DE102005002714A1

DE102005002714A1 - Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung

Info

Publication number: DE102005002714A1
Application number: DE102005002714A
Authority: DE
Inventors: Sung Man Yangsan Sohn; Mun Yong Lee; Bong Jun Kim; Young Hoon Moon
Original assignee: Sungwoo Hitech Co Ltd
Current assignee: Sungwoo Hitech Co Ltd
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: US7231793B2; US20050186302A1; DE102005002714B4; KR100616750B1; KR20050087027A

Abstract

Eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung umfasst Folgendes: eine obere Form und eine untere Form, die jeweils an einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug befestigt sind; ein Hebewerkzeug, das an das untere Formwerkzeug durch eine Führungseinheit installiert ist, wobei ein oberer Abschnitt des Hebewerkzeugs mit dem oberen Formwerkzeug durch eine Hebeeinheit verbunden ist, um in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung mit dem oberen Formwerkzeug zusammenzuarbeiten; ein Paar hydraulische Druckzylinder zum Bereitstellen einer axialen Kompressionskraft auf die Rohrkomponente und zum Einspeisen eines umformenden Hydraulikfluids in die Rohrkomponente hinein; eine Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit zum Hinauffahren oder Hinunterfahren des oberen Formwerkzeugs und eine Heizeinheit, die mit dem Hebewerkzeug so in Verbindung steht, dass sich die Heizeinheit in Richtung der Rohrkomponente oder davon wegbewegen kann. Die Heizeinheit erwärmt die Rohrkomponente und ein umformendes Hydraulikfluid durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung, und ausdrücklicher betrifft sie eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung, bei welcher eine Rohrkomponente und ein umformendes Hydraulikfluid durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt werden, bei welcher die Rohrkomponente leicht umgeformt werden kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Im Allgemeinen wird ein Innenhochdruckumformverfahren bei Raumtemperatur durchgeführt, z. B. in einem Temperaturbereich von 10 bis 30 Grad Celsius, und ist eine der Arten von Umformverfahren, bei welchen Dehnungsumformung von einem Rohrteil unter Verwendung eines hydraulischen Drucks durchgeführt wird. Durch ein solches Innenhochdruckumformverfahren kann das Gewicht eines durch Pressen gefertigten Produktes, das als eine Kombination von Einheitspanelen, wie ein vorderes Seitenteil eines Fahrzeugs, ausgebildet ist, verringert werden und die Herstellungskosten für dieses Produkt können gesenkt werden.

In jüngster Zeit werden Rohrkomponenten, die durch Innenhochdruckumformung ausgebildet werden, im Allgemeinen aus hochfester Aluminiumlegierung anstatt aus Stahlmaterial hergestellt, um das Gewicht zu senken. Eine derartige Aluminiumlegierung hat schlechtere Umformmerkmale bei Raumtemperatur als das Stahlmaterial, aber die Umformmerkmale einer solchen Aluminiumlegierung können durch einen Erweichungsprozess verbessert werden. Der Erweichungsprozess bedeutet einen Prozess, um die Festigkeit der Aluminiumlegierung zu verringern sowie das Dehnungsverhältnis der Aluminiumlegierung zu erhöhen, und ein Glühprozess wird allgemein als der Erweichungsprozess verwendet.

Um ausreichende Umformmerkmale der Rohrkomponente zu erhalten, die aus einer Metalllegierung wie einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, muss ein ausreichendes Dehnungsverhältnis erhalten werden unter Berücksichtung eines Abschnitts, der eine maximale Menge an Verformung gemäß einer Form einer geformten Komponente erfährt. Der Erweichungsprozess ist unausweichlich, um ein solches Dehnungsverhältnis zu erhalten.

Bezugsnehmend auf 8 bis 12 wird in einem herkömmlichen Innenhochdruckumformverfahren für eine Aluminiumlegierung ein Erweichungsprozess für eine Aluminiumlegierung-Rohrkomponente 100 in Schritt S110 durchgeführt, um ein ausreichendes Dehnungsverhältnis zu erhalten.

Nachfolgend wird, wie gezeigt in 9, in Schritt S120 die Rohrkomponente 100 auf eine untere Form 101 geladen. Dann wird, wie gezeigt in 10, in Schritt S130 eine obere Form 103 hinunter gefahren, so dass die obere und die untere Form miteinander verbunden sind, und hydraulische Druckzylinder 105 und 107, welche auf beiden Seiten der Rohrkomponente 100 angeordnet sind, werden betrieben, um die Rohrkomponente 100 in einer axialen Richtung zusammenzudrücken, um dadurch eine Abdichtung innerhalb der Rohrkomponente 100 zu bilden.

