[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen gegossenen Hammer für Schmiedemaschinen mit
einer verbesserten Standzeit.
[0002] Die Hämmer von Schmiedemaschinen, insbesondere von Langschmiedemaschinen, sind sehr
hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Bei Langschmiedemaschinen
werden beispielsweise die auf über 800°C erhitzten, zu schmiedenden Stücke in einer
Transportvorrichtung befestigt, welche sodann das längliche Schmiedegut durch die
eigentliche Schmiedemaschine hindurch bewegt, in welcher beispielsweise vier gleichzeitig
gegeneinander bewegbare Hämmer angeordnet sind, die das Schmiedegut verformen. Gleichzeitig
mit der Längsbewegung kann auch noch eine Drehbewegung ausgeübt werden, sodass nicht
nur annähernd quadratische Stücke, sondern auch rundes Schmiedegut erhalten werden
kann.
[0003] Um dabei das Auswechseln der Werkzeuge etwa beim Übergang vom Quadratschmieden auf
das Rechteckschmieden bzw. das Rundschmieden vermeidbar zu machen, ist es aus der
DE-OS Nr. 2024248, welche die im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkamle
zeigt, bekannt, vier Hämmer mit bezüglich ihrer Symmetrieebene symmetrisch ausgebildeten
seitlichen Aussparungen zu verwenden, die so angeordnet werden, dass sie mit ihren
die volle Blockbreite aufweisenden fetten in die Seitenaussparungen des dazwischenliegenden
Werkzeuges eingreifen können. Ohne aufeinanderzutreffen können somit vier Hämmer gleichzeitig
schlagen, wobei zwischen ihnen btoss ein Spalt verbleibt, der dem zu schmiedenden
Mindest-Quadratquerschnitt entspricht.
[0004] Damit die bei Pressformen oder Gesenken mit scharfen Kanten auftretende Rissbildung
durch Verminderung der Spannungen eingedämmt wird, ist es aus der DE-PS Nr. 608449
grundsätzlich bekannt, die Pressformen oder Gesenke hinter diesen Kanten mit Bohrungen
zu versehen.
[0005] Die DE-PS Nr. 965100 beschreibt ein aus Warmarbeitsstahl gefertigtes Gesenk zum Herstellen
von Turbinenschaufeln od. dglt., das zur Verhinderung von Einsenkungen in der Gravur
von mindestens einem Schrumpfmantel umgeben und in dem unterhalb des Gravurbereiches
eine Materialausnehmung vorgesehen ist.
[0006] Die Schmiedehämmer von Schmiedemaschinen weisen eine Grundplatte auf, welche mit
jener des Schmiedepleuels verbindbar ist. Die Grundplatte des Schmiedehammers unterliegt
keinen übermässig starken mechanischen Beanspruchungen, da sie lediglich zur Kräfteübertragung
von Hammer auf Schmiedepleuel dient und hierfür eine relativ grosse Fläche vorgesehen
ist. Weiters ist die ther--mische Beanspruchung nur gering, da selbst bei lang andauernden
Bearbeitungen keine Temperaturen erreicht werden, die wesentlich über 300°C betragen.
Anders sieht die Beanspruchung der gegenüber der Basisfläche der Grundplatte angeordneten
Arbeitsfläche aus. Die Arbeitsfläche weist im allgemeinen verschiedene Abschnitte
auf, welche im Laufe des Schmiedeprozesses verschiedene Aufgaben zu erfüllen haben.
So kann ein Schmiedehammer und zwar in Achsrichtung des Schmiedestückes gesehen, verschiedene
Bereiche aufweisen. Jene Bereiche der Arbeitsfläche, die nicht parallel zur Basisfläche
angeordnet sind, dienen zur Verdrängung des zu schmiedenden Materials und unterliegen,
da hier die grössten Kräfte einwirken, einer besonders starken Beanspruchung. Jener
Bereich der Arbeitsfläche, der ungefähr parallel zur Basisfläche angeordnet ist, hat
die Funktion, dass das bereits verformte Material in seiner Oberflächenbeschaffenheit
verändert und zwar geglättet wird. Diese sogenannte Glättfläche ist somit nicht so
hohen Beanspruchungen ausgesetzt wie die restliche Arbeitsfläche. Die Temperatur der
Arbeitsfläche kann über 800°C erreichen; bedenkt man nun, dass die Temperatur der
Basisfläche nur ca. 300°C beträgt, so wird verständlich, dass geringste Fehler im
Schmiedehammer bereits zu einer beträchtlichen Verringerung der Lebensdauer desselben
führen können. Von der Materialseite her sind nur ganz wenige Legierungen überhaupt
geeignet, derartig grossen Beanspruchungen zu genügen, wobei es sich erwiesen hat,
dass NickelBasis-Legierungen mit ca. 20% Chrom besonders geeignet sind.
