WO2015140176A1 - Verfahren zum warmschmieden von langgestreckten eckigen profilen aus metall, insbesondere aus stahl - Google Patents

Verfahren zum warmschmieden von langgestreckten eckigen profilen aus metall, insbesondere aus stahl Download PDF

Info

Publication number
WO2015140176A1
WO2015140176A1 PCT/EP2015/055575 EP2015055575W WO2015140176A1 WO 2015140176 A1 WO2015140176 A1 WO 2015140176A1 EP 2015055575 W EP2015055575 W EP 2015055575W WO 2015140176 A1 WO2015140176 A1 WO 2015140176A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
forging
axis
angle
symmetry
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/055575
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Kümmerling
Florian SCHULTES
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vallourec Deutschland GmbH
Original Assignee
Vallourec Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vallourec Deutschland GmbH filed Critical Vallourec Deutschland GmbH
Publication of WO2015140176A1 publication Critical patent/WO2015140176A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/08—Accessories for handling work or tools
    • B21J13/10—Manipulators
    • B21J13/12—Turning means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers

Definitions

  • the invention relates to a method for hot forging in the outer cross-section angularly symmetrical profiles made of metal, in particular steel, by means of a radial forging machine, in which a forging temperature located Volloder hollow body as Vormaterial by means symmetrically about the longitudinal center axis of the Vormaterials arranged and radially driven, on the outer surface of the
  • Starting material acting forging hammers is formed into a square axisymmetric profile.
  • the starting material is here in the forging
  • Manipulator rotated by one angle of rotation, which is due to the machine between a minimum and maximum rotation angle.
  • the production of cross-sectionally round hollow profiles is described for example in the international patent application WO 2006/045301 A1, wherein in the form of a radial forging process using a inserted into a hollow block round inner tool and at least two acting on the outer surface of the hollow block forging hammers of a forging machine a pipe and so that a round cross-section hollow profile is generated.
  • a second manipulator takes over the pipe.
  • the first manipulator lets go as late as possible, and the second alone completes the forging process.
  • the forging unit has at least two to be produced Finished diameter and the forged at least partially
  • the outer surface of the forging material act to stretch the forging by reducing both the outer diameter and the tube forging the wall thickness. In order to increase the efficiency of the forging process, especially during the
  • Forging hammers also called blacksmith jaws
  • round tubes with a circumference of more than 500 mm and lengths of more than 4000 mm can be produced very advantageously in cross section.
  • Manipulator W-rotation for example, lying between 10 ° and 20 °, usually outside the symmetry angle of the produced preferably angular profile lie.
  • the angle of rotation can not be increased arbitrarily.
  • the limitation of the angle of rotation results inter alia from the time available for turning the manipulator between two consecutive
  • Deviations of the forged profile from the ideal roundness will not be too great.
  • Axial symmetry angles that are above the adjustable rotation angle range of the manipulator such as a rectangle with a
  • Axial symmetry angle W-axis of a profile will be the smallest in the following
  • the angle range WH is understood to mean the part of the circumference of the profile which is separated from a Hammer is covering.
  • FIG. 2 shows this using the example of a profile 1 a with an 8-edge outer contour, wherein the outer contour can be completely forged with four identical forging hammers 2 a.
  • Each of the forging hammers 2a takes on two symmetry contours.
  • the arrows indicate the direction of movement of the forging hammers 2a during the forging of the profile 1a. But this is uneconomical because of the then very complex production of the corresponding hammers.
  • On the one hand, for example, with a 60-edge outer contour and four forging hammers, per forging hammer 60: 4 15
  • Japanese patent application JP 2007 136 487 A already discloses a method for hot forging angular profiles. In order to avoid the formation of cracks in the region of the corners of the square profiles to be forged, it is proposed to comply with a reduction of at least 15% per forging pass.
  • European Patent EP 0 610 509 B1 describes a method for producing hollow forgings by radial forging in which a blank of two opposed forging hammers in different radial
  • Directions by a sequence of forging, turning about the longitudinal center axis of the blank and moving back in the axial direction is processed.
  • the object of the invention is to provide an improved method for hot forging of elongated in the outer cross-section angular and with respect to the longitudinal center axis of the profile axisymmetric profiles made of metal, especially steel, with the square profiles also economically on a
  • Radialschmiedemaschine can be generated, the axis of symmetry angles are outside the adjustable rotation angle range of the manipulator. Another task is to design the forging hammers so that these it allows to make a range of equivalent diameter with the same hammer set.
  • Angular outside cross-section and based on the longitudinal center axis of the profile axisymmetric profiles can be produced, if either in the event that the axis of symmetry angle W axis greater than the maximum machine-related
  • Rotation angle W-max the forging hammers are operated in forging periods with at least one idle stroke and a working stroke and the manipulator turns the forging at each stroke within a forging period by the rotation angle W rotation, the number of rotations to the rotation angle w rotation a Ratios of axis symmetry angle and maximum machine-relatedm
  • Rotation angle W-max rounded up to the next higher integer, or in case the axis symmetry angle W-axis is smaller than the minimum
  • machine-related rotation angle W-min is, from at least part of the
  • next higher integer corresponds to the forging hammers are operated in forging periods with only one stroke and without idle stroke and the forging each hub within a forging period is rotated by the rotation angle W-rotation.
  • a forging period is exactly by a working stroke, in which a
  • Axial symmetry angle W-axis results.
  • the blacksmith hammers fit to the found multiple N of the quotient W axis to W rotation, N-1 idle strokes where no deformation occurs and the deformation takes place only at every N th stroke.
  • the angle of rotation W-rotation is set as an integral multiple M of the axis symmetry angle W-axis such that a deformation takes place after each rotation.
  • Forging hammer corresponds to the quotient of the minimum machine-related angle of rotation and axis symmetry angle rounded up to the next higher integer.
  • the inventive method is particularly suitable for hot forging profiles, in which the starting material may be formed as a solid or hollow body.
  • the starting material has usually been brought to the desired forging temperature.
  • Rotation angle W-max the forging hammers are operated, for example, in forging periods P with two empty strokes L and a working stroke A.
  • the number of strokes of the forging hammer per Schmiedeperiode N is equal to 3.
  • Forging hammer per Schmiedeperiode P is equal to 1 and the number N-empty Leerhübe L forging hammers is zero. Thus every stroke is a working stroke.
  • a profile that is axisymmetric with respect to the longitudinal center axis of the profile is understood to be a solid or hollow profile that is axially symmetrical with respect to the longitudinal central axis of the cross section.
  • a rotationally symmetrical, ie circular profile represents a special case of the longitudinal center axis related
  • axisymmetric profile because it has any number of axis symmetry angle.
  • the invention described below relates only to the production of axially symmetrical, angular profiles related to the longitudinal central axis. In cross-section circular or oval solid sections or tubes are not of the Invention.
  • Angular symmetric profiles related to the longitudinal center axis are polygons. These can, for example, in the outer cross-section triangular, rectangular,
  • billets are used as circular or already pre-contoured solid material or correspondingly prefabricated round or pre-profiled hollow blocks.
  • the longitudinal center axis With respect to the longitudinal center axis, it can be produced with axial symmetry if, for the purpose of manipulating the forging, it is rotated by the manipulator with a fixed angle of rotation that matches the axis of symmetry angle.
  • the angle of rotation W to be set is the manipulator when the axis of symmetry angle W of the axis
  • W-rotation W-axis x M, where M is defined as the number of symmetry contours per forging hammer.
  • N the number of strokes of the forging hammers per forging period N is equal to 1 and the number of empty strokes N-empty the forging hammers equal to zero. So every hub is a working stroke.
