DE3017106A1

DE3017106A1 - Verfahren zum herstellen massiv umgeformter leichtmetallgegenstaende sowie formkoerper mit einem leichtmetallteil

Info

Publication number: DE3017106A1
Application number: DE19803017106
Authority: DE
Inventors: Adolf 7701 Hilzingen Ames; Ulf Dipl.-Ing. 7707 Engen Hodel; Alfred 7705 Steisslingen Wagner
Original assignee: Aluminium Walzwerke Singen GmbH
Current assignee: Constellium Singen GmbH
Priority date: 1980-05-03
Filing date: 1980-05-03
Publication date: 1981-11-05
Also published as: US4397413A; FR2481620B1; JPS56168983A; GB2074917B; CH649933A5; DE3017106C2; FR2481620A1; IT8121450A0; CA1205781A; IT1138759B; USRE32008E; GB2074917A

Description

PATENTANWALT

PROFESSIONAL REPRESENTATIVE BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRE AGREE PRES LOFFICE EUROPEEN DES BREVETS

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D-77OO SINGEN 1

Aluminium Walzwerke Singen GmbH Erzbergerstr.5a

Telegr./Cables:

Telex 793850 .,..,„ Telefon (07731)63075

Aluminiumstraße ₆₃₀₇₆

7700 Singen ffIffH.AL-148/1406

Oatum/Date

Verfahren zum Herstellen massiv umgeformter Leichtmetallgegenstände sowie Formkörper mit einem Leichtmetallteil

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen massiv umgeformter Leichtmetallgegenstände, welche vor ihrer Verwendung mit Stahlorganen bzw. Teilen aus einem anderen Metall fest verbunden werden. Darüber hinaus erfaßt die Erfindung einen Formkörper mit einem insbesondere als Hohlkörper ausgebildeten Leichtmetallteil, welcher an ein Stahlteil oder ein Organ aus einem entsprechenden Metall angeschlossen ist.

Üblicherweise werden Leichtmetallzylinder, welche beispielsweise als Stoßdämpferhülsen Verwendung finden, dadurch mit einem Stahlunterteil verbunden, daß man bereits während der Herstellung des Zylinders einen umbördelbaren Rand herstellt, in welchen dann der Stahlteil eingeführt und formschlüssig gehalten wird. Eine derartige Verbindung -- allerdings zwischen zwei Stahlteilen gibt beispielsweise die US-PS 2 891 525 wieder.

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Das bisher bekannte Verfahren zum Herstellen der eingangs erwähnten Formkörper ist deshalb sehr nachteilig, da zum einen die Verbindung zwischen den unterschiedlichen Metallen nicht sicher genug ist und darüber hinaus mehrere Verfahrensstufen erforderlich bleiben.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die erkannten Mängel zu beseitigen und das Verfahren einfacher sowie kostengünstiger werden zu lassen. Darüber hinaus soll der Formkörper eine höhere Qualität aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt ein erfindungsgemäßes Verfahren, in dessen Verlauf das Leichtmetall mit dem Stahl od. dgl. durch Verbundstrangpressen metallisch verbunden und an einem von dem entstehenden Verbundstrang, abgetrennten Verbundstrangabschnitt oder Verbundbutzen in einem anschließenden Verfahrensschritt zumindest die Leichtmetallkomponente umgeformt wird. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, nach dem Massivumformen des Verbundbutzens an die Verbundkomponente aus Stahl od. dgl. Metall das/die Stahlorgan/e bzw. Teile aus anderem Metall anzuschweißen oder entsprechend festzulegen.

Dank des vorgeschlagenen Verfahrens wird zur Herstellung beispielsweise einer Stoßdämpferhülse aus Leichtmetall mit Stahlboden nicht mehr der Leichtmetallzylinder gesondert hergestellt und anschließend der Stahlteil durch Umbördelung eiaes besonders ausgeformten Halterandes formschlüssig angefügt, sondern unter Einsparung wenigstens eines Verfahrensschrittes ein einziger Butzen aus zwei metallisch verbundenen Komponenten erzeugt und entsprechend ausgeformt. Dann kann sofort an den Stahlteil ein weiteres Stahlorgan — im Falle der Stoßdämpferhülse deren Befestigungsöse -- angeschweißt werden.

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Es entsteht also mittels .eines vereinfachten Erzeugungsvorganges ein qualitativ hochwertiges Produkt, nämlich ein erfindungsgemäßer Formkörper, dessen Leichtmetallteil mit dem Stahlteil — oder einem Teil aus entsprechendem Werkstoff -durch Verbundstrangpressen metallisch verbunden ist; ein Lockern des Stahlteiles, wie es beispielsweise bei konventionellen Stoßdämpferhülsen mit eingebördeltem Stahlteil möglich war, wird nunmehr ausgeschlossen.

Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Umformung des Leichtmetallteiles des Verbundbutzens durch — das an sich bekannte — Fließpressen.

