DE102005030587B4 - Method for joining two in particular tubular components by means of an active-media-based forming process - Google Patents

Method for joining two in particular tubular components by means of an active-media-based forming process Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Fügen zweier insbesondere rohrförmiger Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) mittels eines wirkmedienbasierten Umformverfahrens, wobei die Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) zum Fügen mit überlappenden Endabschnitten in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug angeordnet werden, zumindest ein Formelement (4, 5, 6, 40) als form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels Wirkmedium im Überlappungsbereich ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die überlappenden Endabschnitte der Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) eine Dichtkante (3) und/oder eine Dichtfläche (30) zur Wirkmediumabdichtung bilden und nachfolgend das Formelement (4, 5, 6, 40) als form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels Wirkmedium im Überlappungsbereich ausgebildet wird.method for joining two in particular tubular Components (1, 2, 10, 20, 100, 200) by means of an active agent-based Forming process, wherein the components (1, 2, 10, 20, 100, 200) for Joining with overlapping End portions arranged in a hydroforming forming tool be, at least one mold element (4, 5, 6, 40) as a form and / or frictional Formed connection by means of active medium in the overlap region is, characterized in that the overlapping end portions the components (1, 2, 10, 20, 100, 200) a sealing edge (3) and / or a sealing surface (30) form the Wirkmediumabdichtung and then the mold element (4, 5, 6, 40) as a positive and / or non-positive connection by means of active medium in the overlap area is trained.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier insbesondere rohrförmiger Bauteile mittels eines wirkmedienbasierten Umformverfahrens gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der Druckschrift GB 2 330 104 A bekannt.The present invention relates to a method for joining two in particular tubular components by means of an active-media-based forming method according to the preamble of independent claim 1. Such a method is known from the document GB 2 330 104 A known.

In zahlreichen Industriezweigen haben sich wirkmedienbasierte Umformverfahren am Markt etabliert, wie insbesondere das Innenhochdruck-Umformen (IHU). Insbesondere im Automobilbau werden Bauteile, wie z. B. Elemente der Abgasanlage, Strukturbauteile oder auch Antriebselemente mit derartigen wirkmedienbasierten Umformverfahren hergestellt.In Numerous branches of industry have agent-based forming processes established on the market, in particular the hydroforming (IHU). In particular, in automotive components such. B. elements the exhaust system, structural components or drive elements with produced such active media-based forming process.

Eine Optimierung der Prozesskette zur Herstellung der Bauteile und damit eine Reduzierung der Fertigungskosten kann beim Innenhochdruck-Umformen erreicht werden, indem möglichst viele weitere Bearbeitungsschritte in den Umformvorgang integriert werden. Eine der möglichen Verfahrensintegrationen ist das Fügen von Bauteilen im IHU-Prozess. Neben dem Fügen von Zusatzelementen, wie es beispielsweise bei den gebauten Nockenwellen (Nocken-Rohr) Anwendung findet, können auch mehrere Rohre miteinander verbunden werden.A Optimization of the process chain for the production of the components and thus A reduction in manufacturing costs can be during hydroforming be achieved by as possible many other processing steps integrated into the forming process become. One of the possible Process integration is the joining of components in the hydroforming process. Next the joining of additional elements, such as the built-in camshafts (Cam tube) application, can also use several tubes together get connected.

Die Druckschrift US 4,148,127 betrifft ein Verfahren zum Stoppen eines sich in einem Pipelinerohr in dessen Längsrichtung ausbreitenden Risses, wobei ein bandförmiges Material am Außenumfang des Pipelinerohres angebracht wird, indem das Band zunächst lose um den entsprechenden Pipelineabschnitt gelegt und dann der Pipelineabschnitt mittels hydraulischem Druck radial aufgeweitet wird. Zum Verbinden zweier koaxial angeordneter und stirnseitig beabstandet zueinander angeordneter Pipelinerohre wird ein Band mit den Stirnseiten dieser beiden Pipelinerohre mittels Explosionsschweißens verbunden.The publication US 4,148,127 relates to a method for stopping a crack propagating in a pipeline pipe in its longitudinal direction, wherein a band-shaped material is attached to the outer circumference of the pipeline pipe by first loosely laying the band around the corresponding pipeline section and then radially expanding the pipeline section by hydraulic pressure. For connecting two pipelines disposed coaxially and spaced apart from one another at the ends, a strip is connected to the end faces of these two pipeline tubes by means of explosion welding.

Die Druckschrift DE 103 47 101 A1 betrifft ein Bauteil mit einer drehfesten Verbindung, wobei das Bauteil aus einem Innenteil mit einer Formmatrize und einem hohlen Außenteil besteht, wobei das Außenteil mittels Außenhochdruckumformens an eine Kontur der Formmatrize des Innenteils angelegt wird.The publication DE 103 47 101 A1 relates to a component with a rotationally fixed connection, wherein the component consists of an inner part with a forming die and a hollow outer part, wherein the outer part is applied by means of external high pressure forming to a contour of the forming die of the inner part.

