DE102004030545B3 - Method and device for hydroforming a hollow profile - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenhochdruckformen eines Hohlprofils und umfasst folgende Verfahrensschritte: Einsetzen des Hohlprofils (1) in einen in einer Hohlform (2) ausgebildeten Hohlraum (3); zumindest teilweises Ausdehnen eines Expansionskörpers (4) in einen Innenraum (5) des Hohlprofils (1) hinein, derart, dass sich der Expansionskörper (4) im Wesentlichen von selbst einer Innenkontur (18) des Hohlprofils (1) anpasst; Umformen des Hohlprofils (1) durch Expansion des Expansionskörpers (4); und zumindest teilweises Zurückziehen des Expansionskörpers (4) aus dem Innenraum (5) des Hohlprofils (1), indem der Expansionskörper (4) zusammengezogen wird, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass komplexe Werkstücke auf einfache Weise sauber, sicher, passgenau auf zügige Weise umgeformt werden können.The invention relates to a method for hydroforming a hollow profile and comprises the following method steps: inserting the hollow profile (1) into a cavity (3) formed in a hollow mold (2); at least partially expanding an expansion body (4) into an inner space (5) of the hollow profile (1), such that the expansion body (4) essentially adapts itself to an inner contour (18) of the hollow profile (1); Forming the hollow profile (1) by expansion of the expansion body (4); and at least partially retracting the expansion body (4) from the interior (5) of the hollow profile (1) by contracting the expansion body (4) and a device suitable for carrying out this method. The invention is characterized by the fact that complex workpieces can be easily, cleanly, safely and accurately transformed in a swift manner.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Innenhochdruckformen eines Hohlprofils.The The invention relates to a method and a device for hydroforming a hollow profile.
Das
Innenhochdruckumformen (s. z.B.
Nachteilig bei bekannten Hochdruckumformverfahren ist zum einen, dass die verwendete Hydraulikflüssigkeit mit dem Werkstück in Kontakt gelangt, weshalb zum einen das Werkstück anschließend gereinigt werden muss, zum anderen vom Werkstück verunreinigte Hydraulikflüssigkeit entsorgt werden muss. Insbesondere vor dem Hintergrund einer effizienten Prozessführung ist ein Entfernen des Druckmediums aus einem Innenraum des Werkstückes nachteilig, da dieses mit erheblichem Zeitaufwand verbunden ist. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Innenhochdruckumformverfahren ist, dass bei Penetration des Werkstückes, insbesondere bei einem Riss in einer Wandung, hydraulisches Druckmittel von einem Innenraum des Werkstückes in einen Zwischenraum zwischen Werkstück und Werkzeug gelangt und so der Umformvorgang aufgrund des Druckausgleichs gestört wird. Für viele Anwendungen ist es jedoch unerheblich, ob das Werkstück eine Penetration erfährt oder nicht und man ist daran interessiert auch bei Penetration weiter Umformen zu können.adversely in known Hochdruckumformverfahren is, first, that used hydraulic fluid with the workpiece which is why, on the one hand, the workpiece then has to be cleaned, on the other hand from the workpiece contaminated hydraulic fluid must be disposed of. Especially against the background of an efficient Litigation is a removal of the pressure medium from an interior of the workpiece disadvantageous since this is associated with considerable expenditure of time. Another Disadvantage of these known hydroforming is that at Penetration of the workpiece, especially with a crack in a wall, hydraulic pressure medium from an interior of the workpiece gets into a gap between the workpiece and the tool and so the forming process is disturbed due to the pressure equalization. For many Applications, however, it is irrelevant whether the workpiece a Penetration experiences or not and one is interested in penetration even further To be able to transform.
Darüber hinaus weisen derartige Umformverfahren ein Sicherheitsproblem auf, da insbesondere bei komplex vorgeformten Werkstücken nicht immer sichergestellt werden kann, dass der Innenraum des Werkstückes luftblasenfrei von einem verwendeten hydraulischen Druckmittel befüllt wird. Bei Undichtigkeiten des Werkzeuges, insbesondere einem ruckartigen Öffnen des Werkzeuges, geht eine nicht unerhebliche Gefahr von der komprimierten Luft aus.Furthermore Such forming processes have a security problem since especially with complex preformed workpieces not always guaranteed can be that the interior of the workpiece free of air bubbles from a used hydraulic pressure medium is filled. In case of leaks the tool, in particular a jerky opening of the tool goes a not insignificant danger from the compressed air.
