SCHMIEDEPRODUKT MIT VIER GESENKEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung mit einem Halter für eine obere Backe und einem Halter für eine untere Backe, wobei die Halter mit schrägen Oberflächen versehen und kinematisch mit Haltern für seitliche Backen verbunden sowie nur entsprechend schrägen Oberflächen wie die Halter für die obere und die untere Backe versehen sind, wobei auf den schrägen Oberflächen der Halter für die obere, die untere und die seitlichen Backen Gleitplatten angeordnet sind, wobei acht seitliche Verbindungsführungen eine kinematische Verbindung zwischen den Haltern für die obere und die untere Backe mit den Haltern für die seitlichen Backen herstellen, wobei vier Backen mit Arbeits- und Auflageflächen in die Backenhalter eingebaut sind und wobei ein System zur Schmierstoffversorgung der Reibpaare von Gleitplatten vorgesehen ist. Durch zusätzliche Zentrierführungen zwischen den Haltern für die obere und die untere Backe mit einer oder mehreren senkrecht zur Längsmittelebene der Vorrichtung stehenden Zentrierebenen und durch die Abstimmung der Breiten (B₁) der Arbeitsflächen und der Breiten (B₂) der Auflageflächen der Backen mit B₁/B₂ = 0,5 - 0,9 und durch die Wahl des Verhältnisses S₁/S₂ ≥ 2,5, wobei S₁ die Gesamtfläche der Gleitplatten auf den Haltern für die seitliche Backe mit den Gleitplatten auf den Haltern für die obere und die untere Backe und S₂ die Gesamtfläche der Projektion der Arbeitsflächen der seitlichen Backen auf die Längsmittelebene (0-0) der Vorrichtung bedecken, wird eine längere Betriebsdauer ohne Unterbrechung durch die Bildung von Fresser auf den Gleitplatten erreicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung mit einem Halter für eine obere Backe und einem Halter für eine untere Backe, wobei die Halter mit schrägen Oberflächen versehen und kinematisch mit Haltern für seitliche Backen verbunden sowie nur entsprechend schrägen Oberflächen wie die Halter für die obere und die untere Backe versehen sind, wobei auf den schrägen Oberflächen der Halter für die obere, die untere und die seitlichen Backen Gleitplatten angeordnet sind, wobei acht seitliche Verbindungsführungen eine kinematische Verbindung zwischen den Haltern für die obere und die untere Backe mit den Haltern für die seitlichen Backen herstellen, wobei vier Backen mit Arbeits- und Auflageflächen in die Backenhalter eingebaut sind und wobei ein System zur Schmierstoffversorgung der Reibpaare von Gleitplatten vorgesehen ist.

[0002] Die Vorrichtung kann im Maschinenbau und in der Hüttenindustrie zur Anfertigung von Erzeugnissen mit einer verlängerten Achse wie Saugen, Stützen, Zwischenzellen, Torsionswellen, Walzen und ähnlichen Erzeugnissen sowie auch bei der Produktion von Schmiedeerzeugnissen zur weiteren Umformung, z.B. Schmiedeblöcke aus Konstruktions-, Nirosta-, hitzebeständigen und schwer verformbaren Stählen und Legierungen eingesetzt werden.

[0003] Aus dem Ukrainischen Deklarationspatent Nr. 29183A ist eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung bekannt, die aus zwei Haltern mit schrägen Oberflächen für die obere und die untere Backe besteht. Diese Halter sind kinematisch mit den Haltern für seitliche Backen (mit schrägen Oberflächen) verbunden. Die Oberflächen entsprechen den schrägen Oberflächen des oberen und unteren Halters. Sie sind unter einem Winkel von 3 - 75° gegenüber der senkrechten Mittellängsachse der Vorrichtung angeordnet. Die Vorrichtung besteht darüber hinaus noch mit den vier Backen, die in den entsprechenden Backenhaltern befestigt sind.

[0004] Diese Vorrichtung ermöglicht es, Schmiedeblöcke von hoher Qualität bei geringem Einschmiedungsmaß zu produzieren. Sie ermöglicht auf das Schmieden von Knüppeln, die einen weiten Querschnittsbereich aufweisen.

