DE10162437A1 - Umformwerkzeug mit einer formgebenden Gravur zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um ein Umformwerkzeug, welches in Gravursegmente mit Gravurflächen zum Einstellen unterschiedlicher Temperaturfelder im Wege einer Warmumformung unterteilt ist. Die Gravursegmente stehen lediglich in den Bereichen der formgebenden Gravurflächen miteinander in Verbindung, während zwischen den Gravursegmenten außerhalb dieser Kontaktflächen Isolationsspalte zur Temperaturgrenzenbildung verwirklicht sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug mit einer formgebenden Gravur zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung, welches in Gravursegmente mit Gravurflächen zum Einstellen unterschiedlicher Temperaturfelder unterteilt ist.
• 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 erreichen zu können. 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 Umformwerkzeug der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit dem der Stoffschluss beim Warmumformen gezielt beeinflusst werden kann.
• Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Umformwerkzeug dadurch, dass die Gravursegmente lediglich in den Bereichen der formgebenden Gravurflächen über Kontaktflächen mit in festigkeitsmäßiger Hinsicht vorgegebener Flächenbreite in unmittelbarem Kontakt zueinander stehen und dass zwischen den Gravursegmenten außerhalb der Kontaktflächenbereiche Isolationsspalte zur Temperaturgrenzenbildung verwirklicht sind. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass sich zur Beeinflussung des Stoffflusses beim Warmumformen unterschiedlich hohe Temperaturen für die verschiedenen Gravursegmente einstellen lassen. Da die Gravursegmente sich nach Lehre der Erfindung nur im Bereich ihrer Kontaktflächen miteinander berühren, um eine geschlossene formgebende Gravur zu bilden, jedoch zwischen den Gravursegmenten außerhalb der Kontaktflächenbereiche Isolationsspalte zur Temperaturgrenzenbildung vorgesehen sind, findet zumindest dort nicht länger ein Wärmeübergang durch Leitung und Strahlung statt. Durch die weitgehende Unterbindung eines solchen Wärmeüberganges lassen sich in Bezug auf die verschiedenen Gravursegmente unterschiedliche Temperaturfelder mit verhältnismäßig genauen Temperaturgrenzen einstellen. Die Flächenbreite der Kontaktflächen lässt sich zu diesem Zweck auf ein Mindestmaß reduzieren, welches lediglich in festigkeitsmäßiger Hinsicht den im Zuge der Warmumformung angreifenden Beanspruchungen genügen muss. Im Übrigen besteht die Möglichkeit, für die einzelnen Gravursegmente eine Wärmeisolierung und Dehnungsabstimmung herbeizuführen.
• Weitere erfindungswesentliche Maßnahmen sind im Folgenden aufgeführt. So kann es sich bei den Isolationsspalten zwischen den Gravursegmenten um reine Luftspalte handeln. Nach bevorzugter Ausführungsform sind diese Isolationsspalte jedoch mit einem Kühlmedium oder wärmeabführenden Medium beaufschlagt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, in die Isolationsspalte wärmeabführende Metallplatten oder Reflektionsbleche, z. B. Alubleche mit polierten Reflektionsflächen einzusetzen, die den Spaltwänden der Gravursegmente zugewandt sind, um Wärmeabführung im Wege einer reflektierten Wärmestrahlung zu ermöglichen. Dieser Effekt wird dadurch optimiert, dass die Metallplatten oder Reflektionsbleche mit vorgegebenen Abständen zueinander und zu den Spaltwänden der Gravursegmente angeordnet sind. Um den nicht reflektierten Wärmeanteil abführen zu können, lehrt die Erfindung ferner, dass in den Isolationsspalten oder zwischen den Metallplatten oder den Reflektionsblechen in den Isolationsspalten ein Leitungssystem für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmediums oder wärmeabführenden Mediums angeordnet ist. - Im Ergebnis wird eine Isolierwirkung erreicht, die in Bezug auf die überströmende Wärmemenge ungleich größer als bei dem Einsatz lediglich konventioneller Isolierstoffe ist. Darüber hinaus besteht durch die definierte Einstellung unterschiedlicher Temperaturfelder die Möglichkeit, selbst bei hohen Umformgraden Materialabstreckungen in dafür ungeeigneten Werkstückbereichen zu vermeiden oder aus solchen Abstreckungen resultierende Materialausdünnungen gezielt in dafür geeignete Werkstückbereiche in funktionsgerechter und kontrollierter Weise zu verlagern.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 ein für Innenhochdruckumformung eingerichtetes Umformwerkzeug mit einem eingelegten Hohlkörper in schematischem Vertikalschnitt,
• Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung und
• Fig. 3 ein Kühlsystem für den Gegenstand nach Fig. 1.
• In den Figuren ist ein Umformwerkzeug 1 mit einer formgebenden Gravur 2 zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung dargestellt. Dieses Umformwerkzeug 1 ist in Gravursegmente 3 mit Gravurflächen 4 zum Einstellen unterschiedlicher Temperaturfelder unterteilt. Nach dem Ausführungsbeispiel ist in das Umformwerkzeug 1 ein Aluminiumrohr 5 eingelegt, in welches stirnseitig Druckstempel 6 eingreifen, welche im Wege einer Innenhochdruckumformung in das geschlossene Umformwerkzeug 1 einfahrbar sind. Durch diese Druckstempel 6 sind Druckleitungen 7 zum innenseitigen Beaufschlagen des als Aluminiumrohr 5 ausgeführten Werkstückes mit einem Hochdruckmedium hindurchgeführt.
• Die Gravursegmente 3 stehen lediglich in den Bereichen der formgebenden Gravurflächen 4 über Kontaktflächen 8 mit in festigkeitsmäßiger Hinsicht vorgegebener Flächenbreite bzw. Höhe B in unmittelbarem Kontakt zueinander. Zwischen den Gravursegmenten 3 außerhalb dieser Kontaktflächenbereiche befinden sich Isolationsspalte 9 zur Temperaturgrenzenbildung zwischen den einzelnen Temperaturfeldern der Gravurflächen 4. In den Isolationsspalten 9 sind wärmeabführende Reflektionsbleche 10, z. B. Alubleche, mit polierten Reflektionsflächen eingesetzt, die den Spaltwänden 11 der Gravursegmente 3 zur dorthin gerichteten Wärmeabfuhr im Wege einer Reflektion zugewandt sind. Diese Reflektionsbleche 10 sind mit vorgegebenen Abständen zueinander und zu den Spaltwänden 11 der Gravursegmente 3 angeordnet. Zwischen den Reflektionsflächen 10 sind Leitungssystem 12 für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmediums vorgesehen, um mit einer vorgegebenen Kühlleistung den nicht reflektierten Wärmeanteil abführen zu können. Auf diese Weise lassen sich wohldefinierte Temperaturfelder mit eindeutigen Temperaturgrenzen in der Gravur bzw. deren Gravurflächen 4 einstellen, so dass der Stofffluss beim Warmumformen und insbesondere Innenhochdruckumformen gezielt beeinflusst werden kann.