Es ist daher Aufgabe der Eirfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Innenhochdruckformen eines Hohlprofils anzugeben, womit Hohlprofile zu komplexen Strukturen einfach, sauber, sicher, umweltschonend und mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit umgeformt werden können.It is therefore an object of the invention, a method and a device to specify the hydroforming of a hollow profile, which hollow profiles to complex structures simple, clean, safe, environmentally friendly and can be reshaped with a high process speed.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die jeweiligen Gegenstände der Hauptansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert werden können, sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche.These Task is solved through the respective objects the main claims. Further advantageous embodiments, each applied individually or can be combined with each other, are the subject of the respective dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Innenhochdruckformen eines Hohlprofils umfasst folgende Verfahrensschritte: das Hohlprofil wird in einen in einer Hohlform ausgebildeten Hohlraum eingebracht; ein Expansionskörper wird zumindest teilweises in einen Innenraum des Hohlprofils hinein derart ausgedehnt, dass sich der Expansionskörper im wesentlichen von selbst einer Innenkontur des Hohlprofils anpasst; das Hohlprofil wird durch Expansion des Expansionskörpers umgeformt; und der Expansionskörper wird zumindest teilweise aus dem Innenraum des Hohlprofils zurückgezogen, indem der Expansionskörper zusammengezogen wird.The inventive method for hydroforming a hollow profile comprises the following process steps: the hollow profile is in a cavity formed in a hollow shape brought in; an expansion body becomes at least partially in an interior of the hollow profile in such a way extended, that the expansion body essentially by itself an inner contour of the hollow profile adapts; the hollow profile is through Expansion of the expansion body transformed; and the expansion body is at least partially withdrawn from the interior of the hollow profile, by the expansion body is contracted.
Die Hohlform ist vorteilhafterweise aus einer Mehrzahl von Formteilen gebildet, um ein Entfernen des Werkstückes, insbesondere des umgeformten Hohlprofils, zu ermöglichen. Der Hohlraum der Hohlform ist vorteilhafterweise nur an einer Stelle zur Zuführung eines Druckmediums offen und umschließt das Hohlprofil ansonsten vollständig. Die Hohlform weist zusätzlich vorteilhafterweise einen separaten Entlüftungskanal auf, um von dem Expansionskörper verdrängte Luft abzulassen bzw. ggf. im Hohlraum befindliche Flüssigkeit abzulassen. Das Einbringen des Hohlprofils kann durch einfaches Einsetzen erfolgen. Möglich ist aber auch, das Werkstück während des Einbringens vorzuformen, insbesondere zu quetschen oder pressen.The mold is advantageously made of a Formed plurality of moldings to allow removal of the workpiece, in particular the deformed hollow profile. The cavity of the mold is advantageously open only at one point for supplying a pressure medium and otherwise completely encloses the hollow profile. In addition, the hollow mold advantageously has a separate ventilation channel in order to discharge air displaced by the expansion body or, if appropriate, to discharge liquid present in the cavity. The introduction of the hollow profile can be done by simply inserting. It is also possible to preform the workpiece during insertion, in particular to squeeze or press.
Der Expansionskörper wird zumindest teilweise während seiner Ausdehnung in den Innenraum des Hohlprofils eingefügt. Dieses wird vorteilhafterweise durch eine besondere Struktur des Expansionskörpers bewirkt, die bei Beaufschlagung des Expansionskörpers mit einem Druckmedium automatisch eine Ausdehnung des Expansionskörpers in den Innenraum bewirkt. Handelt es sich beispielsweise um ein längliches Hohlprofil, dehnt sich der Expansionskörper vorwiegend längenmäßig während seiner Ausdehnung in den Innenraum aus. Hierdurch werden komplizierte Bewegungsmittel zum hin und her fahren des Expansionskörpers in und aus den Innenraum vereinfacht bzw. sogar unnötig, wodurch zudem komplizierte Hochdruckabdichtungen vereinfacht konzipiert werden können. Die Struktur wird vorteilhafterweise durch einen Faltenwurf einer Haut des Expansionskör pers, insbesondere nach einem Ziehharmonika- oder Faltenbalgprinzips, gebildet. Die Struktur dient dazu, dem Expansionskörper ein eigenes vorteilhafterweise dem Innenraum des Hohlprofils angepasstes anisotropes Ausdehnungsverhalten zu verleihen. Der Expansionskörper expandiert derart, dass er sich von selbst dem Innenraum des Hohlprofils anpasst ohne sich an einer Innenfläche bzw. Innenkontur des Hohlprofils anzupassen. Hierdurch wird zum einen eine übermäßige Beanspruchung des Expansionskörpers bei seiner Expansion vermieden, zum anderen auch eine schneller Prozessführung ermöglicht, da der Expansionskörper sich automatisch von selbst einfügt und nicht mit Hilfe von komplizierten Bewegungsmitteln in den Innenraum des Hohlprofils eingefügt werden muss. Der Expansionskörper wird vorteilhafterweise mit Hilfe des Druckgenerators sowohl ausgedehnt und zusammengezogen: der Druckgenerator hat somit zwecckmäßigerweise eine doppelte Funktion. Durch die inhärente Anpassungsfähigkeitsfunktion des Expansionskörpers wird ein Reibungskontakt des Expansionskörpers mit der Innenkontur des Hohlprofils verringert, wodurch der Expansionskörper vor Verschleiß stärker geschützt wird. Außerdem wird eine übermäßige Ausdehnung vermieden und die Rissgefahr des Expansionskörpers verringert.Of the expansion body will be at least partially during its extension inserted into the interior of the hollow profile. This is advantageously effected by a special structure of the expansion body, when exposed to the expansion body with a pressure medium automatically causes expansion of the expansion body in the interior. For example, if it is an elongated hollow profile, stretches the expansion body predominantly in length during his Expansion into the interior. As a result, complicated means of movement to drive back and forth of the expansion body in and out of the interior simplified or even unnecessary, which also simplifies complicated high-pressure seals can be. The structure is advantageously by a drape of a Skin of the expansion body, in particular according to an accordion or bellows principle, educated. The structure serves to give the expansion body its own advantageously adapted to the interior of the hollow profile anisotropic To give expansion behavior. The expansion body expands such that it adapts itself to the interior of the hollow profile without getting on an inner surface or to adjust the inner contour of the hollow profile. This becomes the an excessive stress of the expansion body avoided in its expansion, on the other hand also allows a faster process, there the expansion body automatically inserts itself and not with the help of complicated movement means in the interior inserted the hollow profile must become. The expansion body is advantageously both expanded by means of the pressure generator and contracted: the pressure generator thus has two a double function. Due to the inherent adaptability function of the expansion body is a frictional contact of the expansion body with the inner contour of the Hollow profile reduced, whereby the expansion body is more protected against wear. Furthermore becomes an excessive expansion avoided and reduces the risk of cracking of the expansion body.
