Verfahren und Vorrichtung zum Anstauchen von Stabstahl

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anstauchen von stangenförmigem Material, wie Stabstahl, wobei das stangenförmige Material gegen eine bewegbare Stauchbahn gestaucht wird sowie auf eine Vorrichtung zum Anstauchen von stangenförmigem Material mit mindestens einem bewegbaren Stauchstempel, einer Stauchbahn und einer Halteeinrichtung zwischen Stauchstempel und Stauchbahn sowie gegebenenfalls einer Materialerwärmungseinrichtung, bei der die Stauchbahn mit regelbarer Geschwindigkeit bewegbar ist. Durch die Erfindung ist es möglich, in einer Stauchoperation, beispielsweise bei Stabstahl, eine Materiallänge ähnlich wie beim Elektrostauchen, anzustauchen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anstauchen von stangenförmigem Material sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

[0002] Das Umformen von stangenförmigem Material durch Anstauchen ist beispielsweise aus der DIN 9890 bekannt. Am bekanntesten sind das Anstauchen mit Waagerecht-Stauchmaschinen, Pressen und das Elektrostauchen. Die beiden erstgenannten Verfahren haben den Nachteil, daß bei einem Stauchverhältnis Länge:Dicke des stangenförmigen Materials >3 in mehreren Kegeloperationen gestaucht werden muß, um ein Knicken zu vermeiden. Außerdem ist die zu verstauchende Länge durch die im Werkzeugraum unterzubringenden Werkzeuge begrenzt und, sofern nicht mit einer aufwendigen Transferautomatik gearbeitet wird, sehr zeitaufwendig.

[0003] Das Elektrostauchen läßt eine zu verstauchende Länge, die ein Vielfaches des Durchmessers beträgt, zu. Der Nachteil liegt aber, insbesondere bei mittleren und großen Durchmessern, in langen Stauchzeiten. Das liegt darin begründet, daß Erwärmungs- und Stauchmaschine eine Einheit bilden und die Stauchgeschwindigkeit nicht größer als die Erwärmungsgeschwindigkeit sein darf. Um zu annehmbaren Taktzeiten zu kommen, werden darum mehrere Elektrostaucheinheiten zusammengefaßt, was natürlich mit sehr hohen Investitionen verbunden ist.

[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die bekannten Verfahren zum Anstauchen von stangenförmigem Material dahingehend weiterzuentwickeln, daß das Anstauchen von stabförmigem Material, insbesondere von Stabstahl, dahingehend verbessert wird, daß die zu verstauchende Länge größer als etwa das Dreifache des Stabdurchmessers sein kann, ohne die Nachteile der vorgenannten Verfahren, wie z.B. mehrere Stauchoperationen, lange Stauchzeiten, hohe Investitionen.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, bei dem das stangenförmige Material gegen eine bewegbare Stauchbahn gestaucht wird. Dabei sind Erwärmungs- und Stauchprozeß getrennt, aber es ist ein Stauchverhältnis wie beim Elektrostauchen in einer Operation möglich. Es können daher vorhandene Erwärmungseinrichtungen eingesetzt werden. Das bevorzugt partiell erwärmte Stangenmaterial wird in einem Halter aufgenommen und von einem Stempel gegen eine Stauchbahn gepreßt, die im Abstand von etwa dem doppelten Stangendurchmesser vom Halter angeordnet ist und mit regelbarer Geschwindigkeit zurückweichen kann, um Raum für das nachgeschobene Material zu schaffen.

[0006] Bei partieller Erwärmung des Materials liegt ein besonderer Vorteil des Verfahrens darin, daß die Stauchkraft am kalten Stangenende eingeleitet und die Bildung eines Büchsengrats vermieden wird.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch in vorteilhafter Weise mit kaltem Material durchgeführt werden.

[0008] Dadurch, daß im Gegensatz zu bekannten Verfahren eine bewegbare Stauchbahn vorgesehen ist, die entsprechend den Materialerfordernissen zurückweichen kann, ist es erstmals möglich, in einer Stauchoperation beispielsweise bei Stabstahl eine Materiallänge, die größer als etwa das fünfzehnfache des Stabdurchmessers ist, anzustauchen.

[0009] Die Erhitzung des Materials kann, je nach Einsatzart, durch elektrische Widerstandsheizung, Strahlungsheizung oder dergleichen erfolgen.

[0010] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Stauchbahn über eine Steuereinheit geregelt, welche die Stauchbahn entsprechend einem vorher bestimmten Bewegungsmuster steuert oder aber es können Meßwerte, wie die Temperatur des erwärmten Materials, die Materialart, der bestehende Umformwiderstand des Materials oder die Dicke des angestauchten Materials zu bestimmten Zeiten des Anstauchens in an sich bekannter Weise durch Meßfühler oder ähnliches abgenommen werden, wobei die Meßwerte ständig in der Steuereinheit mit Sollwerten verglichen werden und dementsprechend die Stauchbahngeschwindigkeit bzw. die Stauch- sterr.pelgeschindigkeit geregelt wird.