Dann wird, wie gezeigt in 11, in Schritt S140 ein umformendes Hydraulikfluid in die Rohrkomponente 100 hinein von den hydraulischen Druckzylindern 105 und 107 eingespeist. Folglich wird die Rohrkomponente 100 zu den umformenden Oberflächen 109 und 111 gedehnt, die auf der oberen Form 103 und der unteren Form 101 ausgebildet sind.

Nachdem die Rohrkomponente 100 umgeformt worden ist, wird die Rohrkomponente in Schritt S150 aus den unteren und oberen Formen 101 und 103 herausgezogen. Zusätzlich wird ein Härteprozess für die Rohrkomponente 100 durchgeführt, um die Festigkeit des Rohrteils zu erhöhen, das durch den Erweichungsprozess geschwächt ist. Ein solcher Härteprozess kann die Qualität der geformten Rohrkomponente und die Produktivität des Umformprozesses verschlechtern.

Inzwischen ist ein Halbwarm-Innenhochdruckumformverfahren eingeführt worden, in welchem eine Rohrkomponente erwärmt wird, um die Umformmerkmale der Rohrkomponente zu erhöhen. Eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung zur Durchführung eines Halbwarm-Innenhochdruckumformverfahrens umfasst im Allgemeinen Heizmittel wie Heizspulen, die innerhalb einer oberen Form und einer unteren Form angeordnet sind.

Jedoch waren herkömmliche Heizmittel nicht wirksam beim Erwärmen des Rohrteils. Insbesondere wenn die Rohrkomponente erwärmt wird durch Wärme der Heizspulen, die innerhalb der oberen und unteren Form angeordnet sind, ist die Heizwirksamkeit nicht gut. Das heißt, nur ein Teil der Wärme der Heizspulen wird zu der Rohrkomponente übertragen und der Hauptteil der Wärme wird durch die Formen abgeführt. Zusätzlich wird es, da die Heizspulen innerhalb der oberen und unteren Form angeordnet sind, schwierig, solche Formen zu fertigen.

Die in diesem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen sind nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als ein Zugeständnis oder eine beliebige Form eines Hinweises verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Motivation für die vorliegende Erfindung ist, eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung bereitzustellen, die eine Rohrkomponente mit einer Hochfrequenz-Induktionsheizung wirksam erwärmt.

Eine beispielhafte Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung umfasst folgendes: eine obere Form und eine untere Form, die jeweils mit einer umformenden Oberfläche für eine Dehnungsumformung einer Rohrkomponente versehen sind, und die jeweils an einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug befestigt sind, um jeweils einen oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt der Rohrkomponente zusammenzudrücken; ein Hebewerkzeug, das an dem unteren Formwerkzeug durch eine Führungseinheit installiert ist, um um die untere Form herum angeordnet zu sein, wobei ein oberer Abschnitt des Hebewerkzeugs mit dem oberen Formwerkzeug durch eine Hebeeinheit verbunden ist, um in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung mit dem oberen Formwerkzeug zusammen zu arbeiten; ein Paar hydraulische Druckzylinder zum Bereitstellen einer axialen Kompressionskraft auf die Rohrkomponente durch Zusammenpressen beider Enden davon in einer axialen Richtung, wobei die hydraulischen Druckzylinder ein umformendes Hydraulikfluid in die Rohrkomponente hinein einspeisen, um einen umformenden hydraulischen Druck zu erzeugen zum Umformen der Rohrkomponente; eine Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit, die an einer äußeren Befestigung fixiert ist und die das obere Formwerkzeug hinauffährt und hinunterfährt; und eine Heizeinheit, die mit dem Hebewerkzeug in Verbindung steht, so dass sich die Heizeinheit in Richtung der Rohrkomponente oder davon weg bewegen kann, wobei die Heizeinheit die Rohrkomponente und ein umformendes Hydraulikfluid innerhalb der Rohrkomponente durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt.

Ein Umformstahl kann jeweils auf der umformenden Oberfläche der oberen und unteren Form angeordnet sein.

Die Führungseinheit kann folgendes umfassen einen Führungsstift, der senkrecht an dem unteren Formwerkzeug befestigt ist; und ein Führungsloch, das in einem unteren Abschnitt des Hebewerkzeugs ausgebildet ist, um den Führungsstift aufzunehmen und dadurch den Führungsstift zu führen.

