弯曲辊锻的制作方法

本发明涉及一种用于弯曲辊锻(biege-reckwalzen)构件、特别是构件坯料的辊锻装置，以及一种用于弯曲辊锻这样的构件的方法以及一种根据上述方法制造的构件。

背景技术：

由现有技术已知所谓的辊锻。在该纵向轧制法中，构件的横截面积发生变化，其方式是：构件由两个(反向旋转的)辊子来引导。在此，辊子具有环绕的辊锻型廓。在此，该型廓的各个区域以如下方式设计，使得坯料的轮廓横截面在圆周方向上改变。借助辊锻，通常产生具有对于后续的过程(例如冲模锻造过程)有利的重量分布的坯料或预成形体。有针对性的重量分布是有利的，以便在后续的成型过程(例如冲模锻造)中减少材料用量和过程力并且以便提高构件的表面品质。

辊锻通常针对对称的预成形体和成品来使用。借助辊锻制造的构件通常实施为直的并且关于初始坯料的中轴线是对称的。为了制造例如具有复杂几何结构的锻造部件，像例如具有强烈弯曲的颈部的摆动轴承或轴颈，在借助辊锻预加工的构件被向紧接着的用于最终加工的锻造过程输送之前，该构件必须在另外的级(弯曲级、置位级、横向挤压)相应地被弯折。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于提供一种用于辊锻构件的装置以及方法，借助它们也能够执行复杂的几何结构。

根据第一方面，本发明涉及一种用于弯曲辊锻构件的辊锻装置。该构件尤其是例如用于借助弯曲辊锻法制造预成型体的构件坯料。辊锻装置(也被称为拉伸操纵器)具有带第一旋转轴线的第一锻压辊和带第二旋转轴线的第二锻压辊。其中每个锻压辊在其表面上具有至少局部绕其旋转轴线运转且彼此对应的锻压辊型廓。因此，两个锻压辊的锻压辊型廓彼此对应地构造和提供。锻压辊型廓可以实现的是，使在锻压辊之间沿穿引方向穿引的构件改型(umformen)。在此，如以下描述的那样，所述的改型是不带有横截面改变的纯弯曲过程(也就是说弯曲)或者也是带有横截面改变的弯曲过程(也就是说弯曲)。尤其地，为此以如下方式构造锻压辊型廓，使得在锻压辊之间穿引的构件至少在锻压辊型廓的部分区域中沿至少一个横向于构件的穿引方向的方向弯曲；尤其是相对于其初始的纵向延伸部弯曲。附加地，可以进行横截面改变。在本发明的范围内，辊锻和弯曲(作为纯弯曲过程或作为带有横截面改变的弯曲过程)的组合也被称为“弯曲辊锻”，因为根据本发明辊锻法至少被用于弯曲构件。

因此，借助根据本发明的辊锻装置提供了如下装置，借助其可以通过辊锻制造用于制造复杂的几何结构(例如用于摆动轴承)的预成型体。因此，通过同时的弯曲和优选也有的通过构件的横截面改变的改型可以实现的是，在已经存在的辊锻过程中产生弯曲的构件，而无需改变辊锻过程的周期。以这种方式，可以提供带有附加的构件造型(弯曲)的高产的辊锻过程，从而可以以特别简单且节省资源的方式提供复杂的构件。通过将弯曲级整合到辊锻过程中可以避免附加的改型级(umformstufen)和因此还可以避免周期中断。如已经阐述的那样，改型也(仅)包括纯弯曲过程。

第一和第二锻压辊，至少是第一和第二锻压辊的锻压辊型廓优选彼此镜面对称地构造。因此，可以以简单的方式可靠地提供构件的期望的几何结构，其中，还简化了工具(锻压辊)的提供。

在优选的设计方案中，锻压辊型廓在各个锻压辊的圆周上来看可以至少局部地横向于与各个旋转轴线垂直的平面地延伸，使得在锻压辊之间穿引的构件在至少一个横向于构件的穿引方向的方向弯曲。换而言之，锻压辊型廓在圆周上来看不是如这在迄今为止常见的辊锻过程中的情况那样是直的。更确切地说，辊锻装置本身具有适合的工具形态，以便制造过程稳定地弯曲的构件或构件坯料。在此，工具几何形状优选在材料流有限元法的密集型应用中被处理和施行。因此，产生的辊锻形状在初始材料的中间平面上不是对称地构造，从而由于不对称的构造可以向构件实施弯曲。

