DE102007046293A1

DE102007046293A1 - Metallblechumformverfahren

Info

Publication number: DE102007046293A1
Application number: DE102007046293A
Authority: DE
Inventors: S. George Dearborn Luckey Jr.; Peter A. Ann Arbor Friedman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd; Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2008-06-05
Also published as: GB2444403A; GB2444403B; GB0723419D0; US20080127697A1; US7389665B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metallblech-Umformverfahren und eine Vorrichtung, die einen mechanischen Umformschritt und einen superplastischen Umformschritt ermöglicht, wobei der mechanische Umformschritt den Einsatz einer doppeltwirkenden Tiefziehform 10 zur Herstellung einer Vorform 12 umfasst, welche sodann in ein Werkzeug 40 für das superplastische Umformen überführt wird, das superplastische Umformen zur Vervollständigung des Umformens und zur Erstellung eines fertigen Werkstücks 18 einsetzt; wobei das Verwenden des mechanischen Umformschrittes schnelle Herstellung einer Vorform 12 einer Geometrie ermöglicht, welche die Gesamt-Umformzeit reduziert und es erlaubt, zusätzliches Material unter Verringerung der Materialschwächung einzuziehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks sowie eine Vorrichtung dafür. Sie bezieht sich also allgemein auf das Materialumformen und insbesondere ein Verfahren zum Umformen eines Metallblechs.
Es sind verschiedene Verfahren zum Umformen von Metallblechen bekannt. Ein Verfahren umfaßt ein Tiefziehverfahren, wobei ein Stempel einen Abschnitt des Metallblechs durch eine profilierte Form zieht. Während des Verfahrens erfährt das Metallblech typischerweise eine Verringerung oder Änderung in seinem Querschnitt oder Wanddicke. Derartige Verfahren sind typischerweise durch die Dehnbarkeit des Materials über seinen Reißpunkt hinaus begrenzt. Daher können abhängig von der Komplexizität des Teils die Umformbeanspruchungen des Metallblechs während des Umformverfahrens zu Metallversagen oder Ermüdung und demzufolge zu einem unbrauchbaren oder Ausschußteil führen.
Superplastisches Umformen (SPF) ist ein Verfahren, das die Superplastizität oder Befähigung eines Material über seinen Reißpunkt unter bestimmten erhöhten Temperaturbedingungen beanspruchbar zu sein, verwendet. Superplastizität bei Metallen ist durch sehr hohe Zugdehnung definiert und die Befähigung bestimmter Materialien, extreme Dehnung bei geeigneter Temperatur und Zuggeschwindigkeit zu ertragen. SPF ist ein Verfahren zur Herstellung von Teilen, die unter der Verwendung konventioneller Herstellungstechniken schwierig zu formen sind.
Während des superplastischen Umformens wird Metallblech, das auch als Rohling bezeichnet wird, auf den Superplastizitätspunkt erwärmt, wonach ein vorbestimmter Gasdruck auf eine Seite des Metalls ausgeübt wird. Der Druck drückt das Blech in einen Formhohlraum, während eine Ziel-Zugbelastungsrate zur Deformation des Blechs über den Umformzyklus aufrechterhalten wird. Die Superplastizität des Materials ermöglicht das Ausformen komplexer Komponenten, die üblicherweise nicht durch konventionelle Metallumformverfahren bei Raumtemperatur hergestellt werden können. Die Verwendung superplastischer Umformverfahren ermöglicht das Ausformen eines Werkstücks mit einer tiefen Vertiefung oder eines, das über sehr geringe Radien umgeformt ist. Superplastisches Umformen hat den Nachteil, dass es normalerweise relativ lange Umformzykluszeiten benötigt. Spezifisch kann ein konventionelles SPF-Verfahren, das zur Herstellung eines komplexen Teils eingesetzt wird, eine Formzykluszeit von 30 Minuten benötigen.
Ferner kann superplastisches Umformen nicht immer zum Erhalt eines komplexen Teils in einem einzelnen Schritt eingesetzt werden und es können daher zwei oder mehr Umformschritte notwendig sein. Das US-PS 6581428 beschreibt ein Verfahren zum Umformen eines Teils, das eine einzige Form verwendet, um sowohl ein mechanisches Tiefziehverfahren als auch ein superplastisches Formverfahren durchzuführen. Das US-PS 6581428 verwendet einen Vorformstempel, der auf einem der Formteile angeordnet ist, wobei der Stempel den Rohling vor der Anwendung von Gasdruck auf den Rohling vorformt, der das Formverfahren vervollständigt. Während die Formstruktur und das entsprechende Verfahren sich für viele Anwendungen sehr gut eignen, ist die Formstruktur etwas komplex und kann nicht das Ausformen einiger Aspekte eines komplexen Teils ermöglichen, wie von geringen Radien und Ecken, ohne Faltenbildung während des Tiefziehverfahrens hervorzurufen.