  • ceil (x) is to be understood as the rounding function with which a positive odd number x is assigned the next larger integer.
  • X is an integer equal to ceil (x) of that integer.
  • the hammer contour in the region of the end profile-forming part according to a development of the invention is designed so that with the same Hamm set similar angular profiles can be made in a range of equivalent diameter.
  • K Q-W
  • the part of the forging hammer forming the end profile must have at least a length LK-min of K times the material advance in the forging outlet (see formula (10):
  • V-Outlet [mm / min] is the product of Before [mm] and the number of Forging Periods [1 / min]. The number of
  • the forging hammers carry out 3 strokes per forging period, one of which is a working stroke and the remaining two empty strokes. Each of these strokes turns the profile 15 °.
  • the Nth stroke ( 3rd stroke) with a further rotation of 15 °, is then the working stroke, so the requirement for the to be kept
  • the rotation angle W rotation is thus within the machine-related rotation angle W-min to W-max. If this condition is not met, this profile can not be produced on this forging machine with the machine-dependent turning angles W-min and W-max.
  • condition (7) is satisfied because
  • the minimum length of the forging LK-min must be at least twice as long as the feed / forging period on the outlet side of the forge.
  • the forged part contour according to Figure 5 in cross section is the same for all four hammers 2c and represents a straight line, since the simplest possible symmetry contour of the 8-edge 1 c represents a straight line.
  • a selected position Pos1 thus lies in the middle of the simplest symmetry contour of the profile, namely the straight section and thus also in the middle of the contours of the first hammer 2d and the third hammer 2d.
  • the respective first and third hammers 2d have a straight line as a forged part contour.
  • Forged partial contour of the respective second and fourth hammers 2e the zero position for the symmetry contour by the difference of the hammer angle to the axis of symmetry angle, ie by 30 °, are shifted to the position Pos2.
  • the position Pos2 thus lies in a corner of the profile and in the middle of the symmetry contour of the hammers 2e.
  • This relationship is illustrated in FIG. 6 for the hexagon profile 1 d and the respective two identical hammers 2 d and 2 e.
  • the forged part contour of the first and third hammer 2d in cross section consists of a straight line and the
  • Forged part contour of the second and fourth hammer 2e from a 120 ° "roof", i.e. from a corner angle of the hexagon.
  • the proposed method thus has the advantage that now axisymmetric hollow body can be forged very economically, the axis of symmetry angle W axis are greater than the possible rotation angle of the
  • the method is characterized in that at axis symmetry angles W axis, which are smaller than the minimum rotation angle of the manipulator W-min, the forging hammers have at least two work surfaces, the normal in the axis symmetry angle W axis to each other.
  • the axis symmetry angle W-axis 360760 6 ° and is thus below the minimum possible angle of rotation of the manipulator W-min, for example 10 °.
  • the geometry of the forging hammers must be adjusted according to the integer multiple M.
  • the contour of the forging hammers M must cover symmetries. In the present example, these are 2 surfaces whose normal axes are at 6 ° to each other in the axis-symmetry angle W-axis, so that a 60-sided profile can be generated.
  • the equivalent profile radius corresponds to a circle radius, in which the circular area thus formed corresponds to that of the circle
  • V-exit [mm / min] before x number of strokes / minute / N
  • Axial symmetry angle for the inner or outer contour is always carried out according to the above formulas and conditions.
  • the inner tool already has the final contour symmetry of the profiled surface and rotates synchronously with the forging in time with the strokes. As in the case of the octagon of Example 1, this would be decisive for the outer contour and the
  • Pos1 Position lying in the middle of a straight line section of the symmetry contour of the profile and in the corresponding center of the hammer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Beim Warmschmieden von im Außenquerschnitt eckigen, mit einem Achssymmetriewinkel (W-Achs) achssymmetrischen Profilen (1, 1 a, 1 b, 1 c, 1 d) aus Metall, insbesondere aus Stahl, mittels einer Radialschmiedemaschine wird das Vormaterial mittels mindestens eines Manipulators regelmässig um einen Drehwinkel (W-Dreh) gedreht. Falls der Achssymmetriewinkel (W-Achs) grösser als der maschinenbedingte maximale Drehwinkel (W-max) ist, wird mindestens einen Leerhub eingestellt. Falls er kleiner als der maschinenbedingte minimalen Drehwinkel (W-min) ist, wird das Schmiedegut um einen Winkel (W-Dreh) gedreht, der dem Quotienten aus minimalem maschinenbedingten Drehwinkel (W-min) und Achssymmetriewinkel (W-Achs) aufgerundet auf die nächsthöhere Ganzzahl entspricht.

Description

Verfahren zum Warmschmieden von langgestreckten eckigen Profilen aus Metall, insbesondere aus Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmschmieden von im Außenquerschnitt eckigen achssymmetrischen Profilen aus Metall, insbesondere aus Stahl, mittels einer Radialschmiedemaschine, bei dem ein auf Schmiedetemperatur befindlicher Volloder Hohlkörper als Vormaterial mittels symmetrisch um die Längsmittelachse des Vormaterials angeordneter und radial angetriebener, auf die Außenfläche des
Vormaterials einwirkender Schmiedehämmer zu einem eckigen achssymmetrischen Profil geformt wird. Das Vormaterial wird hierbei in den zum Schmiedegut
kontaktfreien Phasen der Schmiedehammerhübe mittels mindestens eines
Manipulators um jeweils einen Drehwinkel gedreht, der maschinenbedingt zwischen einem minimalen und maximalen Drehwinkel liegt. Die Herstellung von im Querschnitt runden Hohlprofilen wird zum Beispiel in der internationalen Patentanmeldung WO 2006/045301 A1 beschrieben, wobei in Form eines Radialschmiedeprozesses unter Verwendung eines in einen Hohlblock eingeschobenen runden Innenwerkzeuges und mindestens zwei auf die Mantelfläche des Hohlblockes einwirkender Schmiedehämmer einer Schmiedemaschine ein Rohr und damit ein im Querschnitt rundes Hohlprofil erzeugt wird.
Bei diesem bekannten Verfahren wird nach Einfahren eines Innenwerkzeuges, vorzugsweise in Form eines zylindrischen Domes, der Hohlblock durch einen auf der Einlaufseite angeordneten Manipulator längs durch den Schmiedeständer
transportiert und gleichzeitig dabei gedreht.
Sobald das Schmiedegut ausreichend lang auf der Auslaufseite der
Schmiedemaschine ausgetreten ist, übernimmt zusätzlich ein zweiter Manipulator das Rohr. Um Fertigschmieden zu können, lässt der erste Manipulator so spät wie möglich los und der zweite führt dann allein den Schmiedeprozess zu Ende. Der Einfachheit halber ist im folgenden Text immer nur von einem Manipulator die Rede, unabhängig davon, ob es der auf der Einlaufseite oder der auf der Auslaufseite ist oder beide sind, welche das Schmiedegut drehen. Das Schmiedeaggregat weist mindestens zwei dem zu erzeugenden Fertigdurchmesser angepasste und das Schmiedegut zumindest teilweise
umgreifende Schmiedehämmer auf, die auf die Außen- beziehungsweise
Mantelfläche des Schmiedegutes einwirken, um durch Verringerung sowohl des Außendurchmessers als auch beim Rohrschmieden der Wanddicke das Schmiedegut zu strecken. Um die Effizienz des Schmiedeprozesses, insbesondere beim
Rohrschmieden zu steigern, werden meist mehr als zwei Schmiedehämmer verwendet, die in derselben Längsposition liegend synchron auf die Außenfläche des Schmiedegutes einwirken. Das Verwenden von mehr als zwei Schmiedehämmern verbessert den Materialfluss, da der nicht erwünschte Breitenfluss wesentlich vermindert wird. Daher kommen für rohrförmige Produkte meist vier
Schmiedehämmer (auch Schmiedebacken genannt) zum Einsatz.