[0005] Aus dem Ukrainischen Patent 67879 ist eine weitere Vierbacken-Schmiedevorrichtung bekannt, bei der die Halter für die obere, die untere und die seitlichen Halter für die Backen schräge Oberflächen aufweisen, wobei die Halter mittels seitlicher Verbindungsführungen kinematisch miteinander verbunden sind, so dass bei einer senkrechten Verstellung des oberen und/oder des unteren Halters zwangsläufig die seitlichen Halter mitverstellt werden, so dass alle Backen gegeneinander verstellt werden. Zudem sind auf den schrägen Oberflächen der Halter Gleitplatten befestigt. Ein System zur Schmierstoffversorgung der Reibpaarungen von Gleitplatten schließt eine Pumpe, Rohrleitungen, flexible Schläuche, Verbindungselemente und -kanäle ein, die in den Halterkanälen geführt sind.

[0006] Dieser Aufbau einer Vierbacken-Schmiedevorrichtung sichert eine längere Lebensdauer. Der Nachteil dieser bekannten Vierbacken-Schmiedevorrichtung besteht jedoch darin, dass sie keine ausreichend lange Betriebsdauer ohne Reparatur sicherstellt, da sich auf den Arbeitsflächen der Gleitplatten so genannte "Fresser" bilden, die das Gleiten verhindern.

[0007] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die reparaturfreie Betriebsdauer der Schmiedevorrichtung durch die Änderung ihres Aufbaues zu verlängern, in dem die Möglichkeit zur Fresserbildung auf den Arbeitsflächen der Gleitplatten reduziert wird.

[0008] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass Zentrierführungen 14 bzw. 15 vorgesehen sind, die in die schrägen Oberflächen der Halter 1, 3 bzw. 16, 17 für die obere und die untere Backe 7, 9 bzw. 21, 23 und in die schrägen Oberflächen der Halter 5, 6 bzw. 18, 19 für die seitlichen Backen 8, 10 bzw. 22, 24 in einer oder mehreren Ebenen eingebaut sind, wobei die Ebenen der Zentralführungen 14 bzw. 15 senkrecht zur Längsmittelebene 0-0 der Vorrichtung verlaufen, dass die Breite B₁ der Arbeitsfläche jeder Backe 7 - 10 bzw. 20 - 24 0,5 - 0,0 von der Breite B₂ der Auflagefläche der Backen 7 - 10 bzw. 20 - 24 beträgt und dass die gesamte Berührungsfläche S₁ der Gleitplatten 12 bzw. 20 auf den schrägen Oberflächen der Halter 5, 6 bzw. 18, 19 für die seitlichen Backen 8, 10 bzw. 22, 24 und mit den Gleitplatten auf den Haltern 1, 3 bzw. 16, 17 für die obere und untere Backe 7, 9 bzw. 21, 23 in der geschlossenen Vorrichtung zu der Gesamtfläche S₂ der Projektion der Arbeitsflächen der seitlichen Backen 8, 10 bzw. 22, 24 auf die Längsmittelachsenebene 0-0 die Vorrichtung durch das Verhältnis S₁/S₂ ≥ 2,5 bestimmt ist. Neu ist die Ausgestaltung der Vorrichtung mit Zentrierführungen, die auf den schrägen Oberflächen der seitlichen Halter in einer order mehreren Ebenen eingebaut sind. Diese Ebenen verlaufen senkrecht zur Längsmittelachse der Vorrichtung. Die Ebenen sind durch Zentriernuten gebildet, wobei die Zentriernuten durch die Wände der Nuten gebildet sind, die auf den schrägen Oberflächen der Halter für die seitlichen Backen bzw. Halter für die obere und die untere Backe ausgeführt sind. Gleichzeitig sind diese Zentriernuten durch seitliche Flächen der Gleitplatten gebildet. Die seitlichen Verbindungsführungen weisen einen F-förmigen Querschnitt auf. Dabei beträgt die Breite der Arbeitsfläche jeder Backe 0,5 - 0,9 von der Backe der Auflagefläche dieser Backen. Die gesamte Berührungsfläche S₁ der Gleitplatten, die auf den schrägen Oberflächen der Haltertür die seitlichen Backen vorgesehen sind, mit den Gleitflächen, die an den Haltern für die obere und untere Backe montiert sind, in der geschlossenen Vorrichtung und die Gesamtfläche S₂ der Projektion von Arbeitsflächen der seitlichen Backen auf die Längsmittelebene der Vorrichtung ist in einem Verhältnis S₁/S₂ ≥ 2,5 gewählt.

[0009] Bei der Einhaltung dieses Verhältnisses überschreiten die spezifischen Drücke auf die Arbeitsfläche der Gleitplatten nicht die zulässigen Werte, bei denen die Bildung von Fresser auf diesen Oberflächen möglich ist.

