DE102011000845B4

DE102011000845B4 - Verfahren zum Biegen und axialen Stauchen eines Rohres und Vorrichtung hierzu

Info

Publication number: DE102011000845B4
Application number: DE201110000845
Authority: DE
Inventors: Walter Bauer; Ekkehardt Wenkel
Original assignee: FFG WERKE GmbH
Current assignee: Ffg Werke De GmbH
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: DE102011000845A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines Rohres (14) sowie eine Rohrbiegevorrichtung (10). Vor oder während dem Biegen eines Biegeabschnitts (13) des Rohres (14) werden an beiden Stirnflächen (43) der Rohrenden (44), (45) an der Biegeaußenseite (30) in einem Umfangsabschnitt (42) Axialkräfte (F) eingeleitet. Dadurch findet von beiden Axialseiten ein Materialfluss in den Biegeabschnitt (13) statt. Der durch das Biegen an der Biegeaußenseite (30) verursachten Materialschwächung wird auf diese Weise entgegengewirkt. Bei Rohrenden (44, 45) sind beim Biegevorgang lose und nicht fest eingespannt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines Rohres sowie eine Rohrbiegevorrichtung. Dabei wird ein gerades Rohr, das insbesondere eine hohlzylindrische Form mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, in einem Biegeabschnitt mit einem vorgegebenen Radius gebogen.
Derartige Verfahren und Rohrbiegevorrichtungen sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 199 26 330 C2 eine Biegevorrichtung für Rohre mit einer feststehenden Aufnahme, in die ein Rohrende eingespannt wird, In das Rohr wird ein Biegedorn eingesteckt, um den Rohrkanal von innen zu stützen. Das andere, lose Rohrende wird um einen Stützkörper gebogen. Der Biegedorn ist flexibel und erstreckt sich entlang des gesamten Biegeabschnitts im Rohr.
Das Problem bei einem solchen Biegevorgang besteht darin, dass das Rohr im Biegebereich anschließend unterschiedlich große Wandstärken aufweist. Während an der Biegeinnenseite mit kleinerem Biegeradius eine Stauchung des Materials erfolgt, wird das Material auf der gegenüber der Rohrlängsachse diametral entgegengesetzten Biegeaußenseite mit größerem Biegeradius geschwächt. Eine solche Materialschwächung ist unerwünscht. Die erforderliche Wandstärke eines Rohres ist durch die Anwendung und den Einsatz des. Rohres vorgegeben, damit das Rohr die erforderliche mechanische Belastbarkeit aufweist. Dies führt dazu, dass für die Herstellung eines Rohrbogens gerade Rohrstücke mit einer größeren Wandstärke verwendet werden, als dies eigentlich notwendig wäre. Aufgrund der Materialschwächung im Biegeaußenbereich nach dem Biegen bleibt dann die erforderliche Mindestwandstärke in den geschwächten Bereichen erhalten. In den anderen Rohrbereichen ist das Rohr allerdings dicker als nötig. Dies führt zu einen erhöhten Materialverbrauch. Auch das Gewicht eines solchen Rohrbogens ist größer als nötig, was beispielsweise beim Einsatz in Fahrzeugen unerwünscht ist.
Um diesem Problem abzuhelfen wird in DD 296 431 A5 vorgeschlagen, das Halbzeug für das Herstellen eines dickwandigen Rohrbogens so vorzufertigen, dass der Durchflusskanal des geraden Halbzeugs exzentrisch verläuft, um einen geraden Hohlkörper zu halten, der auf der Biegeinnenseite und auf der Biegeaußenseite unterschiedlich große Wandstärken aufweist. Es wird alternativ vorgeschlagen, das ursprünglich gerade Halbzeug vor dem Herausbohren des Durchströmkanals entlang der Längsachse des Strömungskanals mit einer Krümmung zu versehen und den Durchströmkanal im Bezug auf die Endflächen des Halbzeugs zentrisch zu bohren. Auch dadurch werden unterschiedlich dicke Wandstärken vor dem Biegevorgang erreicht. Der Aufwand und Materialverbrauch hierfür ist allerdings sehr groß.