Das Hohlprofil wird vorteilhafterweise durch einen Stoß des fließenden Druckmediums schlagartig umgeformt. Der Stoß wird beispielsweise durch die kinetische Energie bzw. den Druckstoß des einströmenden Druckmediums bewirkt. Das Hohlprofil kann mehrschalig, offen, halboffen, als Halb- oder Viertelschale mit oder ohne Durchbrüchen gestaltet sein.The Hollow profile is advantageously by a shock of the flowing pressure medium transformed abruptly. The push will for example, by the kinetic energy or the pressure surge of the incoming pressure medium causes. The hollow section can be multi-shell, open, semi-open, as Half or quarter shell designed with or without breakthroughs.
Nach der Umformung wird der Expansionskörper zumindest teilweise aus dem Innenraum zurückgezogen, indem er beispielsweise mit Hilfe eines in seinem Inneren wirkenden Unterdrucks zusammengezogen wird. Das Zusammenziehen des Expansionskörpers wird vorteilhafterweise wiederum mit der oben genannten Struktur bewerkstelligt, indem das Druckmittel im Inneren des Expansionskörpers aus dem Expansionskörper gesaugt wird, wodurch sich der Expansionskörper entsprechend seiner Struktur zusammenfaltet und/oder zusammenrollt. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird eine einfache, saubere und sichere Prozessführung ermöglicht. Eine Bildung von komprimierten Luftbläschen im Innenraum des Hohlprofils wird vermieden, da der Expansionskörper ohne weitere Schwierigkeit vollständig d.h. frei von Luftbläschen mit einem Druckmedium befüllt werden kann.To the deformation of the expansion body is at least partially withdrawn from the interior, by acting, for example, with the help of an internal one Vacuum is contracted. The contraction of the expansion body becomes advantageously again accomplished with the above-mentioned structure, by sucking the pressure medium in the interior of the expansion body from the expansion body which causes the expansion body according to its structure folds up and / or rolls up. With the help of this procedure a simple, clean and safe process management is made possible. A formation of compressed air bubbles in the interior of the hollow profile is avoided, since the expansion body without more difficulty completely i.e. free of air bubbles filled with a pressure medium can be.
Der Expansionskörper ist vorteilhafterweise aus einem Elastomer, insbesondere aus einem Gummi, vorteilhafterweise gewebefrei, gefertigt. Die Struktur des Expansionskörpers kann beispielsweise durch die Form einer Ziehharmonika oder eines Faltenbalges gegeben sein. Auch sind verschraubte Formen, wie etwa eine tordierte Ziehharmonika, im Sinne eines Strumpfes auf links gezogene d.h. in Bezug auf den Innenraum invertierte oder im Querschnitt mäanderförmige Strukturen möglich, um ein einfaches zumindest teilweises Einfügen in bzw. zurückziehen aus dem Innenraum des Hohlprofils zu ermöglichen.Of the expansion body is advantageously made of an elastomer, in particular of a Rubber, advantageously tissue-free, made. The structure of the expansion body For example, by the shape of a concertina or a Be given bellows. Also are screwed forms, such as a twisted accordion, in the sense of a stocking on the left drawn i. inverted in relation to the interior or in cross section meandering structures possible, to include a simple at least partial insertion or withdrawal to allow from the interior of the hollow profile.
Vorteilhafterweise wird der Expansionskörper durch Beaufschlagung mit einem inkompressibelen Druckmedium ausgedehnt. Hierfür können beispielsweise Öle oder zähflüssige Medien, wie z.B. Fette, verwendet werden. Da das Druckmedium nicht in Kontakt mit dem Hohlprofil gelangt, ist eine Reinigung des umgeformten Hohlprofils von dem Druckmedium nicht erforderlich. Darüber hinaus kann das Druckmedium wieder verwendet werden und muss nicht nach Gebrauch entsorgt werden.advantageously, becomes the expansion body extended by exposure to an incompressible pressure medium. Therefor can for example oils or viscous media, such as. Fats, to be used. Because the print medium is not in contact passes with the hollow profile, is a cleaning of the deformed hollow profile not required by the print medium. In addition, the print medium be reused and must not be disposed of after use.
