DE1652575A1

DE1652575A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallplatten mit einteilig mit den Platten ausgebildeten Versteifungen

Info

Publication number: DE1652575A1
Application number: DE19681652575
Authority: DE
Inventors: Bringewald August Robert
Original assignee: BRINGEWALD PROCESS CORP
Current assignee: BRINGEWALD PROCESS CORP
Priority date: 1967-02-08
Filing date: 1968-02-08
Publication date: 1971-02-04
Also published as: BE710426A; NL6801697A; SE323342B; FR1552693A; US3415095A; GB1177883A

Description

Bringewald Process Corporation, Huntington, N.Y. / USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallplatten mit einteilig mit den Platten ausgebildeten

Versteifungen

Diese Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Fließ-Pressen von Material zur Herstellung eines Artikels mit komplizierter Form aus einem tiefziehbaren Werkstück, bestehend aus einer, mit einer oberen und einer unteren Walze versehenen Walzeinrichtung, einer paarweise angeordneten Stütz-Support-Einrichtung, die mit gegenüberliegenden Seiten der unteren Walze zum Führen des in die Walzeinrichtung eintretenden und aus derselben austretenden Materials und einer die umgekehrte Form des herzustellenden Artikels aufweisende Preßform eingerichtet ist.

Früher wurden große Häute für Flugzeugflügel mit einteilig mit den Platten ausgebildeten Versteigungen, die gemäß dem Verlauf der Hippen und/oder dem Verlauf der Spannnachweite angeordnet waren oder Häute für Geschoßkörper mit ganzen Versteigungen, in jeder Form angeordnet, aus

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festen Stahlblöcken von großen Abmessungen auf spannabhebenden Maschinen in einem sehr zeitraubenden Verf/ahren angefertigt, da keine anderen Verarbeitungsmöglichkeiten vorhanden waren, um diese baulichen Teile auf eine wirtschaftlich bessere Weise herzustellen. Diese Teile aus festem Material herzustellen ist nicht nur ein sehr zeitraubender als auch materialverschwendender Vorgang. Ein Abfall von 75 bis 8f$ des ursprünglichen Formlingmaterials ist öfters die Regel als die Ausnahme gewesen.

Ih bezug auf das herkömmliche Konturenwalzen- oder Tief ziehverfahren mit Walzen, wurden Anstrengungen zur Herstellung von einteilig mit den Platten ausgebildeten Versteifungen durch das Zwischenschieben von Rohlingen gemacht, die auf die geformte Vorderseite der Preßform gelegt werden und beides zusammen wird auf einem beweglichen Bett der Kraft des Walzwerks ausgesetzt. Ähnlich wie in einem rollenden Hauptblocl wird das Material nicht zurückgehalten und kann sich frei in der horizontalen Ebene bewegen, wie wenn es zwischen die Preßform und die Walze gedrückt wird. Folgend dem V/eg des geringsten Widerstandes wird das Material teilweise in verhältnismäßig breite und flache Höhlen der geformten Fläche gedrückt und teilweise durch das Ausdrücken in der Rollenrichtung nach vorne von der Preßform verschwendet, da die Preßform unter der Walze wegläuft. Das Her-

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Stellungsergebnis dieser Teile zeigt nur einen bescheidenen Auspreßeffekt und eine hohe Prozentzahl von verschwendetem Material. Da die Horizontaldruckkräfte in rollender Richtung, die auf das Material durch den vertikalen Druck der oberen Rolle wirken, so gewaltig sind, kann nicht einmal die Schaffung an den Enden des Setzdruckes in rollender Richtung den unerwünschten Fluß dee Materials verhindern. In diesem Falle wird das Material gestaucht, gekrümmt und fließt über die eindämmenden Ränder. Das Ergebnis wiederum ist ein geringer Ausdruckseffekt und ein großer Materialverschlelij.

Ziel aer vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Herstellung von verhältnismäßig großen und dünnen Teilen mit hohem Versteifungsgrad ermöglicht, Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Bodenplatte zur Lagerung der Preßform mit dem auf der gesenkartigen Oberseite der Preßform ruhenden Formling vorgesehen 1st, und daß ein vertikal zusammenpreßbarer Rahmen auf dieser Bodenplatte die Preßform sowie den Formling umschließt und sich mindestens so hoch ausdehnt, wie sich die obere Seite des Formlinge in ihrem Umfang erstreckt, und daß Einrichtungen zum Antreiben des Rahmens der Preßform und des Fonnlings entlang der Stütz-Support-Einrichtung sowie zwischen der oberen und der unteren Walze vorgesehen sind.