Die Hebeeinheit kann folgendes umfassen Stiftlöcher, die in dem oberen Formwerkzeug und in dem Hebewerkzeug ausgebildet sind; und einen Hebestift, der in die Stiftlöcher eingesetzt ist und mit einem Anschlag an beiden Enden davon versehen ist, um das Hebewerkzeug als Reaktion auf die Aufwärtsbewegung des oberen Formwerkzeugs hinaufzufahren.

Das Paar hydraulische Druckzylinder kann an dem Hebewerkzeug auf beiden Seiten einer Längsrichtung der Rohrkomponente befestigt sein.

Die Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit kann einen Hydraulikzylinder umfassen, der durch einen hydraulischen Druck betätigt wird, und ein vorderes Ende einer Stange des Hydraulikzylinders ist mit dem oberen Formwerkzeug verbunden.

Die Heizeinheit kann folgendes umfassen: ein Außengehäuse, das verschiebbar auf einer Schiene eines Führungsrahmens angeordnet ist, der auf einer gegenüberliegenden Seite des Hebewerkzeugs angeordnet ist, wobei einer Vorderseite des Außengehäuses offen ist und das Außengehäuse einen Raumabschnitt darin definiert; ein Führungsgehäuse, das innerhalb des Raumabschnitts des Außengehäuses verschiebbar angeordnet ist, wobei eine Vorderseite des Führungsgehäuses offen ist und das Führungsgehäuse einen Raumabschnitt darin definiert, wobei zwei Führungsschienen jeweils an beiden inneren Seitenflächen des Führungsgehäuses bereitgestellt werden, wobei die zwei Führungsschienen sich in Richtung einer offenen Fläche des Führungsgehäuses schrittweise erweitern und eine Vielzahl von Schlitzen in einer Rückseite des Führungsgehäuses ausgebildet sind; obere und untere Heizköpfe, deren beide Seiten verschiebbar mit den Führungsschienen des Führungsgehäuses verbunden sind, und wobei die oberen und unteren Heizköpfe an eine externe Hochfrequenz-Induktionsheizung angeschlossen sind; eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte, die in einem rückwärtigen Abschnitt des Führungsgehäuses innerhalb des Raumabschnitts des Außengehäuses angeordnet ist, wobei die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte mit den oberen und unteren Heizköpfen verbunden ist durch eine Vielzahl von Führungsstangen, die in die Schlitze eingesetzt sind, die in der Rückseite des Führungsgehäuses ausgebildet sind; obere und untere Spulenhalter, die jeweils an die oberen und unteren Heizköpfe durch Betriebsspulen angeschlossen sind, und wobei Hochfrequenzspulen jeweils in inneren Abschnitten davon gewunden sind; ein Haltezylinder, der an der Vorwärts- und Rückwärtsbewe gungsplatte fixiert ist und der das Führungsgehäuse drängt, sich in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte zu bewegen; ein erster Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder, der an dem Führungsrahmen fixiert ist und das Außengehäuse drängt, sich bezüglich des Führungsrahmens zu bewegen; und ein Paar zweite Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder, die an dem Außengehäuse fixiert sind und die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte drängen, sich in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bezüglich des Außengehäuses zu bewegen.

Das Außengehäuse kann als eine rechteckige Form ausgebildet sein, und ein Halteanschlag wird in einer Ecke einer Rückseite des Außengehäuses bereitgestellt.

Der Haltezylinder kann ein pneumatischer Zylinder sein. Zusätzlich kann jeder der ersten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder und der zweiten Vorwärt- und Rückwärtsbewegungszylinder ein pneumatischer Zylinder sein.

Die Führungsstangen können durch den Führungsschlitz mit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte so verbunden sein, dass die Führungsstangen sich nach oben oder nach unten bewegen können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beigefügten Zeichnungen, welche eingeschlossen sind und einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, und zusammen mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären, wobei.

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1;

3 zeigt einen Zustand einer Heizeinheit in einem Betriebszustand von 1;

4 zeigt einen Zustand einer Heizeinheit, während sie die Rohrkomponente erwärmt;

5 zeigt einen Zustand der Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Umformoperation;

6 zeigt einen Zustand einer Heizeinheit in 5;

7 veranschaulicht eine Korrelation zwischen der Zugfestigkeit und dem Dehnungsverhältnis einer Rohrkomponte aus Aluminiumlegierung (AL 7075);

8 ist ein Flussdiagramm, das ein herkömmliches Halbwarm-Innenhochdruckumformverfahren zeigt; und