Die Druckschrift DE 102 36 132 C1 offenbart ein Verfahren zum orthogonales Fügen zweier rohrförmiger Bauteile. Hierbei werden ein Hohlprofil und ein hohles Bauteil in einer Werkzeuggravur eines Innenhochdruckumformwerkzeuges angeordnet. Durch Anlegen eines Innenhochdrucks an das Hohlprofil wird dieses aufgeweitet und legt sich an die Werkzeuggravur an. Im Bereich des Abzweigers, in dem das hohle Bauteile angeordnet ist, wird das Hohlprofil durch den Innenhochdruck in das hohle Bauteil hinein aufgeweitet, so dass sich ein Stutzen ausformt.The publication DE 102 36 132 C1 discloses a method for orthogonally joining two tubular components. In this case, a hollow profile and a hollow component are arranged in a tool engraving of a hydroforming tool. By applying an internal high pressure to the hollow profile of this is expanded and applies to the tool engraving. In the region of the branch, in which the hollow components is arranged, the hollow profile is widened by the internal high pressure into the hollow component, so that a nozzle is formed.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Fügen zweier insbesondere rohrförmiger Bauteile mittels eines wirkmedienbasierten Umformverfahrens gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem ein linienförmiges Fügen ohne Zusatzelemente zur Ausbildung einer Hinterschneidung im Fügebereich beim Verbinden mittels Innenhochdruck-Umformens ermöglicht ist.It An object of the present invention is a method for joining two in particular tubular Components by means of a Wirkmedienbasierten forming method according to the preamble of independent Specify patent claim 1, in which a linear joining without additional elements for Forming an undercut in the joining area when connecting by means Internal high-pressure forming, allows is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Fügen zweier insbesondere rohrförmiger Bauteile mittels eines wirkmedienbasierten Umformverfahrens mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelet.The The object is achieved by a method of joining two in particular tubular Components by means of an active media-based forming process with the characteristics of the independent Claim 1. Preferred developments are set forth in the dependent claims.

Es ist ein Verfahren zum Fügen zweier insbesondere rohrförmiger Bauteile mittels eines wirkmedienbasierten Umformverfahrens offenbart, bei dem die Bauteile zum Fügen mit überlappenden Endabschnitten in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug angeordnet werden, zumindest ein Formelement als form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels Wirkmedium im Überlappungsbereich ausgebildet wird und die überlappenden Endabschnitte der Bauteile eine Dichtkante und/oder eine Dichtfläche zur Wirkmedienabdichtung beim Fügen bilden.It is a method of joining two in particular tubular Discloses components by means of an active-media-based forming process, in which the components for joining with overlapping End portions arranged in a hydroforming forming tool be, at least one form of element as a positive and / or non-positive connection means Active medium in the overlap area is formed and the overlapping End portions of the components a sealing edge and / or a sealing surface for Active media sealing during joining form.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein linienförmiges Fügen von Rohrenden mittels Wirkmedien ohne Zusatzelemente zur Ausbildung einer Hinterschneidung im Fügebereich ermöglicht, wobei Formelemente ausgeformt werden, die eine form- und kraftschlüssige Verbindung ergeben. Über die Dichtkante und/oder die Dichtfläche wird eine Leckage zwischen den rohrförmigen Bauteilen sicher verhindert, wodurch eine Ausformung der Fügestelle ermöglicht wird.With the method according to the invention becomes a linear one Joining of Pipe ends by means of active media without additional elements for training an undercut in the joining area allows, where Forming elements are formed, which form a positive and non-positive connection result. About the Sealing edge and / or the sealing surface a leakage between the tubular components is reliably prevented whereby a formation of the joint is made possible.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Ausbildung der Dichtkante und/oder der Dichtfläche durch eine Vergrößerung eines Innendurchmessers im Bereich des überlappenden Endabschnittes an einem der Bauteile, wobei eine entstehende Stufe als Anlage für eine Stirnfläche des überlappenden Endabschnitts des anderen der Bauteile dient. In Verbindung hiermit bzw. alternativ hierzu kann die Ausbildung der Dichtkante und/oder der Dichtfläche durch eine Verringerung eines Außendurchmessers im Bereich des überlappten Endabschnittes eines der Bauteile erfolgen, wobei eine entstehende Stufe als Anlage für eine Stirnfläche des überlappenden Endabschnittes des anderen der Bauteile dient. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zur Erzeugung der Dichtkante und/oder der Dichtfläche gleichzeitig der Innendurchmesser im Bereich des überlappenden Endabschnittes des einen der Bauteile derart vergrößert und der Außendurchmesser im Bereich des überlappenden Endabschnittes des anderen der Bauteile derart verringert, dass der entstehende Innendurchmesser und der entstehende Außendurchmesser im wesentlichen übereinstimmen, wobei durch das Überlappen der Bauteile zwei Dichtkanten über einen gesamten Querschnitt gebildet werden können. Insbesondere in dieser Ausbildung ist ein Fügen zweier verschieden dicker Rohre ermöglicht.According to a preferred embodiment, the sealing edge and / or the sealing surface is formed by enlarging an inner diameter in the region of the overlapping end portion on one of the components, wherein a resulting stage serves as a bearing for an end face of the overlapping end portion of the other of the components. In conjunction with this or alternatively, the formation of the sealing edge and / or the sealing surface can be effected by reducing an outer diameter in the region of the overlapped end portion of one of the components, wherein a resulting stage serves as a bearing for an end face of the overlapping end portion of the other of the components. According to a particularly preferred embodiment, the generation of the Sealing edge and / or the sealing surface at the same time increases the inner diameter in the region of the overlapping end portion of the one of the components and the outer diameter in the region of the overlapping end portion of the other of the components such reduced that the resulting inner diameter and the resulting outer diameter substantially coincide Overlapping the components of two sealing edges can be formed over an entire cross-section. In particular, in this embodiment, a joining of two differently thick pipes is possible.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zur Erzeugung der Dichtfläche an einem der zu fügenden Bauteile im Bereich des überlappenden Endabschnittes ein konisch aufgeweiteter Innendurchmesser und am anderen der zu fügenden Bauteile im Bereich des überlappenden Endabschnittes ein konisch verjüngter Außendurchmesser vor dem Fügen ausgebildet.According to one another preferred embodiment is used to create the sealing surface at one of the to be joined Components in the area of the overlapping Endabschnittes a conically widened inner diameter and on other components to be joined in the area of overlapping End section a conically tapered outer diameter before joining educated.