[0010] Der vorgeschlagene Aufbau der Vierbacken-Schmiedevorrichtung ermöglicht es folgende Ergebnisse zu erzielen:

a) das Reibungsschweißen in den Berührungsflächen wird vermieden,

b) die Möglichkeit zur Bildung von Fresser auf den Reibungsflächen wird wesentlich reduziert und

c) die Wahrscheinlichkeit von Not-Aus beim Schmieden wegen des Bruchschadens in den Reibpaarungen der Gleitplatten wird wesentlich reduziert.

[0011] Großversuche mit der neuen Vierbacken-Schmiedevorrichtung zeigten wesentliche Vorteile. Daher wurde eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorgeschlagenen Konstruktion angefertigt und mit einer Vierbacken-Schmiedevorrichtung gemäß dem bekannten Prototyp verglichen. In diesem Vierbacken-Schmiedevorrichtungen wurden 5 - 7 Tonnen schwer Knüppel 25 aus Konstruktionsstählen mittels 20 MN Presskraft hydraulisch geschmiedet. Bis zur ersten Reparatur der Gleitplatten wurden in der Prototyp-Schmiedevorrichtung 33.200 t Schmiedeblöcke bei der angemeldeten Schmiedevorrichtung dagegen 48.750 t Schmiedeblöcke, d.h. 1,47-mal mehr geschmiedet.

[0012] Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung im statischen Zustand,

Fig. 2

ein Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 (Ausführungsform 1),

Fig. 3

ein Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1 (Ausführungsform 2),

Fig. 4

ein Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1,

Fig. 5

eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung mit auf den Haltern der oberen und der unteren Backe befestigten Zentrierführungen,

Fig. 6

ein Schnitt entlang der Linie C-C der Fig. 5 und

Fig. 7

eine Vierbacken-Schmiedevorrichtung beim Stauchen eines Knüppels (wobei der Querschnitt des Knüppels 25 im Endzeitpunkt des Stauchens schraffiert ist).

[0013] Die Vierbacken-Schmiedevorrichtung besteht aus:

• dem Halter 1 für die obere Backe, der an der oberen beweglichen Platte 2 befestigt ist;
• dem Halter 3 für die untere Backe, der an der unteren beweglichen Platte 4 befestigt ist;
• zwei an Haltern 5, 6 befestigte seitliche Backen,
• vier Backen 7 - 10, die in den Backenhaltern eingebaut sind;
• acht Verbindungsführungen 11, die kinematische Verbindungen zwischen den Haltern 5, 6 für die seitlichen Backen mit den Haltern 1, 3 für die obere und die untere Backe herstellen;
• Gleitplatten 12 und
• ein System 13 für Schmierstoffversorgung der Reibpaarungen.

[0014] Die Halter 5, 6 für die seitlichen Backen werden durch die Zentrierführungen 14 in Bezug auf die Halter 1, 3 für die obere Backe und die untere Backe zentriert. Auf den schrägen Oberflächen der Backenhalter kann daher je eine oder mehrere Zentrierführungen 14 angeordnet werden. Eine Zentrierführung 14 zeigt Fig. 2 und zwei Zentrierführungen Fig. 3. Die Zentrierführungen 14 können auf den schrägen Oberflächen der Halter 5, 6 für die seitlichen Backen in einer oder mehreren Ebenen montiert werden. Diese Ebenen verlaufen senkrecht zur Längsmittelebene 0-0 der Vorrichtung. Die Zentrierführungen 14 können auch in Zentriernuten einrasten. Die Zentriernuten sind auf den schrägen Oberflächen der Halter 1, 3 für die obere Backe und die untere Backe eingebracht. Die Zentriernuten werden durch die seitlichen Oberflächen der Gleitplatten 12 und Nutwände gebildet (Fig. 1 bis 3).

[0015] Wie Fig. 5 zeigt, können Zentrierführungen 15 auch auf den schrägen Oberflächen der Halter 16, 17 für die obere Backe und die untere Backe eingebracht werden und in Zentriernuten einrasten. Die Zentrierführungen 15 sind auf den schrägen Oberflächen der Halter 18, 19 für die seitlichen Backen eingebracht und durch die seitlichen Oberflächen der Gleitplatten 20 und Nutwände gebildet.

