DE10118032B4

DE10118032B4 - Verfahren zum Abstrecken eines Rohres mittels eines Ziehringes

Info

Publication number: DE10118032B4
Application number: DE10118032A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Brochheuser; Horst Dipl.-Ing. Statezni
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: US6837091B2; KR20020080253A; JP3893297B2; US20020170331A1; DE10118032A1; JP2002346626A; KR100495597B1; DE20122516U1

Abstract

Verfahren zum Abstrecken eines Rohres (10) mittels eines Ziehrings (13), bei welchem beim Abstrecken des Rohres (10) Zugkräfte auf einen bereits durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Abstreckungsabschnitt (22) des Rohres (10) und Druckkräfte auf einen noch nicht durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Rohlingsabschnitt (11) des Rohres (10) ausgeübt werden, wobei die Zugkräfte von einem im Rohr einliegenden Dorn (16) ausgeübt werden, der form- oder kraftschlüssig mit einem vorderen reduzierten Abschnitt (12) des Rohres verbunden ist, wobei der vordere reduzierte Abschnitt (12) des Rohres (10) vor dem Abstrecken des Rohres (10) reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstrecken eines Rohres mittels eines Ziehringes, bei welchem beim Abstrecken des Rohres Zugkräfte auf das Rohr mittels eines im Rohr einliegenden Dorns ausgeübt werden.

Abstreckverfahren der genannten Art kommen dann zur Anwendung, wenn einstückige (nicht zusammengesetzte) Rohrkörper mit in Längsrichtung unterschiedlichen Wandstärken benötigt werden. Ein solches Anwendungsgebiet stellen beispielsweise sogenannte Monoblockzwischenwellen dar, die einen längeren Mittelabschnitt von geringerer Wandstärke und zwei Endabschnitte von größerer Wandstärke und gleichzeitig geringerem Außendurchmesser aufweisen. Zur Herstellung solcher Wellen ist es üblich, ausgehend von einem geradzylindrischen Rohling, d.h. einem einfachen Rohrabschnitt, zunächst ein vorderes Rohrende zu reduzieren, um das erste Wellenende auszubilden, danach einen wesentlichen Teil der Länge des Rohres über einem Dorn abzustrecken, um den Mittelabschnitt geringerer Wandstärke zu erzeugen, und danach das hintere nicht abgestreckte Rohrende ebenfalls zu reduzieren, um das zweite Wellenende auszubilden ( DE 35 06 220 A1 ).

Der Verfahrensschritt des Abstreckens erfolgt in der Weise, daß ein Dorn vom hinten liegenden Rohrende in das Rohr eingeschoben wird, der den Rohrkörper innen abstützt und sich mit seinem vorderen Ende innen am reduzierten vorderen Rohrende anlegt.

Der Dorn wird mit dem aufsitzenden Rohrkörper dann durch einen Ziehring durchgeschoben, wobei sich bei abgestütztem Innendurchmesser des Rohrkörpers der Aus sendurchmesser unter gleichzeitiger Längung des Rohres beim Durchtritt durch den wirksamen Querschnitt des Ziehringes reduziert. Der reduzierte Rohrabschnitt wird hierbei vom Beginn des Verfahrens an auf Zug belastet. Diese Zugkräfte sind umso größer, je höher der Umformgrad wird, d. h. je größer die Durchmesseränderung zum einen und je größer die Vorschubgeschwindigkeit zum anderen sind.

Aus der DE 34 37 123 C2 ist ein Verfahren und ein Umformwerkzeug zum Gleichlaufweiterziehen von napfförmigen Werkstücken bekannt, wobei durch eine auf den Napfboden mittels eines Ziehstempels aufgebrachte Ziehkraft eine axiale Umformung der umgeformten Napfzarge erfolgt, während gleichzeitig auf die Restzarge in gleicher Wirkrichtung wie die Ziehkraft eine axiale Druckkraft ausgeübt wird. Hierdurch soll verhindert werden, daß die Grenze der Bodenreißkraft überschritten wird. Das Werkstück wird bei im wesentlichen unveränderter Wandstärke im wesentlichen Biegeumformungen unterzogen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effektivität des eingangs genannten Verfahrens zum Abstrecken eines Rohres dahingehend zu steigern, um längere Werkzeugstandzeiten zu erreichen, oder um kürzere Zykluszeiten bei der Umformung zu erzielen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren zum Abstrecken eines Rohres mittels eines Ziehringes, bei welchem beim Abstrecken des Rohres Zugkräfte auf einen bereits durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Abstreckungsabschnitt des Rohres und Druckkräfte auf einen noch nicht durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Rohlingsabschnitt des Rohres ausgeübt werden, wobei die Zugkräfte von einem im Rohr einliegenden Dorn ausgeübt werden, der form- oder kraftschlüssig mit einem vorderen Abschnitt des Rohres verbunden ist, wobei der vordere Abschnitt des Rohres vor dem Abstrecken des Rohres reduziert wird.