Das Formelement kann vorzugsweise als eine umlaufende Sicke oder als eine flächenförmige, nicht vollständig umlaufende Sicke ausgebildet werden.The Mold element may preferably as a circumferential bead or as a sheet-like, not Completely circumferential bead are formed.

Es ist vorteilhaft, wenn zumindest eines der Bauteile während des Fügens mit einer Axialkraft entlang dessen Längserstreckung (insbesondere über Axialstempel) beaufschlagt wird.It is advantageous if at least one of the components during the joining with an axial force along its longitudinal extension (in particular via axial punches) is charged.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Bauteile im Innenhochdruck-Umformwerkzeug in Verlängerung zueinander angeordnet werden, wobei Längsachsen der Bauteile im Bereich der überlappenden Endabschnitte der Bauteile parallel und insbesondere koaxial zueinander angeordnet werden. Diese relative Anordnung der Bauteile zueinander wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als „linienförmig" bezeichnet.It is also advantageous if the components in the hydroforming in extension arranged to each other, wherein longitudinal axes of the components in the area the overlapping end sections the components arranged in parallel and in particular coaxial with each other become. This relative arrangement of the components to each other is in the frame this application also referred to as "linear".

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:The The present invention will be described below with reference to preferred embodiments in conjunction with the associated Drawings closer explained. In these show:

1 eine schematische Darstellung eines Überlappungsbereichs zweier zu fügender Bauteile mit einer Abdichtung im Fügebereich mittels Dichtkanten, 1 a schematic representation of an overlap region of two components to be joined with a seal in the joining region by means of sealing edges,

2 eine schematische Darstellung eines Überlappungsbereichs zweier zu fügender Bauteile mit einer Abdichtung im Fügebereich mittels Dichtfläche, 2 a schematic representation of an overlap region of two components to be joined with a seal in the joining region by means of sealing surface,

3A eine räumliche, teilweise geschnittene und schematische Darstellung eines Fügebereichs nach dem Fügevorgang mit einer als umlaufende Sicke ausgebildeten Fügeverbindung, 3A a spatial, partially sectioned and schematic representation of a joining region after the joining process with a formed as a circumferential bead joint,

3B eine räumliche, schematische Darstellung eines Fügebereichs nach dem Fügevorgang mit einer zwei flächenförmige Sicken aufweisenden Fügeverbindung, 3B a spatial, schematic representation of a joining region after the joining process with a two-dimensional beads having joint connection,

4 eine Abbildung einer aufgeschnittenen Fügeverbindung nach dem Fügevorgang zweier Rohre mit unterschiedlichen Rohrdurchmessern, 4 an illustration of a cut joint connection after the joining process of two pipes with different pipe diameters,

5 eine räumliche Abbildung zweier gefügter Rohre mit unterschiedlichen Rohrdurchmessern mit konischer Dichtfläche, 5 a spatial representation of two joined pipes with different pipe diameters with a conical sealing surface,

6 eine räumliche Abbildung zweier gefügter Rohre mit im wesentlichen gleichen Rohrdurchmessern mit zwei Dichtkanten, und 6 a spatial representation of two joined pipes with substantially equal pipe diameters with two sealing edges, and

7 und 8 schematische Darstellungen des Überlappungsbereichs zweier zu fügender Bauteile mit einer Abdichtung mittels Klebstoff. 7 and 8th schematic representations of the overlap region of two components to be joined with a seal by means of adhesive.

