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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Polrohres
einer Hubmagnetanordnung, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs
1 aufweist.
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Bekannte
Verfahren zur Herstellung eines Polrohres für Hubmagnete, z. B. zur Betätigung von Hydraulikventilen
sind mechanische Fügeverfahren in
Form von Steck-, Schnapp- und Klemmverbindungen oder Umformtechniken.
Es werden u. a. Hubbegrenzungen und Rohrstücke gefügt. Allerdings verursachen
mechanische Fügeverbindungen
in der Regel verfahrensbedingte geometrische und konstruktive Unebenheiten.
Beim Crimpen bzw. Bördeln
werden die Fügepartner
durch plastische Verformung miteinander verbunden, so dass Grate
entstehen, die eine Nacharbeit erforderlich machen. Durch die Kaltverformung
steigt zudem die Festigkeit des Werkstoffes und somit die Rissbildungsneigung
des Werkstoffes.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, dass eine zuverlässige mechanische
Verbindung möglichst
einfach und kostengünstig
erzeugt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polrohres
einer Hubmagnetanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Aufgabe wird ebenso durch ein Polrohr gelöst, das nach einem solchen
Verfahren hergestellt ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung mit einem
büchsenförmig ausgebildeten
Polrohrkörper,
der sich in einen Polabschnitt sowie einen Rohrabschnitt und eine
Hubbegrenzung gliedert, umfasst die folgenden Schritte:
Das
Bereitstellen des Rohrabschnittes,
das Bereitstellen der Hubbegrenzung
und/oder des Polabschnittes mit jeweils ei ner an der Außenseite radial
umlaufenden Nut,
das Anordnen eines freien Endes des Rohrabschnittes über der
jeweiligen Nut und
das Einformen des Rohrabschnittendes formgenau in
die Nut durch kontinuierliches Reduzieren auf seinem gesamten Umfang.
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Dieses
Verfahren erlaubt es, kostengünstig eine
mechanische Fügeverbindung
mit hoher Druckfestigkeit unter Beibehaltung der Oberflächenbeschaffenheit
und der Beschaffenheit des Werkstoffes, insbesondere des Korrosionsschutzes
und ohne Nachbearbeitung zu erzeugen. Insbesondere erfolgt die Einformung
nicht punktuell wie beim Crimpen, sondern durch gleichmäßige Reduzierung über den gesamten
Umfang.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
einer Hubmagnetanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfolgt
das Einformen des Rohrabschnittes durch ein Rundknetverfahren, läuft der
Umformprozess schnell und kostengünstig ohne Nachbearbeitung
ab.
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Das
Rundkneten ist ein spanloses, inkrementelles Umformverfahren für das Reduzieren
des Querschnittes u. a. von Rohrstücken und es erzeugt große Umformgrade
ohne Wärmebehandlung.
Das Verfahren eignet sich auch für
die Umformung spröder
Werkstoffe. Dies ist auf den günstigen
Spannungszustand während
der Umformung und auf den homogenen Umformablauf zurückzuführen.
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Rundkneten
ermöglicht
einen ununterbrochenen Faserverlauf im Werkstück. Die durch die Umformung
eingebrachte Kaltverfestigung des Werkstoffs lässt sich für die Bauteilfestigkeit nutzen. Die
durch das Rundkneten erzeugte Oberflächenqualität hat das Niveau geschliffener
Flächen.
Die einhaltbaren Toleranzen sind so eng, dass sich eine spanende
Nacharbeit zumeist erübrigt.
Dadurch kann Werkstoff eingespart und die Prozesskette verkürzt werden.
Konsequenz sind niedrige Stückkosten.
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Wenn
das Einformen des Rohrabschnittes mittels eines elektromagnetischen
Pulsformungsverfahrens erfolgt, insbesondere einem elektromagnetischen
Pulsfugen, dann wird eine konstante und formgenaue sowie druckfeste
Umformung der Fügepartner
ohne Gratbildung erreicht.
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Bei
diesem Verfahren wird die Kraftwirkung eines impulsförmigen Magnetfelds
zur Beschleunigung und zur anschließenden Verformung von Deformationselementteilen
aus elektrisch leitfähigem
Material genutzt. Die Verformung erfolgt ohne Beschädigung der
Oberflächen.
Werkzeuge sind Spulen und Feldübersetzer,
die von einem Stromimpuls durchflossen ein pulsartiges magnetisches
Feld erzeugen, das mittels Induktion und über die Erzeugung eines Wirbelstromes
im Werkstück
auf die eingelegten, elektrisch leitfähigen Elemente eine pulsartige
und abhängig
von der Stromstärke
sehr hohe Kraft ausübt.