Ferner können derartige Sätze teuer und relativ komplex sein, wobei in einigen Fällen das geeignete Material aus dem Binderbereich während des Tiefziehverfahrens nicht in die Form gezogen wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Umformung von Metallblechen oder Rohlingen mit weniger komplexen Formkomponenten zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung lehrt ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks, typischerweise eines Metallblechs oder Rohlings, während sowohl mechanische als auch superplastische Formverfahren eingesetzt werden.
Das Verfahren umfaßt einen warmen mehrstufigen Metallform-Betriebsschritt, wobei das Metallblech oder der Rohling einem ersten Vorformschritt vor einem zweiten, Gasdruck- oder superplastischen Form Schritt unterworfen wird. Das Verfahren umfaßt eine doppeltwirkende Form für Warm-Tiefziehen für die Vorform. Sobald sie hergestellt ist, wird die Vorform mechanisch oder manuell in ein konventionelles einseitiges Formwerkzeug für superplastisches Umformen überführt, das die Endformgeometrie unter Verwendung eines superplastischen Umformverfahrens ausformt.
Das Verfahren umfaßt die Entwicklung einer Vorformgeometrie, welche die Formzeit reduziert und die Plattenmobilität während des Gas- oder superplastischen Formzyklus verbessert, in dem das Formaspekt Verhältnis verbessert wird, wodurch weniger Teil- oder Metallrecken bei der Umformung über geringe Radien und die Befähigung, zusätzliches Material aus der Binderfläche anzuziehen, gegeben sind, um Schwächung, die beim Ausformen des Teils auftritt, zu reduzieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie sich aus der beigefügten Zeichnung ergibt, beschrieben, auf die sie keinesfalls eingeschränkt ist. Dabei zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Schrittes einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, das Einlegen eines Rohlings in eine doppeltwirkende Ziehform;
2 eine schematische Ansicht eines weiteren Schrittes einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, der Anwendung der doppeltwirkenden Tiefziehform zur Herstellung einer Vorform;
3 eine schematische Ansicht eines weiteren Schrittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Entformen der Vorform aus der doppeltwirkenden Tiefziehform;
4 eine schematische Ansicht eines weiteren Schritts einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Einbringen der Vorform in eine Form für das superplastische Umformen;
5 eine schematische Ansicht eines weiteren Schrittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Schließen der Form für das superplastische Umformen;
6 eine schematische Ansicht eines weiteren Schrittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Anwenden des superplastischen Umformens zur Vervollständigung des Verfahrens und Ausformen des fertigen Werkstücks;
7 eine schematische Ansicht eines weiteren Schrittes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Entformen des Werkstücks aus der superplastischen Umformform;
8 eine perspektivische Ansicht einer Vorform vor dem superplastischen Umformen;
9 eine Seitenansicht der Vorform der 8; und
10 eine perspektivische Ansicht eines fertigen, durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeformten Werkstücks.
In den Zeichnungen zeigen die 1–3 schematisch eine doppeltwirkende Tiefziehform 10, die zur Ausbildung einer Vorform 12 aus einem Rohling 14 in einer ersten Stufe der Erfindung eingesetzt wird. 4–7 illustrieren schematisch eine zweite Stufe der Erfindung unter Verwendung eines superplastischen Umformwerkzeugs 40, um das Umformverfahren an der Vorform 12 zur Herstellung eines fertigen Werkstücks 18 fertigzustellen. Typischerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Rohling 14 aus leichtgewichtigem Blechmaterial, eingeschlossen Blech aus verschiedenen Aluminium- und Magnesiumlegierungen, eingesetzt. Wie in 1 gezeigt, umfaßt die Tiefziehform 10 ein oberes Tiefziehteil 20 mit einem Formhohlraum 22, einem Rohlingshalter 24 und einem Stempel 26, der auf einem unteren Formtisch oder -teil 28 angeordnet ist. Vor Beginn des Umformverfahrens wird die Tiefziehform 10 in eine duale oder doppeltwirkende Presse (nicht ge zeigt) gelegt, die so betrieben wird, dass sie den Werkstückhalter 24 unabhängig vom Stempel 26 bewegt.