Ein ähnliches Verfahren ist auch in JP 59163024 A beschrieben. Dort wird ein Rohrstück mit geradem zylindrischen Durchgangskanal als Halbzeug hergestellt. Die Rohrwand ist in Umfangsrichtung ungleichmäßig dick, wobei die Rohrwand an der Biegeaußenseite dicker ist als auf der diametral gegenüberliegenden Biegeinnenseite. Durch das Anschließende Biegen des Rohrstücks mithilfe von zwei Biegearmen gleicht sich die Wandstärke aus.
Aus US 2006/0053854 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen eines Rohes bekannt. Es sind zwei Biegearme vorhanden, die relativ zueinander schwenkbar gelagert sind. Der Biegeradius wird durch einen Eckradius eines der beiden Biegearme vorgegeben. Zur Abstützung des Rohrs an dessen Innenfläche wird ein Biegedorn von einem Ende her in das Rohr eingeführt. Ein Drückteil bewirkt eine Axialkraft gegen einen Umfangsabschnitt an der Biegeaußenseite eines der beiden Rohrenden. Das andere Rohrende kann ebenfalls axial beaufschlagt werden oder frei sein von Axialkräften.
Es kann daher als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine Materialschwächung im Biegeaußenbereich eines Biegeabschnitts des gebogenen Rohres zumindest vermindert und die geeignet ist, Rohre mit konzentrisch zur Außenwand verlaufendem Strömungskanal als Ausgangsmaterial zu verwenden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
Durch die Erfindung können als Ausgangsmaterial Standardrohre mit hohlzylindrischer Form verwendet werden, bei denen die Außenfläche des Rohres konzentrisch zur Innenfläche des Rohres, also zur Wand des Kanals verläuft. Ein Biegedorn wird in das Rohr eingebracht, der an der Innenfläche des Rohres anliegt und das Rohr von innen abstützt. Vor oder während des Biegevorgangs wird von beiden Rohrenden her eine Axialkraft erzeugt, wodurch ein axialer Materialfluss entlang der Rohrlängsachse erzeugt wird. Diese Axialkraft wird durch zwei Drückteile einer Drückeinrichtung aufgebracht. Die beiden Drückteile wirken lediglich auf einen Umfangsabschnitt des Rohres. Dieser Umfangsabschnitt verläuft im Biegeaußenbereich, also in dem Umfangsbereich des zu biegenden Rohres, in dem das gebogene Rohr einen größeren Biegeradius aufweist. Auf dieser Biegeaußenseite findet im zu biegenden Biegeabschnitt des Rohres eine Materialschwächung statt, die durch das axiale Stauchen ausgeglichen wird. Da von beiden Rohrenden eine Axialkraft aufgebracht wird, kann ein ausreichend großer Materialfluss in axialer Richtung in den Biegeabschnitt bis zu einer Biegemittelebene erfolgen. Auf diese Weise kann die Materialschwächung der Rohrwand auf der Biegeaußenseite im Biegeabschnitt zumindest vermindert und im Idealfall vollständig kompensiert werden.
Da ein solcher Materialfluss an der Biegeinnenseite unerwünscht ist, wird die Axialkraft ausschließlich auf den Umfangsabschnitt an der Biegeaußenseite beschränkt. An der Biegeinnenseite wird beim Biegen das Material ohnehin gestaucht, wodurch eine Wandverstärkung stattfindet. Ein zusätzliches axiales Stauchen an der Biegeinnenseite würde zu einer weiteren Materialverstärkung an der Biegeinnenseite und damit zur Gefahr von Falten oder Knicken führen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist diese Gefahr vermieden.
Ein weiterer Erfindungsaspekt, der auch unabhängig von den anderen beschriebenen Ausgestaltungsmerkmalen realisierbar ist, ist darin zu sehen, dass das Rohr während des Biegens an beiden Rohrenden lose gehalten ist. An keinem Rohrende ist das Rohr fest und unbeweglich eingespannt. Während des Biegevorgangs werden von beiden Rohrenden her jeweils ein Biegedorn eingesteckt, der in etwa bis zur Biegemittelebene in das Rohr eingreift. Die Biegedorne werden während des Biegevorgangs nach und nach von der Biegemittelebene entfernt aus dem Rohr herausgezogen. Es findet ein Biegevorgang statt, bei dem beide Rohrenden gegenüber der feststehenden Biegemittelebene verschwenkt werden. Gleichzeitig oder vorher wird durch die beiden Drückteile eine axiale Stauchung an der Biegeaußenseite des Rohres durchgeführt.