Zur Ausbildung eines Formelementes/mehrerer Formelemente zum Verbinden von hohlen Bauteilen mittels des vorliegenden wirkmedienbasierten Umformverfahren, wird in einem Innenraum der Bauteile ein Wirkmediendruck erzeugt. Um die Ausformung des Formelementes zu ermöglichen, muss gewährleistet werden, dass keine Leckage zwischen den Hohlräumen der Rohre auftritt. In Abhängigkeit der Eingangsgrößen sind hierbei verschiedene Dichtstrategien möglich.to Formation of a form element / several form elements for connecting hollow components by means of the present media-based forming process, An active medium pressure is generated in an interior of the components. To allow the formation of the mold element, must be ensured be that no leakage between the cavities of the tubes occurs. In Dependence of Input variables are Various sealing strategies possible.

Zum einen kann die Abdichtung mittels zumindest einer Dichtkante 3 zwischen den Bauteilen 1, 2 erfolgen. Entsprechend vorbereitete und ineinander gesteckte rohrförmige Bauteile 1, 2 mit der Ausbildung zweier umlaufender Dichtkanten 3 hierfür sind in 1 gezeigt.On the one hand, the seal by means of at least one sealing edge 3 between the components 1 . 2 respectively. Correspondingly prepared and nested tubular components 1 . 2 with the formation of two circumferential sealing edges 3 for this are in 1 shown.

Alternativ zur Ausbildung einer Dichtkante 3 bzw. in Kombination hiermit kann auch eine Abdichtung über eine Dichtfläche 30 zwischen den Bauteilen 10, 20 realisiert werden. Dabei wird einer der Fügepartner 20 konisch aufgeweitet, wobei der andere Fügepartner 10 konisch verjüngt wird, wie dies in 2 dargestellt ist.Alternatively to the formation of a sealing edge 3 or in combination with this can also be a seal on a sealing surface 30 between the components 10 . 20 will be realized. This will be one of the joining partners 20 conically widened, whereby the other joining partner 10 tapered conically, as in 2 is shown.

Zur Ausbildung der Dichtkanten 3 nach 1 erfolgt an dem in 1 rechts angeordneten Ausgangsbauteil 1 einer Vergrößerung des Innendurchmessers von dem ursprünglichen Durchmesser D1 auf den vergrößerten Durchmesser D2, sowie am in 1 links angeordneten Ausgangsbauteil 2 eine Verringerung des Außendurchmessers von dem ursprünglichen Durchmesser D3 auf den verringerten Durchmesser D4. Das rechts angeordnete Ausgangsbauteil weist daher einen „stufenartigen" Sprung an der Innenumfangsfläche auf. Das links angeordnete Ausgangsbauteil weist einen „stufenartigen" Sprung an der Außenumfangsfläche auf. Hierbei erfolgt eine Passung der Durchmesser D2 und D4 derart, dass ein Ineinanderstecken ermöglicht ist.For the formation of the sealing edges 3 to 1 takes place at the in 1 right arranged starting component 1 an increase in the inner diameter of the original diameter D1 on the enlarged diameter D2, as well as on in 1 left arranged starting component 2 a reduction in the outer diameter from the original diameter D3 to the reduced diameter D4. The right-hand starting component therefore has a "step-like" jump on the inner peripheral surface An ordered starting component has a "step-like" jump on the outer circumferential surface, whereby a matching of the diameters D2 and D4 takes place in such a way that nesting is enabled.

Nach diesen Vorbereitungsschritten werden die Hohlkörper mit ihren Randbereichen ineinander gesteckt. Die stirnseitigen Flächen gelangen beim Ineinanderstecken der Bauteile (der Halbzeuge) in Kontakt mit den an den Umfangsflächen gebildeten Stufen und erzeugen hierdurch zwei Dichtkanten über den gesamten Querschnitt, wie aus 1 ersichtlich. Die Abdichtung erfolgt somit stirnseitig zwischen den beiden rohrförmigen Bauteilen.After these preparation steps, the hollow bodies are inserted into one another with their edge regions. The face-side surfaces get in the nesting of the components (the semi-finished products) in contact with the steps formed on the peripheral surfaces and thereby produce two sealing edges over the entire cross section, as seen from 1 seen. The seal is thus the front side between the two tubular components.

Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen des Verfahrens wird auf jeden Fall gewährleistet, dass die „innere" Dichtkante (also die dem Innenraum der Halbzeuge näher liegende Dichtkante, also die in 1 links angeordnete Dichtkante) dicht ist. Wenn sich das Fluid zwischen die zwei zu fügenden Halbzeuge setzten würde, entstünde ein Gegendruck auf das innere Rohr, wodurch eine Ausformung der Fügestelle nicht mehr möglich wäre. Nur das äußere Rohr würde sich in dem Falle ausformen, das innere Rohr bliebe unverformt.In the present embodiments of the method is guaranteed in any case, that the "inner" sealing edge (ie the closer the interior of the semi-finished sealing edge, ie the in 1 left-sided sealing edge) is tight. If the fluid would settle between the two semi-finished products to be joined, a back pressure would be created on the inner tube, whereby a formation of the joint would no longer be possible. Only the outer tube would form in the case, the inner tube would remain undeformed.

