[0001] Die Erfindung betrifft zum einen eine Verwendung eines Warmstauchverfahrens.
[0002] Die Erfindung betrifft zum anderen eine Verwendung eines Umformwerkzeugs.
[0003] Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer Schmiedevorform
für das Schmieden eines Schmiedeteils, bei welchem mit einem Umformwerkzeug eine Kontur
eines Werkstücks zu einer Schmiedevorformkontur umgeformt wird, wobei die Schmiedevorformkontur
einer ersten Schmiedeteilkontur mit einer erforderlichen Volumenvorverteilung des
zu schmiedenden Schmiedeteils entspricht.
[0004] Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Umformvorrichtung oder eine Warmstauchvorrichtung
zum Erzeugen einer Schmiedevorform für das Schmieden eines Schmiedeteils mit einem
Umformwerkzeug, bei welcher das Umformwerkzeug eine Werkstückumformkontur mit veränderlichen
Querschnitten aufweist, mittels welcher eine Volumenvorverteilung an der Schmiedevorform
erzeugbar ist.
[0005] Auch betrifft die Erfindung eine Umformvorrichtung oder eine Warmstauchvorrichtung
zum Umformen eines Werkstücks umfassend ein Umformwerkzeug mit einer Kavität als Werkstückumformkontur,
bei welcher das Umformwerkzeug eine Festmatrize und eine hierzu korrespondierende
Klemmmatrize aufweist, wobei die Festmatrize und die Klemmmatrize gemeinsam die Kavität
ausgestalten.
[0006] Es ist bekannt, für ein Schmieden von Schmiedeteilen noch vor einer ersten Schmiedestufe
aus einem im Wesentlichen zylindrischen Werkstück eine Schmiedevorform mit veränderlichen
Querschnitten zu erzeugen, die anschließend in Gestalt eines Halbzeugs für eine erste
Schmiedestufe bereitgestellt wird. Hierbei dient das Erzeugen einer Vorform insbesondere
dazu, bereits Volumenanhäufungen zu erzielen, so dass die nachfolgenden Schmiedestufen
einfacher und insbesondere unter minimalem Materialverlust durchgeführt werden können.
[0007] Das Umformen des im Wesentlichen zylindrischen Werkstücks zu der Schmiedevorform
geschieht im Stand der Technik mittels Quer- und/oder Reckwalzverfahren, bei welchen
an dem im Wesentlichen zylindrischen Werkstück eine Schmiedevorform mit einer bereits
definierten Volumenvorverteilung angearbeitet wird. Hierdurch gelingt der Einstieg
in den eigentlichen Schmiedeprozess wesentlich leichter.
[0008] Entsprechende Walzwerkzeuge für die bekannten Quer- und/oder Reckwalzverfahren sind
jedoch nicht nur kostenintensiv in der Herstellung, sondern bieten darüber hinaus
speziell hinsichtlich einer erforderlichen Volumenverteilung an der Schmiedevorform
nur geringe Nachstell- bzw. Korrekturmöglichkeiten.
[0009] Andererseits ist es aus der
DE 199 16 590 A1, Schmiedevorformen durch Stauchen bereitzustellen, wobei hierzu ein Stauchen in eine
Kavität vorgenommen wird, bei welchem durch Matrizen eine Kavität gebildet wird, in
welche ein Stauchstempel eintaucht, um das Werkstück entsprechend in die Kavität hinein
umzuformen, so dass dessen Oberfläche anschließend im Wesentlichen der Oberfläche
der Werkstückumforminnenkontur der Kavität entspricht.
[0010] Beim Stauchen ist allerdings zu unterscheiden zwischen einem Stauchen in eine Kavität,
wie dieses in der
DE 199 16 590 A1 offenbart ist, und einem freiem Stauchen, wie dieses in der
DE 1 301 297 B1 offenbart ist und bei welchem keine Kavität vorgesehen ist und ein Werkstück beidseits
eines Verformungsbereichs mittels Klemmbacken eingeklemmt wird, die dann stauchend
aufeinander zu bewegt werden, wobei sich das Material beim Stauchen in den Zwischenraum
zwischen den beiden Klemmbacken frei aufbaut.
[0011] Während ein freies Stauchen naturgemäß nur wenige Eingriffsmöglichkeiten zur Erzeugung
von Masseunterschieden über den Halbzeugquerschnitt im gestauchten Bereich ermöglicht,
offenbart gerade die
DE 199 16 590 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung großer Masseunterschiede über den
Halbzeugquerschnitt, wobei dieses jedoch für komplexe zu schmiedende Produkte immer
noch zu erheblichem Ausschuss führt, so dass weiterhin auf herkömmliche Quer- und/oder
Reckwalzverfahren zurückgegriffen werden muss.
[0012] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung insbesondere die vorstehend genannten Nachteile
beim Erzeugen einer Schmiedevorform mittels herkömmlicher Quer- und/oder Reckwalzverfahren
zu beheben.
[0013] Nach einem ersten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung von einer Verwendung eines
Warmstauchverfahrens zum Erzeugen einer Schmiedevorform mit veränderlichen Querschnitten
zum Herstellen eines Schmiedeteils gelöst.
[0014] Erfindungsgemäß können durch die Verwendung des Warmstauchverfahrens die vorstehend
genannten Nachteile abgestellt werden, wobei insbesondere in Abweichung von der
DE 199 16 90 A1 gerade die Bereitstellung einer Schmiedevorform mit axial veränderlichen Querschnitten
Schmiedevorformen ermöglicht, die sehr weitgehend bereits in der Masseverteilung dem
geschmiedeten Erzeugnis entsprechend. Zudem sind Umformwerkzeuge für das Warmstauchverfahren
wesentlich günstiger als die für herkömmliche Quer- und/oder Reckwalzverfahren immer
noch genutzten Werkzeuge.
[0015] Darüber hinaus können vorteilhafter Weise auch geometrisch komplexere Schmiedevorformen
erzeugt werden, wenn dieses erforderlich erscheint.
[0016] Die Beschreibung "veränderliche Querschnitte" bezeichnet im Sinne der Erfindung Querschnitte,
welche in Längserstreckung der Schmiedevorform unterschiedlich sind.
[0017] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die vorliegende Aufgabe auch von der
Verwendung eines Umformwerkzeugs mit einer Kavität zum Erzeugen einer Schmiedevorform
mit veränderlichen Querschnitten zum Herstellen eines Schmiedeteils gelöst.
[0018] Bisher wurde eine Schmiedevorformkontur mittels einer rotationssymmetrischen Werkzeugaußenseite
eines Walzwerkzeugs erzeugt. Diese rotationssymmetrischen Walzwerkzeuge sind in der
Herstellung jedoch teurer als eine Kavität aufweisende Umformwerkzeuge. Andererseits
offenbart die
DE 199 16 590 A1 in Längserstreckungsrichtung bzw. axial veränderliche Kavitäten nicht.