[0007] Im Laufe des Schmiedeprozesses bilden sich bei den Hämmern sogenannte Brandrisse
aus, die auf die hohe mechanische Beanspruchung bei hohen Temperaturen zurückzuführen
sind. Diese Brandrisse müssen, um eine Zerstörung des Hammers zu vermeiden, z.B. durch
Schleifen entfernt werden, um eine Kerbwirkung zu vermeiden, wobei nach dem Herausschleifen
derartiger Risse eine Auftragsschweissung zur Egalisierung der Arbeitsfläche vorgenommen
werden kann.
[0008] Derartige Hämmer weisen ein Gewicht auf, welches es nicht mehr erlaubt, eine Manipulation
ohne mechanische Hilfsmittel durchzuführen. Für diese Manipulation, z.B. zum Einsetzen
der Hämmer in die Schmiedemaschine, sind Handhabungsbohrungen in der Grundplatte vorgesehen,
die keinen wesendtlichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist.
[0009] Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, bekannte Schmiedehämmer insbesondere
für Langschmiedemaschinen so auszugestalten, dass eine höhere Lebensdauer erzielt
werden kann.
[0010] Es wurde bereits versucht, die Aufgabe dadurch zu lösen, dass die Schmiedehämmer
nicht gegossen sondern aus verformtem Material hergestellt wurden. Es hat sich jedoch
herausgestellt, dass derartige Schmiedehämmer zwar wesentlich aufwendiger in der Herstellung
sind und ein feineres Gefüge als die gegossenen Hämmer aufweisen; es konnte jedoch
keine Erhöhung der Standzeit erreicht werden, wie sie an sich durch das feinere Gefüg
zu erwarten war.
[0011] Der erfindungsgemässe gegossene Hammer für Schmiedemaschinen, insbesondere Langschmiedemaschinen,
mit einer Grundplatte mit Basisfläche, die im an Schmiedepleuel montierten Zustand
an dessen Grundfläche anliegt und mit einer gegenüber der Basisfläche angeordneten
Arbeitsfläche, die eine Glättfläche aufweist, welche etwa parallel zur Basisfläche
liegt, besteht im wesentlichen darin, dass zwischen Grundplatte und Arbeitsfläche
zumindest eine abgerundete, den Hammer ganz oder teilweise durchsetzende und in der
Nähe des thermischen Zentrums des Hammers angeordnete Ausnehmung vorgesehen ist, welche
die ungefähr normal zur Grundplatte verlaufende Symmetrieebene des Hammers durchsetz
oder symmetrisch zu dieser angeordnet ist. Dadurch wird eine Querschnittsverminderung
des Schmiedehammers in jenen Bereichen bewirkt, die einer besonders starken mechanischen
und thermischen Beanspruchung unterliegen.
[0012] Es wäre zu erwarten gewesen, dass die Brandrisse, die von der Arbeitsfläche in das
Material hineingehen, sich schneller fortpflanzen können, da weniger Material vorhanden
ist. Es hat sich jedoch durchaus überraschend erwiesen, dass ein derartiger Schmiedehammer
eine wesentlich längere Lebensdauer aufweist, als die bekannten Schmiedehämmer. Alleine
die metallurgischen Vorteile bei der Herstellung des Gussstückes, wiez.B. Verminderung
der Spannungen bei der Abkühlung des Gussstückes, beim Anwärmen zum Lösungsglühen,
beim Abkühlen vom Lösungsglühen, beim Anwärmen zum Aushärten und beim Abkühlen vom
Aushärten reichen jedoch als Erklärung für die erhöhte Lebensdauer nicht aus. Es muss
vielmehr angenommen werden, dass die Spannungen im Betrieb, die z. B. durch das Anwärmen
der Schmiedehämmer vor dem Schmiedebeginn, die Temperaturveränderung während des Schmiedevorganges
und das Abkühlen nach dem Betrieb bedingt sind, vermindert werden und die Spannungen
durch die Ausnehmung (en) so verteilt werden können, dass sie unwirksam werden.
[0013] Mündet zumindest eine Ausnehmung in der Basisfläche, so kann eine gleichmässige Querschnittsverminderung
vermieden werden, wobei die Ausnehmung als solche in jenem Bereich angeordnet werden
kann, wo die Krafteinwirkungen geringer sind.