Über die Ausbildung der Dichtkanten können auch Bauteile gefügt werden, die unterschiedliche Wanddicken aufweisen. In diesem Fall wird am rohrförmigen Bauteil mit größerer Wanddicke je nach Wanddickenunterschied der Innendurchmesser vergrößert. Der Außendurchmesser des Fügepartners kann dann entsprechend dem gewählten Innendurchmesser des ersten rohrförmigen Bauteiles verringert werden. Alternativ hierzu kann jedoch auch der Außendurchmesser des Fügepartners unverändert bleiben, wenn der Innendurchmesser des ersten Fügepartners dem Außendurchmesser entspricht.About the Training the sealing edges can also Components joined be, which have different wall thicknesses. In this case becomes at the tubular Component with greater wall thickness depending on the wall thickness difference, the inner diameter increased. Of the outer diameter of the joining partner can then according to the chosen one Reduced inner diameter of the first tubular member become. Alternatively, however, also the outer diameter of the joining partner unchanged remain when the inner diameter of the first joining partner to the outer diameter equivalent.

Alternativ zur Ausbildung einer Dichtkante bzw. in Kombination hiermit kann auch eine Abdichtung über eine Dichtfläche realisiert werden. Dabei wird einer der Fügepartner konisch aufgeweitet, wobei der andere Hohlkörper konisch verjüngt wird, wie dies in 2 dargestellt ist. Dieses Verfahren kann unter anderem bei Hohlkörpern mit unterschiedlichen Durchmessern oder dem Fügen von rotations- mit nichtrotationssymmetrischen Hohlkörpern angewandt werden.Alternatively to the formation of a sealing edge or in combination herewith, a seal can be realized via a sealing surface. In this case, one of the joining partners is widened conically, wherein the other hollow body is tapered conically, as in 2 is shown. This method can be used inter alia in hollow bodies with different diameters or the joining of rotational with non-rotationally symmetric hollow bodies.

An der Fügestelle wird zumindest ein Formelement 4, 5, 6 mittels des wirkmedienbasierten Umformens ausgebildet, wie dies in den 3A und 3B für eine umlaufende Sicke 4 bzw. zwei flächenförmige Sicken 5,6 dargestellt ist.At the joint at least one form element 4 . 5 . 6 formed by the active-media-based forming, as in the 3A and 3B for a circumferential bead 4 or two sheet-like beads 5 . 6 is shown.

Eine Geometrie des bzw. der ausgebildeten Formelemente 4, 5, 6 kann abhängig von der erwarteten Belastung auf das herzustellende Werkstück ausgebildet werden.A geometry of the formed form elements 4 . 5 . 6 can be formed depending on the expected load on the workpiece to be produced.

Beispielsweise kann für eine im wesentlichen axiale Belastung eine umlaufende Sicke 4 ausgeformt werden, wie dies in 3A dargestellt ist.For example, for a substantially axial load, a circumferential bead 4 be formed, as in 3A is shown.

Liegt neben der axialen noch eine relevante tangentiale Belastung am Bauteil (im Einsatzfall) vor, kann die Ausformung der Formelemente 5, 6 auch nicht vollständig umlaufend (d. h. also „flächenförmig") erfolgen, so dass eine Verdrehsicherung gewährleistet ist (3B).If, in addition to the axial, there is still a relevant tangential load on the component (in the application case), the shaping of the form elements can take place 5 . 6 also not completely encircling (ie "planar"), so that a rotation is ensured ( 3B ).

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfaßt das Fügen der Rohrenden mittels Innenhochdruck das Anbringen von Dichtkante 3/Dichtfläche 30 zur Vorbereitung der Rohre 1, 2, das Einlegen der Rohre 1, 2 in die Werkzeuggravur des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges, das Schließen des Innenhochdruck-Werkzeuges, das Beaufschlagen des entstandenen Hohlkörpers mit einer Axialkraft mit Hilfe von Axialstempeln, die Erzeugung von Innenhochdruck und damit die Ausformung der Formelemente 4, 5, 6 und die Entlastung und Entnahme der gefügten Rohre 1, 2.According to a particularly preferred embodiment of the method, the joining of the pipe ends by means of internal high pressure comprises the attachment of sealing edge 3 / Sealing surface 30 to prepare the pipes 1 . 2 , inserting the pipes 1 . 2 in the tool engraving of the hydroforming forming tool, the closing of the internal high pressure tool, the application of the resulting hollow body with an axial force by means of Axialstempeln, the generation of hydroforming and thus the formation of the mold elements 4 . 5 . 6 and the discharge and removal of the joined pipes 1 . 2 ,

Mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen des Verfahrens ist es auch vorteilhafter Weise möglich, Hohlkörper ohne Zusatzelemente in einer linienförmigen Verbindung zu fügen. Je nach Verwendung der unterschiedlichen Dichtvarianten können auch rotations- und nichtrotationssymmetrische Bauteile miteinander verbunden werden. Gleichfalls können auch Bauteile mit unterschiedlichen Durchmessern und Wanddicken gefügt werden.With the aforementioned embodiments Of the method, it is also possible advantageously, hollow body without Additional elements in a linear To connect. Depending on the use of different sealing variants can also Rotational and non-rotationally symmetric components connected to each other become. Likewise also components with different diameters and wall thicknesses together become.

