DE102008031421A1

DE102008031421A1 - Umformverfahren

Info

Publication number: DE102008031421A1
Application number: DE200810031421
Authority: DE
Inventors: Hubert Hinckers; Klaus Hetzel; Philipp Albers
Original assignee: MUEHLHOFF UMFORMTECHNIK GmbH
Current assignee: Muehlhoff Umformtechnik GmbH
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen etwa topfförmigen Bauteils mit rotationssymmetrischen Abschnitten durch Umformung aus einem Flachmaterial, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man zunächst aus dem Flachmaterial in einem einen oder mehrere Schritte umfassenden Tiefziehprozess einen topfförmigen Rohling (10) herstellt, der als Ausgangswerkstück für einen weiteren Umformprozess dient, welcher mindestens einen Schritt umfasst, in dem ein Drücken des Werkstücks vorgesehen ist. Durch kombiniertes Tiefziehen und Drücken wird es so möglich, sehr komplex geformte Bauteile mit exzentrischen Abschnitten und Bereichen geringerer Materialstärke herzustellen, bei denen es bislang notwendig war, zunächst zwei separate Bauteile zu formen und dann miteinander zu verschweißen. Da man nun die Schweißnaht einspart, lassen sich beispielsweise topfförmige Bauteile mit hoher Dichtigkeit für unter Druck stehende Gase herstellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen etwa topfförmigen Bauteils mit rotationssymmetrischen Abschnitten durch Umformung aus einem Flachmaterial.
Der Begriff topfförmig im Sinne der vorliegenden Erfindung ist sehr weit auszulegen. Ein typisches etwa topfförmiges Bauteil ist in der Regel rotationssymmetrisch, was für die Werkstücke gemäß der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt zutrifft. Diese können eine komplexe Raumform aufweisen, wobei in der Regel Teilabschnitte vorhanden sind, die rotationssymmetrisch bezüglich einer ersten Achse sind, während dies dann für das gesamte Bauteil nicht mehr zutrifft weil dieses weitere Teilabschnitte umfasst, die bezüglich der genannten ersten Achse exzentrisch verlaufen. Grundsätzlich sind jedoch auch insgesamt rotationssymmetrische komplexe Bauteile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar. Bei Bauteilen mit geringerer Komplexität kann man jedoch eher auf andere einfachere Verfahren zurückgreifen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
In der Gesamtheit nicht mehr rotationssymmetrische komplex geformte Bauteile mit beispielsweise exzentrischen Abschnitten, aber auch zylindrischen Abschnitten, Kehlen, Einzügen, konischen Bereichen, Sicken, Rillen, Rippen, gezahnten Abschnitten, mehrfach umgebogenen Bereichen etc. lassen sich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht mehr einteilig durch Umformung aus nur einem flachen Ausgangsmaterial wie zum Beispiel einer Ronde herstellen. Derartige Bauteile werden daher bislang so gefertigt, dass man zwei oder mehrere Teilwerkstücke formt und diese dann durch ein Schweißverfahren miteinander verbindet. Eventuell wäre es zum Teil möglich derartige Bauteile aus einem Stück durch Innenhochdruckumformen zu fertigen. Dies ist jedoch ein recht aufwändiges sehr kostspieliges Verfahren, welches daher in vielen Anwendungsfällen ausscheidet.