各个锻压辊型廓至少在部分区域中可以具有沿轴向方向指向的侧面，构件可以经由这些侧面弯曲。在特别优选的设计方式中，各个锻压辊型廓至少在如下的部分区域中可以具有沿轴向方向优选朝向横向走向的那一侧指向的侧面，在该部分区域中，锻压辊型廓横向于与各个旋转轴线垂直的平面地延伸，构件可以经由这些侧面弯曲。以这种方式，提供了侧向的抵靠部，构件可以经由这些抵靠部得到支撑，用以弯曲。因此，侧向的弯曲力经由工具或辊锻装置来吸收，使得以简单的方式可以提供锻压辊中的弯曲型廓。

尤其地，锻压辊型廓可以构造为其中至少一个锻压辊中的限定的槽，并且尤其构造为型槽。于是，另外的锻压辊要么具有可比较的锻压辊型廓要么具有同样的锻压辊型廓。也能想到的是，锻压辊型廓通过锻压辊的表面本身来提供。锻压辊型廓的部分区域的侧面特别优选地通过槽的侧面来形成，于是构件可以经由该侧面得到支撑，用以弯曲构件。因此，锻压辊型廓可以简单且以基本上已知的方式来设置。

锻压辊型廓的用于弯曲构件的部分区域例如可以连续地或不连续地过渡至锻压辊型廓的邻接的区域中。在此，锻压辊型廓可以整体上(至少在用于弯曲的部分区域中)分级式(stufen)地、弯曲形地或波折形地构造。显而易见地，也能想到在锻压辊的圆周上的另外的型廓走向，其用于通过相应的横截面改变形成期望的、复杂的构件几何形状或预成型体。

将锻压辊型廓和旋转轴线连接的径向延伸的法线在锻压辊的圆周上来看与旋转轴线优选至少局部相交于不同的点。这至少适用于锻压辊型廓的用于弯曲构件的部分区域。因此，通过相应地延伸的锻压辊型廓，限定的弯曲级可以以简单的方式整合到辊锻过程中。

在辊锻装置的锻压辊彼此最接近的区域中，两个锻压辊的彼此相对置的锻压辊型廓可以在侧向局部(也就是至少在朝向旋转轴线的区域中)包围改型区域，构件可以沿穿引方向穿引通过该改型区域，用以改型。该改型区域显而易见地至少沿穿引方向敞开。因此，通过改型区域可以提供至少局部(优选完全)包围构件的弯曲的改型型廓，借助改型型廓可以实现特别准确且限定的以及能复现的构件加工。

锻压辊优选以如下方式来布置，使得它们被驱动为彼此反向的。以这种方式，辊锻装置优选同时用于驱动或穿引要借助锻压辊来改型的构件。

根据特别优选的设计方式，辊锻装置具有多个改型级，其中，至少一个改型级，优选至少其中最后的改型级具有根据本发明的第一和第二锻压辊，用以(附加地)弯曲构件。在此，另外的改型级可以同样相应于根据本发明的改型级。然而，前置的改型级中的至少一个也可以以通常的方式来设计并且因此仅用于(尤其沿构件的纵向方向来看的)材料分配；也就是尤其用于构件的横截面改变。

根据另一方面，本发明涉及一种用于弯曲辊锻构件、尤其是构件坯料的方法。根据本发明的方法包括以下步骤：

a)提供弯曲辊锻装置，优选是根据本发明的弯曲辊锻装置，

b)提供构件，尤其是长形的构件，并且

c)使构件(尤其沿其初始的纵向延伸部的方向)在弯曲辊锻装置的两个锻压辊之间在锻压辊的相对置的锻压辊型廓的区域中穿引，用以构件的改型，其中，构件至少在锻压辊型廓的部分区域中沿至少一个横向于构件的穿引方向的方向弯曲。

在此，借助根据本发明的改型步骤可以实现的弯曲角可以任意地限定，并且尤其由辊锻型廓得到。根据优选的设计方式，弯曲角可以围出例如最大30°，优选最大40°，特别优选最大50°。然而，也能想到直至几乎90°的另外的弯曲角。

如之前已经在根据本发明的辊锻装置中描述的那样，以简单的方式得到了弯曲辊锻法的优点，从而在这方面可以参考之前的实施方案。尤其地，利用根据本发明的方法可以施行纯弯曲过程或带有横截面改变的弯曲过程。

根据优选的设计方式，在步骤(c)中，构件至少在锻压辊型廓的部分区域中可以在至少一个横向于构件的穿引方向的方向弯曲，在该部分区域中，锻压辊型廓在各个锻压辊的圆周上来看至少局部横向于与各个旋转轴线垂直的平面地延伸。尤其地，构件可以横向于其初始的纵向延伸部地弯曲。该横向方向例如平行于锻压辊的旋转轴线中的至少一个旋转轴线地指向。锻压辊优选对向地受驱动。