Ein erster Schritt des Umformverfahrens besteht darin, den Rohling 14 in die Tiefziehform 10 zu legen oder zu laden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Rohling 14 auf eine geeignete Umformtemperatur, typischerweise die superplastischen Umformtemperatur des speziellen Materials vor dem Einladen in die Tiefziehform 10 erwärmt. Das Vorwärmen des Rohlings 14 kann durch verschiedene Verfahren durchgeführt werden, eingeschlossen eine Vorwärmanordnung mit oberen und unteren Tischen, die den Rohling 14 kontaktieren und erhitzen. Ferner können erwärmte Pressentische oder Heizelemente, die in die Tiefziehform 10 eingebettet sind, betrieben werden, um die Tiefziehform 10 auf die superplastische Umformtemperatur des Rohlings 14 zu erhitzen. Derartige Vorwärm- und Heizanordnungen zum Einsatz mit einem Werkzeug für das Superplastische Umformen sind Fachleuten bekannt.
Der Rohling 14 und die entsprechende Tiefziehform 10 werden auf die superplastische Umformtemperatur des Rohlingsmaterials erwärmt, da der Rohling letztendlich dem superplastischen Umformschritt in der zweiten Stufe des Umformverfahrens unterworfen wird. Durch Vorwärmen des Rohlings 14 vor dem ersten Schritt des Verfahrens ist die Vorform 12 bereits auf einer Temperatur für das superplastische Umformen und demzufolge für den zweiten Schritt des Verfahrens bereit, wodurch jegliche Wartezeiten, die zum Aufheizen der Vorform 12 benötigt würden, eliminiert werden. Die Eliminierung von Wartezeiten erniedrigt demzufolge die zum Ausformen des fertigen Werkstücks 18 benötigte Gesamtumformzeit.
Wie in 2 gezeigt, wird die Tiefziehform 10 so betrieben, dass der Stempel 26 den Rohling 14 in den Formhohlraum 22 drückt, um eine Vorform 12 unter minimaler Schwächung des Rohlings 14 zu formen. Die Vorform 12 umfaßt zwei Abschnitte, die allgemeinen als Tasse 30 und Flansch 32 bezeichnet werden. Während des Tiefziehverfahrens wirkt der Stempel 26 mit dem Formhohlraum 22 zusammen, um die Enden des Rohlings 14 nach Innen in Richtung der Pfeile 34 zu ziehen. Die Umfangsbelastungen aufgrund des Tiefziehverfahrens machen den Flansch 32 zum kritischen Bereich der Vorform 12. Um Faltenbildung des Flansches 32 zu vermeiden und das Verfahren zu steuern, übt der Rohlingshalter 24 Druck auf den Flansch 32 aus, um Faltenbildung zu unterbinden und das Einziehen des Materials in den Formhohlraum 22 zu steuern. Während des Betriebs einer doppeltwirkenden Presse funktioniert der Rohlingshalter 24 unabhängig vom Stempel 26, wodurch der Rohlingshalter 24 den Umfang des Rohlings 14 festhält, um die Größe, um die das Material des Rohlings 14 in den Formhohlraum 22 gezogen wird, zu steuern.