Ein zu Versuchszwecken hergestelltes Werkstück aus zwei Rohren mit unterschiedlichen Rohrdurchmessern ist in 4 als Schnitt durch den Bereich der Fügeverbindung mit einer Dichtfläche 30 nach 2 abgebildet. Der Unterschied im Durchmesser der Rohre hieraus klar ersichtlich. Ebenfalls ist die in diesem Ausführungsbeispiel umlaufende Sicke 40, welche ohne die Verwendung von Formstempeln ausgeformt ist, ersichtlich.A manufactured for experimental purposes workpiece from two tubes with different pipe diameters is in 4 as a section through the region of the joint connection with a sealing surface 30 to 2 displayed. The difference in the diameter of the tubes clearly evident. Also, in this embodiment circumferential bead 40 , which is formed without the use of mold punches, can be seen.

Das vorliegende Verfahren ist insbesondere bei der Verwendung von Strukturkomponenten in vorteilhafter Weise einsetzbar.The The present method is particularly useful when using structural components used in an advantageous manner.

Besonders vorteilhaft an dem vorliegenden Verfahren ist, dass das Fügen der beiden bzw. von mehreren Werkstücken mit dem Wirkmedium ohne Zusatzelemente erfolgt. Das eingesetzte Wirkmedium kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Die Fügestelle zwischen beiden Werkstücken kann linien- oder flächenförmig sein. Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Profilen kann zylindrisch, kegelförmig, lokalkonisch oder alternierend sein. Die linien- oder flächenförmige Fügestelle ermöglicht eine form- oder kraftschlüssige Verbindung, wobei durch technologische und werkzeugtechnische Maßnahmen eine die Leckage verhindernde Dichtkante/Dichtfläche initiiert wird. Die Dichtkante/Dichtfläche kann stirnseitig flächig oder umfangsmantelflächig ausgebildet sein. Die Fügeverbindung kann in Form einer oder mehrere Sicken aus unterschiedlichen Geometrien gebildet werden. Hierbei können die zu fügenden Profile beliebige Formen annehmen.It is particularly advantageous in the present method that the joining of the two or of several workpieces with the active medium takes place without additional elements. The active medium used can be solid, liquid or gaseous. The joint between the two workpieces can be linear or planar. The joint between the two profiles may be cylindrical, conical, local conical or alternating. The linear or planar joint allows a form- or non-positive connection, wherein a leakage-preventing sealing edge / sealing surface is initiated by technological and tool technical measures. The sealing edge / sealing surface may be formed on the face surface or circumferential skirt surface. The joint connection can be formed in the form of one or more beads of different geometries. Here, the profiles to be joined can take any shape.

Als ein Ausführungsbeispiel des Rohrfügens mittels Dichtfläche ist eine entsprechend hergestellte Verbindung in 5 dargestellt.As an embodiment of the pipe joining by means of sealing surface is a correspondingly prepared connection in 5 shown.

Als ein Ausführungsbeispiel eines Rohrfügens mittels Dichtkanten ist eine ausgeführte Verbindung in 6 abgebildet.As an embodiment of a pipe joining by means of sealing edges is an executed connection in 6 displayed.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens wird zur Abdichtung der Bauteile eine axiale Kraftkomponente auf die Dichtkante oder die Dichtfläche ausgeübt. Diese Axialkraft wird über zumindest einen axial wirkenden Stempel erzeugt. Das vorliegende Verfahren kann jedoch auch so abgewandelt werden, dass auch ohne axiale Krafteinleitung bzw. bei gekrümmten Bauteilen (Halbzeugen) eine Abdichtung ermöglicht ist. Insbesondere kann dies durch die Zuhilfenahme eines Klebstoffes realisiert werden. Der Klebstoff ermöglicht eine stoffschlüssige Verbindung, die einerseits eine Abdichtung gegenüber dem Fluid ermöglicht, sowie zusätzlich als Unterstützung der Fügeverbindung dient. Dabei können einkomponentige Epoxidklebstoffe, zweikomponentige Epoxidklebstoffe oder auch Klebstoffe mit anderen Zusammensetzungen zur Anwendung kommen.at the above-described embodiments of the method is an axial force component to seal the components the sealing edge or the sealing surface exercised. This axial force is over generates at least one axially acting punch. The present However, the method can also be modified so that even without axial Force application or in curved Components (semi-finished products) a seal is enabled. In particular, can this can be realized by the aid of an adhesive. The adhesive allows a cohesive Connection, on the one hand enables a seal against the fluid, as well additionally as support the joint connection serves. It can one-component epoxy adhesives, two-component epoxy adhesives or also adhesives with other compositions come.

