DE10108419A1

DE10108419A1 - Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung

Info

Publication number: DE10108419A1
Application number: DE2001108419
Authority: DE
Inventors: Arndt Nottrott; Christoph Hartl
Original assignee: SIEMPELKAMP PRESSEN SYSTEME GmbH AND Co
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: DE10108419C5; DE10108419B4

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen im Wege einer Warmumformung, wonach in einem Werkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird. Zur Steuerung des Werkstoffflusses werden im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen vorgegebene Gravurbereiche gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Alu minium, im Wege einer Warmumformung (ggf. oberhalb der Rekristallisationstemperatur), wonach in einem Umform werkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird.

Grundsätzlich ist die Warmumformung und halbwarme Umformung von metallischen Werkstoffen und Aluminium bekannt. Ferner kennt man auch eine Warmumformung mittels Wirkmedienunter stützung. Bisher wurde die Warmumformung mit gleichmäßig beheizten Werkzeugen und Ausgangsformen durchgeführt, um möglichst große Umformgrade zu erreichen. Jedoch mussten in diesem Zusammenhang auch erhebliche und kaum kontrollier bare Abstreckungen in dafür an sich ungeeigneten Bereichen der herzustellenden Werkstücke in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung der eingangs beschriebenen Ausführungsform anzugeben, wonach sich selbst bei hohen Umformgraden Materialabstreckungen in dafür ungeeigneten Werkstückbereichen vermeiden oder aus solchen Abstreckungen resultierende Materialausdünnungen gezielt in dafür geeignete Werkstückbereiche in funktions gerechter und kontrollierter Weise verlagern lassen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen vorgegebene Gravurbereiche gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden. - Im Rahmen der Erfindung lässt sich folglich die Gravur eines Umform werkzeuges mit unterschiedlichen Temperaturen derart be treiben, dass der umzuformende Werkstoff unterschiedliche Temperaturen und somit angepasste Fließfähigkeiten erhält. Auf diese Weise ist es möglich, aus Abstreckungen resul tierende Ausdünnungen gezielt zu verlagern oder solche Ab streckungen selbst unter Berücksichtigung hoher Umformgrade zu vermeiden. Außerdem lässt sich das umformtechnische Potential unter Berücksichtigung der in der Gravur herrschenden Reibungsverhältnisse nahezu vollständig aus schöpfen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im Folgenden aufgeführt. So lehrt die Erfindung, dass das Umformwerkzeug zur bereichsweisen Temperierung der Gravur beheizt und vorgegebene Werkzeugzonen und/oder Werkzeugteile durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium oder wärmeabführenden Medium gekühlt werden. Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass sich beispielsweise Werkstückbereiche, in denen Material nachgeschoben werden soll, gezielt gekühlt werden können, um eine Materialaufdickung in diesen Bereichen deutlich zu verringern oder sogar zu vermeiden. Die eigentlich umzuformenden Bereiche sind dagegen auf optimale Umformtemperatur geheizt, um dort eine maximale Ausformung zu erreichen. Die Temperaturbereiche, in denen die Umformung stattfindet, liegen regelmäßig über 150°C. - Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, das Umformwerkzeug elektrisch zu beheizen, z. B. mittels Wider standskreise. Aber auch eine Beheizung mittels Infra rotstrahlung ist ebenso möglich wie der gezielte Einsatz von Heizpatronen, um eine funktionierende Erwärmung in dem jeweils angestrebten Temperaturbereich zu erzielen.

Weiter lehrt die Erfindung, dass das Umformwerkzeug Heiz bohrungen und/oder Heizkanäle im Bereich der zu beheizenden Werkzeugzonen aufweist und mittels Fluiden wie Gasen, Flüssigkeiten oder dergleichen als Heizmedium beheizt wird. Ferner kann das Umformwerkzeug Kühlbohrungen und/oder Kühl kanäle im Bereich der zu kühlenden Werkzeugzonen aufweisen, und mittels entsprechender Fluide wie Gasen, Flüssigkeiten oder dergleichen als Kühlmedium gekühlt werden. Vorzugs weise werden das Heizmedium und/oder das Kühlmedium in geschlossenen Kreisläufen geführt, um ein luftabge schlossenes System unter Druck verwirklichen zu können.

Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, bei einem in Gravursegmente unterteilten Umformwerkzeug mittels dieser Gravursegmente Temperaturgrenzen mehr oder weniger scharf einstellen zu können. Bei einem aus mehreren Werk zeugteilen bestehenden Werkzeug lassen sich einzelne Werkzeugteile extern kühlen und anschließend für den Um formvorgang in das Umformwerkzeug einsetzen.

Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung mit selb ständiger Bedeutung besteht auch die Möglichkeit, die Ausgangs- und/oder Zwischenform des herzustellenden Werk stücks und folglich gleichsam einen Halbzeug zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr zu temperieren. Die Temperierung kann durch bereichsweise Beaufschlagung der Ausgangsform oder Zwischenform mit einem Heizmedium und/oder Kühlmedium erfolgen. Es besteht aber auch die Möglichkeit die Tempe rierung durch lokale Widerstandserwärmung, lokale Infrarot bestrahlung oder durch lokale Induktionserwärmung vorzunehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu tert. Danach zeigen

Fig. 1 die Ausformhöhe eines im Innenhochdruckverfahren hergestellten Rohrabzweiges ohne externe Kühlung eines Gegenhalters als Werkzeugbestandteil und

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit Kühlung des Gegen halters im Bereich der Ausformhöhe.

Ein Vergleich der Fig. 1 und 2 macht unmittelbar deutlich, dass im Bereich der mittels des gekühlten Gegenhalters gezielt temperierten Ausformhöhe 1 keine Materialausdünnung erfolgt ist, während eine solche Materialausdünnung infolge einer beidseitigen Abstreckung, welche den Material transport zu der ausgedickten Ausformhöhe ermöglicht hat, in den Seitenwandbereich 2 verlegt worden ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung, wonach in einem Umformwerkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen vorgege bene Gravurbereiche gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug zur bereichsweisen Temperierung der Gravur beheizt und vorgegebene Werkzeugzonen und/oder Werkzeugteile durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium oder wärmeabführenden Medium gekühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Umformwerkzeug elektrisch beheizt, z. B. mittels Widerstandskreise beheizt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug mittels Heiz patronen beheizt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Umformwerkzeug mittels Infrarotstrahlung beheizt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das Umformwerkzeug Heizbohrungen und/oder Heizkanäle im Bereich der zu beheizenden Werkzeug zonen aufweist und mittels Fluiden wie Gasen, Flüssigkeiten oder dergleichen als Heizmedium beheizt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das Umformwerkzeug Kühlbohrungen und/oder Kühlkanäle im Bereich der zu kühlenden Werkzeug zonen aufweist und mittels Fluiden wie Gasen, Flüssigkeiten oder dergleichen als Kühlmedium gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass das Heizmedium und das Kühlmedium in geschlossenen Kreisläufen geführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, dass bei einem in Gravursegmente unterteilten Umformwerkzeug mittels der Gravursegmente Temperaturgrenzen eingestellt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass bei einem aus mehreren Werkzeugteilen bestehenden Umformwerkzeug einzelne Werkzeugteile extern gekühlt und für den Umformvorgang in das Werkzeug einge setzt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Innenhochdruckumformung ein inertes Gas oder komprimierte Luft als Umformmedium ver wendet werden.

12. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung, wonach in einem Umformwerkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsform und/oder Zwischenform des herzustellenden Werkstücks zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungs vorgängen und Verfestigungsvorgängen gezielt durch Wärme zufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung durch bereichsweise Beaufschlagung der Ausgangsform oder Zwischenform mit einem Heizmedium und/oder Kühlmedium erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung durch lokale Widerstandserwärmung, lokale Infrarotbestrahlung oder durch lokale Induktions erwärmung vorgenommen wird.