Um einen Teil auszupressen, wird der Behälter mit seinem Inhalt zwischen den Rollen und der Walze gespeist. Während eines ganzen Preßvorganges läuft, der Behälter mit seinem Inhalt nicht nur zwischen den Rollen des Walzwerkes; sondern auch zwischen dem

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Rollenbett und deren Anlage zur Druckkontrolle, die verstellbar ist, um einen zusätzlichen Druck auf das Stanzstück auszuüben, um den Fluß des Materials zu kontrollieren und eine uneVinschte Materialverteilung zu verhindern. Unter dem Druck der oberen Walze des Walzwerkes wirkt der flexibel gestützte Behälterrahmen dagegen und stellt sich in Übereinstimmung mit der Verminderung der Dicke des Stanzstückes selbst nach. Der plastische Materialfluß, der durch den die hohen Druckkräfte der oberen Rolle bewegt wird, wird durch die oben beschriebenen Druckkammern eingeschränkt. In dieser Druckkammer ist das verdrängte Material, das aus der Verminderung der Dicke des Stanzstückes resultiert, eingeschlossen und wird gezwungen, dem Weg des geringsten Widerstandes durch das progressive Ausfüllen der Höhlen der ganzen geformten Fläche der Preßform zu folgen, zusammen mit dem Behälter mit seinem Inhalt, der zwischen den Rollen des Walzwerkes sich bewegt, um die gewünschten Teile herzustellen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen in dem folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilweise Seitenansicht im Schnitt und eine teilweise Seitenansicht auf der Linie 1-1 von Fig. 2, die eine Anordnung der Hauptkomponenten in der anfänglichen

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Stellung des Verarbeitungsvorganges aufweist·

Pig. 2 eine teilweise Schnittansicht auf der Linie 2-2 von Fig. 1 und eine Verbindung der Hauptbestandteile während der Verarbeitung eines Teiles.

Fig. J5 eine teilweise Schnittansicht auf der Linie 2-jJ von Fig. 1 und eine Verbindung der Hauptbestandteile« die zur Verarbeitung eines Teiles bereit sind.

Fig. 4 eine teilweise Draufsicht auf der Linie 4-4 von Fig. 5 mit einem Teil des Preßlings um einen Teil der Preßform zu zeigen.

Fig. 5 &Bfc eine teilweise Schnittansicht auf der Linie 5-5 von Fig. 1 und eine Stellung des flexible» gestützten Behälterrahmens, unter dem Druck der oberen Rolle geneigt. Weiterhin die Anordnung der Zähne und des Bolzens und die Verbindung des Behälters mitldem Bolzen.

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil des in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten Teiles.

Die Ausstattung zur Durchführung des Vorganges der Erfindung besteht im allgemeinen aus einem Walzwerk 1o mit

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einer oben verstellbaren Walze 11, einer unteren Walze 12 und einem Aufnehmer 13. Zahnräder 15 werden durch zwei Laufzapften fest gestützt, die an das Ende der unteren Walze 12 angrenzen, Zahnstangen 2o sind vorgesehen, um mit den Zahnrädern 15 zum Beschicken des Behälters 13 zusammenzuarbeiten, der zur Herstellung vorbereitet wurde und durch die Zahnstange 2o mit Bolzen 22 (Pig, 3) zwischen der oberen Walze 11 und der unteren Walze 12 verbunden ist· Das Walzwerk besteht aus einem Rollenbett 25 und einem Drucksteuerelement 35 an den Beschickungsenden des Walzwerkes 1o. Jedes der zwei Rollenbetten 25 stützt vier Zylinder 31,in welchen öl- oder Luftdruck auf die Kolben 32 mit ihren Kolbenstangen 33 wirkt. Die vier in Präge kommenden Kolbenstangen von Jedem Rollenbett 25 stützen ein Drucksteuerelement 35* an welchen die Kolbenstange durch einen Bolzen 36 befestigt ist. Die zwei Drucksteuerelemente 35 können getrennt verstellt werden, um den benötigten unabhängigen Druck durch die Verwendung eines Druckes, wie er für den jeweiligen Satz der vier Zylinder benötigt wird, zu schaffen. Dieser Druck kann mit der Bewegung des Behälters für einen unten erwähnten Zweck abgestimmt werden.