9 bis 12 zeigen Betriebszustände einer herkömmlichen Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.
Eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Rohrkomponente bei einer vorherbestimmten Temperatur (zum Beispiel einer Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs von 50 bis 300 Grad Celsius) erwärmen und dann die Rohrkomponente durch Einspeisen eines umformenden Hydraulikfluids in die Rohrkomponente hinein umformen.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 1.
Mit Bezug auf 1 wird ein oberes Formwerkzeug 1 bereitgestellt und ein unteres Formwerkzeug 3 wird unter dem oberen Formwerkzeug 1 bereitgestellt.
Eine obere Form 7 und eine untere Form 9 sind jeweils an dem oberen Formwerkzeug 1 und dem unteren Formwerkzeug 3 befestigt, um jeweils einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt der Rohrkomponente 5 zusammenzudrücken, und die oberen und unteren Formen 7 und 9 sind jeweils mit einer umformenden Oberfläche versehen für eine Rohrkomponente 5, die umgeformt werden wird.
Umformstähle 11 sind jeweils auf der umformenden Oberfläche der oberen und unteren Formen 7 und 9 angeordnet.
Ein Hebewerkzeug 13 ist um die untere Form 9 herum angeordnet. Das Hebewerkzeug 13 ist an dem unteren Formwerkzeug 3 durch eine Führungseinheit installiert, und ein oberer Abschnitt des Hebewerkzeugs 13 ist mit dem oberen Formwerkzeug 1 durch eine Hebeeinheit 17 verbunden, um in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung mit dem oberen Formwerkzeug 1 zusammen zu arbeiten.
Die Führungseinheit 15 kann einen Führungsstift 19 und ein Führungsloch 21 umfassen. Der Führungsstift 19 ist senkrecht an dem unteren Formwerkzeug 3 befestigt und das Führungsloch 21 ist in einem unteren Abschnitt des Hebewerkzeugs 13 ausgebildet, um den Führungsstift 19 aufzunehmen und dadurch den Führungsstift 19 zu führen.
Die Hebeeinheit 17 kann Stiftlöcher 23 und einen Hebestift 25 umfassen. Die Stiftlöcher 23 sind jeweils in dem oberen Formwerkzeug 1 und dem Hebewerkzeug 13 ausgebildet, und der Hebestift 25 wird in die Stiftlöcher 23 eingesetzt und mit Anschlägen 27 an seinen beiden Enden versehen, so dass der Hebestift 25 das Hebewerkzeug 13 nach einer bestimmten Zeit hinauffährt als Reaktion auf eine Aufwärtsbewegung des oberen Formwerkzeugs 1.
Wie in 2 gezeigt ist ein Paar hydraulische Druckzylinder 29 und 31 an beiden Seiten des Hebewerkzeugs 13 installiert. Die hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 stellen eine axiale Kompressionskraft bereit, indem sie beide Enden der Rohrkomponente 5 in einer axialen Richtung durch Stempel 33 und 35 zusammendrücken, und speisen ein umformendes Hydraulikfluid in die Rohrkomponente 5 hinein ein, um einen umformenden hydraulischen Druck zu erzeugen zum Umformen der Rohrkomponente 5.
Das Paar hydraulische Druckzylinder 29 und 31 ist an dem Hebewerkzeug 13 durch Befestigungsbügel 37 auf einem speziellen Niveau befestigt, und zwar auf beiden Seiten einer Längsrichtung der Rohrkomponente 5, so dass die hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 mit dem Hebewerkzeug 13 hinauffahren und hinunterfahren.
Wie in 1 gezeigt ist eine Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit 41 an einer externen Befestigung 39 fixiert und fährt das obere Formwerkzeug 1 hinauf oder hinunter. Die Hinauf fahr- und Hinunterfahreinheit 41 kann einen Hydraulikzylinder umfassen, der durch einen hydraulischen Druck betätigt wird, und ein vorderes Ende einer Arbeitsstange, welche mit dem oberen Formwerkzeug 1 verbunden ist, um das obere Formwerkzeug 1 hinaufzufahren oder hinunterzufahren.
Ein Führungsrahmen 47 wird auf einer Seite des Hebewerkzeugs 13 entlang einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Rohrkomponente 5 bereitgestellt, und eine Schiene 49 ist auf dem Führungsrahmen 47 entlang einer Längsrichtung des Führungsrahmens 47 ausgebildet.