Mit diesem sehr effizienten und gerade auch für kleine Losgrößen interessanten Verfahren können sehr vorteilhaft im Querschnitt runde Rohre mit einem Umfang von mehr als 500 mm und Längen von mehr als 4000 mm gefertigt werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Verfahren nicht für das Schmieden von im Außenquerschnitt eckigen und bezogen auf deren Längsmittelachse
achssymmetrischen Profilen geeignet sind.
Die üblichen Radial-Schmiedeanlagen haben für den bzw. die Manipulatoren eine maschinenbedingte Drehwinkelbegrenzung mit einem minimalen Drehwinkel W-min und einem maximalen Drehwinkel W-max. Ein Problem besteht darin, dass diese maschinenbedingten Drehwinkel des
Manipulators W-Dreh, beispielsweise zwischen 10° und 20° liegend, üblicherweise außerhalb der Symmetriewinkel des herzustellenden vorzugsweise eckigen Profils liegen. Allerdings lässt sich der Drehwinkel nicht beliebig vergrößern. Die Begrenzung des Drehwinkels ergibt sich unter anderem aus der für das Drehen des Manipulators zur Verfügung stehenden Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Schmiedehammerschlägen, in der die Schmiedehämmer keinen Kontakt zum
Schmiedegut haben. Gerade bei schnell arbeitenden Schmiedemaschinen, die beispielsweise mit Hubzahlen von 160 bis zu 200 Schlägen pro Minute oder darüber arbeiten, ist der maximal erzielbare Drehwinkel auf Grund der genannten, für die Drehung zur Verfügung stehenden Zeitspanne begrenzt. Zudem wird der mögliche Drehwinkel des Manipulators W-Dreh durch die Massenträgheit des Manipulators selbst und des zu drehenden Schmiedegutes ebenfalls limitiert.
Die Untergrenze des einzuhaltenden Drehwinkels des Manipulators ergibt sich aus der Begrenzung der Kalibrierteillänge der Hämmer. In diesem Zusammenhang wird unter der Kalibrierteillänge der Hämmer, der das Endprofil bildende Teil der Hämmer verstanden. Es gilt, diese Länge möglichst kurz zu halten, da diese Länge direkt in die Hammergesamtlänge einfließt. Zum anderen dürfen aber die geometrischen
Abweichungen des geschmiedeten Profils von der idealen Rundheit nicht zu groß werden.
Bei eckigen Profilen, unter denen auch in Längsrichtung des Profils gesehen gewendelte zu verstehen sind, mit auf deren Längsmittelachse bezogenen
Achssymmetriewinkeln, die oberhalb des einstellbaren Drehwinkelbereichs des Manipulators liegen, wie zum Beispiel bei einem Rechteck mit einem
Achssymmetriewinkel von 180°, bei einem Quadrat mit einem Achssymmetriewinkel von 90°, bei einem Sechseck mit einem Achssymmetriewinkel von 60° oder bei einem Achteck mit einem Achssymmetriewinkel von 45°, kann die Fertigung bislang nicht mit den beschriebenen schnelllaufenden Schmiedemaschinen erfolgen, da die
maschinenbedingten Drehwinkel zu klein sind. Sind die Achssymmetriewinkel des zu schmiedenden eckigen Profils kleiner als die möglichen Drehwinkel des Manipulators, wie zum Beispiel mit 6° bei einem Profil mit einer 60-kant Außenkontur (360760), können die notwendigen Drehwinkel ebenfalls nicht passend eingestellt werden.
Zudem ist es wirtschaftlich, die Hämmer so auszulegen, dass mit der gleichen Hammerkontur verschiedene sogenannte„äquivalente" Durchmesser herstellbar sind. Der äquivalente Durchmesser D ist der Kreisdurchmesser, dessen Flächeninhalt A1 der eingeschlossenen Fläche A2 des Profils 1 mit der herzustellenden Außenkontur entspricht, also A1 = A2, siehe Figur 1. Unter dem eingezeichneten
Achssymmetriewinkel W-Achs eines Profils wird im Folgenden der kleinste
Drehwinkel verstanden, den das Profil um die Längsmittelachse gedreht werden muss, um es in der gedrehten Lage wieder auf sich selbst abzubilden. Unter dem Winkelbereich W-H wird der Teil des Umfangs des Profils verstanden, der von einem Hammer abdeckt wird.
Anderseits könnten diese Profile mit den Hämmern geschmiedet werden, deren Kalibrierteile in Summe das Endprofil bereits vollständig aufweisen. Figur 2 zeigt dies am Beispiel eines Profils 1 a mit einer 8-kant-Außenkontur, wobei mit vier gleichen Schmiedehämmern 2a die Außenkontur vollständig geschmiedet werden kann. Jeder der Schmiedehämmer 2a nimmt dabei zwei Symmetriekonturen auf. Die Pfeile deuten die Bewegungsrichtung der Schmiedehämmer 2a beim Schmieden des Profils 1 a an. Dies ist aber wegen der dann sehr aufwändigen Herstellung der entsprechenden Hämmer unwirtschaftlich. Zum einen müssten beispielsweise bei einer 60-kant Außenkontur und vier Schmiedehämmern, pro Schmiedehammer 60:4 = 15
Arbeitsflächen eingebracht werden. Außerdem müsste für jedes Profil mit einem anderen äquivalenten Durchmesser ein eigener passender Hammersatz zur
Verfügung stehen.
Aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 2007 136 487 A ist bereits ein Verfahren zum Warmschmieden von eckigen Profilen bekannt. Um das Bilden von Rissen im Bereich der Ecken der zu schmiedenden eckigen Profile zu vermeiden, wird vorgeschlagen, je Schmiededurchlauf eine Reduktion von mindestens 15% einzuhalten.
Des Weitern beschreibt das europäische Patent EP 0 610 509 B1 ein Verfahren zum Herstellen von hohlen Schmiedestücken durch Radialschmieden, in dem ein Rohling von zwei gegenüberliegenden Schmiedehämmern in verschiedenen radialen
Richtungen durch eine Abfolge von Schmieden, Drehen um die Längsmittelachse des Rohlings und Zurückbewegen in axialer Richtung bearbeitet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Warmschmieden von langgestreckten im Außenquerschnitt eckigen und bezogen auf die Längsmittelachse des Profils achssymmetrischen Profilen aus Metall, insbesondere aus Stahl, bereitzustellen, mit dem auch eckige Profile wirtschaftlich auf einer
Radialschmiedemaschine erzeugt werden können, deren Achssymmetriewinkel außerhalb des einstellbaren Drehwinkelbereichs des Manipulators liegen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Schmiedehämmer so auszugestalten, dass diese es gestattet, einen Bereich äquivalenter Durchmesser mit dem gleichen Hammersatz zu fertigen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass mit einer Radialschmiedemaschine mit begrenztem Drehwinkelbereich trotzdem ein breites Spektrum an im
Außenquerschnitt eckigen und bezogen auf die Längsmittelachse des Profils achssymmetrischen Profilen herstellbar ist, wenn entweder für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel W-Achs größer als der maximale maschinenbedingte
Drehwinkel W-max ist, die Schmiedehämmer in Schmiedeperioden mit mindestens einem Leerhub und einem Arbeitshub betrieben werden und der Manipulator das Schmiedegut bei jedem Hub innerhalb einer Schmiedeperiode um den Drehwinkel W- Dreh dreht, wobei die Anzahl der Drehungen um den Drehwinkel w-Dreh einem Quotienten aus Achssymmetriewinkel und maximalem maschinenbedingtenm
Drehwinkel W-max aufgerundet auf die nächsthöhere Ganzzahl entspricht, oder für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel W-Achs kleiner als der minimale
maschinenbedingte Drehwinkel W-min ist, von mindestens einem Teil der
Schmiedehämmer mit Schmiedeflächen für mindestens zwei benachbarte
Symmetriekonturen das Vormaterial geformt wird, die Anzahl der Symmetriekonturen je Schmiedehammer dem Quotienten aus minimalem maschinenbedingten
Drehwinkel W-min und Achssymmetriewinkel W-Achs aufgerundet auf die
nächsthöhere Ganzzahl entspricht, die Schmiedehämmer in Schmiedeperioden mit nur einem Arbeitshub und ohne Leerhub betrieben werden und das Schmiedegut je Hub innerhalb einer Schmiedeperiode um den Drehwinkel W-Dreh gedreht wird. Eine Schmiedeperiode ist dabei durch genau einen Arbeitshub, in dem eine
Verformung stattfindet, definiert. Hinzu können ein oder mehrere Leerhübe je
Schmiedeperiode kommen.