Als ein weiterer Teil dieser Erfindung ist eine Einfassung 60, die sich aus einem abgeschlossenen Raum 61 zusammensetzt, vorgesehen. Der Zweck der zwei Drucksteuerelemente

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und der abgeschlossenen Kammer wird nachfolgend beschrie- , ben.

Die Innenspitzen 68 (FIk. 5) der Drucksteuerelemente 35 sind so geformt, daö sie nicht mit der oberen Walze 11 in Verbindung kommen und einen freien Raum für die Drucksteuerelemente 35 schaffen, um das /Schließen von evtl. I/icken möglich zu machen, die zwischen den Innenspitzen 63 und der oberen Walz"e 12 entstehen können, was zum Zwecke des Verhinderns einer Gratbildung und des Kntweichens des Materials dient. Um die Reibung zwischen dem Verarbeitungsmaterial und dem kontrollierbaren Drucksteuerelement während des Arbeitens zu reduzieren, kann das Drucksteuerelement aus Rollen 67, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, bestehen.

Der Behälter 13 zur Aufnahme der Preßform, der vergrößerbare Zwischenraum 52 (Fig. 3) und das Verarbeitungsmaterail Mf bestehen aus einer Bodenplatte ^l, welche einen abgestuften Einschnitt um seinen äußeren Rand hat, um das elastische Kissen zu halten. Das elastische Kissen 42' stützt den Aufnehmerrahmen 62 flexibel, um dem Rahmen entgejigenzuwirken und sich selbst unter dem Druck der oberen Walze 11, 21 einzustellen, während der Behälter I3 mit seinem Inhalt zwischen der oberen Rolle und der unteren

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Walze 12 zur Verarbeitung hindurchgeht. Ein Ende des Behälterrahmens 62 ist an beiden Seiten mit Löchern 46 (Fig.3) versehen, die zur Aufnahme der Bolzen 22 (Fig. 3 und 4) zur Verbindung mit der Zahnstange 2o dient.

Um einen im ganzen versteiften, gemäß der Erfindung hergestellten Teil zu schaffen, wird die Preßform 4o, die eine zum Auspressen der gewünschten Teile geformte Oberfläche hat, in dem Behälter 13 gelagert, ein Stanzstück als Verarbeitungsmaterial 44 wird auf die Preßform gelegt in dem Raum, der durch die Oberseite der Preßform 4o und der schützenden Kante des flexibel gestützten Behälterrahmens 62, der die Preßform 40 umgibt, entsteht. Die vergrößerbaren Abstandstücke 52 liegen zwischen den Längsbalken des Behälterrahmens und dem Herstellungsmaterial für einen nachfolgend erklärten Zweck. Zur Verminderung des Abfalls wird das Volumen des Herstellungsmaterials innerhalb geringer Toleranzen des Volumens des Produktes gehalten.

Der gefüllte Behälter 13, genauestens gezeigt in Fig. 1, hat eine gewisse Anfangshöhe, wodurch die Einstellung der oberen Walze 11 und einer öffnung zwischen der oberen Rolle und der unteren Walze 12 bestimmt ist, die am "besten für das gewünschte Auspreßresultat paßt. Der Behälter 13 mit seinem Inhalt sitzt auf dem Rollenbett 25 in dem Raum, der durch dieses Rollenbett geschaffen wurde und dem Druck-