Zur Herstellung der bereits erwähnten Stoßdämpferhülsen oder ähnlicher Formkörper hat es sich als besonders günstig erwiesen,, das Verbundprofil mit einer bandförmigen Stahlkomponente und einer gegenüber deren Stärke mehrfachen Höhe der Leichtmetallkomponente zu'pressen, um die Verformung des Leichtmetalles auch zu relativ hohen Zylindern oder Formteilen zu begünstigen. Vorteilhafterweise wird dann gegebenenfalls die Leichtmetallkomponente bis auf eine der Stärke des Stahlbandes entsprechende Höhe verformt; der Leichtmetallzylinder erhält also einen dünnen Leichtmetallboden, der mit dem Stahlteil metallisch verbunden ist.

Die Herstellung von Stoßdämpferhülsen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde deshalb vorstehend in den Vordergrund gerückt, da derartige Stoßdämpferhülsen ein günstiges Ausrührungsbeispiel darstellen; selbstverständlich liegen im Rahmen der Erfindung auch andere Formkörper aus wenigstens zwei Komponenten unterschiedlichen Metalles.

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Von der Erfindung werden nicht nur Formkörper erfaßt, deren Leichtmetallkomponente ausgeformt wurde und deren Stahlteil unverändert bleibt; vielmehr ist es auch· möglich, dem Stahlteil ein besonderes Querschnittsprofil zu verleihen, ohne daß dadurch die metallische Verbindung zwischen den beiden Komponenten leiden würde.

So wird eine erhebliche Vereinfachung der Herstellung von massiv umgeformten Leichtmetallteilen oder Leichtmetallgegenständen insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung erreicht, welche zum Funktionseinbau mit Stähl — gegebenenfalls auch mit anderen Metallen — verbunden werden müssen,, wie dies beim Beispiel der Stoßdämpferhülse durch nachträgliches Anschweißen der Halteöse erfolgt.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1: eine Schemaskizze zu einer erfindungsgemäßen Anlage;

Fig. 2: eine geschnittene Schrägsicht auf ein — gegenüber Kg, 1 — vergrößertes Detail einer anderen Ausführungsform mit abgehobenen Teilen;

Fig. 3: skizzenhaft die Verfahrensschritte in einem Teil der Anlage nach Fig. 1 bei Herstellung einer beispielhaften Stoßdämpferhülse;

Fig. 4: eine der Fig. 3 gegenübergestellte Wiedergabe entsprechender Verfahrensschritte bei Herstellung konventioneller Stoßdämpferhülsen.

Zum Herstellen von — hier beispielhaft ausgewählten ~ Stoßdämpferhülsen 1 (siehe Fig. 3) dient eine Anlage gemäß Fig. 1 mit einem Strangpreßteil 2, einem diesem in Preßrichtung χ folgenden Stanzteil 3 sowie einem nachgeordneten Fließpreßteil 4.

An der einem Magazin 5 benachbarten Stirnfläche 6 eines Werkzeugblockes 7 des Strangpreßteiles 2 befinden sich gemäß Fig. 2 etwa ovale Einlauföffnungen 8 für die während des Preßvorganges aus einem nicht gezeigten Aluminiumbolzen entstehende Matrix; die Einlauföffnungen 8 verjüngen sich

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in Schubrichtung y trompetenähnlich und enden an einem Matrizenvorraum 9 des Werkzeugblockes 7 als Matrixkanäle 10. In jenem Matrizenvorraum 9 wird die Matrix gegen eine Schubfläche 11 geführt und von dieser umgelenkt.

In einer Seitenfläche 12 des Werkzeugblockes 7 ist -parallel zur Schubrichtung y -- eine Ausnehmung 13 zur Aufnahme eines Preßwerkzeuges oder einer Matrize 14 vorgesehen. Diese weist einen etwa ovalen Matrizendurchbruch oder Formgebungsquerschnitt 15 auf.

Die Hauptachse des Matrizendurchbruches 15 fällt mit der die Schubrichtung y kreuzenden Längsachse Q eines Zuführkanals 16 für zwei aufeinanderliegende Stahlbänder B.., B„ zusammen. Diese werden in Pfeilrichtung χ durch den Zuführkanal 16 geschoben und treten aus dessen in einem Dorn 17

angeordneten Mündungsschlitzjder Breite b in den Matrizenvorraum 9, aus dem sie -- von der Matrix umflossen — in den Matrizendurchbruch 15 gelangen. In diesem entstehen zwei Verbundprofile P₁, P₂, die jeweils aus einem der Profilbänder B. bzw. B₂ und einem aus der Matrix geformten Trägerprofil M₁ bzw. M₂ bestehen.

Die Breite b des Mündungsschlitzes 18 — sowie die Breite der darin geführten Bänder B₁, B₂ — entspricht hier etwa der Formquerschnittweite t des Matrizendurchbruches 15, so da:; die Matrix an der von den beiden Profilbändern B₁, B₂ bestimmter. Trennebene E unterbrochen wird.