Es erfolgt sofort eine plastische Verformung, wenn die Kraft über der
Fließgrenze
des Werkstückes
liegt. Aufgrund der hohen Wiederholgenauigkeit des Verformungsvorganges
in nur 0,1 s werden die Herstellkosten reduziert.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung hat die Hubbegrenzung eine Anlagefläche, an
welche das Rohrabschnittende einfach und schnell zur Anlage gebracht
wird und somit präzise positioniert
ist.
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Dadurch
dass sich der Rohrabschnitt in einen Hauptabschnitt mit normaler
Wandstärke
und in einen hubbegrenzungsseitigen Fügeabschnitt mit geringerer
Wandstärke
aufteilt, kann die nötige
Verformungsenergie reduziert werden, Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weitet sich der Fügeabschnitt
an einer Schulter innen auf und geht in einen Einformabschnitt mit
reduzierter Wandstärke
bei erweitertem Innendurchmesser über. Die reduzierte Wandstärke erlaubt
ein Reduzieren der Verformungsenergie. Wenn die Hubbegrenzung rohrabschnittseitig
eine Dichtung zur Druckentlastung aufweist, kann die Wandstärke zusätzlich reduziert
werden, da im Fügebereich
nur noch Zugkräfte,
nicht aber Tangential- oder Radialkräfte auftreten.
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Vorzugsweise
weist die Hubbegrenzung eine die Ringnut rohrabschnittseitig begrenzende
Aufwölbung
auf, die eine Umformkante bildet, an der der Einformabschnitt in
einem Winkel zwischen 90° und 130° umgebogen
ist. Durch die Geometrie ist die Fügeverbindung besonders zugfest.
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Die
Aufwölbung
dient zudem als Anlagefläche
für die
Schulter, das vereinfacht die Anordnung der Fügepartner vor der Umformung.
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Nachfolgend
werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme
auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 einen
Längsschnitt
eines erfindungsgemäßen Polrohres,
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2 die
Grundzüge
eines Ablaufschemas für
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung.
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In
der 1 ist ein büchsenförmig ausgebildeter
Polrohrkörper 1 dargestellt,
welcher sich axial in einen Polabschnitt 2, einen Rohrabschnitt 3 und eine
Hubbegrenzung 4 gliedert, die gemeinsam einen Aufnahmeraum 5 für einen
Anker eines Hubmagneten bilden.
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Die
Hubbegrenzung 4 hat an ihrer Außenseite eine radial umlaufende
Nut 6. Der Rohrabschnitt 3 weist einen Hauptabschnitt 7 mit
regulärer
Wandstärke
und einen stirnseitigen Fügeabschnitt 8 mit
geringerer Wandstärke
auf.
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Der
Fügeabschnitt 8 weitet
sich innen an einer Schulter 9 auf und geht in einen Einformabschnitt 10 mit
reduzierter Wandstärke
bei erweitertem Durchmesser über.
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Die
Hubbegrenzung 4 besitzt eine Anlagefläche, die sich durch eine die
Ringnut 6 rohrabschnittseitig begrenzende Aufwölbung 12 ergibt.
Die Aufwölbung 12 bildet
für das
Rohrabschnittende 11 eine Umformkante 13. Die
Hubbegrenzung besitzt am rohrabschnittseitigen Ende 11 eine
zusätzliche
Ringnut 14 zur Aufnahme eines Dichtringes 15.
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In
der oberen Bildhälfte
ist der Rohrabschnitt 3 nicht eingeformt, in der unteren
Bildhälfte
ist der Rohrabschnitt 3 über die Umformkante 13 in
einem Winkel von 120° eingefügt.
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Der
Polabschnitt 2 hat an seiner Außenseite eine radial umlaufende
Nut 6',
der Gestalt, dass die Nut 6' rohrabschnittseitig
eine schräg
angestellte Seitenwand 16 besitzt und die zweite Seitenwand 17 eine
Flanke eines Außenringes 18 bildet.
Der Polabschnitt 2 besitzt am rohrabschnittseitigen Ende
eine zusätzliche
Ringnut 14' zur
Aufnahme eines Dichtringes 15'. Bei dem polabschnittseitigen
Ende 11' des Rohrabschnittes 3 ist
die Wandstärke
im Gegensatz zu dem hubbegrenzungsseitigen Rohrabschnittende 11 nicht
reduziert.
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Oft
ist auch der Pol- 2 und Rohrabschnitt 3 einstückig ausgeführt, es
ist jedoch auch eine Fügeverbindung
zwischen diesen beiden Abschnitten möglich, wie gezeigt. Dann wäre auch
die Ausbildung des polabschnittseitigen Endes 11' des Rohrabschnittes 3 mit
einem Fügeabschnitt
entsprechend der Ausführung
des hubbegrenzungsseitigen Endes 11 des Rohrabschnittes 3 möglich.