Mit anderen Worten, bei Achssymmetriewinkeln W-Achs größer als der maximal einzustellende Drehwinkel W-Dreh wird der Drehwinkel W-Dreh passend zur
Achssymmetrie des eckigen Profils bezogen auf dessen Längsmittelachse so eingestellt, dass ein spezifisches, ganzzahliges Vielfaches den gewünschten
Achssymmetriewinkel W-Achs ergibt. Hierbei führen die Schmiedehämmer passend zu dem gefundenen Vielfachen N des Quotienten W-Achs zu W-Dreh, N-1 Leerhübe aus, bei denen keine Verformung erfolgt und die Verformung lediglich bei jedem N-ten Hub stattfindet. Bei Achssymmetriewinkeln W-Achs kleiner als der minimal einzustellende Drehwinkel W-min wird der Drehwinkel W-Dreh als ganzzahliges Vielfaches M des Achssymmetriewinkels W-Achs so eingestellt, dass nach jeder Drehung eine Verformung stattfindet. Hierbei werden mindestens ein Teil der Schmiedehämmer mit Schmiedeflächen für mindestens zwei benachbarte
Symmetriekonturen ausgebildet und die Anzahl der Symmetriekonturen je
Schmiedehammer entspricht dem Quotienten aus minimalem maschinenbedingten Drehwinkel und Achssymmetriewinkel aufgerundet auf die nächsthöhere Ganzzahl.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Warmschmieden von Profilen, bei dem das Vormaterial als Voll- oder Hohlkörper ausgebildet sein kann. Das Vormaterial ist üblicherweise auf die gewünschte Schmiedetemperatur gebracht worden.
In dem unteren Teil der Figur 3 ist dargestellt, dass für den Fall, dass der
Achssymmetriewinkel W-Achs größer als der maximale maschinenbedingte
Drehwinkel W-max ist, die Schmiedehämmer beispielsweise in Schmiedeperioden P mit zwei Leerhüben L und einem Arbeitshub A betrieben werden. Entsprechender Weise beträgt somit die Anzahl der Hübe der Schmiedehämmer je Schmiedeperiode N gleich 3. Demgegenüber ist in dem oberen Teil der Figur 3 dargestellt, dass für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel W-Achs kleiner als der minimale
maschinenbedingte Drehwinkel W-min ist, die Anzahl N der Hübe der
Schmiedehämmer je Schmiedeperiode P gleich 1 ist und die Anzahl N-Leer der Leerhübe L der Schmiedehämmer gleich null ist. Somit ist jeder Hub ein Arbeitshub.
Unter einem bezogen auf die Längsmittelachse des Profils achssymmetrischen Profil wird ein Voll- oder Hohlprofil verstanden, das zur Längsmittelachse des Querschnitts achssymmetrisch ausgebildet ist. Ein rotationssymmetrisches, also kreisförmiges Profil stellt einen Sonderfall des auf die Längsmittelachse bezogenen
achssymmetrischen Profils dar, da es beliebig viele Achssymmetriewinkel besitzt. Die im Folgenden beschriebene Erfindung bezieht sich nur auf die Herstellung von auf die Längsmittelachse bezogenen achssymmetrischen, eckigen Profilen. Im Querschnitt kreisförmige oder ovale Vollquerschnitte beziehungsweise Rohre sind nicht von der Erfindung umfasst.
Eckige auf die Längsmittelachse bezogene achssymmetrische Profile sind Vielecke. Diese können zum Beispiel im Außenquerschnitt dreieckige, rechteckige,
quadratische, sechs- oder achteckige Querschnitte aufweisen.
Als Halbzeuge (Vormaterial) für derartige Profile kommen zum Beispiel Knüppel als kreisrundes oder bereits vorkonturiertes Vollmaterial oder entsprechend vorgefertigte runde oder vorprofilierte Hohlblöcke zum Einsatz.
Die Außenkontur des herzustellenden eckigen Profils ist nur dann auf die
Längsmittelachse bezogen achsensymmetrisch herstellbar, wenn zur Manipulation des Schmiedeguts dieses vom Manipulator mit einem fest vorgegebenen Drehwinkel gedreht wird, der zum Achssymmetriewinkel passt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der einzustellende Drehwinkel W-Dreh des Manipulators, wenn der Achssymmetriewinkel W-Achs des
herzustellenden Profils außerhalb des einzustellenden Drehwinkelbereichs des Manipulators liegt, wie folgt ermittelt:
Für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel W-Achs des Profils größer ist als der maximale Drehwinkel des Manipulators W-max kommen die Formeln (1 ) und (2) zur Anwendung: (1 ) N = ceil (W-Achs/W-max)
(2) W-Dreh = W-Achs/N, wobei die Anzahl der Hübe der Schmiedehämmer je Schmiedeperiode N der Anzahl der Drehungen N-Dreh des Manipulators entspricht. Für die Anzahl Leerhübe N-Leer der Schmiedehämmer gilt die folgende Formel (3):
(3) N-Leer = N-1
Für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel W-Achs des Profils kleiner ist als der minimale Drehwinkel des Manipulators W-min kommen die Formeln (4) und (5) zur Anwendung:
(4) M = ceil (W-min/W-Achs)
(5) W-Dreh = W-Achs x M, wobei M als Anzahl der Symmetriekonturen je Schmiedehammer definiert ist. Hierbei ist die Anzahl der Hübe der Schmiedehämmer je Schmiedeperiode N gleich 1 und die Anzahl der Leerhübe N-Leer der Schmiedehämmer gleich null. Also ist jeder Hub ein Arbeitshub.
Unter der Bezeichnung ceil (x) ist die Aufrundungsfunktion zu verstehen, mit der einer positiven ungeraden Zahl x die nächste größere ganze Zahl zugeordnet wird.
Entgegen der auch bekannten kaufmännischen Rundungsfunktion wird somit immer aufgerundet. Ist x eine ganze Zahl entspricht ceil (x) dieser ganzen Zahl.
Zudem ist die Hammerkontur im Bereich des das Endprofils bildenden Teils nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung so ausgestaltet, dass mit dem gleichen Hammersatz gleichartige eckige Profile in einem Bereich äquivalenter Durchmesser gefertigt werden können.