Eine Heizeinheit 51 steht mit dem Hebewerkzeug 13 so in Verbindung, dass die Heizeinheit 51 in Richtung der Rohrkomponente 5, die durch Stempel 33 und 35 der hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 fixiert wird, oder davon weg bewegt werden kann. Das heißt, die Heizeinheit 51 ist verschiebbar mit der Schiene 49 verbunden, um sich in Richtung der Rohrkomponente 5 oder davon weg zu bewegen. Die Heizeinheit 51 kann so ausgestaltet sein, dass sie die Rohrkomponente 5 umgibt und Wärme an die Rohrkomponente 5 durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung überträgt, wodurch die Rohrkomponente und das umformende Hydraulikfluid innerhalb der Rohrkomponente 5 erwärmt werden.
Wie in 3 gezeigt ist ein Außengehäuse 53 verschiebbar auf der Schiene 49 des Führungsrahmens 47 angeordnet, der auf der gegenüberliegenden Seite des Hebewerkzeugs 13 angeordnet ist, und eine Vorderfläche des Außengehäuses 53 ist offen. Das Außengehäuse 53 definiert einen Raumabschnitt darin und ist in einer rechteckigen Form ausgebildet.
Ein Führungsgehäuse 55 ist innerhalb des Raumabschnitts des Außengehäuses 53 verschiebbar angeordnet. Eine Vorderseite des Führungsgehäuses 55 ist offen und das Führungsgehäuse definiert einen Raumabschnitt darin.
Zwei Führungsschienen 57 und 59 werden jeweils auf beiden inneren Seitenflächen des Führungsgehäuses 55 bereitgestellt. Die zwei Führungsschienen 57 und 59 erweitern sich schrittweise in Richtung einer offenen Fläche des Führungsgehäuses 55 und eine Vielzahl von Schlitzen 61 ist in einer Rückseite des Führungsgehäuses 55 ausgebildet.
Obere und untere Heizköpfe 63 und 65 sind innerhalb eines Innenraumabschnitts des Führungsgehäuses 55 angeordnet. Beide Seiten der oberen und unteren Heizköpfe 63 und 65 sind verschiebbar mit den Führungsschienen 57 und 59 des Führungsgehäuses 55 verbunden, so dass sich die oberen und unteren Heizköpfe 63 und 65 auf den Führungsschienen 57 und 59 bewegen können, während sie sich einander nähern oder sich voneinander entfernen. Die oberen und unteren Heizköpfe 63 und 65 sind an eine externe Hochfrequenz-Induktionsheizung 67 angeschlossen, wie in 1 gezeigt.
Eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 ist in einem rückwärtigen Abschnitt des Führungsgehäuses 55 innerhalb des Innenraumabschnitts des Außengehäuses 53 angeordnet. Die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 ist mit den oberen und unteren Heizköpfen 63 und 65 durch eine Vielzahl von Führungsstangen 71 verbunden, die in den Schlitzen 61 eingesetzt sind, die in der Rückseite des Führungsgehäuses 55 ausgebildet sind. Die Führungsstangen 71 bewegen sich innerhalb der Schlitze 61 nach oben und unten, während sich die oberen und unteren Heizköpfe 63 und 65 bewegen. Das heißt, die Führungsstangen 71 sind durch die Führungsschlitze 61 mit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte so 69 verbunden, dass sich die Führungsstangen 71 nach oben oder nach unten bewegen können.
Halteanschläge 73 werden in Ecken einer Rückseite des Außengehäuses bereitgestellt, um die Rückseite des Führungsgehäuses 55 abzustützen.
Obere und untere Spulenhalter 79 und 81 sind jeweils an den oberen und unteren Heizköpfen 63 und 65 durch Betriebsspulen 83 angeschlossen, und Hochfrequenzspulen 77, welche an den Betriebsspulen 83 angeschlossen sind, sind jeweils in inneren Abschnitten des oberen und unteren Spulenhalters 79 und 81 gewunden, wie in 2 und 3 gezeigt.
Ein Haltezylinder 85 ist an einem Mittelabschnitt der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 fixiert. Der Haltezylinder 85 drängt das Führungsgehäuse 55, sich in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 zu bewegen. Der Haltezylinder 85 kann eine Arbeitsstange 87 einschließen, die mit der Rückseite des Führungsgehäuses 55 fest verbunden ist.