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Das
in 2 abgebildete Ablaufschema zeigt das Einformen
des Rohrabschnittes 3.
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In
einem ersten Schritt s1 wird der Rohrabschnitt 3 bereitgestellt.
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In
einem zweiten Schritt s2 wird die Hubbegrenzung 4 und/oder
der Polabschnitt 2 bereitgestellt.
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In
einem dritten Schritt s3 wird das Rohrabschnittende 11 über die
Hubbegrenzung 4 geschoben, bis das Rohrabschnittende 11 an
der Anlagefläche
der Hubbegrenzung 4 anschlägt und/oder das Rohrabschnittende 11' wird über den
Polabschnitt 2 mit Anschlag am Außenring 18 angeordnet.
Zuvor wird der Anker, die Antiklebscheibe und ggf. der Stößel montiert.
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In
einem vierten Schritt s4 erfolgt das formgenaue Einpassen in die
Ringnut 6 der Hubbegrenzung 4 durch das kontinuierliche
Reduzieren des Rohrabschnittendes 11 auf seinem gesamten
Umfang.
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Beim
Einformen des Rohrabschnittes 3 durch das Rundknetverfahren
wird das jeweilige Ende 11 bzw. 11' des Rohrabschnittes 3 über der
jeweiligen Nut 6 bzw. 6' angeordnet. Wird der Rohrabschnitt 3 mit
der Hubbegrenzung 4 verbunden, wird die Schulter 9 des
Rohrabschnittes 3 mit der Umformkante 13 der Hubbe grenzung 4 zur
Anlage gebracht. Wird der Rohrabschnitt 3 mit dem Polabschnitt 2 verbunden,
wird das Rohrabschnittende 11' über dem Polabschnitt 2 angeordnet,
bis es am Außenring 18 des
Polabschnittes anliegt.
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Nach
Einbringen in eine Rundknetmaschine erfolgt die inkrementelle Umformung
des jeweiligen Rohrabschnittendes 11, 11' mittels Werkzeugsegmenten,
die in schneller Folge gleichzeitig radiale Auf- und Abwärtsbewegungen
durchführen.
Bei jeder Abwärtsbewegung
des Werkzeugsatzes wird ein Teil des Werkstückes umgeformt, bis der gesamte
Querschnitt reduziert ist. Die erzeugte Oberflächenqualität hat das Niveau geschliffener
Flächen.
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Wenn
das Einformen des Rohrabschnittes mittels eines elektromagnetischen
Pulsformungsverfahrens erfolgt, werden der Rohrabschnitt 3 und
die Hubbegrenzung 4 bzw. der Polabschnitt 2, wie
im vorigen Absatz beschrieben, übereinander
angeordnet und in das Werkzeug eingelegt. Bei diesem Verfahren wird
die Kraftwirkung eines impulsförmigen
Magnetfelds zur Beschleunigung und zur anschließenden Verformung von Deformationselementen
aus elektrisch leitfähigem
Material genutzt. Werkzeuge sind Spulen und Feldübersetzer, die von einem Stromimpuls
durchflossen ein pulsartiges magnetisches Feld erzeugen, das mittels
Induktion und über
die Erzeugung eines Wirbelstromes im Rohrabschnitt 3 eine pulsartige
und abhängig
von der Stromstärke
sehr hohe, nach innen gerichtete Kraft ausübt. Es erfolgt sofort eine
plastische Verformung, wenn die Kraft über der Fließgrenze
des Rohrabschnittes 3 liegt. Die Verformung erfolgt ohne
Beschädigung
der Oberflächen.
Aufgrund der hohen Wiederholgenauigkeit des Verformungsvorganges
in nur 0,1 s werden die Herstellkosten reduziert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird verwendet, um zumindest 2 Bauteile zu fügen, der Rohrabschnitt und
die Hubbegrenzung und/oder der Rohrabschnitt und der Polabschnitt
werden gefügt.
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- 1
- Polrohrkörper
- 2
- Polabschnitt
- 3
- Rohrabschnitt
- 4
- Hubbegrenzung
- 5
- Aufnahmeraum
- 6,
6'
- Nut
- 7
- Hauptabschnitt
- 8
- Fügeabschnitt
- 9
- Schulter
- 10
- Einformabschnitt
- 11,
11'
- Rohrabschnittende
- 12
- Aufwölbung
- 13
- Umformkante
- 14,
14'
- Ringnut
- 15,
15'
- Dichtring
- 16
- Seitenwand
- 17
- Seitenwand
- 18
- Außenring