Vorteilhafterweise wird in den Hohlraum der Hohlform und/oder in den Innenraum des Hohlprofils mindestens ein weiteres Hohlprofil eingesetzt oder eingefügt. Das Verfahren erlaubt es, mehrere Hohlprofile gleichzeitig oder zeitlich nacheinander zu verformen und somit Mehrlagenstrukturen herzustellen. Dafür können mehrere Hohlprofile ineinander oder nebeneinander, d.h. vollständig oder nur teilweise überlappend, angeordnet werden und durch Umformung miteinander verbunden werden. Außerdem können chemisch-technische Verbindungen erzielt werden.Advantageously, at least one further hollow profile is inserted or inserted into the cavity of the hollow mold and / or into the interior of the hollow profile. The method makes it possible to deform several hollow profiles at the same time or in succession and thus to produce multilayer structures. For this purpose, several hollow profiles in one another or next to each other, ie completely or only partially overlapping, are arranged and connected to each other by forming. In addition, chemical-technical compounds can be achieved.
Mit dem Verfahren können auf einfache Weise komplexe Strukturen unter Verwendung von verschiedenen Materialien auf zügige Weise hergestellt werden. Beispielsweise werden zwei oder mehrere Hohlprofile gleichzeitig mit einer Expansion des Expansionskörpers umgeformt. Möglich ist auch, das eine Hohlprofil nach Umformung des anderen Hohlprofils durch eine weitere Expansion des Expansionskörpers umzuformen. Bei der letzten Verfahrensvariante wird ein Werkstück schichtweise aufgebaut.With the method can easily complex structures using different Materials on brisk Be made way. For example, two or more hollow sections simultaneously reshaped with expansion of the expansion body. Is possible also, that is a hollow profile after forming the other hollow profile to transform by a further expansion of the expansion body. At the last Process variant, a workpiece is built up layer by layer.
In einer besonderen Ausgestaltung werden Elemente aus Metal, Kunststoff, Sintermaterialien oder Keramik, insbesondere Halbschalenteile, Rohrflansche, Rohrabzweigungen durch das Umformen mit dem Hohlprofil verbunden. Hierdurch können gezielt komplexe Werkstücke unter Verwendung verschiedenster Materialien an verschiedenen Stellen des Hohlprofils miteinander verbunden werden. Besonderes interessant erscheinen Verbindungen zwischen Metallen und Keramiken bzw. Metallen und Kunststoffen, durch die die vorteilhaften Eigenschaften von Keramiken bzw. Kunststoffen, insbesondere deren elektrische wie thermische Isolationseigenschaften, mit den vorteilhaften Eigenschaften von Metallen, insbesondere deren mechanische Eigenschaften, miteinander kombiniert werden können. Hierdurch können für den jeweiligen Anwendungsfall besonders angepasste Werkstücke hergestellt werden.In In a special embodiment, elements made of metal, plastic, Sintered materials or ceramics, in particular half-shell parts, pipe flanges, Tube branches connected by forming with the hollow profile. This allows targeted complex workpieces using different materials at different points of the Hollow profiles are interconnected. Special interesting appear connections between metals and ceramics or metals and plastics through which the beneficial properties of Ceramics or plastics, in particular their electrical as thermal insulation properties, with advantageous properties of metals, in particular their mechanical properties, with each other can be combined. hereby can for the made in each case specially adapted workpieces become.
Vorteilhafterweise wird das Hohlprofil vor dem Umformen erhitzt. Eine Erhitzung des Hohlprofils vor dem Umformen erlaubt es, Hohlprofile mit großen Wandstärken umzuformen, wodurch zum einen ein Reißen der Wand verhindert werden kann, zum anderen besonders robuste Werkstücke hergestellt werden können. Gegebenenfalls wird der Expansionskörper durch ein gekühltes Druckmittel weiter vor einer Überhitzung geschützt.advantageously, the hollow profile is heated before forming. A heating of the Hollow sections before forming allows to reshape hollow sections with large wall thicknesses, whereby on the one hand a tearing the wall can be prevented, on the other hand particularly robust workpieces can be produced. Possibly becomes the expansion body through a chilled Pressure medium continues to overheat protected.
Zweckmäßigerweise wird das Hohlprofil vor dem Einsetzen in den Hohlraum der Hohlform vorgeformt wie z.B. vorgebogen oder mit einer Struktur (z.B. Noppen) versehen. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Hohlprofil stark verformt werden soll und ein einstufiges Innenhochdruckformverfahren nicht ausreichen würde, um derartig starke Verformungen zu erreichen.Conveniently, is the hollow profile before insertion into the cavity of the mold preformed as e.g. pre-bent or with a structure (e.g., knobs) Mistake. This is particularly advantageous when the hollow profile strongly deformed and a single-stage hydroforming process would not be enough to achieve such strong deformations.
Es ist von Vorteil, wenn das Hohlprofil stauchungsfrei und/oder faltenfrei umgeformt wird. Zum einen bedeutet dies eine Kostenersparnis aufgrund geringen Materialaufwandes für das umgeformte Hohlprofil. Zum anderen werden so die nachteiligen Eigenschaften von Falten für die weitere Verwendung des Werkstückes vermieden. Beispielsweise sind für manche Anwendung die hydrodynamischen Strömungseigenschaften eines geformten Rohres von Bedeutung, wenn es als Fluidleitung (z.B. ein Abgasstrang) verwendet werden soll; Falten bilden einen Strömungswiderstand, an dem sich unerwünschte Ablagerungen ansammeln können.It is advantageous if the hollow section without compression and / or wrinkle-free is transformed. On the one hand, this means a cost saving due to low Material expenditure for the deformed hollow profile. On the other hand, so the adverse properties of wrinkles for avoided the further use of the workpiece. For example for some Application of the hydrodynamic flow characteristics of a molded Pipe when used as a fluid line (e.g., an exhaust line) should be used; Wrinkles form a flow resistance, at which undesirable Can accumulate deposits.