Damit mit demselben Hammersatz ein Bereich äquivalenter Durchmesser
geschmiedet werden kann, ist neben dem Achssymmetriewinkel W-Achs auch die Anzahl der Hämmer Anz-H von Bedeutung. Eine Bereichsüberdeckung in Bezug auf mehrere äquivalente Durchmesser beim Schmieden ist nur möglich, wenn neben anderen Bedingungen gemäß Bedingung (7) die Anzahl der Hämmer Anz-H kleiner ist als die Anzahl der Symmetrien Anz-S:
(7) Anz-H < Anz-S Die Anzahl der Symmetrien Anz-S ergibt sich aus der Formel (8):
(8) Anz-S = 3607W-Achs.
Ist die Hammeranzahl Anz-H identisch mit der Anzahl der Symmetrien Anz-S , beispielsweise bei 8 gleichen Hämmern 2b und einem 8-kant-Profil 1 b, so kann nur der einzige äquivalente Durchmesser hergestellt werden, bei dem die Hämmer mit ihrem Schmiedeteil die Kontur praktisch vollständig umschließen (vgl. auch Figur 4).
Weiter gilt, dass die Anzahl der Hämmer Anz-H vorgibt, welchen Winkelbereich W-H des vollständigen Umfangs jeder Hammer abdeckt (siehe Formel (9):
(9) W-H = 360 Anz-H
Damit können alle Hämmer dann gleich ausgebildet sein, wenn sich für den Wert Q-W gemäß Formel (14)
(14) Q-W = W-H/W-Achs eine ganze Zahl K ergibt.
Wenn Q-W ganzzahlig ist, dann wird K dem ganzzahligen Wert von Q-W gleich gesetzt. Entsprechend gilt: K = Q-W
K beinhaltet, dass bei einem Arbeitshub nur der K-te Teil der Symmetrieflächen der herzustellenden Profilflächen konturiert werden kann. Damit muss der das Endprofil bildende Teil des Schmiedehammers mindestens eine Länge LK-min von K- mal Materialvorschub Vor im Schmiedeauslauf aufweisen (siehe Formel (10):
(10) LK-min = K x Vor wobei Vor der Vorschub/Schmiedeperiode in [mm] ist. Der Vorschub Vor berechnet sich nach der Formel (1 1 ):
(1 1 ) Vor [mm] = V-Austritt [mm/min] x N / Hübe/Minute [1/min], wobei hierbei V-Austritt die Materialaustrittsgeschwindigkeit aus den
Schmiedehämmern ist. Entsprechend gilt, dass V-Austritt [mm/min] das Produkt aus Vor [mm] und Anzahl der Schmiedeperioden [1/min] ist. Die Anzahl der
Schmiedeperioden [1/min] findet seine Entsprechung in der Anzahl der Hübe [1/min] dividiert durch N. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert: Beispiel 1
Betrachtet man beispielsweise ein achteckiges Profil 1 c (siehe Figur 5), welches einen Achssymmetriewinkel W-Achs von 45° hat, so ergibt sich bei einer
Schmiedemaschine mit 4 Hämmern 2c nach Formel (1 ) und einem maximalen Drehwinkel W-max des Manipulators von 20° W-Achs = 45°
N = ceil (45720°) = ceil (2,25) = 3
W-Dreh = 45 3 = 15°
N-Leer = N - 1 = 3 - 1 = 2 Damit führen die Schmiedehämmer je Schmiedeperiode 3 Hübe aus, von denen einer ein Arbeitshub und die restlichen zwei Leerhübe sind. Bei jedem dieser Hübe wird das Profil jeweils um 15° gedreht. Der N-te Hub (= 3. Hub) mit einer weiteren Drehung um 15°, ist dann der Arbeitsshub, so dass die Forderung für den einzuhaltenden
Drehwinkel, W-min < = W-Dreh < = W-max erfüllt ist. Der Drehwinkel W-Dreh liegt somit innerhalb der maschinenbedingten Drehwinkel W-min bis W-max. Sollte diese Bedingung nicht erfüllt sein, ist dieses Profil auf dieser Schmiedemaschine mit den maschinenbedingten Drehwinkeln W-min und W-max nicht herstellbar.
Auch ist die Bedingung (7) erfüllt, da
Anz-H = 4, Anz-S = 8 und somit 4 kleiner 8 erfüllt ist.
Weiter gilt
W-H = 360 Anz-H = 3607 4 = 90 °
Q-W = W-H/W-Achs = 90745° = 2 = ganzzahlig
Damit ist K = 2.
Das heißt, dass nach Bedingung (10) die Mindestlänge des Schmiedeteils LK-min mindestens 2mal solang wie der Vorschub/Schmiedeperiode auf der Auslaufseite der Schmiede sein muss. Die Schmiedeteilkontur entsprechend Figur 5 im Querschnitt ist bei allen vier Hämmern 2c gleich und stellt eine Gerade dar, da die einfachste mögliche Symmetriekontur des 8-Kants 1 c eine Gerade darstellt.
Weiter folgt aus Bedingung (10) für die Mindestlänge des das Endprofil bildenden Teils des Schmiedehammers mit beispielsweise einer Materialaustrittsgeschwindigkeit von 2.500 mm/min und einer Maschine mit 200 Hüben/Minute für den Vorschub /Schmiedeperiode Vor gemäß Formel (1 1 ):
Vor [mm]= 2.500 [mm/min] x 3 / 200 [1/min] = 37,5 mm und somit eine Mindestlänge LK-min für den das Endprofil bildenden Teils des Schmiedehammers von
LK-min = 2 x 37,5 mm = 75 mm Beispiel 2
Soll mit 4 Hämmern ein Sechseck-Profil (Figur 6) geschmiedet werden, so ergibt sich
W-Achs = 60°
W-max = 20°
N = ceil (60720°) = ceil (3) = 3
W-Dreh = 6073 = 20°
N-Leer = N - 1 = 3 - 1 = 2
Bedingung (7) ist erfüllt, da
Anz-H = 4, Anz-S = 6 zu 4 kleiner 6 führt.
Es ergibt sich jedoch ein Wert Q-W für den Quotienten W-H/W-Achs, der nicht ganzzahlig ist. Q-W = W-H/W-Achs
Q-W = 90760° = 1 ,5
Damit sind die Hämmer nicht gleich kalibrierbar. Da jedoch der Quotientenwert des zweifachen von W-H ganzzahlig ist: 2 x W-H/W-Achs = 3 kann jeder zweite Hammer die gleiche Kontur aufweisen. Achssymmetriewinkel haben die Eigenschaft, dass ihre Nullposition beliebig gewählt werden kann. Die zugehörige Symmetriekontur des Profils startet bei dieser
Nullposition und endet mit dem Achssymmetriewinkel. Für ein Vieleck ergibt sich damit als einfachste aller möglichen Symmetriekonturen ein Geradenteilstück. Eine gewählte Position Pos1 liegt somit in der Mitte der einfachsten Symmetriekontur des Profils nämlich des Geradenteilstücks und damit auch in der Mitte der Konturen von dem ersten Hammer 2d und dem dritten Hammer 2d. Damit weisen die jeweils ersten und dritten Hämmer 2d als Schmiedeteilkontur eine Gerade auf.
Da sich im Beispiel 2 für Q-W ein Wert von 1 ,5 ergeben hat, muss für die
Schmiedeteilkontur der jeweils zweiten und vierten Hämmer 2e die Nullposition für die Symmetriekontur um die Differenz des Hammerwinkels zum Achssymmetriewinkel, also um 30°, auf die Position Pos2 verschoben werden. Die Position Pos2 liegt somit in einer Ecke des Profils und in der Mitte der Symmetriekontur der Hämmer 2e. Verdeutlicht wird dieser Zusammenhang in Figur 6 für das Sechseck Profil 1 d und den jeweils zwei gleichen Hämmern 2d und 2e. Damit besteht die Schmiedeteilkontur des ersten und dritten Hammers 2d im Querschnitt aus einer Geraden und die
Schmiedeteilkontur des zweiten und vierten Hammers 2e aus einem 120°„Dach", d.h. aus einem Eckwinkel des Sechsecks.