Wie in 3 gezeigt, wird, sobald das Tiefziehverfahren vollständig ist, die Vorform 12 immer noch bei superplastischer Umformtemperatur aus der Tiefziehform 10 entfernt und in das Werkzeug für superplastisches Umformen 14 überführt. Daher ermöglicht das Tiefziehverfahren, wie es in den 1–3 gezeigt ist, eine generelle Formgebung der Vorform 12 mit der Befähigung, zusätzliches Material in die Tiefziehform 22 einzuziehen, um den Schwächungseffekt auf die Vorform 12 während des superplastischen Umformverfahrens zu reduzieren. Daher wird, abhängig von der speziellen Geometrie des fertigen Werkstücks, eine spezifische Tiefziehform 10 mit einem vorherbestimmten Stempel 26 und Formhohlraumskonfiguration eine Vorform 12 mit einem Dickenprofil herstellen, die sich für den superplastischen Umformschritt eignet, der während der zweiten Stufe des Verfahrens stattfindet. Beispielsweise kann die Basis 36 der Tasse 30 dicker als die Seitenwände 38 sein. Ferner kann durch Variation des durch den Rohlingshalter 24 auf den Flansch 32 ausgeübten Druck ein Betreiber, die Ausführung und entsprechend das Dickenprofil der Vorform 12 variieren. Während 4 die Vorform 12 der beschriebenen Ausführungsform mit einer allgemeinen tassenförmigen Konfiguration 30 darstellt, mit einer Basis 36, Seitenwänden 38 und einem Flansch 32, dient dies lediglich illustrativen Zwecken und es können verschiedenste komplexe Konfigurationen während der ersten Vorformstufe ausgeformt werden. Abhängig von der Endkonfiguration des aus dem Rohling 14 geformten Werkstück 18 verwendet der erste Vorformschritt die Tiefziehform 10, um Material zu verteilen und die Vorform 12 mit einem vorherbestimmten oder vorkonfigurierten Profil herzustellen, das sich für den zweiten superplastischen Umformschritt eignet, der das Verfahren beendet und das Werkstück 18 mit der erwünschten Konfiguration ausformt.
Wie in 4 gezeigt, wird die Vorform 12 in ein Werkzeug für das superplastische Ummformen eingelegt. Das superplastische Umformwerkzeug 40 ist entweder durch Heizelemente, die im Werkzeug 40 angeordnet sind, selbsterwärmt oder wird durch Kontakt/Leitung mit erwärmten Formplatten, die einer Pressenanordnung liegen, erwärmt. Das superplastische Umformwerkzeug 40 umfaßt ein oberes Formteil 42, das einen Formhohlraum 44 mit einer Formhohlraumoberfläche 46 umfaßt. Mehrere Passagen 48 im oberen Formteil 42 erstrecken sich vom Formhohlraum 44 zur hinteren oder Außenoberfläche 50 des oberen Formteils 42. Abhängig von der Geometrie des Hohlraums 44 und der entsprechenden Formoberfläche 46 können mehrere Passagen 48 im oberen Formteil 42 angeordnet sein. Das superplastische Umformwerkzeug umfaßt ferner ein unteres Formteil 42 mit einer Passage 54 zur Lieferung von Gas oder Fluid mit vorherbestimmtem Druck zum Formhohlraum 44. Das obere Formteil 50 umfaßt eine obere Dichtfläche 56 und das untere Formteil 52 umfaßt eine untere Dichtfläche 58. Wenn das obere Formteil 50 und das untere Formteil 52 in ihre geschlossene Position bewegt werden, kommen die entsprechenden oberen und unteren Dichtflächen 56, 58 mit dem Flanschabschnitt 32 der Vorform 12 in Eingriff, um die Vorform 12 im superplastischen Formwerkzeug 40 so abzudichten, dass unter Druck stehendes Gas oder Fluid, das den Formhohlraum 44 durch die Passage 54 betritt, auf die Vorform 14 wirkt.
Selbstverständlich muss der Flansch 32 der Vorform 14 keine ebene Fläche sein. Beispielsweise umfasst die Endkonfiguration der Vorform 12 einen Flansch 32 mit eine komplexen Biegung, siehe 8–10. Daher sind die entsprechenden Dichtflächen 56, 58 des oberen Formteils 42 und des unteren Formteils 52 so ausgelegt, dass sie mit dem Flansch 32 in Eingriff kommen und eine Dichtung an oder in der Nähe dessen Umfangs 60 bilden. Hierin wird der Ausdruck „Umfang" auf den Bereich oder Zone neben einer Aussenkante angewendet. Daher haben die Konfiguration des Umfangs 62 der Tiefziehform 10 und der Umfang 64 des Werkzeugs für das superplastische Umformen 40 eine ähnliche Konfiguration
Wie in 5 gezeigt, wird, sobald die erwärmte Vorform 12 in das superplastische Umformwerkzeug 40 gelegt ist, das entsprechende obere Formteil und das untere Formteil 42 unter Ausbildung einer Dichtung um den Umfang 60 des Flansches 32 geschlossen. 6 zeigt den nächsten Schritt der Zuführung von Gas oder Fluid durch die Passage 54 im unteren Formteil 42 zur Erhöung des Drucks im Formhohlraum 44 auf einer Seite der Vorform 40. Die Druckerhöhung im Formhohlraum 44 treibt die Vorform 12 in Richtung der Pfeile 68 und schließlich gegen die Formoberfläche 46 des oberen Formteils 42. Wenn die Vorform 12 sich gegen die Formoberfläche 46 bewegt und diese schließlich kontaktiert, wird jeglicher Druck- oder Gasaufbau zwischen der Vorform 12 und dem oberen Formwerkzeugteil 42 durch Passagen 48 in die Atmosphäre abgelassen. 7 zeigt das Öffnen des superplastischen Umformwerkzeugs 40 und Entfernen des stetig geformten Werkstücks 18 aus dem superplastischen Umformwerkzeug 40 nach Beenden des superplastischen Umformverfahrens.
