzungszustand des Werkstückes angepaßter Verformungsdruck vorgesehen, wobei der Erhitzungszustand durch die unter Wirkung eines anfänglich aufgebrachten verminderten Druckes eintretende Verformung bestimmt wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Druck beim Erhitzen nur zum langsamen Anstauchen des Werkstückes ausreichend bemessen ist. Er wird zum raschen Fertigschmieden des Werkstückes nach Erreichen der Verformungstemperatur erhöht. Hierdurch wird erreicht, daß die Temperatur des Werkstückes bei Beginn des Schmiedevorganges einen vorbestimmten Wert erreicht hat und der eigentliche Schmiedevorgang dann im richtigen Erweichungszustand schnell durchgeführt werden kann.The invention avoids these disadvantages. This is done a deformation pressure adapted to the heating state of the workpiece is provided, the State of heating caused by the effect of an initially applied reduced pressure Deformation is determined. This is achieved according to the invention in that the pressure at Heating is only sufficient for slowly upsetting the workpiece. He becomes quick Final forging of the workpiece increased after the deformation temperature has been reached. This achieves that the temperature of the workpiece at the beginning of the forging process has a predetermined value has reached and the actual forging process is then carried out quickly in the correct softening state can be.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, das Schmieden von Werkstücken im Gesenk innerhalb einer engbegrenzten Temperaturspanne durchzuführen, deren Erreichung durch die bei einem vorbestimmten kleinen Druck beginnende Verformung angezeigt wird.The method according to the invention enables the forging of workpieces in the die within perform a narrowly limited temperature range, the achievement of which by the at a predetermined deformation is indicated by a small amount of pressure.

Um eine Nacherhitzung des im Verformungszustand befindlichen Werkstückes zu vermeiden, wird der Heizstrom zweckmäßig beim Aufbringen des er-In order to avoid postheating of the workpiece in the deformed state, the heating current is useful when applying the

Verfahren zum Schmieden im Gesenk und hiernach arbeitende Schmiedemaschine Process for forging in the die and forging machine working according to this

Anmelder:Applicant:

Daniel A.Gavanagh,Daniel A. Gavanagh,

Willowdale, Ontario (Kanada)Willowdale, Ontario (Canada)

Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt, München 22, Wiüenmayerstr. 46Representative: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, patent attorney, Munich 22, Wiüenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika voni 22, November 1955Claimed priority:
V. St. v. America of i November 22, 1955

Daniel A. Cavanagh, Willowdale, Ontario (Kanada), ist als Erfinder genannt wordenDaniel A. Cavanagh of Willowdale, Ontario (Canada) has been named as the inventor

höhten Verformungsdruckes abgeschaltet. Indessen kann hiervon abgesehen werden, wenn der eigentliche Schmiedevorgang, also das Eintreiben des erhitzten Werkstückes in das Gesenk, durch Wahl eines entsprechend hohen Verformungsdruckes so schnell durchgeführt wird, daß eine weitere Zuführung des Heizstromes keine schädliche Temperaturerhöhung zur Folge hat, sondern nur die Temperaturverluste ausgleicht, die durch die Berührung des Werkstückes mit dem kälteren Gesenk entstehen.high deformation pressure switched off. However, this can be disregarded if the actual Forging process, i.e. driving the heated workpiece into the die, by choosing one accordingly high deformation pressure is carried out so quickly that a further supply of the heating current does not result in a harmful increase in temperature, but only compensates for the temperature loss, caused by the contact of the workpiece with the colder die.

Die Schmiedemaschine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist mit einem das Werkstück beim Erhitzen unter Druck setzenden Preßstempel versehen, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung, die durch die beim Anstauchen des Werkstückes eintretende Bewegung des Preßstempels oder eines sich mit ihm bewegenden Gesenkteiles betätigt wird, den anfänglichen Verformungsdruck auf den höheren Schmiededruck bei der Endverformung umschaltet und gegebenenfalls auch gleichzeitig das Abschalten des Heizstromes bewirkt.The forging machine for carrying out the method according to the invention is the workpiece provided press ram which pressurizes when heated, characterized by a switching device, the movement of the ram that occurs when the workpiece is upset or a die part moving with it is actuated, the initial deformation pressure toggles the higher forging pressure during the final deformation and possibly also that at the same time Switching off the heating current causes.