Die konventionelle Vorgehensweise, bei der man zunächst zwei separate Bauteile durch Umformung herstellt und diese dann miteinander verschweißt, hat sich in bestimmten Anwendungsfällen als nachteilig erwiesen, bei denen sehr hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Schweißnaht gestellt werden. Dies ist insbesondere der Fall bei Bauteilen, die später im Gebrauch mit einem Gas unter hohem Druck beaufschlagt werden und bei denen die hohe Gasdruckdichtigkeit über einen langen Zeitraum gewährleistet sein muss und das Bauteil weiterhin einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist und auch mechanischen Belastungen unterworfen ist, zum Beispiel durch Erschütterungen. Diese Anforderungen bestehen beispielsweise bei Luftfederungstöpfen wie sie in Automobilen für die Fahrzeugfederung eingesetzt werden. Diese Luftfederungstöpfe nehmen ein unter Druck stehendes Gas auf und werden bei den gängigen Dichtigkeitsprüfungen beispielsweise mit Heliumgas mit einem Innendruck von 40 bar beaufschlagt. Selbst wenn die Schweißnaht so exakt ausgeführt ist, dass sie diesem Dichtigkeitstest standhält, so dass das Bauteil dann in das Automobil eingebaut wird, verschlechtert sich die Qualität der Schweißnaht oft mit der Zeit durch die korrosive Umgebung und die zusätzlichen mechanischen Belastungen im Fahrbetrieb und es kommt zu Undichtigkeiten, die zu späteren Reklamationen führen. Dies ist für die Automobilhersteller sehr problematisch und führt zu aufwändigen Rückrufaktionen. Insbesondere werden die genannten Luftfederungstöpfe in high-tech-Federungen von hochwertigen Kraftfahrzeugen eingesetzt, so dass eine hohe Ausfallrate nicht akzeptabel ist. Bislang sind jedoch keine Umformverfahren bekannt, die eine einstückige (einteilige) Herstellung dieser Bauteile in einem wirtschaftlichen Serrienprozess erlauben und damit ohne Schweißnaht auskommen.
Die genannten Bauteile werden zudem in der Regel nach der Umformung lackiert. Es hat sich gezeigt, dass die Lackierung Schwachstellen oder bereits vorhandene Undichtigkeiten im Bereich der Schweißnaht kaschiert, so dass diese bei der Qualitätsprüfung optisch nicht wahrgenommen werden und das Bauteil freigegeben wird. Im Laufe des Gebrauchs platzt dann jedoch die dünne Lackschicht aufgrund der mechanischen Belastungen dort ab, die Undichtigkeit wird wirksam und es kann Gas aus dem Luftfederungstopf entweichen.
Aus der DE 100 29 317 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Drehschwingungsdämpfergehäuses bekannt, bei dem man in aufeinanderfolgenden Fließdrück-Umformschritten aus einer Blechronde spanlos ein einstückiges (einteiliges) Dämpfergehäuse herstellt. Mittels dieses Verfahrens ist es auch möglich, auf einer nach außen gerichteten Oberfläche des Werkstücks spanlos durch Drücken des Außenmantels eine profilierte Laufspur mit einem zahnartigen Profil herzustellen. Das Verfahren eignet sich auch dazu verschiedene Dämpfertypen herzustellen, bei denen die Bauteile eine differenzierte Wandstärke aufweisen. Bei den aus der ursprünglichen Ebene der Blechronde herausragenden Teilen des Dämpfergehäuses verringert sich verfahrensbedingt die Wandstärke. Nach diesem Verfahren werden allerdings Drehschwingungsdämpfergehäuse hergestellt, die ein viskoses Dämpfungsmedium aufnehmen, also eine ölartige Flüssigkeit. Hier sind die Anforderungen an die Dichtigkeit folglich nicht vergleichbar mit denjenigen bei einem Luftfederungstopf, der ein unter Druck stehendes Gas aufnimmt. Die hergestellten Bauteile sind zudem insgesamt zu einer einzigen Achse rotationssymmetrisch. Komplexere Bauteile, bei denen dies nicht der Fall ist, lassen sich somit nach diesem Verfahren nicht einstückig (einteilige) herstellen. Man müsste folglich zunächst zwei separate Bauteile durch Drücken herstellen und diese dann miteinander verschweißen, so dass die geschilderte Problematik der Undichtigkeiten in der Schweißnaht verbleibt.
Ein weiteres Problem tritt auf, wenn man durch die bekannten Umformverfahren wie insbesondere das Drücken aus einer Ronde ein Bauteil formt, bei dem aus der ursprünglichen Ebene der Ronde herausragende Abschnitte sich über vergleichsweise große axiale Längen erstrecken. In diesem Fall muss das Material mit entsprechendem Hub so stark verformt werden, dass sich die Wandstärke in den verformten Bereichen verglichen mit der Ausgangswandstärke stark verringert. Die Endwandstärke nach der Verformung kann dann beispielsweise bei einem Gas unter Druck aufnehmenden Bauteil eine Mindestwandstärke unterschreiten, was dieses für die genannten Anforderungen ungeeignet werden lässt.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Ausgehend von der genannten Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein alternatives Verfahren zur Herstellung von metallischen etwa topfförmigen Werkstücken mit rotationssymmetrischen Abschnitten durch Umformung aus einem Flachmaterial der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, die Werkstücke in einem Stück herzustellen und daher ohne Schweißnaht auskommt.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung von metallischen etwa topfförmigen Werkstücken mit rotationssymmetrischen Abschnitten der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass man zunächst aus dem Flachmaterial in einem ein oder mehrere Schritte umfassenden Tiefziehprozess einen topfförmigen Rohling herstellt, der als Ausgangswerkstück für einen weiteren Umformprozess dient, welcher mindestens einen Schritt umfasst, in dem ein Drücken des Werkstücks vorgesehen ist.