Ein erster Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 89 ist an einem äußeren Abschnitt des Führungsrahmens 47 fixiert, wobei der erste Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 89 das Außengehäuse 53 drängt, sich bezüglich des Führungsrahmens zu bewegen. Der erste Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 89 kann eine Arbeitsstange 91 umfassen, die fest mit der Rückseite des Außengehäuses 53 verbunden ist.
Ein Paar zweite Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 93 ist an dem Außengehäuse 53 fixiert. Die zweiten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 93 drängen die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69, sich in einer Vorder- oder Rückwärtsrichtung bezüglich des Außengehäuses 53 zu bewegen. Die zweiten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 93 können eine Arbeitsstange 95 einschließen, die fest mit der Rückseite der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 verbunden ist.
Der Haltezylinder 85 kann ein pneumatischer Zylinder sein mit einem pneumatischen Druck als einem Arbeitsdruck, und die ersten und zweiten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder 91 und 93 können ebenfalls ein pneumatischer Zylinder sein.
Gemäß der Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Rohrkomponente (z. B. gefertigt aus Aluminiumlegierung) 5, die zwischen den Formen 7 und 9 angeordnet ist, entlang der umformenden Oberfläche, die in den Formen 7 und 9 ausgebildet ist, durch die axiale Kompression der hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 und einen hydraulischen Druck des umformenden Hydraulikdruckfluids ausgedehnt, das in die Rohrkomponente 5 hinein eingespeist wurde. Zu diesem Zeitpunkt wird die Rohrkomponente 5 auf eine spezifische Temperatur durch die Heizeinheit 51 erwärmt, nachdem das umformende Hydraulikfluid in die Rohrkomponente 5 hinein eingespeist ist, so dass die Rohrkomponente 5 und das umformende Hydraulikfluid innerhalb der Rohrkomponente 5 auf eine spezifische Temperatur erwärmt werden_: Dann wird das umformende Hydraulikfluid zuletzt in die Rohrkomponente 5 hinein eingespeist, um die Rohrkomponente 5 auszudehnen.
Falls die Rohrkomponente 5 aus Aluminiumlegierung gefertigt ist, wird die Rohrkomponente 5 bevorzugt innerhalb eines Temperaturbereichs von 50 bis 300 Grad Celsius erwärmt, in welchem die Zugfestigkeit etwas abnimmt, aber das Dehnungsverhältnis einer Aluminiumlegierung schnell ansteigt.
7 veranschaulicht eine Korrelation zwischen der Zugfestigkeit und dem Dehnungsverhältnis einer Aluminiumlegierung-Rohrkomponente (z. B. Rohrkomponente aus AL 7075). Wie in 7 gezeigt liegt die Zugfestigkeit in einem Bereich von 570 MPa bis 525 MPa und das Dehnungsverhältnis liegt in einem Bereich von 11% bis 14% bei einem Temperaturbereich von 25°C bis 100°C, jedoch bei einem höheren Temperaturbereich von 150°C bis 370°C nimmt die Zugfestigkeit schnell ab von 285 MPa auf 40 MPa, aber das Dehnungsverhältnis steigt schnell an von 23% auf 70%.
Da die Innenhochdruckumformung bei der hohen Temperatur durchgeführt wird, ist ein Silikonöl, das stabil bei einem hohen Temperaturbereich von 150°C bis 370°C arbeiten kann, geeignet als das umformende Hydraulikfluid.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet folgendermaßen. Zuerst, wie gezeigt in 1 und 2, wird die Rohrkomponente 5 fixiert und durch die Stempel 33 und 35 der hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 abgedichtet, und zwar in einem Zustand, in welchem die obere Form und untere Form voneinander getrennt sind, und das umformende Hydraulikfluid wird in die Rohrkomponente 5 hinein eingespeist.
Dann wird durch Vorwärtsbetrieb des ersten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinders 89 der Heizeinheit 51 das Außengehäuse 53 in Richtung der Rohrkomponente 5 auf der Schiene 49 des Führungsrahmens 47 bewegt.