Die Erfindung wird nachfolgend am Hand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigtThe invention is explained below using schematic drawings. It shows

Fig. 1 im Grundriß eine bevorzugte Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Schmieden,Fig. 1 in plan a preferred embodiment of a device according to the invention for Forge,

Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht und läßt in schematischer Darstellung die hydraulischen und elektrischen Steuermittel erkennen,Fig. 2 shows the device according to FIG. 1 in side view and leaves the hydraulic in a schematic representation and recognize electrical control means,

009 569/252009 569/252

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Schmiedestückes, das sich gemäß der Erfindung praktisch mittels eines einzigen Arbeitsgangs herstellen läßt,Fig. 3 is a perspective view of a forging, which is practical according to the invention can be produced in a single operation,

Fig. 4 schematisch die Stellung der arbeitenden Teile l zu Beginn eines Arbeitsspiels,4 schematically shows the position of the working parts 1 at the beginning of a work cycle,

Fig. 5 das Material, daß gemäß der Erfindung durch das Aufbringen eines Druckes P₁ gestaucht wurde, nach Auf bringen eines zusätzlichen Druckes P₂, Fig. 5 shows the material that was compressed according to the invention by applying a pressure P ₁ , after bringing an additional pressure P ₂ ,

Fig. 6 das Schmieden des vorgestauchten Materials mittels eines Schmiedegesenks.6 shows the forging of the pre-compressed material by means of a forging die.

Ein Maschinenbett 10 ist mit einem Widerlager 11 versehen und trägt ein gleitend bewegliches Schmiedegesenk 12, das in axialer Richtung mittels der Querstangen 13 bewegt werden kann, auf welche die KoI-ben 14 der auf dem Maschinenbett befestigten, parallel zueinander in einem gegenseitigen Abstand angeordneten hydraulischen Zylinder 15 wirken. Das Schmiedegesenk 12 besteht aus trennbaren oberen und unteren Backen 16 und 17, die mittels Schrauben 18 oder anderer Spannmittel zum Aufbringen eines hohen Druckes, die von Hand oder hydraulisch betätigt werden können, fest zusammengehalten werden. In der unteren Backe 17 des Gesenks 12 ruht ein Abschnitt 19 einer Stange. Das Gesenk 12 weist eine Hohlform von hoher Genauigkeit auf. Eine elektrische Kontaktbürste 20 stellt eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Stangenabschnitt 19 her.A machine bed 10 is provided with an abutment 11 and carries a slidably movable forging die 12, which can be moved in the axial direction by means of the cross bars 13 on which the KoI-ben 14 of the fixed on the machine bed, arranged parallel to each other at a mutual distance hydraulic cylinder 15 act. The forging die 12 consists of separable upper and lower Jaws 16 and 17, which by means of screws 18 or other clamping means for applying a high Pressure, which can be operated by hand or hydraulically, are firmly held together. In the lower jaw 17 of the die 12 rests a portion 19 of a rod. The die 12 has a hollow shape of high accuracy. An electrical contact brush 20 provides an electrically conductive connection with the rod section 19.

Die Stange ragt anfangs über das Gesenk 12 hinaus, damit das Kontaktende 21 des Materials an einem Amboßklotz oder Kopf 22 anliegt, der durch den Kolben 23 des auf dem Maschinenbett angeordneten hydraulischen Druckzylinders 24 bewegt wird. Der Amboßklotz 22 ist mit einer Wechselstromquelle 25 verbunden, an die auch die Kontaktbürste 20 angeschlossen ist, um eine elektrische Widerstandserhitzung des schmiedbaren Bereichs 26 der Stange zu ermöglichen. Ein Schalter 27 steuert das Hindurchleiten des Vorwärmstromes durch den schmiedbaren Bereich 26. Der Kopf 22 ist durch die Isolation 22 α *o vom Maschinenbett 10 getrennt.The rod initially protrudes beyond the die 12 so that the contact end 21 of the material on one Anvil block or head 22 rests, which is arranged by the piston 23 of the on the machine bed hydraulic pressure cylinder 24 is moved. The anvil block 22 is connected to an AC power source 25 connected to which the contact brush 20 is also connected to an electrical resistance heating of the malleable portion 26 of the rod. A switch 27 controls the passage of the preheating flow through the malleable area 26. The head 22 is α * o by the insulation 22 separated from the machine bed 10.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird die Stange zuerst zwischen Amboß 22 und Widerlager 11 geschoben. Unter einem vorbestimmten, axial wirkenden hydraulischen Druck P₁ wird eine elektrisch leitende Beruhrung zwischen den Kontaktflächen 28 des Ambosses und dem Kontaktende 21 der Stange hergestellt. Eine zweite, elektrisch leitende Berührung bildet die Kontaktbürste 20, die gemäß Fig. 4 bis 6 ein Kontakt- oder Bürstenelement 29 umfaßt, das vorzugsweise aus Hartkupfer od. dgl. besteht und unter Druck einer Feder 30 oder einer (nicht dargestellten) hydraulischen Druckvorrichtung angedrückt wird. In Fig. 4 befindet sich die Kontaktbürste 29 anfänglich in einem verhältnismäßig kurzen Abstand Dj, von dem Kontaktende 21 der Materialstange, so daß der schmiedbare Bereich 26 schnell erhitzt wird, da der elektrische Strom von der Stromquelle 25 aus beim Schließen des Schalters 27 einen kleineren elektrischen Widerstand durchfließt.As can be seen from FIG. 4, the rod is first pushed between anvil 22 and abutment 11. Under a predetermined, axially acting hydraulic pressure P ₁ , an electrically conductive contact is established between the contact surfaces 28 of the anvil and the contact end 21 of the rod. A second, electrically conductive contact forms the contact brush 20, which according to FIGS. 4 to 6 comprises a contact or brush element 29, which is preferably made of hard copper or the like and is pressed on under pressure from a spring 30 or a hydraulic pressure device (not shown) will. In Fig. 4, the contact brush 29 is initially at a relatively short distance Dj from the contact end 21 of the material rod, so that the malleable area 26 is quickly heated because the electrical current from the power source 25 when the switch 27 is closed is less electrical resistance flows through.