Claims (5)

1. Umformwerkzeug mit einer formgebenden Gravur zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Warmumformung, welches in Gravursegmente mit Gravurflächen zum Einstellen unterschiedlicher Temperaturfelder unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gravursegmente (3) in den Bereichen der formgebenden Gravurflächen (4) über Kontaktflächen (8) mit in festigkeitsmäßiger Hinsicht vorgegebener Flächenbreite (B) in unmittelbarem Kontakt zueinander stehen und dass zwischen den Gravursegmenten (3) außerhalb der Kontaktflächenbereiche Isolationsspalte (9) zur Temperaturgrenzenbildung verwirklicht sind.

2. Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsspalte (9) mit einem Kühlmedium oder wärmeabführenden Medium beaufschlagt sind.

3. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Isolationsspalte (9) wärmeabführende Metallplatten oder Reflektionsbleche (10), z. B. Aluminiumbleche, mit polierten Reflektionsflächen eingesetzt sind, die den Spaltwänden (11) der Gravursegmente (3) zugewandt sind.

4. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplatten oder Reflektionsbleche (10) mit vorgegebenen Abständen zueinander und zu den Spaltwänden (11) der Gravursegmente (3) angeordnet sind.

5. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Isolationsspalten (9) oder zwischen den Metallplatten oder den Reflektionsblechen (10) in den Isolationsspalten ein Leitungssystem (12) für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmediums oder wärmeabführenden Mediums angeordnet ist.