Die Herstellung der komplexen Bauteile wird also erfindungsgemäß dadurch möglich, dass man einen Herstellungsprozess wählt, der eine Kombination aus einem Tiefziehprozess und einem Drückprozess ist. Dadurch können einerseits Bauteile mit Einzügen geschaffen werden, die bei einer Verformung einen großen Hub erfordern, andererseits aber auch exzentrische Bereiche aufweisen. Es ist möglich komplexe Verformungen vorzunehmen und dabei auch Bauteile zu schaffen, die Bereiche aufweisen, in denen die Materialstärke geringer ist als in den übrigen Bereichen. Durch eine Ausdünnung in bestimmten Bereichen kann also eine Gewichtsersparnis ermöglicht werden. Dies ist bei einem reinen Tiefziehprozess ebenfalls nicht möglich. Auf diese Weise werden sehr komplexe Bauteile einstückig (einteilig) herstellbar, was es damit erstmals ermöglicht, ohne eine Schweißnaht auszukommen, so dass die zuvor geschilderten Dichtigkeitsprobleme nicht mehr auftreten.
Bevorzugt umfasst der Tiefziehprozess mindestens zwei Schritte. Es können mehr als zwei Schritte vorgesehen sein, beispielsweise sechs oder mehr Umformschritte, je nach Komplexität des Bauteils. Auf einer Tiefziehpresse kann so ein Rohling hergestellt werden, der bereits wesentliche Formelemente des endgültigen Bauteils enthält. Die weitere Umformung des vorgezogenen Rohlings erfolgt dann durch Drücken, gegebenenfalls wiederum in mehreren Schritten, wobei beispielsweise eine erste und wenigstens eine weitere Aufspannung des Werkstücks vorgesehen sein kann. Dies ermöglicht zum einen das Ausdünnen der Wandstärke in bestimmten Bereichen und zum anderen das Formen exzentrischer Bereiche des Werkstücks. Das Werkstück kann auch beispielsweise beim Umspannen (um 180°) gedreht werden. Beim Drücken spannt man das Werkstück in an sich bekannter Weise auf einem Spindelwerkzeug durch einen Reitstock und die Umformung erfolgt durch Umformrollen, weshalb man auch von Rollieren spricht. Wenn ein Umspannen vorgesehen ist, stellt man somit aus dem vorgeformten Rohling zunächst eine weitere Zwischenform her, spannt dann um und nimmt in der zweiten Aufspannung die weitere Umformung mittels Umformrollen vor, bis die Form des endgültigen Bauteils erreicht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach bevorzugt geeignet für Bauteile mit teilweise exzentrischen Formen, wobei bereits in dem Tiefziehprozess ein Rohling herstellt werden kann, in dem die Exzentrizität schon angelegt ist, das heißt, dass dieser mindestens zwei miteinander verbundene in sich jeweils rotationssymmetrische Abschnitte aufweist, deren Achsen zueinander exzentrisch angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt sich besonders dann bekannten Verfahren überlegen, wenn es um die Herstellung komplex geformter Bauteile geht. Das heißt, wenn beispielsweise anstelle einer einfachen Topfform in einem mittleren Bereich Einzüge vorgesehen sind, wie beispielsweise eine Art Dom, um den herum das Bauteil napfförmig ist. Das Bauteil wird also nicht unbedingt mit einem gleichmäßigen Krümmungsradius in der Wandung geformt, sondern man kann in dem Tiefziehprozess einen Rohling herstellen, dessen Wandung im Querschnitt gesehen einen Krümmungsverlauf mit mindestens einem Wendepunkt aufweist. Man erhält dann quasi eine in sich verschachtelte Form, bei der die Wandung zunächst in eine Richtung und danach in die Gegenrichtung umgelenkt ist.