Die Möglichkeiten der Auftragung des Klebstoffes sind in den 7 und 8 dargestellt.The possibilities of application of the adhesive are in the 7 and 8th shown.

In 7 sind ineinander gesteckte rohrförmige Bauteile (Halbzeuge) 1, 2 mit zwei umlaufenden Dichtkanten 3 gezeigt. Außer im Überlappungsbereich der rohrförmigen Bauteile weisen diese im wesentlichen gleiche Außen- und Innendurchmesser auf. Im Überlappungsbereich weist das in der Fig. links angeordnete Bauteil 2 einen vergrößerten Innendurchmesser und das in der Fig. rechts angeordnete Bauteil 1 einen entsprechend hierzu verringerten Außendurchmesser auf. Zwischen der Innenumfangsfläche des links angeordneten Bauteils 2 und der Außenumfangsfläche der rechts angeordneten Bauteils 1 im Überlappungsbereich ist eine Klebstoffmasse K angeordnet, welche zusammen mit jedenfalls der „inneren" Dichtkante (d. h. der in der Fig. links angeordneten Dichtkante, also der dem Innenraum der Halbzeuge näher liegenden Dichtkante) eine sichere Abdichtung des Innenraums (auch ohne zusätzliche Axialkraft) ermöglicht.In 7 are nested tubular components (semi-finished products) 1 . 2 with two circumferential sealing edges 3 shown. Except in the overlapping region of the tubular components, these have substantially the same outer and inner diameter. In the overlapping region, the component arranged on the left in FIG 2 an enlarged inner diameter and the right in the figure arranged component 1 a correspondingly reduced outer diameter. Between the inner peripheral surface of the left-hand component 2 and the outer peripheral surface of the right-hand component 1 in the overlap region an adhesive mass K is arranged, which together with at least the "inner" sealing edge (ie the left in the Fig. Sealing edge arranged, ie the interior of the semi-finished sealing edge) allows a secure seal the interior (without additional axial force) ,

In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abdichtung über eine Dichtmasse (den Klebstoff) dargestellt. Wie 8 entnehmbar ist der Außendurchmesser des Endbereichs des in 8 rechts angeordneten Bauteils 100 vermindert, so daß dieser Endbereich in das in 8 links angeordnete Bauteil 200 eingeführt werden kann. Zwischen der Innenumfangsfläche des links angeordneten Bauteils 2 und der Außenumfangsfläche der rechts angeordneten Bauteils 1 im Überlappungsbereich ist eine Klebstoffmasse K angeordnet, welche eine sichere Abdichtung des Innenraums (auch ohne zusätzliche Axialkraft) ermöglicht.In 8th a further embodiment of the seal via a sealant (the adhesive) is shown. As 8th can be removed, the outer diameter of the end portion of in 8th right arranged component 100 reduced, so that this end portion in the in 8th left-hand component 200 can be introduced. Between the inner peripheral surface of the left-hand component 2 and the outer peripheral surface of the right-hand component 1 in the overlapping area an adhesive mass K is arranged, which allows a secure sealing of the interior (even without additional axial force).

Alternativ zu bzw. in Verbindung mit der in 8 gezeigten Durchmesserverringerung kann auch eine Durchmesservergrößerung durch Aufweitung des in 8 rechts angeordneten Bauteils 100 vorgenommen werden. In diesem Fall wird dann das in 8 links angeordnete Bauteil 200 in das Bauteils 100 eingeführt.Alternatively to or in conjunction with in 8th Diameter reduction shown can also increase the diameter by widening the in 8th right arranged component 100 be made. In this case, then the in 8th left-hand component 200 in the component 100 introduced.

Claims (10)

