DE10332926A1

DE10332926A1 - Spanlos formgebendes Werkzeugteil

Info

Publication number: DE10332926A1
Application number: DE2003132926
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Schnaufer (BA); Thiemo Dipl.-Ing. Erb
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2003-07-19
Filing date: 2003-07-19
Publication date: 2005-03-03

Abstract

Für ein spanlos formgebendes Werkzeugteil, insbesondere eine Patrize und/oder eine Matrize, mit einer mit Mitteln zum Anschließen an die Aufnahme an einem Pressenteil ausgestatteten Werkzeuginnenfläche und einer formerzeugenden Werkzeugaußenfläche aus einem Keramikmaterial, ist zur Erhöhung der Dauerstandsfestigkeit des Werkzeuges vorgesehen, dass die formerzeugende Werkzeugaußenfläche durch wenigstens zwei übereinander liegende Schichten aus jeweils einem Keramikmaterial gebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein spanlos formgebendes Werkzeugteil, insbesondere eine Patrize und/oder eine Matrize gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der US-PS 4 984 445 ist ein aus Gesenkoberteil und Gesenkunterteil bestehendes Schmiedegesenk für erschwert zu schmiedende warmfeste metallische Werkstoffe, wie beispielsweise Titanlegierungen oder Legierungen auf Nickelbasis, bekannt, welches sich zunächst grundsätzlich dadurch auszeichnet, dass es auf hohe Temperaturen hin aufheizbar ist und welches sich ferner dadurch auszeichnet, dass seine formgebenden Oberflächen aus einem Keramikmaterial bestehen. Die aus Keramikmaterial bestehenden und formgebende Oberflächen bildenden Teile des Schmiedegesenkes sind dabei in aus Metall bestehenden Haltern aufgenommen, welche ihrerseits mit Einrichtungen oder Mitteln zum Verbinden mit der zugehörigen Antriebseinheit des Gesenkes, Gesenkhammer oder dergl., versehen sind. Im Hinblick auf die zum Schmieden von warmfesten metallischen Materialien erforderlichen hohen Temperaturen der formgebenden Bereiche des Schmiedegesenkes ist nach der genannten US-PS 4 984 445 zusätzlich vorgesehen, dass die die formgebenden Oberflächen der Gesenkhälften bildenden und aus Keramikmaterial bestehenden Teile eines Gesenkes aus einer Anzahl von Einzelteilen, insbesondere Segmenten, bestehen, welche im kalten Zustand des Gesenkes einerseits untereinander und andererseits zu den zugehörigen Haltern wärmeausdenhnungsbedingte Formänderungen ausgleichende Spalträume einschließen.

Aus der EP-PS 0 146 024 ist ein Verfahren zum Verbinden eines aus einem nicht oxydischen Keramikmaterial, beispielsweise SiC, bestehenden Bauteiles mit einem aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Stahl, beispielsweise einem Crom-Molybdän-Srahl, bekannt, wobei angestrebt wird, das Keramikmaterial in einer solchen Weise dicht bzw. fest mit dem metallischen Werkstoff zu verbinden, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Keramikmaterials und des metallischen Werkstoffes weitgehendst ausgeglichen und eventuelle, aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungen einerseits des metallischen Werkstoffes und andererseits des Keramikmaterials resultierende Spannungen auf einen minimalen Betrag reduziert werden, derart, dass das Entstehen von Bruchlinien im Keramikmaterial ausgeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Werkzeugteil zur spanlos formgebenden Verformung von Werkstücken zu schaffen, welches sich bei geringem zusätzlichen Herstellungsaufwand durch eine Optimierung der Dauerstandsfestigkeit seiner formgebenden Oberfläche auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende vorteilhafte oder zweckmäßige Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einer der wesentlichsten Vorteile des erfindungsgemäßen Aufbaues eines Werkzeugteiles besteht zunächst darin, dass seine formgebende äußere Oberfläche mit einem geringstmöglichen Aufwand jedem jeweils zu bearbeitenden bzw. in eine bestimmte Form zu bringenden Ausgangsmaterial in der Weise angepasst werden kann, dass eine von den spezifischen Eigenschaften des jeweils zu bearbeitenden Materials unabhängige hohe Dauerstandsfestigkeit des Werkzeugteiles gewährleistet werden kann. Insbesondere eröffnet der schichtweise Aufbau der formgebenden Oberfläche des Werkzeugteiles eine einfache Möglichkeit zur wenig aufwendigen Anpassung der formgebenden Oberflächenfestigkeit des Werkzeugteiles an unterschiedliche, aus den speziellen Anforderungen der zu bearbeitenden Material resultierende mechanische oder thermische Eigenschaften.