An der Biegeaußenseite des Rohres weist die Vorrichtung eine erste Leiste sowie eine zweite Leiste aufweisen. Die beiden Leisten liegen im Biegeabschnitt auf der Biegeaußenseite an der Rohraußenwand an. Dabei begrenzt der Spalt zwischen den beiden Leisten und dem wenigstens einen im Inneren des Rohrs angeordneten Biegedorn den Bereich, der durch das Aufbringen der Axialkräfte und das Stauchen des Rohres an der Biegeaußenseite vollständig durch das Material des Rohres gefüllt werden soll. Mit anderen Worten bestimmt dieser Spalt die sich beim axialen Stauchen ergebene Wandstärke des Rohres an seiner Biegeaußenseite.
Findet das axiale Stauchen vor dem Biegen statt, so kann die Breite des Spalts an verschiedenen Stellen unterschiedlich groß sein und insbesondere ausgehend von der Biegemittelebene zu beiden Seiten hin abnehmen. Dadurch wird vor dem Biegen durch das Aufbringen der Axialkräfte an beiden Rohrenden eine Verdickung der Rohrwand an der Biegeaußenseite erreicht. Die durch das Biegen dort stattfindende Materialschwächung führt anschließend zur gewünschten Wandstärke des Rohres im Biegeabschnitt.
Es ist von Vorteil, wenn die Leisten in einem Überlappungsbereich ineinander greifen. Dabei können an der ersten Leiste und/oder der zweiten Leiste Vorsprünge vorgesehen sein, die ihm jeweils zugeordnete Ausnehmungen der jeweils anderen Leist eingreifen. Zwischen den Vorsprüngen und dem Grund der zugeordneten Ausnehmung kann in Richtung der Rohrlängsachse ein Spiel vorgesehen sein. Auf diese Weise könne sich beim axialen Stauchen aufeinander zu bewegen. Gleichzeitig ist durch die ineinander greifenden Teile der beiden Leisten im Überlappungsbereich eine ausreichend gute Abstützung der Rohraußenwand gewährleistet. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich die Möglichkeit, das erste Drückteil und die erste Leiste sowie das zweite Drückteil und die zweite Leiste relativ zueinander unbeweglich zu fixieren. Beispielsweise können ein Drückteil und die zugeordnete Leiste aus einem gemeinsamen Bauteil bestehen. Dies vereinfacht den Aufbau der Vorrichtung.
Auf der den Leisten entgegengesetzten Biegeinnenseite ist ein Biegeelement mit einer radial gekrümmten Biegefläche vorhanden. Die Biegefläche bestimmt den Biegeradius des Rohres auf der Biegeinnenseite. Das Biegeelement bzw. die Biegefläche wird durch die Biegemittelebene in zwei symmetrische Hälften geteilt. Während des Biegevorgangs verharrt das Biegeelement unbeweglich.
Vorzugsweise sind neben dem Biegeelement auf der Biegeinnenseite Glättelemente vorhanden, die die Rohraußenfläche im Bereich der Biegeinnenseite stützen und eine Faltenbildung aufgrund der Materialstauchung vermeiden. Die Glättelemente liegen flächig an einem Abschnitt der Rohraußenfläche an der Biegeinnenseite an. Währen des Biegevorgangs können sich die Glattelemente entlang der Rohrlängsachse relativ zum Rohr bewegen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung, die anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Rohrbiegevorrichtung mit einem geraden Rohr im Ausgangszustand in schematischer, blockschaltbildähnlicher Darstellung,
2 das Ausführungsbeispiel der Rohrbiegevorrichtung nach 1 mit in das Rohr eingesteckten Biegedornen vor dem Biegen,
3 das Ausführungsbeispiel der Biegevorrichtung gemäß der 1 und 2 während des Biegevorgangs,
4 eine schematische Darstellung eines Drückteils in Blickrichtung auf das zugeordnete Rohrende in Richtung der Rohrlängsachse,
5 eine äußerst schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels von zwei einander greifenden Leisten,
6 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Leiste und ein gegenüberliegend auf der Biegeinnenseite angeordnetes Glättelement und
7 bis 9 schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung der Rohrbiegevorrichtung gemäß der 1 bis 3, wobei mit dieser Rohrbiegevorrichtung ein abgewandeltes Verfahren durchgeführt wird.