Verallgemeinert heißt das:
a) Alle Hämmer sind gleich ausgestaltet, wenn gilt:
Q-W = W-H/W-Achs= ganzzahlig
und für den Faktor K zur Berechnung der Mindestlänge des Schmiedeteils LK-min K = Q-W b) Jeder j-te Hammer ist gleich auszugestalten, wenn gilt:
Q-W = W-H/W-Achs= nicht ganzzahlig
j x W-H/W-Achs = ganzzahlig mit 2 <= j = kleinste mögliche ganze Zahl
und für den Faktor K zur Berechnung der Mindestlänge des Schmiedeteils LK-min K = ceil (Q-W) Insgesamt weist das vorgeschlagene Verfahren damit den Vorteil auf, dass jetzt auch achssymmetrische Hohlkörper sehr wirtschaftlich geschmiedet werden können, deren Achssymmetriewinkel W-Achs größer sind, als die möglichen Drehwinkel des
Manipulators. Insbesondere kann bei zu großen Achssymmetriewinkeln W-Achs des Profils auf eine sehr aufwändige mechanische Bearbeitung zur Erzielung der
Endkontur verzichtet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei Achssymmetriewinkeln W-Achs, die kleiner sind als die minimalen Drehwinkel des Manipulators W-min, die Schmiedehämmer mindestens jeweils 2 Arbeitsflächen aufweisen, deren Normalen im Achssymmetriewinkel W-Achs zueinander stehen.
Für den Fall, dass die Anzahl der Schmiedehämmer Anz-H dividiert durch den Faktor j nicht ganzzahlig ist, sind alle Schmiedehämmer ungleich auszubilden. Mit derartigen ungleichen Hämmern kann nur ein Profil mit genau einer Geometrie hergestellt werden. Der zuvor beschriebene Vorteil der Herstellung von Profilen in einem Bereich mit äquivalenten Durchmessern kann nicht mehr erreicht werden.
Beispiel 3
Soll beispielsweise ein auf dem Außenumfang sechzigkantiges Profil erzeugt werden, beträgt der Achssymmetriewinkel W-Achs 360760 = 6° und liegt damit unterhalb des minimal möglichen Drehwinkels des Manipulators W-min von beispielsweise 10°. Der passende Drehwinkel W-Dreh wird nach Formel (5) berechnet: W-Dreh = W-Achs x M = 6° x 2 = 12°
Hierbei wird M als Anzahl der Symmetriekonturen je Schmiedehammer nach Formel (4) berechnet: M = ceil (W-min/W-Achs) = ceil (10/6) = ceil (1 ,67) = 2 Allerdings muss in diesem Fall die Geometrie der Schmiedehämmer entsprechend dem ganzzahligen Vielfachen M angepasst werden. Konkret muss die Kontur der Schmiedehämmer M Symmetrien abdecken. Im vorliegenden Beispiel sind das 2 Flächen, deren Normalen im Achssymmetriewinkel W-Achs von 6° zueinander stehen, damit ein 60-kantiges Profil erzeugt werden kann. Ob die Hämmer gleich oder ungleich auszugestalten sind, ergibt sich nach wie vor aus der vorbeschriebenen Bedingung zu Q-W und damit für das Beispiel; Q-W = 90° / 6° = 15 = ganzzahlig. Also alle Hämmer sind gleich auszugestalten.
Für den Faktor K zur Berechnung der Mindestlänge des Schmiedeteilteils LK-min ist die Formel (13): K = ceil (Q-W / M) und somit für das Beispiel
K = ceil (15 / 2) = ceil (7,5) = 8 Sollte die Anzahl M der Symmetriekonturen je Schmiedehammer größer 2 sein, kann mit derartig konturierten Hämmern der zuvor beschriebene Vorteil der Herstellung von Profilen in einem Bereich mit äquivalenten Durchmessern nicht mehr erreicht werden.
Es gibt Anwendungsfälle, bei denen sich die Achssymmetrie über die Länge des Schmiedegutes dreht. Dies ist z. B. der Fall, wenn Bohrstangen herzustellen sind, die neben dem Raum für das Bohrgut dieses auch noch nach außen befördern sollen. Nach einem Steigungswinkel Gamma, mit dem sich das Profil um die
Längsmittelachse dreht, kommt das Profil nach einer Länge L wieder in die ursprüngliche Lage zurück.
Der Vorschub pro Schmiedeperiode Vor muss so angepasst werden, dass es zu keinem Versatz des Profils kommt. Der äquivalente Profilradius entspricht dabei einem Kreisradius, bei dem die damit gebildete Kreisfläche derjenigen des
achssymmetrischen Profils entspricht. Der äquivalente Profilradius entspricht dem Grunde nach dem zuvor beschriebenen halben äquivalenten Profildurchmesser. Das heißt, dass der Vorschub / Schmiedeperiode Vor genau so groß sein muss, dass er zusammen mit der Drehung des Schmiedegutes zur vorgegebenen Steigung Gamma passt. Für den Vorschub (Vor) gilt die Formel (15):
(15) Vor = W-Dreh x N x äquivalenter Profildurchmesser / 2 x Pi / 1807 tan(Gamma)
Vorschub pro Arbeitsschlag und Auslaufgeschwindigkeit hängen jedoch zusammen. Wie bereits ausgeführt gilt die folgende Bedingung (1 1 )
(1 1 ) Vor [mm] = V-Austritt [mm/min] x N/ Anzahl Hübe/Minute, so dass letztlich die Austrittsgeschwindigkeit V-Austritt des Schmiedegutes der folgenden Bedingung genügen muss:
V-Austritt [mm/min] = Vor x Anzahl Hübe/ Minute/ N
Ist ein Hohlprofil herzustellen, kann es gleiche oder unterschiedliche
Achssymmetriewinkel für die Innen- oder die Außenkontur geben. Die Berechnung des Manipulator Drehwinkels W-Dreh für die Erzeugung der Außenkontur erfolgt aber immer nach den obigen Formeln und Bedingungen. Das Innenwerkzeug weist dabei erfindungsgemäß bereits die Endkontursymmetrie der Profi linnenoberfläche auf und dreht sich synchron mit dem Schmiedegut im Takt der Hübe mit. Wäre wie im Fall des Achtecks aus Beispiel 1 dieses bestimmend für die Außenkontur und der
Innendurchmesser rund, so ist ein rundes Innenwerkzeug zu verwenden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der axiale Vorschub pro Schmiedeperiode Vor gleichmäßig auf die Gesamtzahl N der Hübe je Schmiedeperiode aufgeteilt wird, da dies keine Änderung der üblichen Manipulatorensteuerung erfordert.