[0019] Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Verfahren zum Erzeugen
einer Schmiedevorform für das Schmieden eines Schmiedeteils, bei welchem mit einem
Umformwerkzeug eine Kontur eines Werkstücks zu einer Schmiedevorformkontur umgeformt
wird, gelöst, wobei das Werkstück in eine Kavität des Umformwerkzeugs eingebracht,
das Werkstück in dem Umformwerkzeug zu einer Schmiedevorform mit veränderlichen Querschnitten
gestaucht und daran anschließend als Schmiedevorform mit einer definierten Volumenvorverteilung
für einen nachfolgenden Schmiedeprozess bereitgestellt werden kann.
[0020] Erfindungsgemäß wird das Werkstück mittels einer Kavität mit veränderlichem Querschnitt
des Umformwerkzeugs zu der Schmiedevorform umgeformt. Hierdurch können vorteilhafter
Weise geometrisch wesentlich komplexere Geometrien an der Schmiedevorform erzeugt
werden.
[0021] Eine weiterführende Verfahrensvariante sieht vor, dass die Schmiedevorform mit einer
ersten Schmiedeteilkontur erzeugt wird.
[0022] Idealerweise entspricht die Schmiedevorformkontur bereits einer Kontur eines Schmiedeteils
nach einer ersten Schmiedestufe. Hierdurch können hochwertigere Schmiedeteile mit
einer noch homogeneren Materialstruktur hergestellt werden.
[0023] An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei dem hier verwendeten Werkstück in
der Regel im Wesentlichen um ein zylindrisches Werkstück oder sonstiges sich längs
erstreckendes Werkstück ohne eine differenziertere Volumenverteilung entlang seiner
Längserstreckung handelt. Die hieraus herzustellenden Schmiedeteile, wie beispielsweise
Pleuel oder Kolbenstangen, hingegen weisen eine äußerst komplexe Form auf, was dazu
führt, dass selbst bei einem Bereitstellen einer Vorform verhältnismäßig viel Material
während des Schiedens verloren geht.
[0024] Die Aufgabe der Erfindung wird vorrichtungstechnisch von einer Umformvorrichtung
bzw. von einer Warmstauchvorrichtung zum Erzeugen einer Schmiedevorform für das Schmieden
eines Schmiedeteils mit einem Umformwerkzeug, insbesondere zum Durchführen des vorstehend
beschriebenen Verfahrens, gelöst, bei welcher das Umformwerkzeug eine Werkstückumformkontur
mit veränderlichen Querschnitten aufweist, mittels welcher eine Volumenvorverteilung
an der Schmiedevorform erzeugbar ist, wobei das Umformwerkzeug eine Kavität mit veränderlichen
Querschnitten aufweist.
[0025] Erfindungsgemäß weist das Umformwerkzeug der Umformvorrichtung zum Erzeugen der Schmiedevorform
erstmals eine Kavität auf, wodurch sich speziell eine Umformvorrichtung zum Erzeugen
einer Schmiedevorform von bisher bekannten gattungsgemäßen Umformvorrichtungen mit
einem Walzwerkzeug erfindungswesentlich unterscheidet.
[0026] Vorteilhafter Weise kann ein Umformwerkzeug wesentlich einfacher und kostengünstiger
hergestellt werden als ein entsprechendes Walzwerkzeug.
[0027] Ist die Kavität von einer Festmatrize und einer hierzu korrespondierenden Klemmmatrize
ausgestaltet, kann das Umformwerkzeug zum Erzeugen der Schmiedevorform besonders einfach
hergestellt werden.
[0028] Zudem lassen sich problemlos rotationsunsymmetrische Schmiedevorformkonturen erzeugen,
indem eine Festmatrize und eine hierzu radial gegenüberliegende Klemmmatrize hinsichtlich
Ihrer Teilkavitäten unterschiedlich bzw. dementsprechend gestaltet sind. Insbesondere
wird hierdurch ein Entnehmen der Schmiedevorform erheblich erleichtert, da durch die
Volumenanhäufung die längliche Struktur des Werkstücks derart verändert werden kann,
dass ein axiales Entnehmen aus dem Umformwerkzeug ausgeschlossen ist.
[0029] Eine außerordentlich bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass das Umformwerkzeug
mehr als ein Längssegment umfasst und dass die Längssegmente axial hintereinander
an einer gemeinsamen Axialführungseinrichtung angeordnet sind.
[0030] Vorteilhafter Weise splittet sich das für die Umformvorrichtung zum Erzeugen einer
Schmiedevorform erfinderische Umformwerkzeug in wenigstens zwei Längssegmente auf.
Hierdurch ergeben sich vorteilhafter Weise sehr flexible Änderungsmöglichkeiten hinsichtlich
einer zu gestaltenden Schmiedevorformkontur, da durch ein Auswechseln einzelner Längssegmente
die Kavität des Umformwerkzeugs auf baulich sehr einfache Weise vielfältig variiert
werden kann.
[0031] Die Längssegmente können zudem besonders einfach zueinander positioniert werden,
wenn sie axial hintereinander auf der gemeinsamen Axialführungseinrichtung angeordnet
sind.
[0032] Insofern wird die Aufgabe der Erfindung alternativ oder kumulativ auch von einer
Umformvorrichtung oder einer Warmstauchvorrichtung, insbesondere zum Durchführen des
vorstehend beschriebenen Verfahrens, zum Umformen eines Werkstücks umfassend ein Umformwerkzeug
mit einer Kavität als Werkstückumformkontur, bei welcher das Umformwerkzeug eine Festmatrize
und eine hierzu korrespondierende Klemmmatrize aufweist, wobei die Festmatrize und
die Klemmmatrize gemeinsam die Kavität ausgestalten, gelöst, und wobei sich die Umformvorrichtung
dadurch auszeichnet, dass das Umformwerkzeug mehr als ein Längssegment umfasst und
dass die Längssegmente axial hintereinander an einer gemeinsamen Axialführungseinrichtung
angeordnet sind.
[0033] Idealerweise können die einzelnen Längssegmente konstruktiv einfach zu dem Umformwerkzeug
zusammengefügt werden, insbesondere wenn sie axial hintereinander auf der gemeinsamen
Axialführungseinrichtung befestigt werden. Je nach konkreter Umsetzung vorliegender
Erfindung ist es möglich, dass die Längssegmente erst während des Umformvorgangs zu
einer gemeinsamen Kavität, insbesondere in Längsrichtung, zueinander positioniert
werden. Insofern kann beispielsweise ggf. ein Werkstück zu Anwendung kommen, welches
länger ist als die durch das Umformwerkzeug bereitgestellt Kavität. Die Längssegmente
werden dann zu beginn des Stauchvorgangs voneinander beabstandet angeordnet. Erfolgt
nun ein Stauchvorgang in Längsrichtung so kann durch geeignete Wahl der freien Strecken
des Werkstücks beim Beginn des Stauchens gewährleistet werden, dass Volumen zunächst
in vorbereiteten Kavitäten des Werkzeugs und nicht in den freien Bereichen zwischen
den Längssegmenten angehäuft wird. Insofern schrumpft die Längserstreckung des Werkzeugs
durch die erste Materialanhäufung in diese Kavitäten, wodurch die Längssegmente zu
einer Gesamtkavität zusammengeschoben werden, was letztlich dann ein Ausbrechen von
Material in die Zwischenräume zwischen den Längssegmenten verhindert. je nach konkreter
Umsetzung dieses Teilaspekts der vorliegender Erfindung kann eines oder jedes der
Längssegmente einen Gegenanschlag, Positionieranschlag oder einen eigenen Antrieb
aufweisen, so dass gewährleistet ist, dass das entsprechende Längssegment in einer
vorbestimmen Ausgangsposition positioniert ist, wenn der Stauchvorgang beginnt.