Zweckmäßigerweise wird der Expansionskörper zunächst mit einem Druckmedium vorgefüllt und anschließend wird der Expansionskörper mit einem oder mehreren Druckstößen auf seine volle Größe aufgeblasen und dabei das Werkstück verformt. Bei einem derartigen zweistufigen Expansionsverfahren können die für den hohen Druck erforderlichen Druckgeneratoren kleiner und platzsparender ausgestaltet werden, indem das Vorfüllen mit Hilfe einer Pumpe bewerkstelligt wird, die das Druckmittel aus einem einfachen Tanks mit einem Ventil in den Expansionskörper pumpt.Conveniently, becomes the expansion body first prefilled with a pressure medium and subsequently becomes the expansion body with one or more pressure surges on inflated its full size and doing the workpiece deformed. In such a two-stage expansion process can the for the high pressure required pressure generators smaller and space-saving be configured by pre-filling with the help of a pump is accomplished, which the pressure medium from a simple tanks with a valve in the expansion body pumps.
Vorteilhafterweise wird nach Umformung das inkompressibele Druckmedium aus dem Expansionskörper abgesaugt. Durch das Absaugen zieht sich der Expansionskörper zusammen und wird zumindest teilweise aus dem Innenraum des Hohlprofils zurückgezogen. Hierdurch wird wiederum eine besonders schnelle Prozessführung ermöglicht. Darüberhinaus können Bewegungsmittel zum Einführen des Expansionskörpers in den Innenraum des Hohlprofils einfacher ausgestaltet werden.advantageously, is sucked after forming the incompressible pressure medium from the expansion body. By sucking the expansion body contracts and at least partially withdrawn from the interior of the hollow profile. This will turn a particularly fast process control allows. Furthermore can Movement means for introducing the expansion body be made simpler in the interior of the hollow profile.
Um eine Bearbeitung von heißen Hohlprofilen zu ermöglichen, welches insbesondere bei starken Wandstärken des Hohlprofils vorteilhaft ist, ist es von Vorteil, die äußere Oberfläche des Expansionskörpers mit einer Hitzeschutzschicht, insbesondere einer Wachs- oder Teflonschicht, zu überziehen. Diese Hitzeschutzschicht bewirkt, dass der Expansionskörper für den kurzen Moment seines Kontaktes mit dem Hohlprofil während des Umformvorganges nicht beschädigt wird. Zwar wird durch das zumindest teilweise Zurückziehen des Expansionskörpers aus dem Innenraum des Hohlprofils die Zeit eines Kontaktes zwischen dem Expansionskörper und dem Hohlprofil vergleichsweise kurz, doch hilft eine derartige Hitzeschutzschicht zusätzlich dabei, dass den flexiblen Expansionskörper vor einer schädlichen Hitzeeinwirkung zu bewahren.Around a treatment of hot To allow hollow sections which is particularly advantageous for strong wall thicknesses of the hollow profile is, it is beneficial to the outer surface of the expansion body with a heat protection layer, in particular a wax or Teflon layer, to coat. This heat protection layer causes the expansion body for the short Moment of his contact with the hollow profile during the forming process is not damaged. Although it is due to the at least partial retraction of the expansion body from the Interior of the hollow section the time of a contact between the expansion body and the hollow profile comparatively short, but helps such Heat protection layer in addition doing that, the flexible expansion body from a harmful Preserve heat.
Weiterhin ist es zweckmäßig, die Hohlform an ihrer Innenfläche mit einer Gleitschicht, insbesondere einer Wachs-, Öl, Fett- oder Teflonschicht zu überziehen. Die Gleitschicht dient dazu, ein Gleiten des Materials des Hohlprofils entlang der Innenfläche der Hohlform zu erleichtern. Hierdurch wird ein Reißen einer Wandung des Hohlprofils entgegen gewirkt.Farther it is appropriate, the Mold on its inner surface with a sliding layer, in particular a wax, oil, grease or Teflon coating. The sliding layer serves to slide the material of the hollow profile along the inner surface of the To facilitate mold. This causes a tearing of a wall of the hollow profile counteracted.
Die Hohlform weist vorteilhafterweise zwei oder mehrere Formteile auf, die mechanisch miteinander verschlossen werden. Im Gegensatz zu Lösungen, bei denen die Formteile der Hohlform mit Hilfe von hydraulischen Zylindern zusammen gehalten werden, besteht ein Vorteil des mechanischen Verschlusses darin, dass er sehr einfach, preiswert und sicher arbeitet.The Hollow mold advantageously has two or more moldings, which are mechanically closed with each other. In contrast to Solutions, where the moldings of the mold with the help of hydraulic Cylinders are held together, there is an advantage of the mechanical Lock in that it works very simply, cheaply and safely.