Verfahren zum Fügen zweier insbesondere rohrförmiger Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) mittels eines wirkmedienbasierten Umformverfahrens, wobei die Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) zum Fügen mit überlappenden Endabschnitten in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug angeordnet werden, zumindest ein Formelement (4, 5, 6, 40) als form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels Wirkmedium im Überlappungsbereich ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die überlappenden Endabschnitte der Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) eine Dichtkante (3) und/oder eine Dichtfläche (30) zur Wirkmediumabdichtung bilden und nachfolgend das Formelement (4, 5, 6, 40) als form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels Wirkmedium im Überlappungsbereich ausgebildet wird.Method for joining two, in particular, tubular components ( 1 . 2 ; 10 . 20 ; 100 . 200 ) by means of an active-media-based forming process, wherein the components ( 1 . 2 ; 10 . 20 ; 100 . 200 ) are arranged for joining with overlapping end portions in a hydroforming forming tool, at least one molding element ( 4 . 5 . 6 . 40 ) is formed as a positive and / or non-positive connection by means of active medium in the overlapping region, characterized in that the overlapping end portions of the components ( 1 . 2 ; 10 . 20 ; 100 . 200 ) a sealing edge ( 3 ) and / or a sealing surface ( 30 ) form to Wirkmediumabdichtung and subsequently the form element ( 4 . 5 . 6 . 40 ) is formed as a positive and / or non-positive connection by means of active medium in the overlapping region. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Dichtkante (3) und/oder der Dichtfläche durch eine Vergrößerung eines Innendurchmessers (D2) im Bereich des überlappenden Endabschnittes an einem der Bauteile (1, 2), wobei eine entstehende Stufe als Anlage für eine Stirnfläche des überlappenden Endabschnittes des anderen der Bauteile (1, 2) dient.Method according to claim 1, characterized by a design of the sealing edge ( 3 ) and / or the sealing surface by an enlargement of an inner diameter (D2) in the region of the overlapping end portion on one of the components ( 1 . 2 ), wherein a resulting step as an abutment for an end face of the overlapping end portion of the other of the components ( 1 . 2 ) serves. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Dichtkante (3) und/oder der Dichtfläche durch eine Verringerung eines Außendurchmessers (D4) im Bereich des überlappenden Endabschnittes eines der Bauteile (1, 2), wobei eine entstehende Stufe als Anlage für eine Stirnfläche des überlappenden Endabschnittes des anderen der Bauteile (1, 2) dient.Method according to claim 1 or 2, characterized by a design of the sealing edge ( 3 ) and / or the sealing surface by a reduction of an outer diameter (D4) in the region of the overlapping end portion of one of the components ( 1 . 2 ), wherein a resulting step as an abutment for an end face of the overlapping end portion of the other of the components ( 1 . 2 ) serves. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Dichtkante (3) und/oder der Dichtfläche gleichzeitig der Innendurchmesser (D2) im Bereich des überlappenden Endabschnittes des einen der Bauteile (1) derart vergrößert und der Außendurchmesser (D4) im Bereich des überlappenden Endabschnittes des anderen der Bauteile (2) derart verringert werden, daß der entstehende Innendurchmesser (D2) und der entstehende Außendurchmesser (D4) im wesentlichen übereinstimmen, wobei durch das Überlappen der Bauteile (1, 2) zwei Dichtkanten (3) über einen gesamten Querschnitt gebildet werden.Process according to claim 3, characterized characterized in that for producing the sealing edge ( 3 ) and / or the sealing surface at the same time the inner diameter (D2) in the region of the overlapping end portion of the one of the components ( 1 ) and the outer diameter (D4) in the region of the overlapping end portion of the other of the components ( 2 ) are reduced such that the resulting inner diameter (D2) and the resulting outer diameter (D4) substantially coincide, wherein by the overlapping of the components ( 1 . 2 ) two sealing edges ( 3 ) are formed over an entire cross section. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Dichtfläche (30) an einem der zu fügenden Bauteile (10, 20; 100, 200) im Bereich des überlappenden Endabschnittes ein konisch aufgeweiteter Innendurchmesser und am anderen der zu fügenden Bauteile (10, 20; 100, 200) im Bereich des überlappenden Endabschnittes ein konisch verjüngter Außendurchmesser vor dem Fügen ausgebildet wird.Method according to claim 1, characterized in that for producing the sealing surface ( 30 ) on one of the components to be joined ( 10 . 20 ; 100 . 200 ) in the region of the overlapping end portion a conically widened inner diameter and at the other of the components to be joined ( 10 . 20 ; 100 . 200 ) is formed in the region of the overlapping end portion, a conically tapered outer diameter before joining. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formelement als eine umlaufende Sicke (4, 40) oder als eine oder mehrere flächenförmige, nicht vollständig umlaufende Sicke (5, 6) ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the molding element as a peripheral bead ( 4 . 40 ) or as one or more sheet-like, not completely circumferential bead ( 5 . 6 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Bauteile während des Fügens mit einer Axialkraft entlang dessen Längserstreckung beaufschlagt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that at least one of the components during of joining subjected to an axial force along the longitudinal extent thereof becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) im Innenhochdruck-Umformwerkzeug in Verlängerung zueinander angeordnet werden, wobei Längsachsen der Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) im Bereich der überlappenden Endabschnitte der Bauteile (1, 2; 10, 20; 100, 200) parallel und insbesondere koaxial zueinander angeordnet werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the components ( 1 . 2 ; 10 . 20 ; 100 . 200 ) are arranged in the internal high-pressure forming tool in extension to each other, wherein longitudinal axes of the components ( 1 . 2 ; 10 . 20 ; 100 . 200 ) in the region of the overlapping end sections of the components ( 1 . 2 ; 10 . 20 ; 100 . 200 ) are arranged parallel and in particular coaxial with each other. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Wirkmedium fest, flüssig oder gasförmig ist.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that this used active medium solid, liquid or gaseous is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle zwischen den beiden Bauteilen zylindrisch, kegelförmig, lokal konisch oder alternierend ist.Method according to one of claims 1 to 9, characterized that the Joint between the two components cylindrical, conical, local conical or alternating.
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