DE102006014215A1

DE102006014215A1 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlformteils

Info

Publication number: DE102006014215A1
Application number: DE200610014215
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr.-Ing. Rauschnabel
Original assignee: IFUTEC INGENIEURBUERO fur UMF; Ifutec Ingenieurbuero fur Umformtechnik GmbH
Current assignee: IFUTEC INGENIEURBUERO fur UMF; Ifutec Ingenieurbuero fur Umformtechnik GmbH
Priority date: 2006-03-26
Filing date: 2006-03-26
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlformteils, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt ein flächiges Ausgangsmaterial, insbesondere ein Metallblech, durch plastisches Umformen, insbesondere durch Tiefziehen, zu einem Hohlelement (1) umgestaltet wird.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass in einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt ein Dorn in das Hohlelement (1) eingeführt und das Hohlelement durch weiteres plastisches Umformen über den Dorn, insbesondere Kneten, unter Reduzierung einer Querschnittsabmessung in Richtung einer Hauptachse (2) verlängert wird.
Anwendung beispielsweise zur Herstellung von Hohlwellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlformteils sowie ein durch ein derartiges Verfahren hergestelltes Hohlformteil.
Dabei besteht die Aufgabe, auf besonders kostengünstige Weise ein Hohlformteil herzustellen, das ein möglichst großes Verhältnis von Längen- zu Querschnittsausdehnung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt ein flächiges Ausgangsmaterial, insbesondere ein Metallblech, durch plastisches Umformen, insbesondere durch Tiefziehen, zu einem Hohlelement umgestaltet. In einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt wird ein Dorn in das Hohlelement eingeführt und das Hohlelement durch weiteres plastisches Umformen, insbesondere Kneten, unter Reduzierung einer Querschnittsabmessung in Richtung einer Hauptachse verlängert. Im ersten Verfahrensschritt ergibt sich dabei auf besonders kostengünstige Weise ein Hohlelement mit einer bestimmten, durch das Umformverfahren in Richtung der Längsachse begrenzten Länge bzw. Tiefe. Im nachfolgenden Verfahrensschritt wird diese Länge auf einfache Weise durch weiteres Umformen mittels eines Dorns und beispielsweise eines Knetwerkzeuges oder einer Walze vergrößert, so dass ein insgesamt kostengünstig herstellbares, langes Hohlformteil erzeugt wird.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem ersten Verfahrensschritt eine erste, entlang eines ersten Abschnitts des Hohlelements näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie und/oder eine zweite, sich entlang eines zweiten Abschnitts ändernde Querschnittsgeometrie, insbesondere eine Trichtergeometrie erzeugt. Der erste Abschnitt weist bevor zugt einen näherungsweise konstanten Außendurchmesser sowie eine näherungsweise konstante, vergleichsweise große Wandstärke auf. Idealerweise ergibt sich eine derartige Geometrie durch einfaches Tiefziehen eines Blechs mittels einer entsprechenden Umformmatrize ohne weitere Bearbeitungsschritte.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem zweiten Verfahrensschritt eine dritte, entlang eines dritten Abschnitts des Hohlelements näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie erzeugt. Die geforderte Querschnittsgeometrie definiert sich insbesondere hinsichtlich der Innenabmessungen an der Geometrie des eingeführten Dorns (vorgebbarer Innendurchmesser), wobei eine hohe Genauigkeit erreichbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens überlappt der dritte Abschnitt des Hohlelements den ersten Abschnitt. Alternativ nimmt der dritte Abschnitt den ersten Abschnitt nach dem zweiten Verfahrensschritt vollständig ein. Anders formuliert bedeutet das, dass der dritte Abschnitt unter Umformung eines Teils des ersten Abschnitts oder unter Umformung des gesamten zweiten Abschnitts erzeugt wird, wobei der dritte Abschnitt im Bereich des zweiten Abschnitts, aber auch darüber hinaus verlängert gebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem dritten Verfahrensschritt an dem zweiten Abschnitt durch plastisches Umformen eine vierte, entlang des zweiten Abschnitts des Hohlelements näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie erzeugt. Bevorzugt wird hierbei ein Bereich mit einer Trichtergeometrie derart umgeformt, dass sich eine Zylindergeometrie ergibt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem vierten Verfahrensschritt eine an dem dritten Abschnitt gebildete Kappe näherungsweise quer zur Hauptachse des Hohlelements abgetrennt.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand der Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.
In den Figuren sind beispielhaft verschiedene Stadien eines Hohlformteils 1, 1' dargestellt, die dieses bei seiner Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchläuft.
Entsprechend 1 wird erfindungsgemäß in einem ersten Verfahrensschritt aus einem weitgehend ebenen, flächigen, dickwandigen Metallblech-Halbzeug ein topfförmiges, rotationssymmetrisches Hohlelement 1 erzeugt. Dazu wird das Blech beispielsweise mittels eines an sich bekannten Tiefziehverfahrens im kalten, halbwarmen oder warmen Zustand in eine Umformmatrize (nicht dargestellt) gedrückt. Es ergibt sich entlang eines ersten Abschnitts A ein näherungsweise konstanter Außendurchmesser D1 sowie eine näherungsweise konstante Wandstärke t1. In einem zweiten Abschnitt B ergibt sich ein Bereich T mit einer Trichtergeometrie, der insbesondere aus dem Tiefziehverfahren bzw. dem verwendeten Ausgangsmaterial resultiert.
In einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt wird ein Dorn (nicht dargestellt) in das Hohlelement 1 eingeführt und das Hohlelement 1 durch Rundkneten über den Dorn unter Reduzierung seines Durchmessers D1 in Richtung seiner Hauptachse (2) verlängert (2). Das Rundkneten beansprucht und deformiert wenigstens einen Teilbereich des ersten Abschnitts A und erzeugt einen dritten Teilabschnitt C mit einem Durchmesser D3. In Bezug auf das obere Ende des Hohlelements 1 (Bereich T) überlappt der dritte Teilabschnitt C in seiner axialen Lage und Ausdehnung den zunächst geformten ersten Abschnitt A. Alternativ wird der erste Abschnitt A vollständig umgeformt, so dass der dritte Teilabschnitt C die Lage des ersten Abschnitts A vollständig einnimmt. Alternativ erfolgt das plastische Umformen mittels Rollieren oder Ziehen.
Aufgrund des eingeführten Dorns lässt sich ein präzise an den Außendurchmesser des Dorns angepasster Innendurchmesser des dritten Abschnitts C erzeugen. Bevorzugt sind nicht nur der Außendurchmesser D3, sondern auch die Wandstärke und der Innendurchmesser des dritten Abschnitts C weitgehend konstant ausgeführt. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel wird über eine entsprechende Außenkontur des Dorns eine sich in axialer und/oder radialer Richtung ändernde Innenkontur des Hohlelements erzeugt. Dabei kann die Wandstärke im dritten Abschnitt bereichsweise bzw. punktuell bis nahe Null reduziert oder bis über den Betrag der Wandstärke t1 hinaus vergrößert werden. In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel lassen sich der Außendurchmesser und/oder die Wandstärke bei konstantem Innendurchmesser abschnittsweise vergrößern oder verkleinern.
In einem dritten Verfahrensschritt wird an dem zweiten Abschnitt B durch plastisches Umformen (Walzen, Kneten etc.) eine vierte, entlang des zweiten Abschnitts B des Hohlelements 1 näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie in Form eines Außendurchmessers D2 erzeugt. Dabei wird der Bereich T mit der Trichtergeometrie zu einem zylindrischen Bereich umgeformt. Gegebenenfalls kann eine trichterförmige Innenkontur bei zylindrischer Außenkontur realisiert werden. Der Außendurchmesser D2 ist bevorzugt größer oder gleich dem Außendurchmesser D1 des ersten Abschnitts A. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel bei vollständiger Überlappung von erstem Abschnitt A und drittem Abschnitt C ist der Außendurchmesser D2 bevorzugt größer oder gleich dem Außendurchmesser D3 des dritten Abschnitts C ausgeführt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt lässt sich eine durch das Tiefziehen im ersten Verfahrensschritt erzeugte Kappe 3 quer zur Hauptachse 2 abtrennen, so dass sich wie in 3 gezeigt ein rohrförmiges Hohlformteil 1' ergibt. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel lässt sich die Kappe 3 weiter umformen, z.B. abflachen oder invertieren, oder unverändert zum Abschluss einer Stirnseite des Hohlformteils nutzen.
Gemäß dem beschrieben Ausführungsbeispiel ergibt sich ein Hohlformteil 1' in Form eines Rohrelements, welches eine weitgehend zylindrische, rotationssymmetrische Form mit teilweise abgestuftem Außen- und Innenquerschnitt aufweist. In modifizierten Ausführungsbeispielen lassen sich Hohlformteile mit entlang der gesamten Hauptachse konstantem Außen- und/oder Innendurchmesser realisieren. Auch das Formen von unrunden Nuten, Durchbrüchen oder Verdickungen in der Wandung des Hohlformteils ist möglich.
In jedem Fall kann unter Verwendung eines preisgünstigen Rohmaterials (Blech o.ä.) auf einfache Weise ein Hohlformteil mit einem großen Längen-/Breitenverhältnis hergestellt werden. Über weitere, nachfolgende Bearbeitungsschritte lässt sich ein erfindungsgemäßes Hohlformteil zu einem (bevorzugt im Abschnitt B mit einem Gewinde versehenen) Schraubgehäuse, insbesondere einem Glühkerzenkörper umgestalten. Andererseits lassen sich durch wenige weitere Bearbeitungsschritte beliebige Arten von Hohlwellen, Hohlachsen oder Hohlstäben herstellen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Hohlformteils, bei dem – in einem ersten Verfahrensschritt ein flächiges Ausgangsmaterial, insbesondere ein Metallblech, durch plastisches Umformen, insbesondere durch Tiefziehen, zu einem Hohlelement (1) umgestaltet wird, – in einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt ein Dorn in das Hohlelement (1) eingeführt und das Hohlelement durch weiteres plastisches Umformen über den Dorn, insbesondere Kneten, unter Reduzierung einer Querschnittsabmessung in Richtung einer Hauptachse (2) verlängert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Verfahrensschritt eine erste, entlang eines ersten Abschnitts (A) des Hohlelements (1) näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie (D1) und/oder eine zweite, sich entlang eines zweiten Abschnitts (B) ändernde Querschnittsgeometrie, insbesondere eine Trichtergeometrie (T) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Verfahrensschritt eine dritte, entlang eines dritten Abschnitts (C) des Hohlelements (1) näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie (D3) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt (C) des Hohlelements (1) den ersten Abschnitt (A) überlappt und/oder vollständig einnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt an dem zweiten Abschnitt (B) durch plastisches Umformen eine vierte, entlang des zweiten Abschnitts (B) des Hohlelements (1) näherungsweise konstante Querschnittsgeometrie (D2) erzeugt wird (Umformen der Trichtergeometrie).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Verfahrensschritt eine an dem dritten Abschnitt (C) gebildete Kappe näherungsweise quer zur Hauptachse des Hohlelements abgetrennt wird.
Gehäuse eines Zündelements für einen Verbrennungsmotor, insbesondere Glühkerzengehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Metallblech gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.