Mit dieser Maßnahme werden die an der Einschnürung des Ziehrings auf das Rohr wirksamen Kräfte reduziert, da Zugkräfte und Druckkräfte auf beiden Seiten der Einschnürung gleichzeitig wirksam sind. Ein Abreißen des abgestreckten Rohres durch die vom Dorn ausgeübten Zugkräfte ist somit bei gegebener Umformrate ausgeschlossen. Vielmehr ist eine erhebliche Steigerung der Umformrate möglich, bevor kritische Zugkräfte erreicht werden. Die maximale Zugkraft ist auf einen Wert zu begrenzen, der unter Einhaltung entsprechender Sicherheit unterhalb der Abreißkraft des Abstreckungsabschnittes liegt.

Zur Verbindung des Dorns mit dem vorderen Rohrende können spezielle Einspannvorrichtungen für das Rohrende vorgesehen werden oder es kann ein Zuganker am Rohrende vorübergehend angeschweißt werden.

Zur Ausübung der Druckkräfte auf das hintere Rohrende wird vorzugsweise eine Hülse verwendet, die im Querschnitt dem Rohrquerschnitt entspricht und die koaxial an dieses angesetzt wird.

Die Vorschubgeschwindigkeit des vorderen Rohrendes ist bei weggesteuerter Vorrichtung größer einzustellen als die Vorschubgeschwindigkeit des hinteren Rohrendes, wobei insbesondere ein konstantes Geschwindigkeitsverhältnis einzuhalten ist. Das entsprechende Geschwindigkeitsverhältnis ergibt sich durch entsprechende Regelung der Vorschubzylinder für den Dorn und die Hülse.

Dadurch, daß ein vorderer Abschnitt des Rohres vor dem Abstrecken reduziert wird, kann dieser vordere Abschnitt bereits kraftfrei durch den Ziehring durchgesteckt werden.

Hiermit ist es möglich, daß das vordere Ende des Dorns sich innen gegen den reduzierten vorderen Abschnitt des Rohres anlegt, ohne daß weitere Hilfsmittel zur Krafteinleitung in den vorderen Abschnitt notwendig werden.

In weiterer Ausbildung des Verfahrens, wiederum im Zusammenhang mit der Herstellung von Zwischenwellen, wird ein hinterer Abschnitt des Rohres zunächst unabgestreckt belassen, indem er nicht durch den Ziehring geführt wird, der nach dem Zurückziehen des Rohres aus dem Ziehring und dem Entfernen des Dornes reduziert wird. Vorderer Abschnitt und hinterer Abschnitt können ihrerseits durch Ziehverfahren mit anderen Werkzeugen geringeren Querschnitts reduziert werden.

Nach einer anderen Möglichkeit ist das Rundhämmern/Rundkneten zum Reduzieren vorzuschlagen.

Bei diesem Reduzieren können die Endabschnitte unmittelbar mit Wellenverzahnungen versehen werden, indem Ziehwerkzeuge oder Rundhämmer- oder Rundknetwerkzeuge mit entsprechenden Profilen zum Einsatz gebracht werden.

Eine geeignete Vorrichtung zum Abstrecken eines Rohres umfaßt neben dem Ziehring einen Dorn, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, und einen Ziehring, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres und größer als der Außendurchmesser des Dorns, sowie eine Hülse, die koaxial auf dem Dorn geführt ist, wobei der Dorn mit größerer Geschwindigkeit vorschiebbar ist als die Hülse. Die Hülse kann mit einem ersten Vorschubzylinder verbunden sein und der Dorn mit einem zweiten Vorschubzylinder, der im ersten Vorschubzylinder geführt ist. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist bereits zuvor beschrieben worden.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen Phasen wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt den Rohling mit bereits reduziertem ersten Rohrende zu Beginn des Abstreckens;

2 zeigt das Rohr nach 1 in einer Zwischenphase des Abstreckens;

3 zeigt das Rohr nach 3 nach Beendigung des Abstreckens;

4 zeigt das Rohr nach 3 nach dem abschließenden Reduzieren des zweiten Rohrendes.