In der Zeichnung ist eine Rohrbiegevorrichtung 10 dargestellt, die einen ersten Biegearm 11 sowie einen zweiten Biegearm 12 aufweist. Zwischen den beiden Biegearmen 11, 12 ist eine Biegemittelebene M gebildet. In dieser Biegemittelebene M erstreckt sich eine Biegeachse A. Um diese Biegeachse A soll eine Biegeabschnitt 13 eines Rohrs 14 gebogen werden.
Als Ausgangsmaterial dient ein hohlzylindrisches Rohr 14, dessen äußere Mantelfläche 15 konzentrisch zur inneren Mantelfläche 16 angeordnet ist. Daher kann als Ausgangsmaterial ein Standardrohr verwendet werden.
Die Biegevorrichtung 10 weist außerdem ein Biegeelement 20 auf, das auf einer Biegeinnenseite 21 angeordnet ist. Das Biegeelement 20 enthält eine Biegefläche 22, die durch die Biegemittelebene M beispielsweise mittig und/oder symmetrisch geteilt wird. Die Biegefläche 22 ist in Richtung der Rohrlängsachse L radial gekrümmt und bestimmt den Innenradius des Biegeabschnitts 13 an der Biegeinnenseite 21. Das Biegelement 20 ist feststehend. Die Beiden Biegearme 11, 12 sind gegenüber dem Biegeelement 20 schwenkbar gelagert.
An der Biegeinnenseite 21 ist auf beiden Seiten der Biegemittelebene M neben dem Biegelement 20 jeweils ein Glättelement 25 vorgesehen. Mit seiner dem Rohr 14 zugewandeten Glättfläche 26 liegt das Glättelement 25 flächig an der äußeren Mantelfläche 15 des Rohrs 14 an (6). Die Glättfläche 26 erstreckt sich in Umfangsrichtung U des Rohres 14 entlang eines ersten Umfangsabschnitts 27. Der erste Umfangsabschnitt 27 beträgt zumindest ein Viertel oder ein Drittel des Gesamtumfangs des Rohres 14 und ist kleiner als die Hälfte des Gesamtumfangs des Rohres 14.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel nimmt die Dicke der beiden Glättelemente 25 zum Biegelement 20 hin ab. Dies hat den Vorteil, dass die Glättelemente 25 während des Biegevorgangs sehr nahe an der Biegefläche 22 bzw. dem Biegeelement 20 positioniert und eine Faltenbildung oder Knickbildung an der Biegeinnenseite 21 im Biegebereich 13 vermieden werden kann. Die Dicke der Biegelemente 25 ist dabei radial zur Rohlingsachse L gemessen.
Auf der der Biegeinnenseite 21 bezüglich der Rohrlängsachse L diametral entgegengesetzten Biegeaußenseite 30 sind eine erste Leiste 31 sowie eine zweite Leiste 32 angeordnet. Die erste Leiste 31 ist mit dem ersten Biegearm 11 und die zweite Leiste 32 mit dem Biegearm 12 verbunden. Mit ihrer der äußeren Mantelfläche 15 zugewandten Stützfläche 33 liegen die beiden Leisten 31, 32 im Bereich eines zweiten Umfangsabschnitts 34 flächig an der äußeren Mantelfläche 15 des Rohres 14 an. Der zweite Umfangsabschnitt 34 erstreckt sich in Umfangsrichtung U des Rohres 14 zumindest entlang einem Viertel oder entlang einem Drittel des Außenumfangs des Rohres 14 und beträgt insbesondere weniger als die Hälfte des Außenumfangs.
Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen sowohl die erste Leiste 31, als auch die zweite Leiste 32 Vorsprünge 35 auf, die sich zur jeweils anderen Leiste 31 bzw. 32 hin erstrecken. Zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 35 einer Leiste 31 oder 32 ist eine Ausnehmung 36 gebildet. Die Ausnehmungen 36 dienen zur Aufnahme der Vorsprünge 35 der jeweils anderen Leiste 31 oder 32. 5 zeigt eine sehr stark schematisierte Prinzipdarstellung der Vorsprünge 35 und der Ausnehmungen 36 der beiden Leisten 31, 32. Die Anzahl der Vorsprünge und der zugeordneten Ausnehmungen ist variabel. Dadurch, dass die Vorsprünge 35 der einen Leiste 31 bzw. 32 in die jeweils zugeordnete Ausnehmung 36 der anderen Leiste 32 bzw. 31 eingreifen, entsteht ein Überlappungsbereich 37 in dem die Vorsprünge 35 der beiden Leisten 31, 32 sozusagen miteinander kämmend angeordnet sind. In Ausgangslage der Rohrbiegevorrichtung 10 erstrecken sich die beiden Biegearme 11, 12 im Wesentlichen rechtwinklig zur Biegemittelebene M. Die beiden Leisten 31, 32 sind dabei rechtwinklig zur Biegemittelebene M gemessen mit Abstand unter Bildung eines Spiels S zueinander angeordnet. Beispielsgemäß enden die freien Enden der Vorsprünge 35 mit dem Spiel S gegenüber dem zugeordneten Grund 38 der Ausnehmung 36, in die der Vorsprung 35 eingreift. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die beiden Leisten 31, 32 beim axialen Stauchen der beiden Rohrenden aufeinander zuzuschieben, worauf später noch im Einzelnen eingegangen werden wird.