[0034] Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Umformvorrichtung eine Halteeinrichtung mit
Halteelemente aufweist und die Halteelemente eine erste Aufnahme für Längssegmente
des Umformwerkzeugs und eine zweite Aufnahme für eine gemeinsame Axialführungseinrichtung
aufweisen.
[0035] Sind die Längssegmente des Umformwerkzeugs austauschbar an der gemeinsamen Axialführungseinrichtung
angeordnet, kann die Umformvorrichtung besonders schnell auf eine Schmiedevorform
mit einer anderen Schmiedevorformkontur umgerüstet werden.
[0036] Nahezu jegliche Arbeiten an dem Umformwerkzeug können zügiger erledigt werden, wenn
wenigstens eines der Längssegmente gegenüber einem weiteren der Längssegmente axial
verschieblich an der Axialführungseinrichtung gelagert ist. Hierbei kann es, insbesondere
um zu Beginn des Verpressens einen Abstand zwischen den Längssegmente belassen zu
können, von Vorteil sein, wenn die Axialführungseinrichtung einen Axialschiebweg aufweist,
der länger als die hintereinander angeordneten Längssegmente ist.
[0037] Beispielsweise kann durch eine simpel gestaltete Verstellung der einzelnen Matrizen
zueinander eine Volumenaufteilung des Ausgangsmaterials des Werkstücks nachträglich
im Umformwerkzeug vorteilhaft korrigiert werden.
[0038] Weist jedes der Längssegmente eine Festmatrize und eine Klemmmatrize auf, können
Werkstückumformkonturen an dem Umformwerkzeug noch variantenreicher angearbeitet werden.
[0039] Insofern hat es sich auch als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Umformwerkzeug
mehr als eine Festmatrize und/oder mehr als eine Klemmmatrize aufweist.
[0040] Ein besonders schneller Austausch von einzelnen oder auch allen Längssegmenten kann
erzielt werden, wenn zwei jeweils axial benachbarte Festmatrizen und/oder zwei jeweils
axial benachbarte Klemmmatrizen des Umformwerkzeugs axial lose aneinander liegend
angeordnet sind.
[0041] Somit ist es auch vorteilhaft, wenn eine Axialführungseinrichtung einen Axialanschlag
für das Umformwerkzeug bzw. für Längssegmente des Umformwerkzeugs, insbesondere für
eine Festmatrize des Umformwerkzeugs, aufweist. Idealweise liegt der Axialanschlag
derjenigen Seite des Umformwerkzeugs gegenüber, an welcher ein axial verschieblicher
Stauchstempel zum Stauchen des Werkstücks vorgesehen ist. Insofern können Stauchkräfte
besonders gut in den Axialanschlag eingeleitet werden.
[0042] Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Umformvorrichtung einen einzigen
Axialanschlag für das Umformwerkzeug und mehr als eine Radialhalteeinrichtung für
das Umformwerkzeug aufweist. Insbesondere durch den einzigen Axialanschlag kann die
Umformvorrichtung wesentlich einfacher gebaut werden. Und mittels der Radialhalteeinrichtungen
kann baulich einfach ein radiales Ausbrechen der einzelnen Längssegmente verhindert
werden.
[0043] Werden die Längssegmente mittels der gemeinsamen Axialführungseinrichtung sowohl
axial als auch radial zusammengehalten, kann der konstruktive Aufwand an der vorliegenden
Umformvorrichtung weiter reduziert werden.
[0044] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Umformwerkzeug mittels wenigstens einer
Festmatrize an einer gemeinsamen Axialführungseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch
kann insbesondere ein Montage- bzw. Demontageaufwand vereinfacht werden.
[0045] Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn eine Klemmmatrize des
Umformwerkzeugs an einer Festmatrize des Umformwerkzeugs jeweils fest, aber gelenkig
angeordnet ist. Insofern kann die Klemmmatrize konstruktiv einfach mittels der zugehörigen
Festmatrize an der gemeinsamen Axialführungseinrichtung befestigt werden. Darüber
hinaus ist die Kavität gut zugänglich.
[0046] Zudem lassen sich problemlos rotationsunsymmetrische Schmiedevorformkonturen erzeugen,
wenn das vorliegende Umformwerkzeug eine unsymmetrische Werkstückumforminnenkontur
aufweist.
[0047] Speziell mit Blick auf die Kavität des vorliegenden Umformwerkzeugs ist es vorteilhaft,
wenn die Kavität sowohl radial als auch axial mehrteilig ausgestaltet, insbesondere
veränderlich ausgestaltbar, ist. Hierdurch ist insbesondere eine hohe Anpassungsmöglichkeit
hinsichtlich der Schmiedevorformkontur gegeben.
[0048] Um bei einer größeren Kavität während des Umformens des Werkstücks die Gefahr eines
Ausknicken des Werkstücks innerhalb der Kavität zu vermeiden, sieht eine sehr vorteilhafte
Ausführungsvariante vor, dass das Umformwerkzeug an einer einem Stauchstempel zugewandten
Seite einen designierten Innendurchmesser, insbesondere beispielsweise zum verbesserten
Führen des Stauchstempels, aufweist, wobei das Umformwerkzeug in Teilräumen der Kavität
mit einem größeren Teilraumdurchmesser als der designierte Innendurchmesser Mittel
zum partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers aufweist.
[0049] Diese Reduktion erfolgt vorzugsweise senkrecht zu dem größeren Teilraumdurchmesser.
[0050] Die Mittel zum partiellen Reduzieren ermöglichen einen früheren Eingriff des Umformwerkzeugs
an bzw. in das umzuformende Werkstück und führen bzw. halten es bereits dann in Position,
lange bevor die übrigen Ränder der Kavität mit dem Werkstück in Kontakt kommen.
[0051] Es versteht sich, dass die Mittel zum Partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers
entlang der gesamten Stauchachse vorgesehen werden können. Besonders vorteilhaft sind
sie jedoch dort, wo die Kavität Bereiche umfasst, in welchen eine Kavitätslänge 1,5-mal
oder 2-mal so groß ist wie der dazugehörige Kavitätsinnendurchmesser des Umformwerkzeugs.