Dann, wie in 3 gezeigt, wird durch Vorwärtsbetrieb des zweiten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinders 93 das Führungsgehäuse 55 bezüglich des Außengehäuses 53 vorwärts bewegt, so dass die oberen und unteren Spulenhalter 79 und 81 an den oberen und unteren Abschnitten der Rohrkomponente 5, die durch die hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 gehalten wird, angeordnet werden.
Wie in 4 gezeigt nähern sich, wenn der Haltezylinder 85 in diesem Zustand vorwärts betrieben wird, z. B. wenn der Haltezylinder 85 das Führungsgehäuse 55 in einer Vorwärtsrichtung bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 bewegt, die oberen und unteren Heizköpfe 63 und 65, die in einem konstanten Abstand zu der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte 69 durch die Führungsstangen 71 gehalten werden, aneinander, während sie sich auf den Führungsschienen 57 und 59 bewegen, die auf den Seitenflächen des Führungsgehäuses 55 ausgebildet sind.
Dann ist der Abstand zwischen den Heizköpfen 63 und 65 verringert, so dass die oberen und unteren Spulenhalter 79 und 81 obere und untere Abschnitte der Rohrkomponente 5, die durch die hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 gehalten wird, rundherum umgeben. In diesem Zustand wird ein Hochfrequenzsignal von der Hochfrequenz-Induktionsheizung 67 ausgegeben und dadurch werden die Rohrkomponente 5 und das umformende Hydraulikfluid innerhalb der Rohrkomponente 5 auf die spezifische Temperatur durch die Hochfrequenz-Induktionsheizung erwärmt.
Nach dem Erwärmen wird die Heizeinheit 51 in einer umgekehrten Reihenfolge zurückgezogen. Rückwärtsoperationen des Haltezylinders 85, des zweiten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinders 93 und des ersten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinders 89 werden nacheinander durchgeführt, so dass die oberen und unteren Spulenhalter 79 und 81 von den oberen und unteren Formen 7 und 9 abgelenkt werden, wie in 5 gezeigt. Zuletzt befindet sich die Heizeinheit 51 in dem Zustand, der in 6 gezeigt ist.
Nachdem das umformende Hydraulikfluid und die Rohrkomponente 5 auf die spezifische Temperatur erwärmt sind und die Heizeinheit 51 zurückgezogen ist, fährt der Hydraulikzylinder 45 der Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit 41 das obere Formwerkzeug 1 hinunter. Wie in 5 gezeigt wird, wenn das obere Formwerkzeug 1 hinuntergefahren wird, das Hebewerkzeug 13 ebenfalls hinuntergefahren und gleichzeitig werden die hydraulischen Druckzylinder 29 und 31 und die obere Form 7 ebenfalls hinuntergefahren. Entsprechend wird die Rohrkomponente 5 zwischen den oberen und unteren Formen 7 und 9 unter Druck gesetzt.
Durch Einspeisen des Umformdrucks in die Rohrkomponente 5 hinein unter dieser Bedingung wird die Rohrkomponente 5 entlang der umformenden Oberfläche ausgedehnt.
Zuletzt wird die umgeformte Rohrkomponente 5 von den oberen und unteren Formen 7 und 9 abgezogen und dann abgekühlt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, da die Rohrkomponente durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung erwärmt wird, die Rohrkomponente wirksam und leicht erwärmt. Außerdem wird, da sich die Heizeinheit automatisch in Richtung der Rohrkomponente, die durch die hydraulischen Druckzylinder zwischen der oberen und unteren Form gehalten wird, und davon weg bewegt, ein Prozess zum Erwärmen der Rohrkomponente sehr einfach.
Auch wenn Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben ausführlich beschrieben worden sind, sollte klar verstanden werden, dass viele Variationen und/oder Modifikationen der erfinderischen Grundkonzepte, die hierin gelehrt werden, welche sich dem Fachmann zeigen können, immer noch innerhalb des Geistes und Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, fallen werden.