[0011] Bei der bevorzugten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines bewegbaren Stauchstempels stangenförmiges Material durch eine Halteeinrichtung gegen eine bewegbare Stauchbahn geschoben, wobei zusätzlich eine Materialerwärmungsvorrichtung vorgesehen sein kann. Das Anstauchen des Materials erfolgt dann zwischen Halter und Stauchbahn.

[0012] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Haltevorrichtung weist diese zwei Haltebuchsen, die den Außenkonturen des zu verarbeiteten Materials entsprechen, auf, wobei die Haltebuchsen derart um eine zur Werkstücks-Fortbewegungsrichtung parallele Mittelachse drehbar ist, daß die Haltebuchse, welche vor dem Stauchstempel liegt, durch eine andere Haltebuchse, welche ein neues Werkstück aufnimmt, ersetzt wird. Bevorzugt ist mindestens ein Ausstoßer, der in Materialförderrichtung bewegbar ist, in der Nähe der Halteeinrichtung derart angeordnet, daß bei Drehung des Halters um seine Mittelachse die Halteöffnung, welche ein ausgeformtes Teil enthält, vor den Ausstoßer gebracht wird. In einer Ausführungsform, bei welcher die Halteeinrichtung zwei Halteöffnungen aufweist, kann der Vorschub von Ausstoßer und Stauchstempel so gekoppelt sein, daß beim Anstauchen gleichzeitig der Ausstoßer das fertige Materialstück in einer anderen Halteöffnung der Haltereinrichtung ausstößt.

[0013] In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch Meßeinrichtungen zur Messung von Zustandsgrcßen des zu formenden Materialabschnitts vorgesehen sein, welche Temperatur, Materialanstauchung bzw. Umformwiderstand des Materialstücks messen. Es kann sich dabei auch um berührlose Meßeinrichtungen, wie beispielsweie IR-Analysatoren für die Temperatur, bzw. optische Einrichtungen zur Abtastung der Dicke angestauchten Materials, oder auch um Leistungsmeßgeräte für Vorwärtsbewegung des Stauchstempels notwendige Leistung, um den Umformwiderstand abzuleiten, handeln. Bei Anstauchen des Materials können diese Werte ständig über einen Steuerrechner ausgewertet werden und die Geschwindigkeit der Stauchbahn entsprechend gesteuert werden.

[0014] Im folgenden werden nun weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Stauchstempel und der Ausstoßer sich in zurückgezogener Stellung befinden;

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in der Anstauch-Ausstoßstellung; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Halters für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

[0015] Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein längliches stangenförmiges Materialstück (3) in seinem in Bewegungsrichtung gesehen vorderen Abschnitt erhitzt (schraffiert dargestellt) und mittels eines Stauchstempels (2) in die Halteöffnung (6) eines Halteblocks geschoben. Gleichzeitig bewegt sich ein Ausstoßer (5) in eine zweite Halteöffnung (6') der Halteeinrichtung (1), in welcher bereits ein fertig ausgeformtes angestauchtes Werkstück liegt. Vor dem Ausstoßende der Halteöffnung (6) befindet sich die Stauchbahn (4), welche gesteuert bewegbar ist. (Die Steuerung ist nicht dargestellt).

[0016] Die Halteeinrichtung (1) ist um ihre Mittelachse, wie durch den Drehpfeil angedeutet, drehbar.

[0017] In Fig. 2 wird der Anstauchvorgang mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Stauchstempel (2) schiebt das stangenförmige Werkstück (3) mit seinem erhitzten Ende gegen die Stauchbahn (4), welche sich mit einer kleineren Geschwindigkeit als der Stauchstempel (2) in gleicher Richtung wie dieser, bewegt. Durch diese Bewegung wird der Materialfluß, welcher sich beim Stauchen in Symmetrielinien. abspielt, abhängig vom Material aufgrund ermittelter Meßwerte oder eines vorherbestimmten Geschwindigkeitsregelungsprogramms derart gesteuert, daß ein Abknicken der Materialstange auch bei größeren Stangenlängen, als bisher verarbeitet werden konnten, vermieden wird. Es hat sich dabei als günstig erwiesen, wenn der Abstand der Stauchbahn (4) zum Halter (1) bei Beginn des Stauchvorgangs etwa das zweifache des Stabdurchmessers beträgt, da erfahrungsgemäß bei einem derartigen Abstand der Stab noch nicht knickt. Während der Stauchstempel (2) den Stab (3) durch den Halter (1) schiebt, staucht sich der erwärmte Teil des Werkstücks (3) zwischen Stauchbahn (4) und Halter (1). Durch das geregelte Zurückfahren der Stauchbahn (4) können im gestauchten Teil Schmiedefalten vermieden werden.