[0052] Insofern ist es vorteilhaft, wenn das Umformwerkzeug in Teilräumen mit einer Teilraumlänge
größer als 1,5-mal des Teilraumdurchmessers des diesbezüglichen Teilraums Mittel zum
partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers aufweist.
[0053] Konstruktiv einfach können die Mittel zum partiellen Reduzieren innerhalb der Kavität
ausgestaltet sein, wenn die Mittel zum partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers
einen Flankendorn aufweisen, welcher in die Kavität des Umformwerkzeugs partiell hinein
ragt.
[0054] Bei einer diesbezüglich vorteilhaften Verfahrensvariante werden, beispielsweise über
dementsprechende Flankendorne, Anformbereiche oder sonstige Mittel zum partiellen
Reduzieren, bereits während eines Schließens des Umformwerkzeugs zumindest bereichsweise
auf das Werkstück Radialpresskräfte ausgeübt, die insbesondere im Wesentlichen senkrecht
zur axialen Stauchrichtung verlaufen. Vorteilhafter Weise wird das Werkstück hierbei
zumindest partiell angeformt, so dass schon vor dem eigentlichen Axialstauchprozess
ein Sollfließverhalten erzielt wird, welches ein seitliches, insbesondere asymmetrisches,
Ausbrechen des Werkstückmaterials innerhalb der Kavität verhindert. Somit kann sichergestellt
werden, dass die Kavität in gewünschter Weise von dem Werkstück ausgefüllt wird, auch
wenn diese verhältnismäßig groß gewählt ist.
[0055] Dementsprechend ist auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung,
ggf. aber auch in Kombination mit weiteren Merkmalen vorliegender Erfindung, ein Verfahren
zum Erzeugen einer Schmiedevorform für das Schmieden eines Schmiedeteils vorteilhaft,
bei welchem mit einem Umformwerkzeug eine Kontur eines Werkstücks zu einer Schmiedevorformkontur
umgeformt wird und welches sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück in eine Kavität
des Umformwerkzeugs eingebracht und beim Schließen der Kavität zumindest partiell
angeformt wird, das Werkstück anschließend in dem Umformwerkzeug zu einer Schmiedevorform
gestaucht wird und daran anschließend als Schmiedevorform mit einer definierten Volumenvorverteilung
für einen nachfolgenden Schmiedeprozess bereitgestellt werden kann.
[0056] Insofern kann vorteilhafter Weise die Gefahr eines Ausknickens des Werkstücks während
seines Umformens nahezu ausgeschlossen werden.
[0057] Die Radialpresskräfte können hierbei gut von den Mitteln zum partiellen Reduzieren
auf das Werkstück ausgeübt werden.
[0058] Da die vorliegenden Mittel zum partiellen Reduzieren ein Umformwerkzeug bereits für
sich vorteilhaft weiter entwickeln, sind die diesbezüglichen konstruktiven und verfahrenstechnischen
Merkmale auch ohne die übrigen Merkmale der Erfindung erfinderisch.
[0059] Hierbei kann das Werkstück plastisch angeformt werden, so dass bereits bei Schließen
der Kavität oder auch durch andere Maßnahmen vor dem Stauchen ein Umformprozess stattfindet.
Andererseits ist es auch denkbar, dass das Werkstück lediglich elastisch angeformt
wird. Schon dieses bringt Vorspannungen und Kräfte in das Werkstück ein, die ein unkontrolliertes
Ausbrechen während des Stauchens verhindern.
[0060] Die Mittel zum partiellen Reduzieren können sowohl durch einen Formschluss als auch
durch einen Reibschluss mit dem Werkstück in Wechselwirkung treten und so, wie bereits
vorstehend beschrieben, den Stauchvorgang entsprechend vorteilhaft beeinflussen. hierbei
reicht es insbesondere bereits aus, wenn das Werkstück bereits vor dem Stauchen reibschlüssig,
eben beispielsweise durch die Mittel zum partiellen Reduzieren, gehalten wird. Ein
Formschluss ist hierzu nicht zwingend notwendig, kann jedoch ggf. wesentlich größere
Materialumverteilungen ermöglichen. Insbesondere im Zusammenspiel mit einem lediglich
elastischen Anformen können durch einen Reibschluss minimale Kräfte bei Schließen
der Kavität realisiert werden.
[0061] Während man an sich bestrebt sein wird, die Vorform in einem Stauchprozess bereitzustellen,
ist es denkbar, mehrere entsprechende Stauchprozesse hintereinander vorzusehen, insbesondere
um axial noch größere Materialverlagerungen bzw. axial noch größere veränderliche
Querschnitte vorzusehen.
[0062] Die vorliegend erläuterten Verfahren und Vorrichtungen eignen sich insbesondere für
Werkstücke, die im Wesentlichen in einer axialen Längserstreckungsrichtung vorliegen,
wie beispielsweise für Stangen o.ä., und die dann entsprechend geschmiedet werden
sollen, wobei es in der Regel auch darauf ankommt, dass die bei derartigen axial längsgestreckten
Werkstücken die Schmiederichtung in Bezug auf die Korn- und Gefügelinien und-flächen
des Ausgangswerkstückes in geeigneter Richtung liegt, damit eine möglichst hohe Festigkeit
des Endprodukt gewährleistet werden kann. Insofern ist es insbesondere von Vorteil,
wenn die Stauchprozesse dementsprechend parallel zur Längserstreckungsrichtung erfolgen
bzw. wenn ein entsprechender Stauchstempel parallel zu dieser Längserstreckungsrichtung
auf das Werkstück wirkt.
[0063] Mittels der vorstehend beschriebenen Umformvorrichtung gelingt insbesondere eine
komplexe Ausbildung einer Werkzeuggravur, mittels welcher vorteilhafter Weise verhindert
werden kann, dass der Rohling bzw. das Werkstück bei der Umformung auch oberhalb des
möglichen Stauchverhältnisses ausknickt.
[0064] Es versteht sich, dass die in den nebengeordneten Ansprüchen beanspruchten Gegenstände,
Verwendungen und Vorrichtung einzeln, insbesondere auch im Zusammenspiel der Merkmalsgruppen
zweier oder mehrerer Ansprüche entsprechend vorteilhaft zur Anwendung kommen können.
[0065] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand anliegender
Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen einerseits beispielhaft
eine Warmstauchvorrichtung, welche erfindungsgemäß ein Schmiedevorform-Werkzeug aufweist,
und andererseits eine Umformvorrichtung zum Umformen eines Werkstücks dargestellt
und beschrieben sind.