Aus dem Strangpreßteil 2 gelangen die Verbundprofile P₁, P„ in den Stanzteil 3, dessen einzelne Organe -- wie Widerlager und Stanzwerkzeug -- nicht dargestellt sind und von

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dessen Austragsschurre 20 Butzen 21 aus zwei metallisch verbundenen Schichten, nämlich Stahlband B der Stärke e und Aluminiumteil M, zu der/den Preßbüchse/n 22 des Fließpreßblockes 23 gelangen. Der Verbundbutzen 21 wird mit nach oben weisender Aluminiumschicht M einer Höhe i in die Preßbüchse 22 eingelegt (Stufe I in Fig. 3) und von einem Preßstempel 24 verformt (Stufe II). Fig. 3 zeigt jeweils in der rechten Hälfte der Figurenteile die auch in Fig. T erkennbaren Vorrichtungsorgane, während die jeweils linke Hälfte nur die jeweilige Form des Butzens deutlich werden läßt; hier sind also die Vorrichtungsorgane vernachlässigt. Stufe II der Fig. 3 deutet die Form der fertigen Stoßdämpferhülse 1 an, welche aus der Stahlplatte B, dem metallisch mit dieser verbundenen Hülsenboden C und der Hülsenwandung W besteht.

Die fertigen Stoßdämpferhülsen 1 werden durch einen Ausstoßer 25 aus der Preßbüchse 22 herausgeschoben, anschließend wird in Stufe IV der Fig. 3 eine Stoßdämpferbefestigung H mit Öse U unter die Stahlplatte B geschweißt.

Der einfache Aluminiumbutzen alter Art nach Fig. 4 wird in Stufe II ebenfalls auf dem Wege des Kaltfließpressens verformt, so daß er einen etwa Η-artigen Querschnitt erhält; der obere Teil dient als Stoßdämpferhülse, während der untere Teil eine in Stufe III (welche selbstverständlich in Fig. 3 entfällt) eine Stahlplatte S aufnimmt, die durch Umbördeln der unteren Stege K formschlüssig an die Stoßdämpferhülse angefügt wird. Auch hier wird in Stufe IV die Stoßdämpferbefestigung H dann angeschweißt.

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Die Verformung des Verbundbutzens 21 wurde in der Zeichnung durch das bekannte Rückwärtsfließpressen dargestellt,
selbstverständlich kann auch eine andere Art der Verformung stattfinden, beispielsweise durch Vorwärtsfließpressen oder gar Querfließpressen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1.J Verfahren zum Herstellen massiv umgeformter Leichtmetallgegenstände, welche vor ihrer Verwendung mit Stahlorganen bzw. Teilen aus einem anderen Metall fest verbunden werden,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Leichtmetall mit dem Stahl od. dgl. durch Verbundstrangpressen metallisch verbunden' und an einem von dem entstehenden Verbundstrang abgetrennten Verbundstrangabschnitt in einem anschließenden Verfahrensschritt zumindest die Leichtmetallkomponente umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Massivumformen des Verbundstrangabschnittes an die Verbundkomponente aus Stahl od. dgl. das/die Stahlorgan/« bzw. Teile aus dem anderen Metall angeschweißt oder entsprechend festgelegt wird/werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Massivumformen des Verbundstrangabschnittes die Leichtmetallkomponente mit einem Teil aus entsprechendem Werkstoff verbunden wird.

h. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetallkomponente auf dem Wege des Massivumfortnens zu einem hülsenartigen Zylinder mit Bodenteil wird, mit dem die Stahl- od. dgl. Komponente metallisch verbunden bleibt.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung des Leichtmetallteils durch Fließpressen erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundprofil mit einer bandförmigen Stahlkomponente und einer gegenüber deren Stärke mehrfachen Höhe der Leichtmetallkomponente hergestellt wird. .

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, :. daß die Leichtmetallkomponente bis auf eine der Stärke des Stahlbandes entsprechende Höhe verformt wird.

8. Formkörper mit einem insbesondere als Hohlkörper ausgebildeten Leichtmetallteil, welcher an ein Stahlteil oder ein Organ aus einem entsprechenden Metall angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetallteil (M) mit dem Stahlteil· (B) od. dgl. durch Verbundstrangpressen metallisch verbunden ist.

9. Formkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtmetallteil (M) zu einem Zylinder geformt ist, dessen Boden (C) mit dem Stahlteil (B) metallisch verbunden ist.

10. Formkörper nach Anspruch 8 oder 9> dadurch gekennzeichnet, daß .der Stahl teil- (-.B >. querachnittlich als teilweise gekrümmtes Profil ausgebildet ist.

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11. Formkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlteil (B) an einen anderen Stahlkörper (H) angefügt, insbesondere angeschweißt, ist.

12. Formkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stahlplatte (B) einerseits metallisch mit dem Boden (C) einer Stoßdämpferhülse aus Leichtmetall (M) verbunden sowie anderseits mit einem ösenartigen Stahlansatz (H) verschweißt oder entsprechend verbunden ist.

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