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körper 35* und ist mit einer Zahnstange und einem Bolzen daran verbunden. Der Zahnkranz 15 , der an dem Laufzapfen der unteren Walze 12 befestigt ist, hat einen Flankendurchmesser, der mit dem Außendurchmesser des Walzenkörpers der Rolle 12 übereinstimmt, und ist so geformt, um mit der Zahnstange 2o zur Beschickung des Behälters 13 Zusammenzuarbeiten,) seinem Inhalt zwischen der oberen Walze 11 und der unteren Walze 12 (-), mit einer Geschwindigkeit, die identisch mit der Umfangsgeschwindigkeit des Außendruchmessers der Walze 12 ist. Vor der Herstellung eines Teiles müssen die Drucksteuerelemente 35 vertikal durch das Antreiben der in Präge kommenden Kolben 32 mit der Kolbenstange 33 ausgerichtet werden, damit ein oberer stationärer Schluß für den laufenden Teil der Druckkammer .63 geschaffen wird, in welchem der Preßvorgang stattfindet. Die Druckkammer 63 setzt sich aus der geformten Oberfläche der Preßform 4o, der Schutzkante des flexibel gestützten Behälterrahmens 62 mit seinen vergrößerbaren Abstandstücken 52 und aus dem Drucksteuerelement 35* das von der Herstellungslage der Behälter 13 abhängt, zusammen. Der Zweck des Drucksteuerelementes 35 ist ein doppelter:

1· Um einen oberen stationären Schluß für den laufenden Teil der Druckkammer 35, wie er oben beschrieben ist, zu schaffen

2· einen zusätzlichen Druck auf das Herstellungsmaterial,

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wie es gezeigt wird, auszuüben.·

Durch das Ingangsetzen der oberen Walze 11 und der unteren Walze 12 in einer gegensätzlihen Richtung, wie es durch die Pfeile in Pig. 1 und 5 gezeigt ist, arbeiten die Zahnstangen 2o mit dem Zahnkranz 15 der unteren Druckrolle 12 zusammen und beschicken den Behälter 15 mit dem Inhalt zwischen den Walzen. Während sich der Behälter 15 mit seianem Inhalt bee s zwischen den Walzen 11 und 12 weiterbewegt,wird die ganze Fläche des Verarbeitungsmaterials 44, in zunehmen-

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dem Maße dem vollen Druck der oberen Walze/ausgesetzt, wodurch ein äußerst wirksamer Preßdruck pro Flächeneinheit erreicht wird.

Die horizontalen Druckkräfte, die auf das Verarbeitungsmaterial durch die vertikalen Druckkräfte der Rolle 11 wirken, können eiSnen nicht gleichen plastischen Fluß des Verarbeitungsmaterials in rollender Richtung verursachen und das Material in zunehmendem Maße gegen das Ende des Behälters schieben. Um diesem unerwünschten Fluß des Materials entgegenzuwirken, sind die Drucksteuerelemente 55 eingebaut, um den zusätzlbhen Druck einer vorherbestimmten Höhe in dem führenden und leitenden Teil des Herstellungsmaterials für die Dauer des Verarbeitungsvorlganges herzustellen.

Das Verarbeitungsmaterial 44 zusammen mit dem elastischen

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Kissen 42 läßt den Druck der oberen Druckwalze 11 frei wirken und der flexibel gestützte Aufnehmerrahmen 62 stellt die Druckkammer 63 in der Höhe ein, die mit der Verminderung der Dicke des Verarbeitungsmaterials übereinstimmt. Die verstellbaren AbstandstUcke 52, die aus Stahl oder einem anderen Material von öheren mechanischen Fähigkeiten als das Verarbeitungsmaterial bestehen, werden verformt, um ihre oberen Ränder auf gleicher Höhe mit der sich verändernden ™ Oberseite des sich vorwärtsbewegenden Verarbeitungsmaterials zu halten und wirken wie D/ämme, so daß die dauernden, sich verändernden Lücken 64 abgedichtet werden, die während des Herstellungsverfahrens zwischen der oberen Kante 05 des Behälterrahmens J2 und der Unterseite 66 des Drucksteuerelementes 35 auftreten, um ein laterales Entweichen des Materials zu verhindern·

Das Herstellungsmaterial 44, das von der Druckkammer 63 λ

eingeschlossen ist, gibt dem durch die obere Walze 11 ausgebübten Druck nach, indem es seine Dicke in Übereinstimmung mit dem Walzensatz verringert. Indem das Material den Weg des geringsten Widerstandes geht und durch den zusätzlichen Druck der Druckelemente kontrolliert wird, wird es in die Aussparungen der Preßform gedrückt und bildet somit die gewünschten Teile.