[0066] In der Zeichnung zeigen:
- Figur 1
- schematisch eine erste Ansicht einer Warmstauchvorrichtung mit einem geöffneten Umformwerkzeug
zum Erzeugen einer Schmiedevorformkontur an einem Werkstück;
- Figur 2
- schematisch eine weitere Ansicht des geöffneten Umformwerkzeugs aus der Figur 1 mit
eingelegtem Werkstück vor einer Stauchphase;
- Figur 3
- schematisch eine Ansicht des Umformwerkzeugs aus den Figuren 1 und 2 in geschlossenem
Zustand während einer Stauchphase;
- Figur 4
- schematisch nochmals eine Ansicht des wiedergeöffneten Umformwerkzeugs aus den Figuren
1 bis 3 mit einer fertig gestauchten Schmiedevorform nach der Stauchphase;
- Figur 5
- schematisch eine Querschnittsansicht durch ein vorderes Längssegment der Warmstauchvorrichtung
aus den Figuren 1 bis 4 bei geöffnetem Umformwerkzeug;
- Figur 6
- schematisch eine Querschnittsansicht durch das vordere Längssegment der Warmstauchvorrichtung
aus den Figuren 1 bis 5 bei geschlossenem Umformwerkzeug;
- Figur 7
- schematisch eine Ansicht einer vorderen, mittleren und hinteren Festmatrize des Umformwerkzeugs;
- Figur 8
- schematisch eine Ansicht der Festmatrizen des Umformwerkzeugs nach Figur 7 in zusammengeschobenem
Zustand mit vier zugehörigen Querschnitten; und
- Figur 9
- schematisch eine Ansicht weiterer vorderer, mittlerer und hinterer Festmatrizen eines
Umformwerkzeugs in zusammengeschobenem Zustand mit vier zugehörigen Querschnitten
in ähnlicher Darstellung wie Figur 8.
[0067] Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Umformvorrichtung 1 umfasst ein Umformwerkzeug
2, welches in der Darstellung gemäß der Figur 1 geöffnet abgebildet ist.
[0068] Die Umformvorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Warmstauchvorrichtung
3.
[0069] Das Umformwerkzeug 2 ist hinsichtlich einer Stauchachse 4 eines Stauchstempels 5
der Umformvorrichtung 1 radial in eine Oberteil 6 und in ein Unterteil 7 zweigeteilt
ausgestaltet.
[0070] Der Stauchstempel 5 ist durch eine Stempelführung 5A hindurch geführt und er kann
durch einen hier nicht weiter gezeigten Antrieb fluchtend zur Stauchachse 4 in das
Umformwerkzeug 2 hinein oder aus dem Umformwerkzeug 2 heraus bewegt werden.
[0071] Das Umformwerkzeug 2 weist eine Kavität 8 mit veränderlichen Querschnitten 9 auf,
die dementsprechend innerhalb des Umformwerkzeugs 2 eine unsymmetrische Werkstückumforminnenkontur
10 bereitstellt.
[0072] Das Umformwerkzeug 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich in drei Längssegmente
11, 12 und 13 unterteilt, wobei das vordere Längssegment 11 eine vordere Festmatrize
14 und eine vordere Klemmmatrize 15, das mittlere Längssegment 12 eine mittlere Festmatrize
16 und eine mittlere Klemmmatrize 17 sowie das hintere Längssegment 13 eine hintere
Festmatrize 18 und eine hintere Klemmmatrize 19 umfasst.
[0073] Insofern ist die Kavität 8 sowohl radial als auch axial mehrteilig ausgestaltet.
[0074] Jede der Klemmmatrizen 15, 17 bzw. 19 ist an der ihr zugeordneten Festmatrize 14,
16 bzw. 18 mittels einer entsprechenden Gelenkverbindung 20 fest, aber gelenkig angeordnet.
Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen auch andere Anordnungen der unterschiedlichen
Matrizen sowie abweichende Maßnahmen zu einer Positionierung derselben zueinander
vorgesehen sein können.
[0075] Die Umformvorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels zeichnet sich darüber hinaus
durch eine gemeinsame Axialführungseinrichtung 21 aus, an welcher alle Festmatrizen
14, 16 und 18 über die jeweilige Gelenkverbindung 20 - und somit indirekt auch alle
Klemmmatrizen 15, 17 und 19 - axial verschieblich hintereinander befestigt sind.
[0076] Die Axialführungseinrichtung 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel konstruktiv einfach
als eine einzige Lineartraverse ausgestaltet. Sie kann aber auch als mehrteiliges
Bauteil bzw. Bauteilgruppe realisiert sein, sollte dies erforderlich sein.
[0077] Damit die einzelnen Längssegmente 11, 12 und 13 an der gemeinsamen Axialführungseinrichtung
21 zudem schnell ausgetauscht werden können, verfügt die Umformvorrichtung 1 noch
über eine Halteeinrichtung 22 mit Halteelementen 23, 24 und 25.
[0078] Mittels der Halteelemente 23, 24 und 25 werden die Längssegmente 11, 12 bzw. 13 verschieblich
an der gemeinsamen Axialführungseinrichtung 21 fixiert.
[0079] Die einzelnen Festmatrizen 14, 16 bzw. 18 sind bei vorliegendem Ausführungsbeispiel
mittels Schraubverbindungen 26 an den jeweiligen Halteelementen 23, 24 und 15 angeschraubt.
Es versteht sich, dass hier auch andere Verbindungsmöglichkeiten, wie beispielsweise
Schnellspanner oder Formschlussverbindungen, vorgesehen sein können.
[0080] Da insbesondere zwei jeweils axial benachbarte Festmatrizen 14, 16, 18 des Umformwerkzeugs
2 axial lose aneinander liegend angeordnet sind, weist die Umformvorrichtung 1 einen
Axialanschlag 27 auf, an welchem sich speziell die Festmatrizen 14, 16, 18 während
eines Stauchprozesses axial abstützen können.
[0081] Der Axialanschlag 27 ist in diesem Ausführungsbeispiel konstruktiv einfach als eine
austauschbare Komponente der Axialführungseinrichtung 21 ausgebildet.
[0082] Zum Erzeugen einer Schmiedevorform 30 (siehe Figur 4) mit einer Schmiedevorformkontur
31 mit veränderlichen Querschnitten 32 für das anschließende Schmieden eines hier
nicht gezeigten Schmiedeteils wird in die Kavität 8 ein Werkstück 33 mit einer im
Wesentlichen zylindrischen Kontur 34 eingelegt (siehe Figur 2).
[0083] Anschließend wird das Umformwerkzeug 2 geschlossen, so wie es in der Figur 3 dargestellt
ist. Die jeweils auf die Festmatrizen 14, 16 bzw. 18 abgesenkten Klemmmatrizen 15,
17 bzw. 19 werden jeweils mittels einer Schnellklemmeinrichtung 35, 36 bzw. 37 verriegelt.
Insofern ist ein Aufspringen der Umformvorrichtung 2 während des Stauchprozesses ausgeschlossen.
[0084] Nun kann die eigentliche Stauchphase gemäß einer Stauchbewegung 38 (siehe Figur 3)
erfolgen, in welchem die Anordnung um den Stauchstempel 5 und der Stempelführung 5A
herum einerseits die einzelnen Längssegmente 11, 12 und 13 gegen den Axialanschlag
27 schiebt und andererseits gleichzeitig der Stauchstempel 5 das Werkstück 33 innerhalb
der Kavität 8 staucht, wobei das Werkstück 33 zu der Schmiedevorform 30 mit den veränderlichen
Querschnitten 32 umgeformt wird.
