DE102008014213A1

DE102008014213A1 - Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus einem rohrförmigen Hohlprofilrohling durch Beaufschlagung mit einem hohen Innendruck

Info

Publication number: DE102008014213A1
Application number: DE102008014213A
Authority: DE
Inventors: Christof Merten; Klaus Westlang Hertell; Matthias Prier
Original assignee: Schuler Hydroforming GmbH and Co KG
Current assignee: Schuler Hydroforming GmbH and Co KG
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus einem in ein die fertige Werkstück-Geometrie aufweisendes, mindestens zweiteiliges Werkzeug eingelegtem rohrförmigen Hohlprofilrohling, der mit einem hohen Fluiddruck innenseitig beaufschlagt und in die Gravur bzw. Geometrie des Werkzeugs aufgeweitet wird. Es soll ein solches Verfahren geschaffen werden, das mit einfachen Mitteln eine höhere Wirtschaftlichkeit und Produktvielfalt ermöglicht. Um das zu erreichen, wird der Rohling bei geöffnetem Werkzeug in einem ersten Schritt an seinen Enden abgedichtet und unter einen Innendruck gesetzt, der geringer ist als die Fließgrenze des Materials und nach dem Unterdrucksetzen des Rohlings wird in einem zweiten Schritt das Werkzeug geschlossen sowie bei Steigerung des Innendrucks bis über die Fließgrenze hinaus der Rohling gleichzeitig zumindest von einem Ende her mittels eines Dichtmittels axial gestaucht und auf Endmaß geschoben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus einem in ein die fertige Werkstück-Geometrie aufweisendes, mindestens zweiteiliges Werkzeug eingelegtem rohrförmigen Hohlprofilrohling, der mit einem hohen Fluiddruck innenseitig beaufschlagt und in die Gravur bzw. Geometrie des Werkzeugs aufgeweitet wird.
Bei einem durch die EP 0 195 157 B1 bekannt gewordenen Verfahren wird unter Anwendung von Innendruck ein Rahmenteil mit kastenförmigem Querschnitt geformt. Das Rahmenteil besitzt zumindest einen länglichen Bereich von gleichförmigem Querschnitt, der zumindest zwei gegenüberliegende, ebene Seitenflächen aufweist. Es wird zunächst ein rohrförmiger Rohling mit einem kontinuierlichen, glatten, bogenförmigen Querschnitt hergestellt, in ein Innenhochdruck-Werkzeug, das in sämtlichen Querabmessungen größer als der verformte Rohling sein muss, eingesetzt und danach durch Aufbringen eines inneren Fluiddruckes in Umfangsrichtung aufgeweitet, bis sämtliche Außenoberflächen des Rohlings an die Oberflächen des Formhohlraumes angepasst sind. Nach dem Öffnen der beiden Werkzeugteile kann das aufgeweitete, fertige Werkstück entnommen und entfernt werden.
Aus der EP 0 294 034 B1 ist eine Weiterentwicklung des vorbeschriebenen Verfahrens bekannt. Ein Rahmenteil mit kastenartigem Querschnitt wird dort ohne die Notwendigkeit eines vorgeschalteten, separaten Vorumformungsschritts in einem einstufigen Verfahren hergestellt. Das einstufige Umformverfahren arbeitet durch sukzessives Aufbringen von zunächst einem niedrigeren Stützdruck und nach dem Schließen der Werkzeug- bzw. Formhälften einem hohen, oberhalb der Material-Fließgrenze des Rohlings liegenden Druck. Unter der Voraussetzung, dass das Bauteil einen nahezu konstanten Umfang besitzt, lassen sich mit diesem Verfahren komplexe Querschnittsgeometrien herstellen, weil das Material statt gedehnt zu werden, beim Schließen unter Innendruck umverteilt und auch in Eckbereiche hineingedrückt wird.
Zum Herstellen unterschiedlich geformter Hohlkörper aus einem rohrförmigen Hohlprofilrohling ist es im Stand der Technik weiterhin hinlänglich bekannt und in der einschlägigen Literatur beschrieben (vgl. VDI, Fortschrittsberichte, Reihe 2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987), dass ein Rohrabschnitt, z. B. aus Stahl, Aluminium oder Kupfer, in ein mehrteiliges Innenhochdruck-Umformwerkzeug ohne feste Innenmatrize mit Umformstößeln bzw. Dichtstempeln und einer an das Werkzeug angeschlossenen Innenhochdruckquelle eingelegt wird. Nach dem Verschließen der Enden des Rohrabschnitts durch Dicht- bzw. Umformstempel wird der Rohrabschnitt mit Hilfe eines geeigneten Druckmittels mit hohem