[0016] Die seitlichen Verbindungsführungen 11 weisen einen F-förmigen Querschnitt auf. Sie sind fest am Halter 1, 3 für die obere Backe und die untere Backe mittels Stifte befestigt. Die Verbindungsführungen 11 weisen einen Spielraum zu den Haltern 5, 6 für die seitlichen Backen auf der Gleitfläche auf (Fig. 1 und 4). Die Backen 21 - 24 der Schmiedevorrichtung haben im Querschnitt eine Form, die in Fig. 6 gezeigt ist. Dabei beträgt bei jeder Backe die Breite B₁ der Arbeitsfläche 0,5 - 0,0 von der Breite B₂ ihrer Auflagefläche, d.h. es wird folgendes Verhältnis eingehalten:

[0017] Bei den Werten B₁/B₂ < 0,5 fällt die Schmiedeleistung wesentlich ab. Bei den Werten B₁/B₂ > 0,9 sind die Schrägstellungen der Halter 18, 19 für die seitlichen Backen und die Bildung von Fresser auf den Oberflächen der Gleitplatten 20 möglich.

[0018] Beim Aufbau der Vierbacken-Schmiedevorrichtung wird auch folgendes Verhältnis eingehalten:


wobei gilt:

S₁ ist die gesamte Berührungsfläche zwischen den Gleitplatten. Die einen Gleitplatten sind auf den schrägen Oberflächen der Halter 5, 6 bzw. 18, 19 für die seitlichen Backen angeordnet. Die anderen Gleitplatten sind auf den Haltern für die obere und die untere Backe in der geschlossenen Vorrichtung angeordnet.

S₂ ist die Gesamtfläche der Projektion der Arbeitsflächen der seitlichen Backen auf die Längsmittelachsenebene der Vorrichtung "0-0" (Fig. 1).

[0019] Bei den Werten S₁/S₂ ≥ 2,5 ist die Bildung von groben Fressern auf den Gleitplatten möglich, was ihre Reparatur erforderlich macht. Dabei bilden die Gleitplatten Reibpaarungen.

[0020] Die Befestigung der Vierbacken-Schmiedevorrichtung an dem Pressentisch und der beweglichen Pressentraverse ist ebenso wie bei der herkömmlichen Backen ausgeführt.

[0021] Die Vierbacken-Schmiedevorrichtung funktioniert folgenderweise:

[0022] Vor der Zuführung des Knüppels 25 in die Vorrichtung wird der Arbeitsraum der Schmiedevorrichtung durch die Bewegung der beweglichen Traverse nach oben auf den erforderlichen Abstand geöffnet. Danach wird der Knüppel 25 mittels eines Manipulators (in den Fig. nicht abgebildet) in den Arbeitsraum gefördert und mit den Backen 7 - 10 bzw. 21 - 24 gestaucht, indem die bewegliche Pressentraverse nach unten geführt wird (Fig. 7). Beim Stauchen des Knüppels 25 wird die Presskraft über die bewegliche Traverse und die Platte 2 auf den Halter 1 für die obere Backe, weiter auf die Halter 5, 8 bzw. 18, 19 für die seitlichen Backen und auf den unbeweglichen Halter 3 für die untere Backe übertragen (Fig. 7). Die Übertragung der Presskraft auf die Halter 5,6 für die seitlichen Backen erfolgt über die schrägen Oberflächen der Halter 1, 3 bzw. 16, 17 für die obere und die untere Backen und zwar während der Bewegung der Halter 5,6 bzw. 18, 19 der seitlichen Backen. Beim Eindringen der Arbeitsflächen der Backen 7 - 10 bzw. 21 - 24 in den Körper des Knüppels 25 steigt der Druck auf die Gleitflächen der Gleitplatten 12 bzw. 20 rasch. Außerdem wird der Knüppel 25 vor jedem Stauchen von einer der Seiten der Schmiedevorrichtung auf einen bestimmten Wert zugeführt. Dadurch wird immer die Exzentrizität des Lastangriffes bezüglich der Symmetrieebene der Vorrichtung sichergestellt. Diese Exzentrizität neigt dazu, die Backenhalter gegeneinander zu versetzen (schräg zu stellen). Durch die Schrägstellungen steigen die spezifischen Drücke, die auf einzelne Bereiche der Gleitplatten 12 bzw. 20 ausgeübt werden. Das kann Fresser auf den Oberflächen der Gleitplatten 12 bzw. 20 verursachen.