Zusätzlich kann man beispielsweise bei der Herstellung des Rohlings in mindestens einem Umformschritt, insbesondere durch Tiefziehen in Teilbereiche des Werkstücks Sicken einbringen. Man kann so Abweichungen von der Rotationssymmetrie in Teilbereichen erzielen, wobei man beim anschließenden Drücken des Rohlings bevorzugt die verbleibenden rotationssymmetrischen Bereiche bearbeitet.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass man beim anschließenden Drücken wiederum Umformungen vornehmen kann, die beim Tiefziehen nicht möglich sind, zum Beispiel Profilierungen, Ausbilden partiell dünnerer Bereiche etc.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin insbesondere die Verwendung eines Verfahrens der vorgenannten Art zur Herstellung eines metallischen etwa topfförmigen Bauteils mit rotationssymmetrischen Abschnitten aus einem Stück, welches die nachfolgend genannten Merkmale aufweist:

– mindestens einen ersten äußeren konischen oder zylindrischen Abschnitt, der bezüglich einer ersten Achse rotationssymmetrisch ist;
– mindestens einen sich von dem ersten Abschnitt aus in radialer Richtung einwärts erstreckenden Abschnitt;
– mindestens einen inneren zylindrischen oder konischen Abschnitt, der bezüglich einer zweiten Achse rotationssymmetrisch ist, die exzentrisch zu der ersten Achse angeordnet ist;
– mindestens einen zweiten äußeren mindestens teilweise zylindrischen rotationssymmetrischen Abschnitt, der den ersten Abschnitt in axialer Richtung des Bauteils verlängert, wobei die Achse dieses zweiten äußeren Abschnitts nicht mit der Achse des ersten äußeren Abschnitts zusammenfällt, wobei die Achse des zweiten äußeren Abschnitts jedoch mit der Achse des inneren zylindrischen oder konischen Abschnitts konzentrisch ist.

Bauteile der vorgenannten Art lasen sich in der Regel nicht mittels der herkömmlichen bekannten Umformverfahren herstellen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein metallisches etwa topfförmiges einstückiges (einteiliges) Bauteil mit rotationssymmetrischen Abschnitten, welches nach einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
Besonders bevorzugt ist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gegenstand ein Gasfederungstopf, insbesondere für die Federung eines Automobils.
Die in den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines durch Tiefziehen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohlings;
2 einen schematisch vereinfachten Längsschnitt durch den Rohling von 1;
3 eine perspektivische Ansicht des Rohlings, in der dieser teilweise aufgeschnitten ist;
4 eine perspektivische Darstellung, in der das fertige Bauteil zur Veranschaulichung des Ausmaßes der Umformung in den Rohling hinein projiziert wurde;
5 eine perspektivische Ansicht des aus dem Rohling hergestellten Bauteils nach der weiteren Umformung;
6 eine weitere perspektivische Ansicht des Bauteils von unten.
Es wird nun nachfolgend zunächst auf die 1 bis 3 Bezug genommen und anhand dieser die Herstellung eines Rohlings nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert. 1 zeigt den Rohling 10, der durch Tiefziehen in mehreren Schritten aus einer flachen Ronde hergestellt wird in perspektivischer Ansicht. Man erkennt den äußeren leicht konischen Abschnitt 11, der an seinem oberen Ende in einen kürzeren zylindrischen Abschnitt 11a übergeht. Man kann weiterhin den inneren Dom erkennen, der aus dem inneren zylindrischen Abschnitt 13 und einem radialen Abschnitt 14 gebildet ist, der in der Mitte ein Loch 16 aufweist. Man kann in 1 auch erkennen, dass dieser Dom exzentrisch zu dem äußeren Abschnitt 11, 11a liegt, wohingegen die äußeren Abschnitte 11, 11a, die sich im Wesentlichen in axialer Richtung des Bauteils (bzw. zunächst des Rohlings 10) erstrecken, in sich bezüglich einer zum Dom exzentrischen Achse rotationssymmetrisch sind.