[0014] Wird oder werden die Ausnehmungen parallel zur Basisfläche angeordnet, so kann ein
besonders guter Ausgleich der Spannungen im Betrieb erreicht werden, so dass die Brandrisse,
welche normal zur Arbeitsfläche verlaufen, langsamer wachsen und ebenfalls eine Erhöhung
der Lebensdauer erreichbar ist. Besonders vorteilhaft ist es, die Ausnehmung(en) mit
der Massgabeanzuordnen, dass mit Bezug zur Aussenwandung bzw. zu(r) benachbarten Ausnehmung(en)
eine etwa gleichmässige Materialstärke vorliegt, wodurch sowohl für die mechanischen
als auch für die thermischen Beanspruchungen eine besonders günstige Ausgestaltung
erreichbar ist.
[0015] Der erfindungsgemässe Effekt der Erhöhung der Lebensdauer wird besonders günstig
damit erreicht, dass das Volumen der Ausnehmung zumindest 3%, vorzugsweise 5-15%,
desjenigen des Hammers beträgt.
[0016] Völlig überraschend hat es sich erwiesen, dass die Erhöhung der Lebensdauer auch
dann gege
- ben ist, wenn die Ausnehmung des Hammers mit im wesentlichen demselben Material,
aus dem der Hammer besteht, ausgefüllt ist. Offensichtlich liegt im Inneren des Hammers
eine derartige Gefügestruktur vor, dass die Spannungen an den ursprünglichen Grenzen
der Ausnehmung so abgelenkt werden, dass sie keinerlei Schädigung mehr bewirken können.
[0017] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
die Fig. 1, 2 und 3 verschiedene einstückige Schmiedehämmer, welche mit Ausnehmungen
versehen sind.
[0018] Der in Fig. 1 dargestellte Schmiedehammer weist eine mit Handhabungsbohrungen 3 versehene
Grundplatte 1 auf, deren Dicke durch die Fortsätze 2 bestimmt ist, welche zur Montage
des Schmiedehammers an dem nicht dargestellten Schmiedepleuel dienen. Der Basisfläche
4, die sich auch über die Fortsätze 2 erstreckt, gegenüber angeordnet ist die Arbeitsfläche,
die einen Bereich 5 aufweist, welcher geneigt zur Basisfläche 4 angeordnet ist und
eine Glättfläche 6, die parallel zur Basisfläche angeordnet ist. Zwischen Grundplatte
1 und Arbeitsfläche 5, 6 ist eine zylindrische Ausnehmung 7 vorgesehen, die sich über
die gesamte Länge des Hammers erstreckt und durch deren Achse die Symmetrieebene des
Hammers, welche normal zur Grundplatte verläuft, geht. Die Ausnehmung erstreckt sich
somit über den gesamten Arbeitsbereich des einstückigen Hammers und ergibt eine Gewichtsersparnis
von etwa 5%. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines Hammers dargestellt, wie er
sich in der Praxis besonders bewährt hat. Der Hammer weist oberhalb der Grundplatte
1 zwei Ausnehmungen 8 auf, so dass ein Steg 9 gebildet wird. Die Arbeitsfläche erstreckt
sich vom Steg 9 über die Glättfläche 6 bis zum Bereich 5. Zwischen der Glättfläche
6 und dem Bereich 5 der Arbeitsfläche und der Grundplatte 1, deren Dicke durch die
Stärke der Fortsätze 2 bestimmt ist, sind zwei zylindrische Ausnehmungen 10 vorgesehen,
die sich normal zur Symmetrieebene erstrecken und diese durchsetzen. Die zylindrischen
Ausnehmungen münden in den jeweiligen Seitenflächen 11. Die Gesamthöhe des Schmiedehammers
beträgt ca. 230 mm, die Höhe der Grundplatte 80 mm und der Durchmesser der beiden
Bohrungen 60 mm, die Gewichtsersparnis beträgt etwa 7%.
[0019] In Fig. 3 ist eine besonders einfache Ausführungsform eines Schmiedehammers dargestellt,
wobei von der Basisfläche 4 zwei sackförmige Ausnehmungen 12 ausgehen, die sich normal
zur Glättfläche erstrecken und deren Gesamtvolumen etwa 12% beträgt. Die Dicke der
Grundplatte wird auch hier durch die Fortsätze 2 bestimmt, so dass sie dicker ist
als jener Bereich 13, welcher keine Arbeitsfläche aufweist.
[0020] Wie den Zeichnungen leicht zu entnehmen, sind die abgerundeten Ausnehmungen immer
in der Nähe des thermischen Zentrums des Hammers angeordnet. Das thermische Zentrum
des Hammers entspricht ungefähr dem Schwerpunkt des gesamten Schmiedehammers.
[0021] Alle in den Zeichnungen dargestellten Schmiedehämmer können auch so ausgeführt werden,
dass die Ausnehmungen z.B. durch Schweissen bzw. durch Einschweissen eines Bolzens
wieder ausgefüllt werden. Dadurch ist zwar die Gewichtsersparung von ca. 10 bis 20%
nicht mehr gegeben, jedoch kann die mechanische Stabilität dadurch erhöht werden.