至少在根据本发明的方法的步骤(c)期间，在锻压辊彼此最接近的区域中，相对置的锻压辊型廓在侧向局部包围改型区域，构件穿引通过该改型区域，用以改型。特别优选地，锻压辊，至少是锻压辊型廓优选彼此镜像对称地被提供。

在优选的设计方式中，步骤(c)可以多次地实施，优选利用具有不同锻压辊型廓的锻压辊。以这种方式，可以提供分级式的弯曲辊锻过程。

尤其地，根据本发明的方法还具有用于纵向辊锻构件而不带有弯曲的步骤，其中，该步骤优选在步骤(b)与(c)之间执行，以便使构件沿其初始的纵向延伸部的方向改型并且特别优选地以便使材料沿着其初始的纵向延伸部限定地分配；因此，也就是产生横截面改变。以这种方式，可以已有利的方式将传统的辊锻法的优点与根据本发明的弯曲辊锻法的优点结合起来。

根据第三方面，本发明还涉及按照根据本发明的方法制造的构件。构件优选至少具有直至30°的弯曲角，优选直至40°的弯曲角，特别优选直至50°或更大的弯曲角。构件优选由金属、例如钢或铝来制备。原则上，也能想到各种可以承受(弯曲)辊锻过程且优选也可以使用在锻造过程中的金属。

附图说明

下面结合附图描述了本发明的另外的设计方案和优点。其中：

图1示出在借助根据本发明的弯曲辊锻过程进行改型之前的构件坯料的两个视图；

图2示出在执行根据本发明的弯曲辊锻过程之后的根据本发明的构件的三个实施例；

图3示出三个实施例，它们用于简化地示出根据本发明的用于制造按图2的构件的辊锻装置；

图4示出根据图3(a)的实施例的辊锻装置具有不同弯曲角的两个实施例；

图5示出根据图3(a)的实施例的辊锻装置具有不同弯曲角的两个实施例；以及

图6以简化的视图示出根据本发明的辊锻装置的另外的实施例，其用于提供多次弯曲件(在这里是双重弯曲)以及借助辊锻装置制造的构件。

具体实施方式

图3至图6以非常简化的视图示出根据本发明的用于弯曲辊锻构件2、尤其是构件坯料的辊锻装置1的不同的实施例。弯曲辊锻装置1具有带第一旋转轴线r的第一锻压辊10以及带有第二旋转轴线的第二锻压辊。为了简化和更好示出辊锻过程，在附图中仅示出两个锻压辊中的其中一个锻压辊10。优选地，相应另一个锻压辊与第一锻压辊10全等地位于各个视图的附图平面上方。

其中每个锻压辊10在它们的表面11上具有至少局部绕它们的旋转轴线r运转的锻压辊型廓12。在此，两个锻压辊10的锻压辊型廓12彼此对应地构造。以如下方式提供锻压辊型廓12，使得在锻压辊10之间沿穿引方向d穿引的构件2改型。在此，改型尤其包括根据本发明的使构件2横向于其初始纵向延伸部变曲或弯曲，并且还可以包括对于辊锻法来说已知的、沿构件2的初始纵向延伸部的方向进行材料分配(也就是尤其是构件2的横截面)改变，像例如在图1中所示那样。

锻压辊型廓12以如下方式构造，以便使在锻压辊10之间穿引的构件2至少在锻压辊型廓12的部分区域13中沿至少一个横向于构件2的穿引方向d的方向至少相对于构件的初始纵向延伸部地弯曲。在图3至图6中，该横向方向处于附图平面中。通过在构件2在锻压辊10之间穿引时构件2绕其“初始的”纵向轴线或相对于穿引方向d(也就是绕沿穿引方向d的方向的轴线)的转动，也可以获得构件2的三维的弯曲。

为了弯曲构件2，可以彼此镜像对称地构造第一和第二锻压辊10，至少是可以彼此镜像对称地构造两个锻压辊10的锻压辊型廓12。在此，镜像平面优选在两个锻压辊10之间且沿穿引方向d延伸。

如尤其由图3至图6看出的那样，锻压辊型廓12在各个锻压辊10的圆周上看优选至少局部横向于与各个旋转轴线r垂直的平面e地延伸，以便在锻压辊10之间穿引的构件2沿至少一个横向于构件2的穿引方向d的方向弯曲。在这里示出的附图中，弯曲如已经阐述地那样在附图平面中进行。