2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Rohling 10, wobei dieser jedoch gegenüber der 1 um 180° gedreht gezeigt ist. Man erkennt den ersten äußeren konischen Abschnitt 11, der bezüglich einer ersten Achse rotationssymmetrisch ist und der mit einem sich von dem ersten Abschnitt 11 aus in radialer Richtung einwärts erstreckenden Abschnitt 12 verbunden ist. Dieser Abschnitt 12 ist wiederum an seinem radial inneren Ende verbunden mit einem inneren zylindrischen Abschnitt 13, der bezüglich einer zweiten Achse 17 rotationssymmetrisch ist, die exzentrisch zu der ersten Achse angeordnet ist. Dieser innere zylindrische Abschnitt 13 erstreckt sich von dem radial einwärts gerichteten Abschnitt 12 aus in die gleiche Richtung wie der äußere konische Abschnitt 11. Im Bereich des inneren (etwa) zylindrischen Abschnitts 13 liegt in der Wandung des Bauteils im Krümmungsradius ein Wendepunkt, so dass sich der an dem anderen Ende des inneren Abschnitts 13 anschließende Abschnitt 14 wieder radial einwärts erstreckt. Dieser radiale Abschnitt 14 hat in der Mitte ein Loch 16, welches zentrisch ist zu der Achse 17.
Der in 2 gezeigte Rohling 10 hat also insgesamt eine äußere Form eines Topfs, dessen äußere Wand der äußere konische Abschnitt 11 mit dem zylindrischen Abschnitt 11a bildet und dessen Boden von dem radialen Abschnitt 12 gebildet ist, wobei jedoch in diesem Topf ein Dom liegt, der den inneren axialen Abschnitt 13 und den radialen Abschnitt 14 umfasst, mit der Maßgabe, dass dieser Dom in dem Topf nicht konzentrisch sondern exzentrisch liegt. Dadurch ist auch der den Boden des Topfs bildende Abschnitt 12 wie man in 2 gut erkennt auf einer Seite der Achse 17 kürzer (dieser Abschnitt ist mit 12a bezeichnet) als auf der anderen Seite der Achse.
Man erkennt weiterhin in 2, dass die axiale Erstreckung des inneren Abschnitts 13 und damit die Höhe des Doms vergleichsweise groß ist, so dass bei der Herstellung des Rohlings durch Tiefziehen für das Ziehen des Doms mehrere Schritte notwendig sind. Dies können beispielsweise bis zu sechs Tiefziehschritte sein.
3 zeigt eine Darstellung des Rohlings 10 in perspektivischer Ansicht, wobei dieser jedoch längs aufgeschnitten ist. Man sieht, dass der Rohling noch weitere Verformungen aufweist, die bereits in dem Tiefziehprozess eingebracht werden können. Dies sind zum Beispiel Sicken 18 im Bereich des Doms, die in diesen radial nach außen eingedrückt werden, weitere Verformungen im Bodenbereich (radialer Abschnitt 12) des Topfs. Auch ist die Wandung des Doms (innerer zylindrischer Abschnitt 13) nicht genau zylindrisch, sondern weist noch kleinere Versprünge auf. Der Rohling 10 ist somit bereits ein recht komplexes Bauteil, welches einen mehrstufigen Tiefziehprozess zu seiner Herstellung bedarf, wobei die Herstellung jedoch einstückig (einteilig) aus einer flachen Ronde erfolgen kann. Der Dom ist in das topfförmige Bauteil tief eingezogen und zudem liegt der Dom noch zur Achse der äußeren Wandung 11, 11a exzentrisch. Es sind jedoch noch aufwändige weitere Umformungen erfindungsgemäß an dem in den 1 bis 3 gezeigten Rohling 10 erforderlich, die in weiteren Tiefziehoperationen nicht möglich sind. Deshalb erfolgt die weitere Umformung des Rohlings zu dem endgültigen Bauteil durch Drücken (Rollieren).