8–10 zeigen ein illustratives Beispiel einer Vorform 12 und eines Werkstücks 18, das gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wurde. Wie gezeigt, haben sowohl die Vorform 12 als auch das Werkstück 18 einen Flansch 32 mit komplementären Umfang 60. Wie illustriert, hat der Flansch 32 eine gebogene Konfiguration, die den Flansch 32 während des ersten mechanischen Vorformverfahrens mitgeteilt wird. So nutzt das mechanische Formverfahren ein schnelleres Umformen zur Herstellung der Vorform 12. Das Vorliegen einer komplementären Umfangskonfiguration 60 ermöglicht Entfernen der Vorform 12 aus der Tiefziehform 10 und sofortiges Überführen in das superplastische Umformwerkzeug ohne einen Zwischenschritt oder die Notwendigkeit, den beim Tiefziehschritt des Verfahrens entstehenden Flansch 32 umzuformen. So bildet der Flansch 32 eine Binderoberfläche, die sich zum Einsatz während des superplastischen Umformschrittes des Verfahrens eignet. Daher kann das superplastische Umformwerkzeug 40 komplementäre unebene Dichtoberflächen besitzen, die auf dem Umfang 64 sowohl des oberen Formteils 42 als auch des unteren Formteils 52 ausgebildet sind. Wenn das entsprechende obere Formteil 42 und das untere Formteil 52 gemeinsam auf den Flansch 32 der Vorform 12 schließen, schließen sie den Flansch 32 der Vorform 12 zwischen ihnen ein und bilden die zur Vervollständigung des superplastischen Umformverfahrens notwendige Dichtung.
Die Erfindung schafft eine Vorformauslegung, die die Vorteile der Tiefziehform 10 nutzt, schnell eine erwärmte Vorform in einer bestimmten Konfiguration herzustellen. Durch Ausbilden der Vorform 12 in einer vorherbestimmten Konfiguration sind die Vorteile konventioneller superplastischer Umformverfahren, wie die Ausformung von komplexen Komponenten, die Ziehen von Metall über sehr geringe Radien oder Ausbilden von tiefen Vertiefungen erfordern, nun in einem einzigen Schritt mit einer reduzierten Zykluszeit erhältlich. Wie beschrieben, kann die Vorform 12 mehrere Formen, eingeschlossen einen unebenen Flansch oder Binder, annehmen.
Die Vorform 12 wird mechanisch oder manuell aus der Teilziehform 10 in das superplastische Umformwerkzeug 40 überführt, wobei das fertige Werkstück 18 unter Verwendung eines superplastischen Umformverfahrens ausgeformt wird. Wie oben erläutert, wird die Vorformgeometrie oder -konfiguration so ausgelegt, dass sie die Umformzeit reduziert und die Formbarkeit während des superplastischen Umformzyklus verbessert, indem die Gasumformaspekt-Verhältnisse verbessert werden, wodurch weniger Belastung für das Formen über Radien und um zusätzliches Material aus der Binderfläche zu ziehen, und um die Schwächung bei der Ausformung des Werkstücks 18 zu reduzieren, auftritt. Ferner wird die Vorform 12 in einer warmen Umformform 10 ausgeformt, sodass die Flussbelastung des Materials während des Tiefziehverfahrens sehr gering ist, wodurch die Belastungen des Pressenstempel- und Kissensystems herabgesetzt werden. Daher kann die Tiefziehform 10 aus Material geringerer Festigkeit konstruiert werden. Selbstverständlich ermöglicht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von tiefgezogenen Komponenten, wie inneren Türabdeckungen für Fahrzeuge aus Aluminium oder Magnesium-Legierung mit einer gegenüber konventionellen superplastischen Umformverfahren reduzierten Zykluszeit. Das Verfahren kann davon profitieren, dass die Tiefziehform 10 und das superplastische Umformwerkzeug 40 in die selbe Presse eingelegt werden können, wodurch die erwärmten Pressenplatten über Wärmeleitung sowohl die Tiefziehform 10 als auch das superplastische Umformwerkzeug 40 erwärmen.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich exemplarisch und dem Fachmann geläufige Variationen fallen ebenfalls unter den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die Ansprüche definiert ist.