如由图3至图6还看出的那样，各个锻压辊型廓12至少在部分区域中具有沿轴向方向指向的侧面14，构件2可以经由该侧面弯曲。换而言之，提供了如下的侧面14，其在附图平面中在侧向挤压在这里示出的图3至图6的视图中的构件2，并且因此该侧面在构件2的相应的区域中弯曲。

如同样由图3至图6看出的那样，锻压辊型廓12特别优选地构造为其中至少一个锻压辊10中的限定的槽，尤其为型槽。于是，相应另外的锻压辊例如可以具有相同的锻压辊型廓或具有至少一个与第一锻压辊10的锻压辊型廓12对应的锻压辊型廓，其例如也可以通过另外的锻压辊的(例如圆柱形或基本上平滑的)表面来提供。锻压辊12的前述的部分区域13的侧面14优选可以通过槽的侧面来形成。

优选地，两个对应的且彼此相对置的锻压辊型廓12可以在如下区域中局部在侧向包围改型区域15，在该区域中锻压辊10彼此最接近，构件2可以沿穿引方向d穿引通过该改型区域，用以改型。因此，改型区域15至少朝旋转方向r指向地在侧向被限界并且因此形成用于辊锻构件2的型廓。改型区域15至少在用于弯曲构件2的区域中还通过上述的侧面14来限定，从而根据本发明的弯曲辊锻过程可以借助根据本发明的辊锻装置1来执行。

如由图3至图6还看出的那样，锻压辊型廓12的用于弯曲构件2的部分区域13连续地或不连续地过渡至锻压辊型廓的邻接的区域中。在此，优选尤其得到分级式的或弯曲形的(参见图3至图5)或波浪形的(参见图6)锻压辊型廓12。显而易见地，也能想到其他的导致期望的复杂的构件几何结构的型廓走向。

在各个锻压辊10的圆周上来看，连接锻压辊型廓12和旋转轴线r的、径向延伸的法线与旋转轴线r至少局部相交于不同的点p。这至少适用于锻压辊型廓12的部分区域13，在该部分区域中，要弯曲或弯曲的构件区域由辊锻装置1来引导。

根据特别优选的设计方式，锻压辊10以如下方式来布置，使得它们被驱动为彼此反向的。以这种方式，优选同时提供的是，使构件2主动地穿引通过辊锻装置1。

根据特别优选的设计方式，辊锻装置1具有多个改型级，其中，至少一个改型级，优选至少是其中最后的改型级具有上述的第一和第二锻压辊10，用以弯曲构件2。在此，另外的改型级可以根据已知的锻压改型级来构造并且仅用于构件在纵向方向l上的重量分配，或者同样根据本发明的改型级来构造。

图1示出针对根据本发明的辊锻工序借助根据本发明的辊锻装置1来提供的构件2。其例如可以已经借助传统的辊锻法在先前的锻压辊级中相应地实现了限定的重量分布。如图1中所示，在这里示例性示出的构件2具有很大直径的区域20、锥体区域21以及杆区域22。构件尤其由金属、例如铝或钢来制备。然而，也能想到可以承受辊锻过程且例如也向后续的(冲模)锻造过程输送的其他的材料。这里示出的构件2是构件2的简化视图，如其例如可以针对在根据本发明的辊锻装置1中的使用来使用那样。本发明并不限于所示的构件2的形状。

下面描述根据本发明的用于弯曲辊锻构件2、尤其是构件坯料的方法。

根据本发明的方法在第一步骤中具有：提供弯曲辊锻装置。在此，尤其可以涉及根据本发明的弯曲辊锻装置1。

在第二步骤中，随后提供构件2。在此，例如可以涉及长形的构件2，如在图1所示那样。显而易见地，也能想到优选具有长形的构件延伸部(或纵轴线)l的其他的构件2。

根据第三步骤，使构件2在弯曲辊锻装置1的两个锻压辊之间在锻压辊10的相对置的锻压辊型廓12的区域中穿引，用以构件2的改型。这里如在图3至图6示出，其中，穿引方向d在附图平面中向上指向；因此，构件2已经基本上绝大部分由锻压装置1来引导。在根据本发明的方法的最后的改型步骤中，构件2至少在锻压辊型廓12的部分区域中沿至少一个横向于构件2的穿引方向d(在这里向右)的方向弯曲。此外，也可以实现构件2的横截面改变。