1. Gegossener Hammer für Schmiedemaschinen, insbesondere Langschmiedemaschinen, mit
einer Grundplatte (1) mit Basisfläche (4), die im am Schmiedepleuel montierten Zustand
an dessen Grundfläche anliegt und einer gegenüber der Basisfläche (4) angeordneten
Arbeitsfläche (5), die eine Glättfläche (6) aufweist, welche etwa parallel zur Basisfläche
liegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Grundplatte (1) und Arbeitsfläche (5,
6) zumindest eine abgerundete, den Hammer ganz oder teilweise durchsetzende und in
der Nähe des thermischen Zentrums des Hammers angeordnete Ausnehmung oder Bohrung
(7, 10, 12) vorgesehen ist, welche die ungefähr normal zur Grundplatte verlaufende
Symmetrieebene des Hammers durchsetzt oder symmetrisch zu dieser angeordnet ist.
2. Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ausnehmung
in der Basisfläche (4) mündet.
3. Hammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hammer vorzugsweise
zur Gänze durchsetzende(n) Ausnehmung(en) (7, 10) parallel zur Basisfläche (4) angeordnet
ist (sind).
4. Hammer nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausnehmung(en) mit der Massgabe angeordnet ist (sind), dass mit Bezug zur Aussenwandung
bzw. zu(r) benachbarten Ausnehmung(en) eine etwa gleichmässige Materialstärke vorliegt.
5. Hammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen
der Ausnehmungen (7, 10, 12) zumindest 3%, vorzugsweise 5-15% des Hammervolumens beträgt.
6. Hammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung-(en)
mit einem im wesentlichen dem Hammerwerkstoff entsprechenden Material ausgefüllt ist
(sind).
1. Marteau en fonte pour machines à forger, en particulier machines à forger en long,
comportant une plaque de base (1) avec une surface de base (4) qui, lorsque le marteau
est monté sur la bielle de forge, est appliquée contre sa surface de base, et comportant
une surface de travail (5) disposée à l'opposé de la surface de base (4) qui possède
une surface de lissage (6), laquelle est dirigée sensiblement parallèlement à la surface
de base, caractérisé en ce qu'il est prévu entre la plaque de base (1) et la surface
de travail (5, 6) au moins un évidement ou alésage arrondi (7, 10, 12) traversant
le marteau dans sa totalité ou en partie, disposé dans le voisinage du centre thermique
du marteau qui traverse le plan de symétrie du marteau s'étendant sensiblement perpendiculairement
à la plaque de base, ou disposé symétriquement par rapport à ce plan.
2. Marteau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un évidement débouche
dans la surface de base (4).
3. Marteau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement ou les évidements
(7, 10) traversant le marteau, de préférence dans sa totalité, sont disposés parallèlement
à la surface de base (4).
4. Marteau selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'évidement
ou les évidements sont disposés sous la réserve que l'on ait une épaisseur de matériau
sensiblement uniforme par rapport à la paroi extérieure et à l'évidement ou aux évidements
voisins.
5. Marteau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volume des
évidements (7, 10, 12) est égal à au moins 3% du volume du marteau, de préférence
compris entre 5 et 15% de ce volume.
6. Marteau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'évidement
ou les évidements sont remplis avec un matériau correspondant essentiellement au matériau
du marteau.
1. A cast hammer for forging machines, in particular long forging machines, comprising
a base plate (1) with a base surface (4), which when mounted on the forging piston-rod
bears on the base thereof, and an operating surface (5) which is situated opposite
the base surface (4) and which has a smoothing surface (6) which is approximately
parallel to the base surface, characterized in that at least one rounded recess or
bore (7,10,12), which completely or partially passes through the hammer and which
is disposed in the vicinity of the thermal centre of the hammer and which passes through,
or is arranged symmetrically to, the plane of symmetry of the hammer extending approximately
at right angles to the base plate (1), is provided between the base plate (1) and
the operating surface (5, 6).
2. A hammer according to claim 1, characterized in that at least one recess opens
into the base surface (4).
3. A hammer according to claim 1, characterized in that the recess or recesses (7,
10) passing through the hammer preferably completely is or are arranged parallel to
the base surface (4).
4. A hammer according to any one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the
recess or recesses is or are arranged in such a way that there is an approximately
uniform material thickness relative to the outer wall or the adjacent recess or recesses
respectively.
5. A hammer according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the volume
of the recesses (7,10,12) amounts to at least 3%, preferably 5 to 15% of the volume
of the hammer.
6. A hammer according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the recess
or recesses is or are filled with a material corresponding essentially to the material
of the hammer.