Die Einfassung 60, die eine Druckkammer bildet, ist fest abgedichtet, so daß sie leicht mit unwirksamem Gas gereinigt

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werden kann., wie z.B. Helium oder Argon zur Herstellung von Titanium» Beryllium oder anderen Materialien, die empfänglich gegen atmosphärische Verunreinigungen sind, falls sie über die kritische Temperatur erhitzt werden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1.. Vorrichtung zum Fließ-Pressen von Material zur Herstellung eines Artikels mit komplizierter Form aus einem tiefziehbaren Formling, bestehend aus einer, mit einer oberen und einer unteren Walze versehenen Walzeinrichtung, einer paarweise angeordneten Stütz-Support-Einrichtung, die mit gegenüberliegenden Seiten der unteren Walze zum Führen des in die Walzeinrichtung ^ eintretenden und aus derselben austretenden Materials und einer die umgekehrte Form des herzustellenden Artikels aufweisende Preßform eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bodenplatte (41) zur Lagerung der Preßform (40) mit dem auf der gesenkartigen Oberseite der Preßform ruhenden Formling (44) vorgesehen ist, und daß ein vertikal zusammenpreßbarer Rahmen (62) auf dieser Bodenplatte (41) die Preßform (40), sowie den Formling (44) umschließt und sich mindestens so hoch ausdehnt, wie sich die obere Seite des Formlinge (44) in ihrem Umfang erstreckt, und daß Einrichtungen (15, 20) zum Antreiben des Rah- ™ mens (62) der Preßform (40) und des Formlinge (44) entlang der Stütz-Support-Einrichtung, sowie zwischen der oberen und der unteren Walze (11, .15) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar von Drucksteuereleraenten (35 oder 67) zum Eingriff mit der oberen Fläche des Rahmens und dem Werkstück (44) außerhalb der gegenüberliegenden Walzen (11, 12), von denen jeweils eines über ,Jedem der Rolleneinbettungen (25) liegt und

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die zeitweilig mit den Stützeinrichtungen zum Zusammenpressen des Bahmens und des Werkstückes (44) zusammenarbeiten.

3- Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch ge kennzeichne t , daß jedes Drucksteuerelement aus einer Bodenplatte (35) niit einer flachen unteren Fläche besteht, die zum Aufliegen auf der Oberfläche des Rahmens entsprechend ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Drucksteuerelement (35) aus einer Vielzahl von parallelen Rollen (67) besteht, die zur Aufnahme der Oberfläche des Rahmens entsprechend ausgebildet sind.

5· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß ein paar Abstandstücke (52) sich längs der Seite des Rahmens zwischen dem Rahmen und dem Werkstück (44) erstrecken, die verformbar sind und somit eine Abdichtung zwischen dem Rahmen unten und den oberen Walzen (11) sowie zwischen dem kontrollierbaren Druckkörper oben zur Verhinderung eines seitlichen Ausweichene von Material aus dem Werkstück schaffen.

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ö. Verfahren zum Fließ-Pressen von Material zur Herstellung eines Artikels mit komplizierterer Form aus einem fciefziehbaren Werkstuck, dadurch gekennzeichnet _t daß der Formling mit einer Preßform zur Herstellung eines Profiles auf der Oberfläche des verarbeiteten Artikels zusammengebaut wird und sowohl die Preform als auch der Formling zwischen «Hei einander gegenüberliegenden, oben bzw. unten angeordneten Walzen zusam-.•nengepreJt wird, und daß weitere Stufen des Zusammenbaus der Formlinge (44) mit der Preßform (¹H)) daraus bestehen, dai der Formling auf die obere Fläche der Preßform (4o) meieret wird, innerhalb eines vertikal zusammendrückbaren tohmens, der zumindest die Höhe des oberen Formlinge (44) aufweist, und da3 der Rahmen 2wi^M**n den Walzen zusammengedrückt wird, so daß der Walzendruck auf das Werkstück übertragen wird und das darauf liegende Material in die Aussparungen der Preßfom (44) drückt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Drucksteuerelemente (35) auch auf die nicht zwischen den gegenüberliegenden Walzen befindlichen Teile des Formlinge (44) den Druck ausüben.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet _t daß verformbare Abstandsstücke (52) vorgesehen sind, die entlang der Seiten des Werkstückes

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angeordnet sind und ein seitliches Entweichen des Materials ändern.

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