Die Temperatur, bei der das Material gestaucht wird, richtet sich nach dem hydraulischen Druck P₁, d. h., wenn sich die Temperatur des schmiedbaren Bereichs 26 steigert, bleibt der Amboß oder Kopf 22 im wesentlichen unbewegt, bis das Material des schmiedbaren Bereichs 26 eine Temperatur erreicht, bei der es unter dem Druck P₁ nachgibt und gestaucht zu werden beginnt. Die Stauchtemperatur des Materials läßt sich genau kontrollieren, indem man den Druck P₁ auf einen vorbestimmten Wert einregelt. Je niedriger der Druck P₁ ist, desto höher wird die Temperatur, bei der das Stauchen des Materials erfolgt. Der Druck P₁ stellt somit denjenigen Faktor dar, der die Materialstauchtemperatur derart bestimmt, daß diese einen Wert annimmt, der für einen unmittelbar folgenden Schmiedevorgang geeignet ist.The temperature at which the material is compressed depends on the hydraulic pressure P ₁ , i.e. that is, as the temperature of the malleable area 26 increases, the anvil or head 22 remains substantially immobile until the material of the malleable area 26 reaches a temperature at which it yields under the pressure P ₁ and begins to be upset. The compression temperature of the material can be precisely controlled by adjusting the pressure P ₁ to a predetermined value. The lower the pressure P ₁ , the higher the temperature at which the material is upset. The pressure P ₁ thus represents that factor which determines the material upsetting temperature in such a way that it assumes a value which is suitable for an immediately following forging process.

Erreicht der schmiedbare Bereich 26 die Stauchtemperatur, dann wird der Amboßkopf 22 unter dem Stößeldruck P₁, der für diese Temperatur vorgesehen ist, vorgeschoben, um das Material zu stauchen bzw. eine Verdickung 31 zu erzeugen. Während des Stauchens des Materials wird der Stromfluß aufrechterhalten. Die Länge des schmiedbaren Bereichs wird während des Stauchvorgangs im wesentlichen beibehalten, und zwar dadurch, daß die Kontaktbürste 20 längs der Materialstange verschoben wird. Das Kontaktstück 29 kann durch einen besonderen Träger (nicht dargestellt) oder durch das Gesenk über die hydraulischen Zylinder 15 in Richtung auf das Widerlager 11 bewegt werden.When the malleable area 26 reaches the upsetting temperature, the anvil head 22 is advanced under the ram pressure P ₁ , which is provided for this temperature, in order to upset the material or to produce a thickening 31. The flow of current is maintained during the upsetting of the material. The length of the malleable area is essentially maintained during the upsetting process, namely by sliding the contact brush 20 along the bar of material. The contact piece 29 can be moved in the direction of the abutment 11 by a special carrier (not shown) or by the die via the hydraulic cylinder 15.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die hydraulischen Pumpen 33 und 34, die aus einem Sumpf 35 saugen, an das doppelte Zweiwegeventil 36 angeschlossen, das es ermöglicht, den Amboßkopf 22 unter dem DrUCkP₁ zu bewegen. Der Druck P₁ kann durch das Drosselventil 37 beeinflußt werden. Auf diese Weise ist die Form der entstehenden Anstauchung 31 kontrollierbar. Der durch das Ventil 37 bestimmte Druck P₁ bestimmt den endgültigen Abstand zwischen der Amboßfläche 28 und dem Gesenk am Ende des Stauchvorgangs, wobei dieser Abstand gemäß Fig. 5 zwischen den Werten S₁ und S₂ liegt. Wenn das Gesenk 12 das Ende seiner Bewegungsstrecke erreicht, d. h. im vorliegenden Falle das Widerlager 11, wird durch das Gesenk ein Endschalter 39 (Fig. 2) betätigt, der betriebsmäßig sowohl mit dem Schalter 27 als auch mit dem den Auslaß der Pumpe 34 steuernden Hochdruckventil 40 verbunden ist. Er öffnet den Schalter 27, der Stromfluß durch das Stangenmaterial wird unterbrochen und das Ventil 40 gleichzeitig geöffnet, um zu bewirken, daß der auf dem Amboßkopf 22 aufgebrachte hydraulische Druck um einen zusätzlichen, vorbestimmten Druck P₂ vermehrt wird.As shown in FIG. 2, the hydraulic pumps 33 and 34, which suck from a sump 35, are connected to the double two-way valve 36 which enables the anvil head 22 to be moved under the pressure ₁ . The pressure P ₁ can be influenced by the throttle valve 37. In this way, the shape of the upsetting 31 that occurs can be controlled. The pressure P ₁ determined by the valve 37 determines the final distance between the anvil surface 28 and the die at the end of the upsetting process, this distance according to FIG. 5 being between the values S ₁ and S ₂ . When the die 12 reaches the end of its movement path, ie in the present case the abutment 11, a limit switch 39 (FIG. 2) is actuated by the die 40 is connected. It opens the switch 27, the flow of current through the bar material is interrupted and the valve 40 is opened at the same time in order to cause the hydraulic pressure applied to the anvil head 22 to be increased by an additional, predetermined pressure P ₂ .