Vorteilhafterweise wird der Expansionskörper für eine Mehrzahl von Expansionsvorgängen und/oder für eine Mehrzahl von Hohlprofilen verwendet.advantageously, becomes the expansion body for one Plurality of expansion processes and / or for one Used a plurality of hollow profiles.
In einer besonderen Ausgestaltung wird, insbesondere zum Lösen des Expansionskörpers durch einen Gegendruck und/oder zum Beschichten des Hohlprofils von Innen, außerhalb des Expansionskörpers ein zweites Druckmedium in den Innenraum über eine Druckleitung zugeführt. Hierdurch wird das Verfahren in der Weise flexibel ausgestaltet, dass es auch auf ein konventionelles Innendruckumformverfahren umgeschaltet werden kann. Dieses ist vorteilhaft, um einerseits bei einer Verklemmung des Expansionskörper am Werkstück den Expansionskörper durch Aufbringen eines Gegendrucks zu lösen, anderseits das zweite Druckmedium auch mit Zusätzen versehen werden kann, durch die das Hohlprofil von Innen in besonderer Weise mechanisch-chemisch beschichtet wird. Bei einer derartigen Beschichtungsvariante wird vergleichsweise wenig Beschichtungsmittel, welches als weiteres Druckmittel dient, benötigt, da ein Großteil des Innenraum des Hohlprofil von dem Volumen des Expansionskörpers ausgefüllt ist. Das zweite Druckmittel kann auch als Kühlmittel für den Expansionskörper bei Verwendung vorerhitzter Hohlprofile verwendet werden. Als Beschichtungen sind insbesondere säurebeständige Beschichtungen wie z.B. Harze (wie Epoxyharz), Keramiken oder Sintermaterialien besonders zweckmäßig.In a particular embodiment, in particular for solving the expansion body by a counter-pressure and / or for coating the hollow profile from inside, outside of the expansion body fed a second pressure medium into the interior via a pressure line. hereby the process is made flexible in that way it too be switched to a conventional Innendruckumformverfahren can. This is advantageous, on the one hand at a deadlock of the expansion body on the workpiece the expansion body solve by applying a back pressure, on the other hand, the second Pressure medium also with additives can be provided by the hollow section of the inside in particular Way mechanically-chemically coated. In such a Coating variant becomes comparatively little coating agent, which serves as a further pressure medium, because much of the Interior of the hollow profile is filled by the volume of the expansion body. The second pressure medium can also be used as a coolant for the expansion body Use of preheated hollow sections can be used. As coatings are in particular acid-resistant coatings such as. Resins (such as epoxy resin), ceramics or sintered materials especially useful.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Druckleitung zur Zuführung des zweiten Druckmittels mit Hilfe des Expansionskörpers abgedichtet wird. Hierdurch sind weitere Ventile zur Abdichtung der Druckleitung bei einem Betrieb des Expansionskörpers mit nur einem Druckmedium nicht erforderlich.It is also advantageous if the pressure line for feeding the second pressure medium is sealed by means of the expansion body. hereby are other valves for sealing the pressure line during operation of the expansion body Not required with only one print medium.
Für besonders komplexe Geometrien des zu bearbeitenden Werkstücks, insbesondere bei komplexen Hinterschneidungen oder schalten Kanten, kann es sinnvoll sein, dass mindestens ein weiterer Expansionskörper sich zumindest teilweises in den Innenraum des Hohlprofils hinein derart ausdehnt, dass er sich im wesentlichen von selbst der Innenkontur des Hohlprofils anpasst. Durch die Verwendung mehrerer Expansionskörper können Werkstücke mit separaten Hohlräumen durch Umformen gefertigt werden. Für den Fachmann versteht sich von selbst, dass die Verwendung von mehreren Expansionskörpern auch mit Expansionskörpern zweckmäßig ist, die nicht die Eignung einer Selbstanpassung an die Innenkontur des Hohlprofils besitzen.For special complex geometries of the workpiece to be machined, especially in complex Undercuts or turn edges, it may be useful that at least one further expansion body is at least partially in the interior of the hollow profile in such a way that he itself essentially the inner contour of the hollow profile adapts. By using multiple expansion body workpieces with separate cavities be made by forming. For the expert is understood by itself, that the use of multiple expansion bodies as well with expansion bodies is appropriate, not the suitability of a self-adaptation to the inner contour of the Hollow profiles possess.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umformen eines Hohlprofils umfasst eine Hohlform, die einen Hohlraum ausbildet, in den ein Hohlprofil einführbar ist, einen Expansionskörper, der in einer Innenraum des Hohlprofils einführbar ist, und einen Druckgenerator, der in fluidleitender Verbindung mit dem Expansionskörper steht, wobei der Expansionskörper eine Struktur aufweist, durch welche sich der Expansionskörper im wesentlichen von selbst während seiner Expansion zumindest teilweise in den Innenraum des Hohlprofils hinein erstrecken und während seines Zusammenziehens im wesentlichen von selbst zumindest teilweise aus dem Innenraum des Hohlprofils heraus zurückziehen kann.The inventive device for forming a hollow profile comprises a hollow mold, a Cavity forms, in which a hollow profile is inserted, an expansion body, the in an interior of the hollow profile is insertable, and a pressure generator, which is in fluid communication with the expansion body, being the expansion body has a structure through which the expansion body in essentially by itself during its expansion at least partially in the interior of the hollow profile extend into and during essentially by itself, at least in part, of its contraction can withdraw from the interior of the hollow profile out.