Claims

Eine Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung, die folgendes umfasst: eine obere Form und eine untere Form, die jeweils mit einer umformenden Oberfläche versehen sind für eine Dehnungsumformung einer Rohrkomponente und die jeweils an einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug befestigt sind, um jeweils einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt der Rohrkomponente zusammenzudrücken; ein Hebewerkzeug, das an dem unteren Formwerkzeug durch eine Führungseinheit installiert ist, um um die untere Form herum angeordnet zu sein, wobei ein oberer Abschnitt des Hebewerkzeugs mit dem oberen Formwerkzeug durch eine Hebeeinheit verbunden ist, um in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung mit dem oberen Formwerkzeug zusammen zu arbeiten; ein Paar hydraulische Druckzylinder zum Bereitstellen einer axialen Kompressionskraft auf die Rohrkomponente, indem beide Enden davon in einer axialen Richtung zusammengedrückt werden, wobei die hydraulischen Druckzylinder ein umformendes Hydraulikfluid in die Rohrkomponente hinein einspeisen, um einen umformenden Hydraulikdruck zum Umformen der Rohrkomponente zu erzeugen; eine Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit, die an einer externen Befestigung fixiert ist und das obere Formwerkzeug hinauffährt oder hinunterfährt; und eine Heizeinheit, die mit dem Hebewerkzeug so in Verbindung steht, dass sich die Heizeinheit in Richtung der Rohrkomponente oder davon weg bewegen kann, und wobei die Heizeinheit die Rohrkomponente und ein umformendes Hydraulikfluid innerhalb der Rohrkomponente durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizung bei einer vorherbestimmten Temperatur erwärmt.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 1, worin ein Umformstahl jeweils auf der umfor menden Oberfläche der oberen und unteren Formen angeordnet ist.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 1, worin die Führungseinheit folgendes umfasst einen Führungsstift, der senkrecht an dem unteren Formwerkzeug befestigt ist; und ein Führungsloch, das in einem unteren Abschnitt des Hebewerkzeugs ausgebildet ist, um den Führungsstift aufzunehmen und dadurch den Führungsstift zu führen.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 1, worin die Hebeeinheit folgendes umfasst: Stiftlöcher, die in dem oberen Formwerkzeug und in dem Hebewerkzeug ausgebildet sind; und einen Hebestift, der in die Stiftlöcher eingesetzt wird und mit einem Anschlag an beiden Enden davon versehen wird, um das Hebewerkzeug als Reaktion auf eine Aufwärtsbewegung des oberen Formwerkzeugs hinaufzufahren.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 1, worin das Paar hydraulische Druckzylinder an dem Hebewerkzeug auf beiden Seiten einer Längsrichtung der Rohrkomponente befestigt ist.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 1, worin die Hinauffahr- und Hinunterfahreinheit einen Hydraulikzylinder umfasst, der durch einen hydraulischen Druck betätigt wird, und ein vorderes Ende von einer Stange des Hydraulikzylinders mit dem oberen Formwerkzeug verbunden ist.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 1, worin die Heizeinheit folgendes umfasst: ein Außengehäuse, das verschiebbar auf einer Schiene eines Führungsrahmens angeordnet ist, der auf der gegenüberliegenden Seite des Hebewerkzeugs angeordnet ist, wobei eine Vorderseite des Außengehäuses offen ist und das Außengehäuse einen Raumabschnitt darin definiert; ein Führungsgehäuse, das verschiebbar innerhalb des Raumabschnitts des Außengehäuses angeordnet ist, wobei eine Vorderseite des Führungsgehäuses offen ist und das Führungsgehäuse einen Raumabschnitt darin definiert, wobei zwei Führungsschienen jeweils auf beiden inneren Seitenflächen des Führungsgehäuses bereitgestellt werden, wobei sich die beiden Führungsschienen schrittweise erweitern in Richtung einer offenen Seite des Führungsgehäuses, und wobei eine Vielzahl von Schlitzen in einer Rückseite des Führungsgehäuses ausgebildet sind; obere und untere Heizköpfe, deren beide Seiten verschiebbar mit den Führungsschienen des Führungsgehäuses verbunden sind, und wobei die oberen und unteren Heizköpfe an eine externe Hochfrequenz-Induktionsheizung angeschlossen sind; eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte, die in einem rückwärtigen Abschnitt des Führungsgehäuses innerhalb des Raumabschnitts des Außengehäuses angeordnet ist, wobei die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte mit den oberen und unteren Heizköpfen durch eine Vielzahl von Führungsstangen verbunden ist, die in die Schlitze hinein eingesetzt sind, die in der Rückseite des Führungsgehäuses ausgebildet sind; obere und untere Spulenhalter, die jeweils an die oberen und unteren Heizköpfe durch Betriebsspulen angeschlossen sind, und wobei Hochfrequenzspulen jeweils in inneren Abschnitten davon gewunden sind; einen Haltezylinder, der an der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte fixiert ist und der das Führungsgehäuse drängt, sich in einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung bezüglich der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte zu bewegen; einen ersten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder, der an dem Führungsrahmen fixiert ist und das Außengehäuse drängt, sich bezüglich des Führungsrahmens zu bewegen; ein Paar zweite Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder, die an dem Außengehäuse fixiert sind und die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte drängen, sich in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bezüglich des Außengehäuses zu bewegen.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 7, worin das Außengehäuse als eine rechteckige Form ausgebildet ist.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 7, worin ein Halteanschlag in einer Ecke einer Rückseite des Außengehäuses bereitgestellt wird.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 7, worin der Haltezylinder ein pneumatischer Zylinder ist.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 7, worin jeder des ersten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinders und der zweiten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungszylinder ein pneumatischer Zylinder ist.
Die Vorrichtung für die Halbwarm-Innenhochdruckumformung nach Anspruch 7, worin die Führungsstangen durch den Führungsschlitz mit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungsplatte verbunden sind, so dass sich die Führungsstangen nach oben und nach unten bewegen können.