Um die Komplexität des weiteren Umformprozesses und die damit verbundenen Veränderungen in der Form und auch in den Abmessungen zu verdeutlichen, zeigt die 4 eine perspektivischen Ansicht, bei der das endgültige Bauteil 20 in einen Rohling 10 der zuvor beschriebenen Art hinein projiziert wurde. Man sieht, dass sich bei der weiteren Umformung durch Drücken das Bauteil 20 in axialer Richtung gegenüber dem Rohling noch erheblich verlängert, wobei sich der Durchmesser entsprechend nicht unwesentlich reduziert. Alle weiteren Verformungen geschehen durch Drücken ohne dass eine spanende Bearbeitung des Werkstücks vorgesehen ist. Dabei wird die äußere Wandung des Rohlings 10 mit dem konischen abschnitt 11 und dem zylindrischen Endabschnitt 11a nur an einer Seite des Werkstücks so eingedrückt, dass eine bauchige Exzentrizität 21 entsteht. Dadurch schafft man ein Bauteil, welches an einer Seite mehr Volumen aufweist, dagegen aber an der gegenüber liegenden Seite nur wenig Bauraum beansprucht. Dies ist durch die besonderen Anforderungen für einen solchen Gasfederungstopf, der bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, notwendig.
Wie 4 zeigt, erhält das Bauteil 20 in einem oberen im Wesentlichen axialen Abschnitt, der oberhalb der Exzentrizität 21 liegt beispielsweise noch umlaufende Rillen 22. Ein etwa zylindrischer Endabschnitt 23 wird durch Drücken profiliert, so dass er eine zahnartige Außenprofilierung 24 erhält, dabei aber innen glatt ist. Die Wandstärke wird dabei also partiell verringert. Die zahnartige Außenprofilierung 24 des Bauteils 20 dient für die Befestigung eines Faltenbalgs an dem Gasfederungstopf.
Die 5 und 6 zeigen noch einmal das Bauteil 20 nach Abschluss des Umformprozesses jeweils in perspektivischer Ansicht, einmal von oben und einmal von unten. In 5 erkennt man, dass durch den Drückprozess ein zweiter äußerer mindestens teilweise zylindrischer rotationssymmetrischer Abschnitt 15 entsteht, der den ersten Abschnitt 11 in axialer Richtung des Bauteils verlängert, wobei die Achse dieses zweiten äußeren Abschnitts 15 nicht mit der Achse des ersten äußeren Abschnitts 11 zusammenfällt, wobei die Achse des zweiten äußeren Abschnitts 15 jedoch mit der Achse 17 (siehe auch die 1 bis 3) des inneren zylindrischen Abschnitts 13, nämlich des Doms konzentrisch ist. Man kann in 5 noch einen Teil des Doms, nämlich den radialen Abschnitt 14 mit dem Loch 16 erkennen, durch welches die Achse 17 verläuft. Diese Achse 17 ist also gleichzeitig die Mittelachse des gesamten rotationssymmetrischen oberen Abschnitts 15 des Bauteils, welches oberhalb der Exzentrizität 21 liegt. Der Dom liegt hingegen exzentrisch innerhalb des unteren Bereichs des Bauteils, welcher im Wesentlichen aus dem Abschnitt 1 des Rohlings gebildet wird und welcher unterhalb der Exzentrizität 21 liegt. Die exzentrische Lage des Doms bezüglich des äußeren Abschnitts 11, 11a war bereits oben unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert worden.
In 6 schaut man unten auf den Boden des fertigen Bauteils 20 und sieht daher quasi in den Dom hinein. Man erkennt auch hier gut die exzentrische Lage des Doms bezogen auf den Boden, gebildet aus dem radialen Abschnitt 12 des Rohlings. Man erkennt, dass dieser Boden des Bauteils auch noch eingedrückte Sicken 25 aufweist, die bereits im Tiefziehprozess in den Rohling eingebracht werden. Der konische äußere Abschnitt 11 der Wand des Rohlings ist noch teilweise vorhanden. Die durch das Loch 16 gehende Achse fällt mit der Achse des oberen teilweise zylindrischen Abschnitts 15 des Bauteils zusammen (siehe 5). Im Bereich des oberen zylindrischen Abschnitts 15 hat das Bauteil 20 einen geringeren Durchmesser als in dem verbleibenden äußeren unteren konischen Abschnitt 11. Der obere in der Grundform zylindrische Abschnitt 15 umfassend die Rillen 22, die Profilierung 24 und den zylindrischen Endabschnitt 23 (siehe 4) wird beim Drückprozess aus dem Material des oberen zylindrischen Abschnitts 11a und teilweise noch aus dem des konischen Abschnitts 11 geformt, ebenso wie die Exzentrizität 21.