[0023] Beim vorgeschlagenen Aufbau der Schmiedevorrichtung wird die Größe dieser unerwünschten Exzentrizität dadurch reduziert, dass die Breite B₁ der Arbeitsfläche bei jeder Backe 7 - 10 bzw. 20 - 24 kleiner als die Breite B2 ihrer Auflagefläche ist (B₁/B₂ = 0,5 - 0,9). Die Reduzierung der Schrägstellungen in der zu patentierenden Schmiedevorrichtung wird auch mittels der Zentrierführungen 14 bzw. 15 erreicht.

[0024] Die Zentrierführungen sind auf den schrägen Oberflächen von den einen Backenhaltern angeordnet und rasten in die Zentriernuten der anderen Backenhalter ein. Durch die Zentrierführungen 14 bzw. 15 werden die Schrägstellungen zwischen den Backenhaltern wesentlich reduziert. Zur Reduzierung der Schrägstellungen zwischen den Haltern 5, 6 bzw. 18, 19 für die seitlichen Backen und den Haltern 1, 3 bzw. 16, 17 für die obere und die untere Backe weisen die seitlichen Verbindungsführungen 11 einen F-förmigen Querschnitt auf. Dieser Ausschnitt der seitlichen Verbindungsführungen 11 stellt eine festere kinematische Verbindung der Halter 5, 6 bzw. 18, 19 für die seitlichen Backen mit den Haltern 1, 3 bzw. 16, 17 für die obere und untere Backe sicher. Dieser Querschnitt reduziert auch die Schrägstellungen zwischen den Gleitplatten 12 bzw. 20 in den Reibpaarungen und dem entsprechend die mögliche Bildung von Fressern auf den Gleitflächen der Gleitplatten 12 bzw. 20.

Ansprüche

1. Vierbacken-Schmiedvorrichtung mit einem Halter (1) für eine obere Backe und einem Halter für eine untere Backe, wobei die Halter mit schrägen Oberflächen versehen und kinematisch mit Haltern für seitliche Backen verbunden sowie nur entsprechend schrägen Oberflächen wie die Halter für die obere und die untere Backe versehen sind, wobei auf den schrägen Oberflächen der Halter für die obere, die untere und die seitlichen Backen Gleitplatten angeordnet sind, wobei acht seitliche Verbindungsführungen eine kinematische Verbindung zwischen den Haltern für die obere und die untere Backe mit den Haltern für die seitlichen Backen herstellen, wobei vier Backen mit Arbeits- und Auflageflächen in die Backenhalter eingebaut sind und wobei ein System zur Schmierstoffversorgung der Reibpaare von Gleitplatten vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass Zentrierführungen (14 bzw. 15) vorgesehen sind, die in die schrägen Oberflächen der Halter (1, 3 bzw. 16, 17) für die obere und die untere Backe (7, 9 bzw. 21, 23) und in die schrägen Oberflächen der Halter (5, 6 bzw. 18, 19) für die seitlichen Backen (8, 10 bzw. 22, 24) in einer oder mehreren Ebenen eingebaut sind, wobei die Ebenen der Zentralführungen (14 bzw. 15) senkrecht zur Längsmittelebene (0-0) der Vorrichtung verlaufen, dass die Breite B₁ der Arbeitsfläche jeder Backe (7 - 10 bzw. 20 - 24) 0,5 - 0,0 von der Breite B₂ der Auflagefläche der Backen (7 - 10 bzw. 20 - 24) beträgt und dass die gesamte Berührungsfläche (S₁) der Gleitplatten (12 bzw. 20) auf den schrägen Oberflächen der Halter (5, 6 bzw. 18, 19) für die seitlichen Backen (8, 10 bzw. 22, 24) und mit den Gleitplatten auf den Haltern (1, 3 bzw. 16, 17) für die obere und untere Backe (7, 9 bzw. 21, 23) in der geschlossenen Vorrichtung zu der Gesamtfläche (S₂) der Projektion der Arbeitsflächen der seitlichen Backen (8, 10 bzw. 22, 24) auf die Längsmittelachsenebene (0-0) die Vorrichtung durch das Verhältnis S₁/S₂ ≥ 2,5 bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentrierführungen auf den schrägen Oberflächen der Halter für die obere und die untere Backe in der Längssymmetrie-Ebene der Vorrichtung angeordnet sind und
dass die Zentriernuten durch die Wände der Nuten, die auf den schrägen Oberflächen der Halter für die seitlichen Backen ausgeführt sind, sowie durch die seitlichen Flächen der Gleitplatten geführt sind.

Zeichnung