In 1 ist ein Rohr 10 mit einem Rohlingsabschnitt 11 und einem vorderen reduzierten Abschnitt 12 gezeigt, der in einen Ziehring 13 eingeführt ist, der eine Einziehung 14 aufweist. Gegen diese Einziehung 14 stößt eine konische Außenschulter 15 des Rohres 10 am Übergang vom Rohlingsabschnitt 11 zum vorderen reduzierten Abschnitt 12 an. In das Rohr 10 ist ein Dorn 16 eingeschoben, dessen konische Spitze 17 an der konischen Innenschulter 18 des Rohres 10 am Übergang vom Rohlingsabschnitt 11 zum vorderen reduzierten Abschnitt 12 anliegt. Auf den Dorn 16 ist eine Hülse 19 von gleichem Querschnitt wie das Rohr 10 aufgeschoben, die sich mit ihrer Stirnfläche 20 gegen den hinteren Abschnitt 21 anlegt. Auf die Hülse 19 wird eine erste Kraft F₁₉ ausgeübt, auf den Dorn 16 eine in gleicher Richtung wirkende Kraft F₁₆, die beide in Richtung auf den Ziehring 13 wirken. Die Kraft F₁₉ wirkt hiermit als Druckkraft auf den Rohlingsabschnitt 11, die Kraft F₁₆ als Druckkraft auf den Übergang vom Rohlingsabschnitt 11 zum vorderen reduzierten Abschnitt 12, denen eine vom Ziehring 13 ausgeübte Gegenkraft an der Einziehung 15 entgegenwirkt.
In 2 ist das Rohr 10 mit dem einliegenden Dorn 16 bereits teilweise an der Einziehung 14 vorbei durch den Ziehring 13 vorgeschoben, wobei sich ein Abstreckungsabschnitt 22 am Rohr 10 ausgebildet hat. Während die Kraft F₁₉ auf die Hülse 19 weiterhin als Druckkraft auf den unreduzierten Rohlingsabschnitt 11 einwirkt, der eine vom Ziehring 13 an der Einziehung 14 ausgeübte Gegenkraft entgegensteht, wirkt die Kraft F₁₆ über die konische Spitze 17 des Dorns und die konische Innenschulter 18 als Zugkraft auf den bereits reduzierten Abstreckungsabschnitt 22 des Rohres 10 ein. Wie sich aus der geänderten Relativstellung von Dorn 16 und Hülse 19 erkennen läßt, hat das vordere Rohrende eine höhere Vorschubgeschwindigkeit als der unreduzierte Rohlingsabschnitt 11.
In 3 ist der Abstreckungsabschnitt 22' des Rohres 10 auf die gewünschte Länge gebracht, wobei nur ein kurzer unreduzierter Rohlingsabschnitt 11' erhalten ist, dessen axiale Länge etwa der Länge des vorab reduzierten vorderen Abschnitts 12 entspricht. Der Dorn ist bereits aus dem Rohr 10 zurückgezogen und der reduzierte Abstreckungsabschnitt 22' aus dem Ziehring rückwärts ausgestoßen.
In 4 ist dargestellt, daß der zuvor unreduzierte Rohlingsabschnitt 11 zu einem hinteren reduzierten Abschnitt 23 von gleicher Ausformung wie der vordere reduzierte Abschnitt 12 umgeformt worden ist, während der reduzierte Abstreckungsabschnitt 22' in seiner zuvorigen Länge erhalten ist. Als fertiges Produkt ergibt sich eine Zwi schenwelle, wobei bei Verwendung entsprechender Reduzierwerkzeuge bereits Wellenverzahnungen an den Endabschnitten 12 und 23 ausgebildet sein können. Das Reduzieren der Endabschnitte kann an beiden Rohrenden durch Ziehen erfolgen. Im Hinblick auf den reduzierten Abstreckungsabschnitt 22 von geringer Knickfestigkeit ist jedoch zumindest zum Herstellen des hinteren reduzierten Abschnittes 23 ein radiales Rundhämmern günstiger.

10: Rohr
11: Rohlingsabschnitt
12: vorderer reduzierter Abschnitt
13: Ziehring
14: Einziehung des Ziehrings
15: konische Außenschulter
16: Dorn
17: konische Spitze des Dorns
18: konische Innenschulter
19: Hülse
20: Stirnfläche der Hülse
21: hinterer Abschnitt
22: Abstreckungsabschnitt
23: hinterer reduzierter Abschnitt

Claims

Verfahren zum Abstrecken eines Rohres (10) mittels eines Ziehrings (13), bei welchem beim Abstrecken des Rohres (10) Zugkräfte auf einen bereits durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Abstreckungsabschnitt (22) des Rohres (10) und Druckkräfte auf einen noch nicht durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Rohlingsabschnitt (11) des Rohres (10) ausgeübt werden, wobei die Zugkräfte von einem im Rohr einliegenden Dorn (16) ausgeübt werden, der form- oder kraftschlüssig mit einem vorderen reduzierten Abschnitt (12) des Rohres verbunden ist, wobei der vordere reduzierte Abschnitt (12) des Rohres (10) vor dem Abstrecken des Rohres (10) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkräfte von einer auf einen hinteren Abschnitt (21) des Rohres (10) angesetzten Hülse (19) ausgeübt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des vorderen reduzierten Abschnitts (12) des Rohres (10) größer ist als die Vorschubgeschwindigkeit des hinteren Abschnitts (21) des Rohres (10).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Spitze (17) des Dorns (16) sich innen gegen den vorderen reduzierten Abschnitt (12) des Rohres (10) anlegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschnitt (21) des Rohres (10) unabgestreckt bleibt, indem er nicht durch den Ziehring (13) geführt wird, und daß der hintere Abschnitt (21) nach dem Entfernen des Dornes (16) reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere reduzierte Abschnitt (12) und/oder der hintere Abschnitt (21) durch Ziehen reduziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere reduzierte Abschnitt (12) und/oder der hintere Abschnitt (21) durch Rundhämmern reduziert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere reduzierte Abschnitt (12) und/oder der hintere Abschnitt (21) beim Reduzieren mit einer Profilverzahnung versehen werden.