Innendruck beaufschlagt und mit axialem Druck (durch mindestens einen der beiden Dichtstempel) auf die Rohrwandung umgeformt. Der Axialdruck und der Innendruck bewirken, dass sich der Rohrabschnitt an die die endgültige Form des Hohlkörpers aufweisende Innenkontur bzw. Gravur entsprechend der Werkzeug-Geometrie des Umformwerkzeuges anliegt. Beim Innenhochdruck-Umformen wird der Werkstoff in den plastischen Zustand versetzt, der während des gesamten Umformvorgangs unter Berücksichtigung von Werkstoffverfestigung und etwaiger Werkzeugkräfte aufrechterhalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das in einfacherer Weise die Herstellung von auch über die Bauteillänge wechselnden Querschnittsgeometrien aus schwer umformbaren (z. B. hochfesten) Profil-/Rohrrohlingen mit höherer Wirtschaftlichkeit ermöglicht und das Herstellungsspektrum bzw. die Vielfalt der herzustellenden Produkte erweitert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rohling bei geöffnetem Werkzeug in einem ersten Schritt an seinen Enden abgedichtet und unter einem Innendruck gesetzt wird, der geringer ist als die Fließgrenze des Materials, und nach dem Unterdrucksetzen des Rohlings in einem zweiten Schritt das Werkzeug geschlossen sowie bei Steigerung des Innendrucks bis über die Fließgrenze hinaus der Rohling gleichzeitig zumindest von einem Ende her mittels eines Dichtmittels, über das optional sogleich auch das Fluid in den Innenraum des Rohlings gelangen kann, axial gestaucht und auf Endmaß geschoben wird.
Dieser Merkmalskombination liegt die Überlegung und Erkenntnis zugrunde, dass bei Verknüpfung des bisher einerseits seit langem unverändert angewendeten Schließens des Werkzeugs unter Innendruck des Rohlings mit andererseits dem beim herkömmlichen Innenhochdruck-Umformverfahren angewendeten axialem Nachschieben weitere, für den Herstellungsprozess und die Wirtschaftlichkeit wesentliche Vorteile erreicht werden können. Diese sind vor allem darin zu sehen, dass Abfall mit einem außerdem ansonsten erforderlichen Trennvorgang vermieden werden kann, weil das Bauteil bzw. das fertige Werkstück auf Endlänge geschoben werden kann. Weiterhin lassen sich im Anfangs- bzw. Endbereich des Bauteils durchaus auch größere Dehnungen realisieren, da Werkstoff bzw. Material dort hin nachgeschoben werden kann, so dass mehr Aufweitung an den Enden möglich ist. Die sich beim Schließen des Werkzeugs unter Innendruck des Rohlings in axialer Richtung bewegenden Dichtmittel, wie Dichtstempel, können dabei so vorgesehen sein, dass sie auch in vertikaler Richtung, d. h. in Schließrichtung des Werkzeugs, beweglich sind. Alternativ kann der komplette, das Dichtmittel bzw. den Dichtstempel aufweisende Axialzylinder vertikal beweglich angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterliegt zudem keinen Beschränkungen mehr, wie als zwingende Voraussetzung einen glatten kontinuierlichen kastenförmigen Querschnitt mit gerundeten Ecken der Werkzeugform und damit des herzustellenden Bauteils bzw. Werkstücks.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem Patentanspruch.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0195157 B1 [0002]
- EP 0294034 B1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- VDI, Fortschrittsberichte, Reihe 2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Werkstücken aus einem in ein die fertige Werkstück-Geometrie aufweisendes, mindestens zweiteiliges Werkzeug eingelegtem rohrförmigen Hohlprofilrohling, der mit einem hohen Fluiddruck innenseitig beaufschlagt und in die Gravur bzw. Geometrie des Werkzeugs aufgeweitet wird, wobei der Rohling bei geöffnetem Werkzeug in einem ersten Schritt an seinen Enden abgedichtet und unter einem Innendruck gesetzt wird, der geringer ist als die Fließgrenze des Materials, und nach dem Unterdrucksetzen des Rohlings in einem zweiten Schritt das Werkzeug geschlossen sowie bei Steigerung des Innendrucks bis über die Fließgrenze hinaus der Rohling gleichzeitig zumindest von einem Ende her mittels eines Dichtmittels axial gestaucht und auf Endmaß geschoben wird.