10: Tiefziehform
12: Vorform
14: Rohling
18: Werkstück
20: Tiefziehteil
22: Formhohlraum
24: Rohlingshalter
26: Stempel
28: Formtisch oder -teil
30: Tasse
32: Flansch
34: Pfeile
36: Basis
38: Seitenwände
40: Umformwerkzeug
42: Formteil
44: Formhohlraum
46: Formhohlraumoberfläche
48: Passage
50: Formteil
52: untere Formteil
54: Passage
56: obere Dichtfläche
58: untere Dichtoberfläche
60: Umfang
62: Umfang
68: Teil

Claims

Verfahren zum Ausformen eines Werkstücks mit den Schritten: – Erwärmen des Werkstücks auf eine Temperatur für das superplastische Umformen; – Vorsehen einer Tiefziehform mit einem oberen Formteil und einem unteren Formteil, wobei mindestens ein Formteil einen Stempel und das gegenüberliegende Formteil einen Formhohlraum aufweist und die Tiefziehform ferner einen Rohling Halter umfaßt; – Einbringen des erwärmten Werkstücks in die Tiefziehform zwischen das obere und untere Formteil und Formen einer Vorform durch Ziehen mindestens eines Abschnitts des Werkstücks in den Formhohlraum; – Vorsehen eines Formwerkzeugs für superplastisches Umformen mit einem oberen Formteil und einem unteren Formteil, wobei eines der Formteile eine einen Formhohlraum umfassende Formoberfläche aufweist; – Entfernen der Vorform aus der Tiefziehform und Einbringen der Vorform in das Formwerkzeug für superplastisches Umformen; – Schließen des Formwerkzeugs für superplastisches Umformen durch Kontaktieren des oberen Formteils und des unteren Formteils mit der Vorform, wodurch die Vorform zwischen dem oberen und unteren Formteil eingeschlossen und eine Dichtung um die Umfangskante der Vorform erstellt wird; und – Anwenden von Gasdruck auf eine Seite der Vorform, um das Werkstück gegen die Formoberfläche des Formhohlraums zur Vervollständigung des Umformverfahrens zu drücken.
Verfahren nach Anspruch 1, mit: – Einsatz des Rohling Halters zur Steuerung der Rate und Menge des in den Formhohlraum gezogenen Materials.
Verfahren nach Anspruch 1, mit: Verwenden des Rohling Halters zum Steuern des Verwerfens des Rohlings während des Tiefzieh-Verfahrens.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Umformens der Vorform das Verwenden des Rohling Halters umfaßt, um die Vorform mit einem Flanschabschnitt auszuformen, wobei der Umfang des Flanschabschnitts uneben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Umformens der Vorform den Einsatz der Tiefziehform zur Ausformung eines unebenen Flanschabschnitts der Vorform aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Ausformens der Vorform zu einem unebenen Flanschabschnitt den Einsatz eines Rohling Halters und mindestens eines Formteils der Tiefziehform zum Formen der unebenen Gestalt verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1 mit: Versehen des oberen Formteils und unteren Formteils des Formwerkzeugs mit einer unebenen Gestalt, wie die unebene Gestalt der Vorform, sodaß die Vorform zwischen die oberen und unteren Formteile des Formwerkzeugs paßt, wobei dann, wenn das Formwerkzeug geschlossen wird, die oberen und unteren Formteile mit der Vorform in Eingriff kommen und eine Dichtung bilden, ohne die unebene Gestalt der Vorform wesentlich zu verformen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das superplastische Formwerkzeug eine unebene Dichtoberfläche und die Vorform einen Flanschabschnitt umfaßt, der mit der Dichtoberfläche des superplastischen Formwerkzeugs in Eingriff kommt, wobei der unebene Flanschabschnitt wie die unebene Gestalt des Flanschabschnitts sowie die unebene Dichtoberfläche des superplastischen Formwerkzeugs geformt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Ausformens einer Vorform das Ziehen mindestens eines Abschnitts des Werkstücks in den Formhohlraum und das Umformen mindestens eines Abschnitts der Vorform umfaßt, so daß sie in den Formholraum des superplastischen Formwerkzeugs paßt.