Alternativ dazu ist vorgesehen, dass der axiale Vorschub pro Schmiedeperiode nur einmal im Zeitraum der Nichtumformung während des Leerhubes erfolgt, da sich Absolutfehler bei der Positionierung hierbei nicht addieren. Bezugszeichenliste
1 , 1 a, 1 b, 1 c, 1 d achssymmetrische Profile
2a, 2b, 2c, 2d, 2e Schmiedehämmer
A Arbeitshub
A1. A2 Flächen
D äquivalenter Durchmesser
W-Achs Achssymmetriewinkel
W-Dreh möglicher Drehwinkel des Manipulators
W-max maximal möglicher Drehwinkel des Manipulators
W-min minimal möglicher Drehwinkel des ManipulatorsW-H Hammerwinkel L Leerhub
N-Dreh... Anzahl der Drehungen je Schmiedeperiode
M Anzahl der Symmetriekonturen je Schmiedehammer
N Anzahl der Hübe der Schmiedehämmer je Schmiedeperiode
N-Leer Anzahl der Leerhübe der Schmiedehämmer je Schmiedeperiode
Anz-H Anzahl der Schmiedehämmer
Anz-S Anzahl der Symmetriekonturen
W-H Winkelbereich Schmiedehammer
Q-W Quotient aus W-H zu W-Achs
K Anzahl der Vorschübe
LK-min. Mindestlänge des das Endprofil bildenden Teils des Schmiedehammers P Schmiedeperiode
Vor Vorschub des Schmiedegutes pro Schmiedeperiode am Schmiedeaustritt V-Austritt Austrittsgeschwindigkeit des Schmiedegutes aus den Schmiedehämmern j kleinstmögliche ganze Zahl
Pos1 Position, in der Mitte eines Geradenteilstücks der Symmetriekontur des Profils und in zugehöriger Hammermitte liegend
Pos2 Position in der Ecke einer Symmetriekontur des Profils und in zugehöriger Hammermitte liegend

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Warmschmieden von im Außenquerschnitt eckigen,
achssymmetrischen Profilen (1 , 1 a, 1 b, 1 c, 1 d) aus Metall, insbesondere aus Stahl, mittels einer Radialschmiedemaschine, bei dem ein auf Schmiedetemperatur befindlicher Voll- oder Hohlkörper als Vormaterial mittels symmetrisch um die
Längsmittelachse des Vormaterials angeordneter und radial angetriebener, auf die Außenfläche des Vormaterials einwirkender Schmiedehämmer (2a bis 2e) zu einem eckigen, achssymmetrischen Profil (1 , 1 a, 1 b, 1 c, 1 d) mit einem Achssymmetriewinkel (W-Achs) geformt wird, wobei das Vormaterial in den zum Schmiedegut kontaktfreien Phasen der Hübe der Schmiedehämmer (2a bis 2e) mittels mindestens eines
Manipulators um einen Drehwinkel (W-Dreh) gedreht wird, der maschinenbedingt zwischen einem minimalen Drehwinkel (W-min) und maximalen Drehwinkel liegt (W- max) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass entweder für den Fall, dass der
Achssymmetriewinkel (W-Achs) größer als der maximale maschinenbedingte
Drehwinkel (W-max) ist, die Schmiedehämmer (2a bis 2e) in Schmiedeperioden mit mindestens einem Leerhub und einem Arbeitshub betrieben werden und der
Manipulator das Schmiedegut bei jedem Hub innerhalb einer Schmiedeperiode um den Drehwinkel (W-Dreh) dreht, wobei die Anzahl der Drehungen (N-Dreh) um den Drehwinkel (W-Dreh) einem Quotienten aus Achssymmetriewinkel (W-Achs) und maximalem maschinenbedingten Drehwinkel (W-max) aufgerundet auf die
nächsthöhere Ganzzahl entspricht, oder für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel (W-Achs) kleiner als der minimale maschinenbedingte Drehwinkel (W-min) ist, von mindestens einem Teil der Schmiedehämmer (2a bis 2e) mit Schmiedeflächen für mindestens zwei benachbarte Symmetriekonturen das Vormaterial geformt wird, die Anzahl (M) der Symmetriekonturen je Schmiedehammer (2a bis 2e) dem Quotienten aus minimalem maschinenbedingten Drehwinkel (W-min) und Achssymmetriewinkel (W-Achs) aufgerundet auf die nächsthöhere Ganzzahl entspricht, die
Schmiedehämmer (2a bis 2e) in Schmiedeperioden mit nur einem Arbeitshub betrieben werden und der das Schmiedegut je Hub innerhalb einer Schmiedeperiode um den Drehwinkel (W-Dreh) gedreht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel (W-Achs) größer ist als der maximale maschinenbedingte Drehwinkel des Manipulators (W-max), die Anzahl der Hübe je Schmiedeperiode (N) und der Drehwinkel (W-Dreh) des Manipulators anhand der folgenden Formeln (1 ) und (2) ermittelt werden
(1 ) N = ceil (W-Achs/W-max)
(2) W-Dreh = W-Achs/N, wobei die Anzahl der Drehungen je Schmiedeperiode (N-Dreh) des Manipulators der Anzahl der Hübe der Schmiedehämmer (2a bis 2e) je Schmiedeperiode (N) entspricht und für die Anzahl der Leerhübe der Schmiedehämmer (2a bis 2e) (N-Leer) die folgende Formel (3) gilt:
(3) N-Leer = N-1 .
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Achssymmetriewinkel (W-Achs) kleiner ist als der minimale Drehwinkel des
Manipulators (W-min) die Anzahl (M) der Symmetriekonturen je Schmiedehammer (2a bis 2e) und der Drehwinkel (W-Dreh) des Manipulators anhand der folgenden Formeln
(4) und (5) ermittelt werden: (4) M = ceil (W-min/ W-Achs)
(5) W-Dreh = W-Achs x M wobei die Anzahl der Hübe der Schmiedehämmer je Schmiedeperiode (N) und die Anzahl der Drehungen je Schmiedeperiode (N-Dreh) gleich 1 sind und die Anzahl der Leerhübe (N-Leer) der Schmiedehämmer (2a bis 2e) gleich null ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiedehämmer (2a bis 2e) zur Fertigung gleichartiger eckiger Profile verwendbar sind, wenn die Bedingung (7) erfüllt ist:
(7) Anz-H < Anz-S, wobei Anz-H als Anzahl der Schmiedehämmer (2a bis 2e) und Anz-S als Anzahl der Symmetriekonturen definiert sind und die Anzahl der Symmetriekonturen (Anz-S) sich aus der Formel (8) ergibt: (8) Anz-S = 3607 W-Achs und für den Fall, das der Quotient (Q-W) aus einem Winkelbereich des
Schmiedehammers (2a bis 2e) (W-H) zu dem Achssymmetriewinkel (W-Achs) ganzzahlig ist, wobei für den Winkelbereich des Schmiedehammers (W-H) die folgende Formel (9) gilt:
(9) W-H = 360° / Anz-H alle Schmiedehämmer (2a bis 2e) gleich ausgestaltet sind, sowie für die Mindestlänge des das Endprodukt bildenden Teils der Schmiedehämmer (2a bis 2e) (LK-min) die folgende Bedingung (10) erfüllt ist:
(10) LK-min = K x Vor, wobei K als Anzahl der Vorschübe (Vor) dem Quotient Q-W entspricht und Vor als ein Vorschub/Schmiedeperiode [mm] definiert ist entsprechend der Formel (1 1 ):
(1 1 ) Vor = V-Austritt [mm/min] x N / Hübe/ Minute wobei V-Austritt als Austrittsgeschwindigkeit des Schmiedeguts aus den
Schmiedehämmern (2a bis 2e) definiert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiedehämmer (2a bis 2e) zur Fertigung gleichartiger eckiger Profile verwendbar sind, wenn die Bedingung (7) erfüllt ist: (7) Anz-H < Anz-S, wobei Anz-H als Anzahl der Schmiedehämmer (2a bis 2e) und Anz-S als Anzahl der Symmetriekonturen definiert sind und die Anzahl der Symmetriekonturen (Anz-S) sich aus der Formel (8) ergibt: (8) Anz-S = 3607 W-Achs und für den Fall, das der Quotient (Q-W) aus einem Winkelbereich des
Schmiedehammers (2a bis 2e) (W-H) zu dem Achssymmetriewinkel (W-Achs) multipliziert mit einer ganzen Zahl (j) ganzzahlig ist, wobei für den Winkelbereich des Schmiedehammers (W-H) die folgende Formel (9) und für die Zahl (j) als kleinste mögliche ganze Zahl die Bedingung (12) gilt:
(9) W-H = 360° / Anz-H