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung können eine Vielzahl beliebig geformter Werkstücke gleichzeitig und in schneller Abfolge umgeformt werden. Mit Hilfe der Struktur wird eine Bewegung des Expansionskörpers insbesondere eine längenmäßige Ausdehnung entlang eines länglichen Hohlprofils bewirkt. Die Struktur führt dazu, dass der Expansionskörper sich in definierter Weise bestimmte Raumrichtungen stärker als in andere Raumrichtungen ausdehnt. Sie dient dazu, dass der Expansionskörper sich automatisch in den Innenraum des Hohlprofils einschiebt und nach Vollendung des Umformprozesses wieder automatisch herauszieht. Hierzu ist ein Abstützen des Expansionskörpers gegen eine Innenkontur des Hohlprofil im wesentlichen nicht erforderlich, wodurch zum einen die mechanische Belastung des Expansionskörpers verringert wird, zum anderen aufgrund des automatischen Zurückziehverhaltens eine schnellere Prozessführung ermöglicht wird.With Help this device can a variety of arbitrarily shaped workpieces simultaneously and in faster Sequence be reshaped. With the help of the structure becomes a movement of the expansion body in particular a lengthwise extension along an oblong Hollow profile causes. The structure causes the expansion body itself defined spatial directions in a defined way stronger than in other spatial directions expands. It serves to cause the expansion body to automatically enter the interior of the hollow profile and after completion of the forming process automatically pulls out again. This is a support of the expansion body against an inner contour of the hollow profile substantially not required whereby on the one hand reduces the mechanical stress of the expansion body second, because of the automatic retraction behavior, a faster one Litigation allows becomes.
Vorteilhafterweise wird ein Druckgenerator zur Erzeugung eines Überdruckes, insbesondere zwischen 80 und 16000 bar, vorzugsweise zwischen 150 und 1500 bar, besonders bevorzugt zwischen 300 und 500 bar, je nach verwendeter Form und verwendetem Material verwendet. Vorteilhafterweise ist mit dem Druckgenerator auch ein Unterdruck erzeugbar, durch den das Druckmedium aus dem Expansionskörper zurückgezogen werden kann. Mit dem Druckgenerator ist vorteilhafterweise ein Überdruck und ein Unterdruck erzeugbar.advantageously, is a pressure generator for generating an overpressure, in particular between 80 and 16000 bar, preferably between 150 and 1500 bar, especially preferably between 300 and 500 bar, depending on the form used and Used material used. Advantageously, with the pressure generator Also a negative pressure generated by the pressure medium from the expansion body withdrawn can be. With the pressure generator is advantageously an overpressure and a negative pressure can be generated.
Die Hohlform weist zweckmäßigerweise mindestens zwei Formteile auf, die mechanisch miteinander verschließbar sind. Durch einen mechanischen Verschluss wird auf einfache Weise eine sichere Verbindung der verwendeten Formteile der Hohlform gewährleistet.The Hollow form has expediently at least two moldings that are mechanically closed together. Through a mechanical closure is a simple way ensures secure connection of the moldings used the mold.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Einrichtung zum Vorformen des Hohlprofils. Dieses ist insbesondere bei starken Verformungen bzw. Umformungen des Hohlprofils sinnvoll, um mehrstufige Innenhochdruckumformverfahren zu vermeiden.In a particular embodiment of the inventions The device furthermore comprises a device for preforming the hollow profile. This is useful, in particular in the case of severe deformations or deformations of the hollow profile, in order to avoid multistage hydroforming processes.
Zur Verformung dickwandiger Hohlprofile umfasst die Vorrichtung vorteilhafterweise eine Heizung zur Erhitzung des Hohlprofils vor seiner Umformung. Durch die hohen Temperaturen des Hohlprofils wird ein Materialfluss beim Umformprozess erleichtert, welches eine Bearbeitung stärkerer Wandstärken bei gleich bleibenden Arbeitsdruck des Druckmediums ermöglicht.to Deformation thick-walled hollow sections, the device advantageously comprises a heater for heating the hollow profile before its transformation. Due to the high temperatures of the hollow profile, a material flow during the forming process, which facilitates processing thicker wall thicknesses constant working pressure of the pressure medium allows.
Die Vorrichtung weist in einer speziellen Ausgestaltung einen Druckgenerator mit einem Druckumformer für inkompressibele Flüssigkeiten, insbesondere Öl oder Fett, auf. Mit Hilfe des Druckumformers können auf einfache Weise sehr hohe Drücke, insbesondere zwischen 80 und 16000 bar, vorzugsweise zwischen 150 und 1500 bar, besonders bevorzugt zwischen 300 und 500 bar, je nach verwendeter Form und verwendetem Material erzeugt werden.The Device has a pressure generator in a special embodiment with a pressure transducer for incompressible fluids, in particular oil or fat, on. With the help of the pressure transducer can easily very high pressures in particular between 80 and 16000 bar, preferably between 150 and 1500 bar, more preferably between 300 and 500 bar, depending on used form and material used are generated.
In einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Expansionskörper an seiner äußeren Oberfläche mit einer Hitzeschutzschicht ausgestaltet. Insbesondere bei der Bearbeitung heißer Hohlprofile schützt die Hitzeschutzschicht den flexiblen Expansionskörper, der beispielsweise aus einem Elastomer geformt ist. Zur Verbesserung des Materialflusses ist die Hohlform an ihrer Innenfläche mit einer Gleitschicht überzogen. Die Gleitschicht beinhaltet vorteilhafterweise Wachs-, Öl-, Fett- und/oder Teflonzusätze.In a particular embodiment of the device according to the invention is the expansion body its outer surface with designed a heat protection layer. Especially when editing hot Hollow profiles protects the heat protection layer the flexible expansion body, for example an elastomer is formed. To improve the material flow the mold is coated on its inner surface with a sliding layer. The Slip layer advantageously includes wax, oil, grease and / or Teflon additives.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung weiterhin ein Rückschlagventil in der fluidleitenden Verbindung. Hierdurch wird sichergestellt, dass der kurz nach dem Umformprozess gehende Rückschlag nicht die Druckleitungen für das Druckmittel zerstört.advantageously, The device further comprises a check valve in the fluid-conducting connection. This will ensure that the soon after the forming process going backstroke not the pressure pipes for destroyed the pressure medium.
In einer besonderen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine weitere Druckleitung zum Beaufschlagen des Innenraums außerhalb des Expansionskörpers, insbesondere zum Lösen des Expansionskörpers durch einen Gegendruck und/oder zum Beschichten des Hohlprofils von Innen, auf. Mit einem Gegendruck kann ein mit dem Werkstück verklemmter Expansionskörper entfernt werden. Das zweite Druckmedium kann auch dazu verwendet werden, das Werkstück von innen mechanisch und/oder chemisch zu beschichten; mit Hilfe des hohen Drucks kann eine besonders haltbare Beschichtung hergestellt werden. Mit der zweiten Druck leitung können mit der beschriebenen Vorrichtung auch konventionelle Innenhochdruckumformverfahren durchgeführt werden.In In a particular embodiment, the device has a further Pressure line for acting on the interior outside of the expansion body, in particular to release of the expansion body by a counter-pressure and / or for coating the hollow profile from inside, up. With a counterpressure, a jammed with the workpiece expansion body be removed. The second print medium can also be used to the workpiece mechanically and / or chemically coating from the inside; with help the high pressure can produce a particularly durable coating become. With the second pressure line can with the described Device also conventional hydroforming be performed.
Vorteilhaft ist auch, den Expansionskörper mit einer Abdichtungsfunktion für die Druckleitung auszustatten. Hierdurch werden Ventile überflüssig, die für die zweite Druckleitung erforderlich wären: der Expansionskörper dichtet bei seiner Expansion die Mündung der zweiten Druckleitung ab.Advantageous is also, the expansion body with a sealing function for equip the pressure line. As a result, valves are unnecessary, the for the second pressure line would be required: the expansion body seals in its expansion the mouth from the second pressure line.
Unabhängig von der besonderen Ausgestaltung des Expansionskörper mit der Struktur, kann es grundsätzlich zweckmäßig sein mindestens einen weiteren Expansionskörper vorzusehen, der in den Innenraum des Hohlprofils einführbar ist. Hierdurch können selbst Werkstücke bearbeitet werden, die komplizierte Hinterschneidungen oder separate Innenräume aufweisen.Independent of the special design of the expansion body with the structure can it basically be appropriate to provide at least one further expansion body in the interior of the hollow profile insertable is. This allows even workpieces be edited, the complicated undercuts or separate inside rooms exhibit.
Weitere Vorteile werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Diese soll die Erfindung nicht einschränken, sondern einige Gedanken der Erfindung exemplarisch illustrieren.Further Advantages are explained with reference to the following drawing. These should not limit the invention, but illustrate some ideas of the invention by way of example.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenhochdruckformen eines
Hohlprofils und umfasst folgende Verfahrensschritte: Einsetzen des
Hohlprofils
- 11
- Hohlprofilhollow profile
- 22
- Hohlformmold
- 33
- Hohlraumcavity
- 44
- Expansionskörperexpansion body
- 55
- Innenrauminner space
- 66
- Elementelement
- 77
-
äußere Oberfläche des
Expansionskörpers
4 outer surface of the expansion body4 - 88th
-
Innenfläche der
Hohlform
2 Inner surface of the mold2 - 9, 9'9 9 '
- Formteilemoldings
- 1010
- Druckgeneratorpressure generator
- 1111
- fluidleitende Verbindungfluid-conducting connection
- 1212
- Strukturstructure
- 1313
-
Einrichtung
zum Vorformen der Hohlprofils
1 ,1' Device for preforming the hollow sections1 .1' - 1414
- Rückschlagventilcheck valve
- 1515
- Kolbenpiston
- 1616
- Anschlußkopfconnecting head
- 1717
- Druckleitungpressure line
- 1818
- Innenkonturinner contour
- 1919
- zusätzliche Druckleitungadditional pressure line
- 2020
- Entlüftungsleitungvent line
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: PROFETA DA SILVA, ALOIS, OTTENTAL, AT |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: HERZOG FIESSER & PARTNER, 80331 MUENCHEN |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130101 |