[0085] Vorteilhafter Weise hat die Schmiedevorform 30 nun eine definierte Volumenverteilung,
welche im Wesentlichen derjenigen eines Schmiedeteils nach einem ersten Schmiedeschritt
entspricht.
[0086] Insofern wird erfindungsgemäß erstmals ein Warmstauchverfahren zum Erzeugen einer
Schmiedevorform 30 mit veränderlichen Querschnitten 32 zum Herstellen eines Schmiedeteils
verwendet.
[0087] Die Schnittdarstellung gemäß der Figur 5 zeigt die Umformvorrichtung 1 im Bereich
des vorderen Längssegmentes 11 mit geöffnetem Umformwerkzeug 2.
[0088] Die vordere Festmatrize 14 des Umformwerkzeugs 2 ist mit zwei ersten Schrauben 40
und 41 der Schraubverbindung 26 an dem ersten Halteelement 23 der Halteeinrichtung
22 befestigt.
[0089] Nach der gezeigten Schnittdarstellung erkennt man gut, dass das erste Halteelement
23 einen der vorderen Festmatrize 14 zugewandten oberen Teil 42 und einen der Axialführungseinrichtung
21 zugewandten unteren Teil 43 aufweist.
[0090] Das obere Teil 42 ist hierbei mit zwei Innensechskantschrauben 44 und 45 an dem unteren
Teil 43 angeschraubt, wobei es sich versteht, dass diesbezüglich bei anderen Ausführungsformen
auch andere Befestigungsarten oder auch eine einstückige Ausgestaltung der Festmatrize
14 vorgesehen sein kann. Die übrigen Festmatrizen 16, 18 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
ähnlich aufgebaut, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss.
[0091] Die Axialführungseinrichtung 21 umfasst ein Fußteil 46 und ein Führungsteil 47, an
welchem die Längssegmente 11, 12 und 13 des Umformwerkzeugs 2 verschieblich gelagert
sind.
[0092] Das Führungsteil 47 ist entlang der Axialführungseinrichtung 21 mit einer Reihe von
weiteren Schrauben 48 an dem Fußteil 46 geschraubt.
[0093] An das obere Teil 42 des ersten Halteelements 23 ist die erste Schnellklemmverbindung
35 der Gelenkverbindung 20 mit einer Flanschverschraubung 49 angeflanscht.
[0094] Die Schnellklemmverbindung 35 weist einen Hebelmechanismus 50 auf, mittels welchem
das vordere Längssegment 11 des Umformwerkzeugs 2 manuell geöffnet bzw. geschlossen
werden kann.
[0095] Während die Schnellklemmverbindung 35 mittels eines unteren Schenkels 51 mit dem
oberen Teil 42 korrespondiert, ist die Schnellklemmverbindung 35 mit einem entsprechenden
oberen Schenkel 52 an der vorderen Klemmmatrize 15 angeschraubt. Hierfür ist eine
Schraubbefestigung 53 vorgesehen.
[0096] Es versteht sich, dass statt einer manuellen Bedienung auch ein motorischer, insbesondere
auch ein hydraulischer oder pneumatischer, Antrieb vorgesehen sein kann.
[0097] Die Schnittdarstellung gemäß der Figur 6 zeigt die Umformvorrichtung 1 in einem geschlossen
Zustand, bei welchem die vordere Festmatrize 14 auf der vorderen Klemmmatrize 15 abgesenkt
ist. Hierbei ist die Kavität 8 zumindest im Bereich des vorderen Längssegmentes 11
geschlossen.
[0098] Der Schnellklemmmechanismus 35 befindet sich hierbei in einer verriegelten Position
54, so dass sich die vordere Klemmmatrize 15 während eines Umformprozesses von der
vorderen Festmatrize 14 nicht abhebt und dadurch das Umformwerkzeug 2 zumindest teilweise
geöffnet werden würde.
[0099] Die Merkmale zu dem hier erläuterten ersten Längssegment 11 können auf die weiteren
Längssegmente 12 und 13 übertragen werden, so dass diese nicht zusätzlich erläutert
werden müssen.
[0100] Jeweils in einer schematischen Aufsicht gemäß der Figuren 7 und 8 sind die vordere
Festmatrize 14, die mittlere Festmatrize 16 und die hintere Festmatrize 18 nochmals
beispielhaft gezeigt. Die Festmatrizen 14, 16 und 18 sind entlang der Stauchachse
4 axial hintereinander angeordnet und werden insbesondere während des Stauchens axial
von der Anordnung nach Figur 7 zur der Anordnung nach Figur 8 zusammengefahren. Zwar
ist diese Verfahrensführung nicht zwingend und es ist denkbar, dass die Matrizen bereits
vor dem Stauchen zusammengefahren sind bzw. sogar in axialer Richtung lediglich ein
Matrize zur Anwendung kommt, wobei dieses jedoch zu verhältnismäßigen großen Axialbewegungen
zwischen Werkstück und Werkzeug gerade im Bereich der Innenwandung des Werkstücks
führt, welche einerseits den Verschleiß und andererseits den Energieverbrauch erhöhen.
[0101] Die vordere Festmatrize 14 gestaltet einen ersten unteren Teilraum 55 der Kavität
8 des Umformwerkzeugs 2 aus. Entsprechend bilden die mittlere Festmatrize 16 einen
zweiten unteren Teilraum 56 und die hintere Festmatrize 18 einen dritten unteren Teilraum
57 der Kavität 8 aus. Hinzu kommen noch entsprechende obere Teilräume (nicht gezeigt)
der Klemmmatrizen 15, 17 und 19. Es ist leicht verständlich, dass hierdurch die Kavität
8 hinsichtlich der Werkstückumforminnenkontur 10 insgesamt komplex und vielseitig
variiert werden kann und insbesondere unterschiedlichste veränderliche Querschnitte
9 der Kavität 8 dargestellt sein können, wie sie in Figur 8 exemplarisch dargestellt
sind, die dann zu entsprechend veränderlichen Querschnitten 32 der Schmiedevorform
30 führen können.
[0102] Die Teilräume 55, 56 und 57 der Festmatrizen 14, 16, 18 sowie die entsprechenden
Teilräume der Klemmmatrizen 15, 17, 19 sind in diesem Ausführungsbeispiel mittels
eines Erodierverfahrens verfahrenstechnisch relativ einfach in die jeweilige Matrize
14, 15, 16, 17, 18 und 19 eingearbeitet.
[0103] Hierdurch und durch die hohe Vielzahl an einzelnen Teilräumen 55, 56 und 57 etc.
sind wesentlich komplexere Schmiedevorformkonturen 31 herstellbar als dies mit herkömmlichen
Walzverfahren hinsichtlich des Erzeugens einer Schmiedevorform 30 möglich ist.