Nach Unterbrechung des Stromes und gleichzeitiger Steigerung des Druckes beginnt der eigentliche Schmiedevorgang. Der Amboßkopf 22 preßt das in der Anstauchung 31 enthaltene Material, während es sich auf Schmiedetemperatur befindet, in den Gesenkhohlraum 38, um das in Fig. 3 gezeigte Schmiedestück 41 herzustellen. Um den Mechanismus in die in Fig. 1 und 4 gezeigte Ausgangsstellung zurückzuführen, verstellt man das Ventil 36, Die hydraulischen Zylinder wirken dann in der entgegengesetzten Richtung, der Amboßkopf 22 wird zurückgezogen, der Schalter 27 geschlossen, während der Amboßkopf außer Berührung mit dem fertiggestauchten Gegenstand 41 kommt. Ferner wird beim Schließen des Schalters 27 auch das Ventil 40 geschlossen, so daß der Mechanismus unter der alleinigen Wirkung der Pumpe 33 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird.After the current has been interrupted and the pressure has increased at the same time, the actual one begins Forging process. The anvil head 22 presses the material contained in the upset 31 while it is is at forging temperature, into the die cavity 38 to the forging 41 shown in FIG. 3 to manufacture. In order to return the mechanism to the starting position shown in FIGS. 1 and 4, adjusted one the valve 36, the hydraulic cylinders then act in the opposite direction, the Anvil head 22 is withdrawn, switch 27 closed while the anvil head is out of contact comes with the finished compressed object 41. Furthermore, when the switch 27 is closed, the Valve 40 closed, so that the mechanism under the sole action of the pump 33 in its starting position is returned.

Claims

Patent claims:

1. Process for forging workpieces in the die, in which the inserted into the die The workpiece is heated electrically with the simultaneous application of pressure and when the The deformation temperature is pressed into the die by the applied pressure, characterized in that that the pressure when heated only to slowly upset the workpiece

Sufficiently dimensioned and for the rapid finish forging of the workpiece after the deformation temperature has been reached is increased.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating current when applying the increased pressure is switched off.

3. forging machine for performing the method according to any one of the preceding claims with a press ram that puts the workpiece under pressure when it is heated, thereby g ίο indicates that a movement of the ram that occurs when the workpiece is upset (23) or a die (12) that moves with it, device (39) for Switching to the higher pressure and, if necessary, intended to switch off the heating current is.

4. forging machine according to claim 3, characterized in that in a known manner

the one contact for supplying the heating current to the workpiece (19, 26) through the Pressure on the workpiece applying ram (23), the other power supply contact is formed by a sliding contact (20, 29) which initially attaches the workpiece to one of the two Workpiece ends touched remote point and when upsetting the workpiece to the ram remote end of the workpiece is displaceable.

5. forging machine according to claim 4, characterized characterized in that the sliding contact (20, 29) on the die part displaceable along the workpiece (12) is arranged.

Considered publications:
German Patent Nos. 521 450, 411 778, 388;

Swiss patents No. 186 886, 112 432; U.S. Patent Nos. 2,581,774, 2,328,742.

1 sheet of drawings