[0018] Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 3 dargestellt, besitzt ein in etwa zylindrischer Halter - wobei auch jegliche andere Halterform gewählt werden kann, zwei gegenüberliegende Haltecffnungen (6, 6') wobei deren Position durch Drehen des Halters um 180⁰ ausgetauscht werden können.

[0019] Bei Vorsehen eines derartigen drehbaren Halters können Ausstoßen und Anstauchen gleichzeitig mittels des gleichen Antriebs erfolgen.

[0020] Das erfindungsgemäße Verfahren, welches sich von herkömmlichen Verfahren durch die gesteuerte Bewegung der Stauchbahnen und bei partieller Frwärmung durch die Einleitung der Kraft am kalten Stangenende unterscheidet, läßt sich insbesondere für die Herstellung von Ventilen einsetzen, welche bisher über Elektrostauchverfahren hergestellt wurden. Es kann dadurch erstmals rohgewalztes billiges Ausgangsmaterial eingesetzt werden, anstelle des bisher verwendeten, bereits teilweise bearbeiteten Materials, so daß zusätzlich zum Vorteildes Anstauchens längeret stangenförmiger Stücke, als bisher durch Elektrostauchen in einem Arbeitsgang sich noch der Vortel des Einsatzes eines billigeren Ausgangsmaterials ergibt.

[0021] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und begleitenden Zeichnung, auf welche zur Erläuterung der Erfindung ausdrücklich Bezug genommen wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Anstauchen von stangenförmigem Material, wie Stabstahl,
dadurch gekennzeichnet, daß das stangenförmige Material gegen eine bewegbare Stauchbahn gestaucht wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das stangenförmige Material vor dem Anstauchen in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch elektrische Widerstandsheizung, Strahlungsheizung, oder dergleichen demzumindest partiell erwärmt wird.

3. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Stauchbahn entsprechend einem vorherbestimmten Muster und/oder gemäß Meßsignalen, wie Temperatursignalen, Umformwiderstandssignalen, Dicke des angestauchten Materials oder dergleichen gesteuert wird.

4. Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Stauchen eines partiell erwärmten stangenförmigen Materials gegen eine Stauchbahn, wobei sich der erwärmte Teil des stangenförmigen Materials zwischen Stauchbahn und einem Halter staucht; Zurückfahren der Stauchbahn während des Stauchvorganges mit regelbarer Geschwindigkeit; Zurückziehen des Stauchstempels und Ausstoßen des gestauchten Materials aus dem Halter.

5. Vorrichtung zum Anstauchen von stangenförmigen Material mit mindestens einem bewegbaren Stauchstempel, einer Stauchbahn und einer Halteeinrichtung zwischen Stauchstempel und Stauchbahn sowie gegebenenfalls einer Materialerwärmungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchbahn (3) mit regelbarer Geschwindigkeit bewegbar ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (1) um ihre zur Werkstückstauchringung parallele Mittelachse drehbar ist und mindestens zwei Halteöffnungen (6, 6') aufweist.

7. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Stauchrichtung bewegbarer Ausstoßer (5) derart in der Nähe der Halteeinrichtung (1) angeordnet ist, daß durch Drehen des Halters um die Mittelachse eine Halteöffnung (6, 6') vor den Ausstoßer (5) und eine Halteöffnung (6, 6') vor den Stauchstempel (2) bewegbar ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (1) zwei Haltebuchsen (6, 6') aufweist, und daß Ausstoßer (5) und Stauchstempel (2) derart miteinander verbunden sind, daß bei der Anstauchbewegung des Stauchstempels (2) gleichzeitig der Ausstoßer (5) in Ausstoßrichtung bewegt wird, wobei Stauchstempel und Ausstoßer jeweils vor einer Halteöffnung angeordnet sind.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Steuerung, beispielsweise einen Rechner, der den Vortrieb der Stauchbahn (4) entsprechend vorherbestimmter Werte und/oder Meßsignale steuert.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Temperatur und/oder des Umformwiderstands des angestauchten Materialstücks und/oder der Dicke des gestauchten Materialabschnitts beim Anstauchen vorgesehen ist, die mit der Steuerung verbunden ist.

11. Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchbahn (4) eine Gesenkform aufweist.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß der Stauchstempel gesteuert bewegbar ist.

13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchbahr eine heiz-und/oder kühlbare Aufnahmebuchse aufweist.

Zeichnung