(12) j >= 2 jeder j-te Schmiedehammer (2a bis 2e) gleich ausgestaltet ist, sowie für die Mindestlänge des das Endprodukt bildenden Teils der Schmiedehämmer (LK-min) die folgende Bedingung (10) erfüllt ist:
(10) LK-min = K x Vor, wobei K als Anzahl der Vorschübe sich nach der Formel (13) berechnet:
(13) K = ceil (Q-W) und Vor als ein Vorschub/Schmiedeperiode am Schmiedeaustritt [mm] definiert ist entsprechend der Formel (1 1 ):
(1 1 ) Vor = V-Austritt [mm/min] x N / Hübe/Minute wobei V-Austritt als Austrittsgeschwindigkeit des Schmiedeguts aus den
Schmiedehämmern (2a bis 2e) definiert ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur des das Endprofil bildenden Teils des Schmiedehammers (2a bis 2e) derart ausgebildet wird, dass eine Position (Pos1 ) der Symmetriekontur in der Mitte eines Geradenteilstückes der Symmetriekontur des Profils und in der Mitte der Kontur des zugehörigen Schmiedehammers (2a bis 2e) liegt und eine Position (Pos2) der Symmetriekontur in der Ecke der Symmetriekontur des Profils und in der Mitte der Kontur des zugehörigen Schmiedehammers (2a bis 2e) liegt, so dass die Herstellung Profile eines möglichst großen Bereichs äquivalenter Durchmesser erlaubt wird, wobei der äquivalente Durchmesser als Kreisdurchmesser definiert ist, dessen Flächeninhalt der Fläche mit der herzustellenden Außenkontur entspricht.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich achssymmetrische Profile mit einer sich um einen Steigungswinkel Gamma um die Längsmittelachse drehenden Achssymmetrie herstellen lassen, wenn der Vorschub Vor gemäß nachfolgender Formel (Formel 3) angepasst wird:
(1 1 ) Vor = W-Dreh[°] x N x äquivalenter Profildurchmesser/2 x Pi / 1807 tan(Gamma).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zu erzeugenden achssymmetrischen Hohlprofil das Schmieden mit einem im Wirkbereich der Schmiedehämmer (2a bis 2e) im Hohlprofil angeordneten und mit einem der geforderten Innenkontur entsprechend profilierten Innenwerkzeug erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei der Drehung des Hohlprofils das Innenwerkzeug synchron mit dreht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Vorschub pro Schmiedeperiode gleichmäßig auf die Anzahl der Hübe je Schmiedeperiode (N) aufgeteilt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Vorschub Vor pro Schmiedeperiode nur einmal innerhalb einer
Schmiedeperiode erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier Schmiedehämmer (2a bis 2e) im Einsatz sind.
PCT/EP2015/055575 2014-03-18 2015-03-17 Verfahren zum warmschmieden von langgestreckten eckigen profilen aus metall, insbesondere aus stahl Ceased WO2015140176A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014103685 2014-03-18
DE102014103685.9 2014-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015140176A1 true WO2015140176A1 (de) 2015-09-24

Family

ID=52727111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/055575 Ceased WO2015140176A1 (de) 2014-03-18 2015-03-17 Verfahren zum warmschmieden von langgestreckten eckigen profilen aus metall, insbesondere aus stahl

Country Status (2)

Country Link
AR (1) AR099762A1 (de)
WO (1) WO2015140176A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116984537A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 定襄县国强锻压有限公司 一种用于轴类锻件的自由锻制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61103637A (ja) * 1984-10-26 1986-05-22 Kawasaki Steel Corp 金属材料の鍜錬方法
EP0610509A1 (de) * 1992-06-04 1994-08-17 TJURIN, Valery Alexandrovich Verfahren zum herstellen von hohlen schmiedestücken durch radialschmieden von kontinuierlichen rohlingen
JP2007136487A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間鍛造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61103637A (ja) * 1984-10-26 1986-05-22 Kawasaki Steel Corp 金属材料の鍜錬方法
EP0610509A1 (de) * 1992-06-04 1994-08-17 TJURIN, Valery Alexandrovich Verfahren zum herstellen von hohlen schmiedestücken durch radialschmieden von kontinuierlichen rohlingen
JP2007136487A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間鍛造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116984537A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 定襄县国强锻压有限公司 一种用于轴类锻件的自由锻制造方法
CN116984537B (zh) * 2023-09-26 2023-12-22 定襄县国强锻压有限公司 一种用于轴类锻件的自由锻制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
AR099762A1 (es) 2016-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013100302B4 (de) Verfahren zum Schmieden, insbesondere Streckschmieden, von metallischen Werkstücken
EP1252946B1 (de) Verfahren zum Herstellen von rotationssymmetrischen Bauteilen
WO2016082969A1 (de) Verfahren zur herstellung einer profilierten hohlwelle für eine teleskopierbare lenkwelle und teleskopierbare lenkwelle
EP3049200A1 (de) Verfahren zum warmschmieden eines nahtlosen hohlkörpers aus schwer umformbarem werkstoff, insbesondere aus stahl
DE102009024847B4 (de) Vorrichtung zur Herstellung wendelförmiger Wellrohre
EP1356891B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Schiebemuffen für Schaltgetriebe
DE1602135B2 (de) Verfahren zum herstellen von rohren aus zirkon und legierungen auf zirkonbasis durch kaltwalzen auf einem pilgerschrittwalzwerk
DE1946178B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Innenprofilen in rohrförmigen Werkstücken
DE2437545C3 (de) Verfahren zum Walzen von Metallstäben
EP3265251B1 (de) Verfahren und beschichtungsvorrichtung zum aufbringen einer auflageschicht bei der herstellung eines mehrlagigen grossrohres
DE102014101150A1 (de) Verfahren zum Schmieden, insbesondere Streckschmieden, von metallischen Werkstücken
DE102007002228A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von innenprofilierten Rohren
WO2015140176A1 (de) Verfahren zum warmschmieden von langgestreckten eckigen profilen aus metall, insbesondere aus stahl
EP0998359A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum einformen einer rillenstruktur in ein rohrförmiges werkstück
WO2016083086A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum drückwalzen von werkstücken
EP1457273B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres mit einer Innenprofilierung
WO2012149919A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum aufweiten von zylinderrohrstücken
DE19911677C1 (de) Kaltpilgerwerkzeug zum Herstellen von innenverrippten Rohren
EP3049199B1 (de) Verfahren zum herstellen eines verbindungselements sowie verbindungselement
EP1203622A2 (de) Drehantrieb von reziprok abwälzbaren Walzenkalibern eines Kaltpilgerwalzwerkes
DE10119569B4 (de) Vorrichtung zur spanlosen Umformung
EP0589099A1 (de) Verfahren zum Umformen von runden Rohren in Profilrohre mit polygonalen oder anderen von der Kreisform abweichenden Querschnitten
DE3401595A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum formen zylindrischer produkte aus metall
DE102016115798B3 (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Kolbenringen
DE1811461A1 (de) Vorrichtung zum Verformen von Metallen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15711715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15711715

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1