10: Rohling
11: konischer Abschnitt
11a: zylindrischer Abschnitt
12: radialer Abschnitt
13: innerer zylindrischer Abschnitt
14: radialer Abschnitt
15: oberer zylindrischer Abschnitt
16: Loch
17: Achse
18: Sicken
20: Bauteil
21: Exzentrizität
22: Rillen
23: zylindrischer Endabschnitt
24: Profilierung
25: Sicken

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10029317 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines metallischen etwa topfförmigen Bauteils mit rotationssymmetrischen Abschnitten durch Umformung aus einem Flachmaterial dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst aus dem Flachmaterial in einem ein oder mehrere Schritte umfassenden Tiefziehprozess einen topfförmigen Rohling (10) herstellt, der als Ausgangswerkstück für einen weiteren Umformprozess dient, welcher mindestens einen Schritt umfasst, in dem ein Drücken des Werkstücks vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefziehprozess mindestens zwei Tiefziehschritte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nachfolgende weitere Umformprozess mindestens zwei Schritte umfasst, in denen das Werkstück gedrückt wird, wobei zwischen diesen beiden Schritten ein Umspannen vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man in dem Tiefziehprozess einen Rohling (10) herstellt, welcher mindestens zwei miteinander verbundene, in sich jeweils rotationssymmetrische, Abschnitte (11, 13) aufweist, deren Achsen zueinander exzentrisch angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man in dem Tiefziehprozess einen Rohling (10) herstellt, dessen Wandung im Querschnitt gesehen einen Krümmungsverlauf mit mindestens einem Wendepunkt aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Herstellung des Rohlings (10) in mindestens einem Umformschritt in Teilbereiche des Werkstücks Sicken (18) einbringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem weiteren Umformprozess zunächst durch Drücken (Rollieren) einen Teilbereich des Werkstücks formt, in dem die Wandung des Werkstücks auf gleicher axialer Höhe über den Umfang des Werkstücks gesehen einen sich ändernden Krümmungsverlauf aufweist, zur Erzeugung einer Exzentrizität (21).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Erzeugung der Exzentrizität in mindestens einem weiteren Schritt durch Drücken einen in sich rotationssymmetrischen Abschnitt des Werkstücks weiter verformt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den rotationssymmetrischen Abschnitt durch Drücken umlaufende Rillen (22) oder eine umlaufende Profilierung (24) eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man in dem nachfolgenden weiteren Umformprozess durch Drücken einen Abschnitt (15) des Werkstücks bearbeitet, der zu einem Teilabschnitt (13, 14) des im Tiefziehprozess hergestellten Rohlings (10) konzentrisch ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefziehprozess mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Tiefziehschritte umfasst und der nachfolgende weitere Umformprozess mindestens zwei Drückschritte umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach diesem aus einem Flachmaterial mit gleichmäßiger Materialstärke ein einstückiges (einteiliges) Bauteil mit in Teilbereichen unterschiedlichen Wandstärken hergestellt wird.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung eines metallischen etwa topfförmigen Bauteils mit rotationssymmetrischen Abschnitten aus einem Stück, welches die nachfolgend genannten Merkmale aufweist: – mindestens einen ersten äußeren konischen oder zylindrischen Abschnitt (11), der bezüglich einer ersten Achse rotationssymmetrisch ist; – mindestens einen sich von dem ersten Abschnitt (11) aus in radialer Richtung einwärts erstreckenden Abschnitt (12); – mindestens einen inneren zylindrischen oder konischen Abschnitt (13), der bezüglich einer zweiten Achse rotationssymmetrisch ist, die exzentrisch zu der ersten Achse angeordnet ist; – mindestens einen zweiten äußeren mindestens teilweise zylindrischen rotationssymmetrischen Abschnitt (15), der den ersten Abschnitt (11) in axialer Richtung des Bauteils verlängert, wobei die Achse dieses zweiten äußeren Abschnitts (15) nicht mit der Achse des ersten äußeren Abschnitts (11) zusammenfällt, wobei die Achse des zweiten äußeren Abschnitts (15) jedoch mit der Achse (17) des inneren zylindrischen oder konischen Abschnitts (13) konzentrisch ist.
Metallisches etwa topfförmiges einstückiges (einteiliges) Bauteil mit rotationssymmetrischen Abschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
Gasfederungstopf, insbesondere für die Federung eines Automobils, dadurch gekennzeichnet, dass dieser nach einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.