DE10108419B4 - Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung, wobei in einem Umformwerkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird, wobei zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen vorgegebene Gravurbereiche durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden, wobei das Umformwerkzeug zur Temperierung der Gravurbereiche beheizt wird und vorgegebene Zonen und/oder Teile des Umformwerkzeuges durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium gekühlt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung. Dabei wird in einem Umformwerkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt.
  • Die DE 198 25 223 A1 beschreibt eine Um- bzw. Abformvorrichtung in Form einer Presse oder einer Spritzgussvorrichtung, welche jeweils Formwerkzeuge aufweisen. Eines dieser Formwerkzeuge oder auch beide Formwerkzeuge sind temperierbar. Als Temperiervorrichtung kann beispielsweise eine um das betreffende Formwerkzeug angeordnete elektrische Induktionsheizung verwendet werden. Es kann aber auch eine Widerstandsheizung verwendet werden. Mit Hilfe dieser Temperiervorrichtungen soll sich ein vorbestimmter Temperatur-Zeit-Verlauf einstellen lassen. Das Formwerkzeug wird folglich gleichzeitig als Heizelement genutzt, so dass sich eine besonders homogene Temperaturverteilung im Formwerkzeug erzielen lassen soll.
  • In der DE 23 32 287 B2 wird ein Verfahren zum Tiefziehen von Stahlblechen, insbesondere von Blechen aus austenitischen Stählen beschrieben, bei welchem das Blech im Bereich der Formgebung erwärmt und im Bereich der Kraftübertragung gekühlt wird.
  • Die DE 81 56 48 C beschreibt ein Verfahren zum Tiefziehen von Blechen mit induktiver Erwärmung, wobei der Werkstoff in verschiedenen Zonen derart unterschiedlich erwärmt wird, dass der Formänderungswiderstand an jeder Stelle so weit wie möglich herabgesetzt wird.
  • Grundsätzlich ist die Warmumformung und halbwarme Umformung von metallischen Werkstoffen und Aluminium bekannt. Ferner kennt man auch eine Warmumformung mittels Wirkmedienunterstützung. 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 kontrollierbare 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 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 funktionsgerechter und kontrollierter Weise verlagern lassen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der auf den Patentanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
  • Im Rahmen der Erfindung lässt sich folglich die Gravur eines Umformwerkzeuges mit unterschiedlichen Temperaturen derart betreiben, dass der umzuformende Werkstoff unterschiedliche Temperaturen und somit angepasste Fließfähigkeiten erhält. Auf diese Weise ist es möglich, aus Abstreckungen resultierende Ausdünnungen gezielt zu verlagern oder solche Abstreckungen selbst unter Berücksichtigung hoher Umformgrade zu vermeiden. Außerdem lässt sich das umformtechnische Potential unter Berücksichtigung der in der Gravur herrschenden Reibungsverhältnisse nahezu vollständig ausschöpfen.
  • Die Erfindung lehrt, dass das Umformwerkzeug zur Temperierung der Gravurbereiche beheizt wird und vorgegebene Zonen und/oder Teile des Umformwerkzeuges durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium 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 Widerstandskreise. Aber auch eine Beheizung mittels Infrarotstrahlung 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 Heizbohrungen und/oder Heizkanäle aufweist und mittels Fluiden wie Gasen oder Flüssigkeiten als Heizmedium beheizt wird. Ferner kann das Umformwerkzeug Kühlbohrungen und/oder Kühlkanäle aufweisen und mittels entsprechender Fluide wie Gasen oder Flüssigkeiten als Kühlmedium gekühlt werden. Vorzugsweise werden das Heizmedium und/oder das Kühlmedium in geschlossenen Kreisläufen geführt, um ein luftabgeschlossenes 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 Werkzeugteilen bestehenden Umformwerkzeug lassen sich einzelne Werkzeugteile extern kühlen und anschließend für den Umformvorgang in das Umformwerkzeug einsetzen.
    •
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. Danach zeigen
  • 1 die Ausformhöhe eines im Innenhochdruckverfahren hergestellten Rohrabzweiges ohne externe Kühlung des Gegenhalters und
  • 2 den Gegenstand nach 1 mit Kühlung des Gegenhalters im Bereich der Ausformhöhe.
  • Ein Vergleich der 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 Materialabstreckung, welche den Materialtransport zu der ausgedickten Ausformhöhe 1 ermöglicht hat, in den Seitenwandbereich 2 verlegt worden ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung, wobei in einem Umformwerkzeug mit Gravur aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird, wobei zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen vorgegebene Gravurbereiche durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden, wobei das Umformwerkzeug zur Temperierung der Gravurbereiche beheizt wird und vorgegebene Zonen und/oder Teile des Umformwerkzeuges durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium gekühlt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug mittels Widerstandskreise elektrisch beheizt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das Umformwerkzeug mittels Heizpatronen beheizt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug mittels Infrarotstrahlung beheizt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug Heizbohrungen und/oder Heizkanäle aufweist und mittels Fluiden wie Gasen oder Flüssigkeiten als Heizmedium beheizt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug Kühlbohrungen und/oder Kühlkanäle aufweist und mittels Fluiden wie Gasen oder Flüssigkeiten als Kühlmedium gekühlt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium und das Kühlmedium in geschlossenen Kreisläufen geführt werden
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem in Gravursegmente unterteilten Umformwerkzeug mittels der Gravursegmente Temperaturgrenzen eingestellt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem aus mehreren Werkzeugteilen bestehenden Umformwerkzeug einzelne Werkzeugteile extern gekühlt und für den Umformvorgang in das Umformwerkzeug eingesetzt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Innenhochdruckumformung ein inertes Gas oder komprimierte Luft als Umformmedium verwendet wird.
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