视在锻压辊型廓12在其哪个区域中相对于旋转轴线r纵向延伸而定地，构件2的弯曲可以在任意的、限定的部位上或在任意限定的区域上施行。例如根据图3(a)，弯曲的部分区域位于锻压辊10的在这里靠上示出的区域中，从而构件2在该实施例中在锥体起始部的区域210中施行。根据图3(b)，弯曲的部分区域位于这里示出的锻压辊10的最上的四分之一处，从而构件2在该实施例中在锥体末端的区域211中施行。根据图3(c)，弯曲的部分区域位于旋转轴线r上方的这里示出的锻压辊10的居中的三分之一处，从而构件2在该实施例中在杆22的区域220中施行。

以图4的视角示出相应的锻压辊10或锻压辊型廓12的两个不同的实施方式，提供锻压辊或锻压辊型廓用于制造在这里是在锥体起始部210的区域中的不同的弯曲角α；也就是根据图3(a)的实施方式的弯曲。以图5的视角同样示出相应的锻压辊10或锻压辊型廓12的两个不同的实施方式，提供锻压辊或锻压辊型廓用于制造在这里是在杆22的区域中的不同的弯曲角α；也就是根据图3(c)的实施方式的弯曲。

弯曲角α由构件2的彼此邻接且朝向彼此弯折的弯曲区域23、24的纵轴线或纵延伸部l、l1之间的角得到。在此，不同的弯曲角α尤其通过在图4和图5中示出的辊锻型廓12的横向偏差来设定。尤其地，在根据本发明的方法的第三步骤中，构件2可以至少在锻压辊型廓12的部分区域13中沿至少一个横向于构件2的穿引方向d的方向弯曲，在该部分区域中，锻压辊型廓在各个锻压辊10的圆周上来看至少局部横向于与各个旋转轴线r垂直的平面e延伸。因此，弯曲角α例如可以经由(在锻压辊10的圆周上来看)锻压辊型廓12的纵向延伸部相对于前述的平面e的角来设定，或经由(在锻压辊10的圆周上来看)在彼此邻接且朝向彼此弯折的锻压辊型廓区域的纵向延伸部之间的角来设定。

根据优选的设计方案，构件2尤其横向于其初始的纵向延伸部l地弯曲。在此，构件2也可以在多个区域中尤其是相对于其初始的纵向延伸部l来看地弯曲，如这例如在图6中所示那样。在图6中，构件2在两个区域210和220上弯曲。在此，构件2的两个邻接的弯曲区域23和24或24和25的(相对的)弯曲角α(在这里α1、α2)优选分别由被两个邻接的弯曲区域23和24或24和25的纵轴线(或纵向延伸部)l、l1、l2的角度α1、α2得到。

锻压辊10反向地受驱动和运行，在从图3至图6的附图平面上来看，优选沿向上的旋转方向；也就是沿构件2的穿引方向d。

在根据本发明的方法的第三步骤期间，相对置的锻压辊型廓12在如下区域中在侧向局部包围改型区域15，在该区域中锻压辊10彼此最接近，构件2穿引通过该改型区域，用以改型。锻压辊10、至少是锻压辊型廓12优选彼此镜面对称地提供。但是本发明并不局限于此。也能想到其他的设计方式，其中，锻压辊型廓12应分别相应地朝向彼此来设计，使得可以产生限定的构件几何结构。

根据优选的设计方式，根据本发明的方法的第三方法步骤优选可以多次地实施。在此，尤其能想到的是，第三步骤在此以具有不同锻压辊型廓12的锻压辊10来执行，以便例如实现连续的弯曲或构件几何结构设计。

按照根据本发明的方法的优选设计方式，同样还可以包括用于纵向辊锻构件2而不进行弯曲的另外的步骤。该步骤优选在根据本发明的方法的第二步骤与第三步骤之间执行，然而也可以在根据本发明的方法的第三步骤之后执行。借助该附加的方法步骤，应可以实现的是，构件沿其初始的纵向延伸部l的方向改型，优选地使材料沿着其初始的纵向延伸部l限定地分配(例如横截面改变)。该附加的改型级的结果例如可以是根据图1的构件2。

图事先已经阐述的那样，借助根据本发明的方法制造的构件2，如这例如在图2、图6(b)和图6(c)中所示那样，也包括在本发明之中。根据图2(a)的构件2例如由根据图3(a)的方法而得到。根据图2(b)的构件2例如由根据图3(c)的方法而得到。

只要某一实施例包括在权利要求的主题中，本发明并不限于上述的实施例因此，本发明尤其不限于特定的锻压辊型廓12和因此不限于构件2的特定的弯曲和可能的重量分配。同样地，本发明也不限于锻压辊10或待加工的构件2的特定的尺寸大小。要加工的构件2的材料也可以任意地选择，只要其基本上可以承受辊锻过程。