[0104] Die vordere Festmatrize 14 weist zwei Senkbohrungen 58 und 59 für die beiden zuvor
beschriebenen Schrauben 40 und 41 auf.
[0105] Entsprechende Senkbohrungen (hier nicht mehr gesondert beziffert) finden sich an
den beiden Festmatrizen 16 und 18.
[0106] Da der erste Teilraum 55 einen Teilraumdurchmesser 60 aufweist, der kritisch größer
ist als eine dazugehörigen Teilraumlänge 61 des ersten Teilraums 55, sind in dem Teilraum
55 Mittel 62 zum partiellen Reduzierens des Teilraumdurchmessers 60 vorgesehen, welche
in diesem Ausführungsbeispiel als ein Flankendorn 63 realisiert sind.
[0107] Der Flankendorn 63 umfasst vorliegend einen klemmmatrizenseitigen feststehenden Längsdorn
64 und einen festmatrizenseitigen feststehenden Längsdorn 65 (siehe Figuren 5 und
8), die in die Kavität 8 hineinragen.
[0108] Insofern ist innerhalb der Kavität 8 ein Mittel zum Indizieren eines Sollfließverhaltens
angeordnet; und zwar in Bereichen der Kavität 8, in welchen der Teilraumdurchmesser
60 größer ist als ein designierter Innendurchmesser 66 des Umformwerkzeugs 2, in welchem
der Stauchstempel 5 angeordnet bzw. geführt ist.
[0109] Somit können konstruktiv besonders einfach bereits während des Schließens des Umformwerkzeugs
2 zumindest bereichsweise auf das Werkstück 33 Radialpresskräfte ausgeübt werden,
die insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur axialen Stauchrichtung 38 verlaufen.
[0110] Insofern wird hierdurch das Werkstück 33 zumindest partiell angeformt, so dass das
entsprechende Werkstückmaterial innerhalb des Teilraums 55 vor dem eigentlichen Axialstauchprozess
mit einem gewünschten Fließverhalten fließt, wodurch ein Ausbrechen des Werkstücks
33 während des axialen Stauchens nahezu ausgeschlossen ist.
[0111] Die in Figur 9 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform
nach Figuren 1 bis 8, so dass hier identisch wirkende Baugruppen auch identisch beziffert
sind. In Abweichung von der Ausführungsform nach Figuren 1 bis 8 weist die Ausführungsform
nach Figur 9 Mittel 62 zum partiellen Reduzierens des Teilraumdurchmessers 60 auf,
die wesentlich weniger in die Kavität 8 hineinragen und das Werkstück 33 bei Schließen
der Matrizen 14 bis 19 im Wesentlichen lediglich reibschlüssig in radialer Richtung,
also parallel zum Teilraumdurchmesser 60, fixieren. Je nach konkreter Verfahrensführung
reicht hierzu bereits eine elastische Verformung durch entsprechende Anformbereiche
67, 68 der Mittel 62 zum partiellen Reduzierens des Teilraumdurchmessers 60 aus, wobei
hier ggf. auch eine plastische Verformung vorgesehen sein kann, bereits durch eine
elastische Verformung bzw. durch lediglich einen Reibschluss lässt sich die Gefahr
eines seitlichen Ausbrechens erfolgreich minimieren, um auch große, insbesondere über
die axiale Erstreckung des Werkstücks 33varieerende Querschnitte, betriebssicher ausfüllen
zu können.
[0112] Sämtliche in den Anmeldeunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
Bezugsziffernliste:
[0113]
- 1
- Umformvorrichtung
- 2
- Umformwerkzeug
- 3
- Warmstauchvorrichtung
- 4
- Stauchachse
- 5
- Stauchstempel
- 5A
- Stempelführung
- 6
- Oberteil
- 7
- Unterteil
- 8
- Kavität
- 9
- veränderliche Querschnitte
- 10
- Werkstückumforminnenkontur
- 11
- vorderes Längssegment
- 12
- mittleres Längssegment
- 13
- hinteres Längssegment
- 14
- vordere Festmatrize
- 15
- vordere Klemmmatrize
- 16
- mittlere Festmatrize
- 17
- mittlere Klemmmatrize
- 18
- hintere Festmatrize
- 19
- hintere Klemmmatrize
- 20
- Gelenkverbindung
- 21
- Axialführungseinrichtung
- 22
- Halteeinrichtung
- 23
- erstes Halteelement
- 24
- zweites Halteelement
- 25
- drittes Halteelement
- 26
- Schraubverbindungen
- 27
- Axialanschlag
- 30
- Schmiedevorform
- 31
- Schmiedevorformkontur
- 32
- veränderliche Querschnitte
- 33
- Werkstück
- 34
- zylindrische Kontur
- 35
- erste Schnellklemmeinrichtung
- 36
- zweite Schnellklemmeinrichtung
- 37
- dritte Schnellklemmeinrichtung
- 38
- Stauchbewegung
- 40
- erste Schraube
- 41
- zweite Schraube
- 42
- oberer Teil
- 43
- unterer Teil
- 44
- erste Innensechskantschraube
- 45
- zweite Innensechskantschraube
- 46
- Fußteil
- 47
- Führungsteil
- 48
- weitere Schrauben
- 49
- Flanschverschraubung
- 50
- Hebelmechanismus
- 51
- unterer Schenkel
- 52
- oberer Schenkel
- 53
- Schraubbefestigung
- 54
- verriegelte Position
- 55
- erster unterer Teilraum
- 56
- zweiter unterer Teilraum
- 57
- dritter unterer Teilraum
- 58
- erste Senkbohrung
- 59
- zweite Senkbohrung
- 60
- Teilraumdurchmesser
- 61
- Teilraumlänge
- 62
- Mittel zum Reduzieren
- 63
- Flankendorn
- 64
- Längsdorn
- 65
- Längsdorn
- 66
- designierter Innendurchmesser
- 67
- Anformbereich
- 68
- Anformbereich
1. Verwendung eines Warmstauchverfahrens zum Erzeugen einer Schmiedevorform (30) mit
veränderlichen Querschnitten (32) zum Herstellen eines Schmiedeteils.
2. Verwendung eines Umformwerkzeugs (2) mit einer Kavität (8) zum Erzeugen einer Schmiedevorform
(30) mit veränderlichen Querschnitten (32) zum Herstellen eines Schmiedeteils.
3. Verfahren zum Erzeugen einer Schmiedevorform (30) für das Schmieden eines Schmiedeteils,
bei welchem mit einem Umformwerkzeug (2) eine Kontur (34) eines Werkstücks (33) zu
einer Schmiedevorformkontur (31) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (33) in eine Kavität (8) des Umformwerkzeugs (2) eingebracht, das Werkstück
(33) in dem Umformwerkzeug (2) zu einer Schmiedevorform (30) mit veränderlichen Querschnitten
(32) gestaucht und daran anschließend als Schmiedevorform (30) mit einer definierten
Volumenvorverteilung für einen nachfolgenden Schmiedeprozess bereitgestellt werden
kann.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiedevorform (30) mit einer ersten Schmiedeteilkontur erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bereits während eines Schließens des Umformwerkzeugs (2) zumindest bereichsweise
auf das Werkstück (33) Radialpresskräfte, die insbesondere im Wesentlichen senkrecht
zu einer axialen Stauchrichtung (38) verlaufen, ausgeübt und das Werkstück (33) zumindest
partiell angeformt wird.