Verfahren nach Anspruch 1 mit: – Anordnen der Tiefziehform und des superplastischen Formwerkzeugs in derselben Presse und – Verwenden der Presse zum Betrieb sowohl der Tiefziehform als auch des superplastischen Formwerkzeugs.
Vorrichtung mit: – einer Tiefziehform (10) mit einem oberen Formteil (20) und einem unteren Formteil (28), wobei mindestens ein Formteil einen Stempel (26) und das andere Formteil einen Formhohlraum (22) umfaßt, wobei die Tiefzieform (10) ferner einen Rohling Halter (24) mit einer einer unebenen Paßfläche an seinem Umfang aufweist, welche einer unebenen Gestalt auf einem Umfang des Formteils mit dem Formhohlraum (22) entspricht; und – einem Formwerkzeug (40) für das superplastische Umformen mit einem oberen Formteil (42) und einem unteren Formteil (52), wobei das obere Formteil (42) eine Paßfläche auf seinem Umfang und das untere Formteil eine Paßoberfläche auf seinem Umfang aufweist, wobei die Paßfläche des oberen Formteils uneben ist und die Paßfläche des unteren Formteils uneben ist, das untere Formteil (52) eine einen Formhohlraum (44) umfassende Formoberfläche besitzt; wobei das Formteil (52) zwischen einer ersten offenen Position und einer zweiten geschlossenen Position betrieblich bewegbar ist, und das Werkstück (18) so zwischen dem oberen Formteil und dem unteren Formteil eingeschlossen ist, dass der Formhohlraum abgedichtet ist, um Fluidpassage zwischen den oberen und unteren Formteilen zu verhindern; und sich eine Passage (48) durch mindestens eines der Formteile und in den Formhohlraum erstreckt, die Fluidzutritt in den Formhohlraum zulassen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 11, umfassend mindestens eine Passage (54) im oberen Formteil und unteren Formteil, wobei jede Passage (54) mit dem Formhohlraum verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die unebene Gestalt der Paßfläche der Tiefziehform (10) und die unebene Gestalt des Formwerkzeugs für das superplastische Umformen (40) im wstl. ähnlich sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Tiefzieform (10) eine doppeltwirkende Form ist, die eine Vorform mit unebenem Umfang herstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Rohling Halter (24) das Werkstück (18) während des Ziehens und des Steuerns des Materialflusses in den Formhohlraum (22) kontaktiert.
Vorrichtung nach Anspruch 11 mit einem Rohling Halter (24), der für vom Stempel (26) unabhängige Bewegung ausgelegt ist.
Verfahren zum Umformen eines Werkstücks mit den Schritten: – Warmziehen einer Vorform aus einem Rohling, mit: Einlegen eines warmen Rohlings in eine Tiefziehform, Durchführen des Zieh-Verfahrens am Rohling und Entfernen der warmen Vorform aus der Tiefziehform; – Unterwerfen der warmen Vorform einem superplastischen Umformschritt mit Übertragen der warmen Vorform aus der Tiefziehform in ein superplastisches Formwerkzeug und Positionieren der warmen Vorform im Formwerkzeug für superplastisches Umformen in Vorbereitung des superplastischen Umformens, Schließen der Form und Zuführung von unter Druck stehendem Gas in einen Formhohlraum im Formwerkzeug für superplastisches Umformen, um mindestens einen Abschnitt der warmen Vorform gegen eine Formoberfläche des Formwerkzeug für superplastisches Umformen zu drücken, um das Umformverfahren zu vervollständigen, und – Entfernen des fertigen Werkstücks aus dem Formwerkzeug für superplastisches Umformen.
Verfahren nach Anspruch 17 mit: Verwenden eines Rohling Halters mit der Tiefziehform zum Steuern der Menge Rohlingsmaterial, die in den Formhohlraum der Tiefziehform gezogen wird
Verfahren nach Anspruch 17 mit: Verwenden des Rohling Halters zur Erstellung einer Vorform mit unebenem Umfang.
Verfahren nach Anspruch 17 mit: Verwenden der Tiefziehform zur Erstellung eines Vorformprofils, wobei die Dicke der Vorform über verschiedene Stellen des Profils variiert.