Darüber hinaus sollte ein in der erfindungsgemäßen Weise aufgebautes Werkzeug auch zur formgebenden Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen eingesetzt werden können, insbesondere auch dann, wenn die beabsichtigte formgebende Bearbeitung nur unter wärmeisolierten oder sogar wärmezuführungsabgängigen Bedingungen ausgeführt werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines in einer Presse angeordneten, aus einer Patrize und einer Matrize bestehenden Werkzeugsatzes,
2 eine Schnittdarstellung eines Patrizenwerkzeugteiles nach 1 im vergrößerten Maßstab und
3 eine Grundrissdarstellung des Patrizenwerkzeugteiles nach 2.
Die in der 1 dargestellte schematische Anordnung 1 eines zweiteiligen Werkzeugsatzes zur spanlos formgebenden Bearbeitung von vorzugsweise als Flachmaterial vorliegenden Ausgangs-Werkstücken umfasst in der Hauptsache ein als Patrize ausgebildetes erstes Werkzeugteil 2 und ein als Matrize 3 ausgebildetes zweites Werkzeugteil, zwischen welchen ein in der Zeichnung im Einzelnen nicht dargestelltes, als ebener Flachmaterialzuschnitt vorliegendes Werkstück eingefügt und durch eine Relativbewegung der Patrize 2 zur Matrize 3 verformt wird. Dabei ist das die Patrize 2 bildende Werkzeugteil zusammen mit einem Stempel 4 in Richtung der Werkzeugachse 5 hin – und herbeweglich in einem oberen Pressenteil 5 aufgenommen und geführt. Das die Matrize 3 bildende Werkzeugteil ist in einem unteren, feststehenden und eine Art Grundplatte 7 bildenden Pressenteil aufgenommen bzw. abgestützt. Wie sich aus der Darstellung der 1 des gezeigten Ausführungsbeispieles ergibt ist vorgesehen, dass das die Patrize 2 bildende Werkzeugteil als bewegliches Werkzeugteil relativ zu dem die Matrize 3 bildenden, feststehenden Werkzeugteil beweglich und ein in der Zeichnung im Einzelnen nicht gezeigtes Werkstück zwischen der Patrize 2 und der Matrize 3 eingespannt ist. Das die Patrize 2 bildende Werkzeugteil ist in der gezeigten Ausführungsform mit einer innenliegenden und mit Mitteln 8 zum Verbinden mit dem Stempel 4 ausgestatteten Werkzeuginnenfläche 9 bzw. einer tragenden Grundform aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgestattet.
Der in der Zeichnung, insbesondere der in der 2 dargestellte Aufbau des die Patrize 2 bildenden Werkzeugteiles umfasst eine auf der die Werkzeuginnenfläche 9 bildenden aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehenden Grundform aufgebrachte bzw. fugenlos aufliegende erste Schicht 10 aus einem nicht faserverstärktem Keramikmaterial und wenigstens eine zweite, mit der ersten, aus einem nicht faserverstärktem Schicht 10 aus Keramikmaterial bestehenden Schicht 10 verbundene zweite und zugleich die formgebende Werkzeugoberfläche bildende Schicht 11 mit einem in das Keramikmaterial eingebetteten, in der Zeichnung im Einzelnen nicht dargestellten, Fasermaterial. Das in das Keramikmaterial eingebettete Fasermaterial kann in jeder verfügbaren Form, z.B. als Flies oder Matte und dergl. vorliegen. Ferner kann dabei die durch eingebettetes Fasermaterial gekennzeichnete zweite Schicht 11 der formgebenden Oberfläche des die Patrize 2 bildenden Werkzeugteiles mehrere Lagen in das Keramikmaterial eingebetteten Fasermaterials aufweisen.

Claims

Spanlos formgebendes Werkzeugteil, insbesondere Patrize und/oder Matrize, mit einer mit Mitteln zum Anschließen an die Aufnahme an einem Pressenteil ausgestatteten Werkzeuginnenfläche und einer formerzeugenden Werkzeugaußenfläche aus einem Keramikmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die formerzeugende Werkzeugaußenfläche durch wenigstens zwei übereinanderliegenden Schichten (10, 11) aus jeweils einem Keramikmaterial gebildet ist.
Werkzeugteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formerzeugende Werkzeugaußenfläche eine erste Schicht (10) aus reinem Keramikmaterial und außenseitig auf dieser aufliegend eine zweite, äußere Schicht (11) mit in das Keramikmaterial eingebetteter Faserverstärkung umfasst.
Werkzeugteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, äußere Schicht (11) der formerzeugenden Werkzeugaußenfläche aus mehreren Lagen von in das Keramikmaterial eingebetteten Faserverstärkungen besteht.
Werkzeugteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke der die formerzeugende Werkzeugaußenfläche bildenden Lagen (11) aus in das Keramikmaterial eingebetteten Faserverstärkungen insgesamt geringer ist als die Materialdicke der darunter liegenden ersten Schicht (10) aus einem nicht faserverstärkten Keramikmaterial.
Werkzeugteil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Mitteln (8) zum Anschließen an die Aufnahme an einem Pressenteil ausgestattete Werkzeuginnenfläche (9) aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial besteht.
Werkzeugteil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es als Patrize ausgebildet ist und eine kreisrunde Grundrissform aufweist.