6. Verfahren zum Erzeugen einer Schmiedevorform (30) für das Schmieden eines Schmiedeteils,
bei welchem mit einem Umformwerkzeug (2) eine Kontur (34) eines Werkstücks (33) zu
einer Schmiedevorformkontur (31) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (33) in eine Kavität (8) des Umformwerkzeugs (2) eingebracht und beim
Schließen der Kavität (8) zumindest partiell angeformt wird, das Werkstück (33) anschließend
in dem Umformwerkzeug (2) zu einer Schmiedevorform (30) gestaucht wird und daran anschließend
als Schmiedevorform (30) mit einer definierten Volumenvorverteilung für einen nachfolgenden
Schmiedeprozess bereitgestellt werden kann.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (33) plastisch angeformt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (33) lediglich elastisch angeformt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (33) bereits vor dem Stauchen reibschlüssig gehalten wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) mehr als ein Längssegment (11, 12, 13) umfasst, die zu Beginn
des Stauchvorgangs voneinander beabstandet angeordnet sind und während des Stauchens
zu einer gemeinsamen Kavität zueinander positioniert werden.
11. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) zum Erzeugen einer Schmiedevorform
(30) für das Schmieden eines Schmiedeteils mit einem Umformwerkzeug (2), bei welcher
das Umformwerkzeug (2) eine Werkstückumformkontur (10) mit veränderlichen Querschnitten
(9) aufweist, mittels welcher eine Volumenvorverteilung an der Schmiedevorform (30)
erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) eine Kavität (8) mit veränderlichen Querschnitten (9) aufweist.
12. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (8) von einer Festmatrize (14, 16, 18) und einer hierzu korrespondierenden
Klemmmatrize (15, 17, 19) ausgestaltet ist.
13. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) mehr als ein Längssegment (11, 12, 13) umfasst und dass die
Längssegmente (11, 12, 13) axial hintereinander an einer gemeinsamen Axialführungseinrichtung
(21) angeordnet sind.
14. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) zum Umformen eines Werkstücks
(33) umfassend ein Umformwerkzeug (2) mit einer Kavität (8) als Werkstückumformkontur
(10), bei welcher das Umformwerkzeug (2) eine Festmatrize (14, 16, 18) und eine hierzu
korrespondierende Klemmmatrize (15, 17, 19) aufweist, wobei die Festmatrize (14, 16,
18) und die Klemmmatrize (15, 17, 19) gemeinsam die Kavität (8) ausgestalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) mehr als ein Längssegment (11, 12, 13) umfasst und dass die
Längssegmente (11, 12, 13) axial hintereinander an einer gemeinsamen Axialführungseinrichtung
(21) angeordnet sind.
15. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Längssegmente (11, 12, 13) des Umformwerkzeugs (2) austauschbar an der gemeinsamen
Axialführungseinrichtung (21) angeordnet sind.
16. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 13 bis
15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Längssegmente (11, 12, 13) gegenüber einem weiteren der Längssegmente
(11, 12, 13) axial verschieblich an der Axialführungseinrichtung (21) gelagert ist.
17. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 13 bis
16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Längssegmente (11, 12, 13) eine Festmatrize (14, 16, 18) und eine Klemmmatrize
(15, 17, 19) aufweist.
18. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei jeweils axial benachbarte Festmatrizen (14, 16, 18) und/oder zwei jeweils axial
benachbarte Klemmmatrizen (15, 17, 19) des Umformwerkzeugs (2) axial lose aneinander
liegend angeordnet sind.
19. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 13 bis
18, dadurch gekennzeichnet, dass die Längssegmente (11, 12, 13) mittels der gemeinsamen Axialführungseinrichtung (21)
sowohl axial als auch radial zusammengehalten werden.
20. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
19, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) mittels wenigstens einer Festmatrize (14, 16, 18) an einer
gemeinsamen Axialführungseinrichtung (21) angeordnet ist.
21. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmmatrize (15, 17, 19) des Umformwerkzeugs (2) an einer Festmatrize (14,
16, 18) des Umformwerkzeugs (2) jeweils fest, aber gelenkig angeordnet ist.
22. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
21, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) mehr als eine Festmatrize (14, 16, 18) und/oder mehr als eine
Klemmmatrize (15, 17, 19) aufweist.
23. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
22, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) eine unsymmetrische Werkstückumforminnenkontur (10) aufweist.
24. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (8) sowohl radial als auch axial mehrteilig ausgestaltet, insbesondere
veränderlich ausgestaltbar, ist.
25. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
24, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformvorrichtung (1) eine Halteeinrichtung (22) mit Halteelemente (23, 24, 25)
aufweist und die Halteelemente (23, 24, 25) eine erste Aufnahme für Längssegmente
(11, 12, 13) des Umformwerkzeugs (2) und eine zweite Aufnahme für eine gemeinsame
Axialführungseinrichtung (21) aufweisen.
26. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Axialführungseinrichtung (21) einen Axialanschlag (27) für das Umformwerkzeug
(2) bzw. für Längssegmente (11, 12, 13) des Umformwerkzeugs (2), insbesondere für
eine Festmatrize (14, 16, 18) des Umformwerkzeugs (2), aufweist.
27. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
26, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformvorrichtung (1) einen einzigen Axialanschlag (27) für das Umformwerkzeug
(2) und mehr als eine Radialhalteelemente (23, 24, 25) für das Umformwerkzeug (2)
aufweist.
28. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
27, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) an einer einem Stauchstempel (5) zugewandten Seite einen designierten
Innendurchmesser (66) aufweist, wobei das Umformwerkzeug (2) in Teilräumen (55) der
Kavität (8) mit einem größeren Teilraumdurchmesser (60) als der designierte Innendurchmesser
(66) Mittel (62) zum partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers (60), vorzugsweise
senkrecht zu dem größeren Teilraumdurchmesser (60), aufweist.
29. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis
28, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) in Teilräumen (55, 56, 57) mit einer Teilraumlänge (61) größer
als 1,5-mal des Teilraumdurchmessers des diesbezüglichen Teilraums (55) Mittel (62)
zum partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers (60) aufweist.
30. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass, die Mittel (62) zum partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers (60) einen Flankendorn
(63) aufweisen, welcher in die Kavität (8) des Umformwerkzeugs (2) partiell hinein
ragt.
31. Umformvorrichtung (1) oder Warmstauchvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 28 bis
30, dadurch gekennzeichnet, dass, die Mittel (62) zum partiellen Reduzieren des Teilraumdurchmessers (60) wenigstens
einen reibschlussbildenden Anformbereich (67, 68) aufweisen.