Zu der Rohrbiegevorrichtung 10 gehören ferner ein erster Drückteil 40 sowie ein zweites Drückteil 41. Das erste Drückteil 40 ist am ersten Schwenkarm 11 und das zweite Drückteil 41 am zweiten Schwenkarm 12 angeordnet. Die Drückteile 40, 41 liegen entlang eines dritten Umfangsabschnitts 42 an der Stirnfläche 43 des jeweils zugeordneten ersten Rohrendes 44 bzw. zweiten Rohrendes 45 an. Der dritte Umfangsabschnitt 42 der Stirnfläche 43 eines Rohrendes 44, 45 befindet sich auf der Biegeaußenseite 30. Der dritte Umfangsabschnitt 42 beträgt zumindest ein Viertel oder ein Drittel des Rohrumfangs. Maximal beträgt der dritte Umfangsabschnitt 42 die Hälfte des Rohrumfangs des Rohres 14.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können das erste Drückteil 40 und die erste Leiste 31 sowie das zweite Drückteil 41 und die zweite Leiste 32 relativ zueinander unbeweglich angeordnet und beispielsweise als ein Bauteil ausgeführt sein. In diesem Fall sind das Drückteil 40, 41 und die damit verbundene Leiste 31 bzw. 32 gegenüber dem jeweiligen Schwenkarm 11, 12 linear verschiebbar gelagert. Die Drückteile 40, 41 können aber auch als separate Teile gegenüber den Leisten 31, 32 ausgestaltet sein.
Die Drückteile 40, 41 dienen dazu, auf die jeweils zugeordnete Stirnfläche 43 des zugeordneten Rohrendes 44, 45 im dritten Umfangsabschnitt 42 eine Axialkraft F in Richtung der Rohrlängsachse L auszuüben. Durch diese Axialkraft F wird das Rohr 14 an der Biegeaußenseite 30 gestaucht. Dadurch findet ein Materialfluss in Axialrichtung in dem Biegeabschnitt 13 auf der Biegeaußenseite 30 statt. Da auf beide Rohrenden 44, 45 eine Axialkraft F ausgeübt wird, ist der Materialfluss beidseitig bis zur Biegemittelebene M nahezu ungehindert möglich, so dass im Biegeabschnitt 13 auf der Biegeaußenseite 30 eine Materialschwächung durch das Biegen zumindest teilsweise ausgeglichen werden kann.
Zur Rohrbiegevorrichtung 10 gehören ferner zumindest ein und beispielsgemäß zwei Biegedorne 48. Jeder Biegedorn 48 weist wenigstens einen oder mehrere gelenkig miteinander verbundene Dornkörper 49 auf, die an einem Ende eines Stabs 50 befestigt sind. Der Außendurchmesser der Dornkörper 49 entspricht dem Innendurchmesser des zu biegenden Rohres 14. In Abwandlung hierzu können auch andere Biegedorne 48 verwendet werden, die anstelle von einem oder mehreren Dornkörpern 49 einen anderen flexiblen, biegbaren Dornabschnitt aufweisen.
Mit der Biegevorrichtung 10 lassen sich verschiedene Biegeverfahren durchführen. Ein erstes Biegeverfahren wird anhand der 1 bis 3 nachfolgend geschildert.
Zunächst wird das zu biegende Rohr 14 in die Rohrbiegevorrichtung 10 eingelegt, wobei der Biegeabschnitt 13 symmetrisch durch die Biegemittelebene M geteilt wird. Das Rohr 14 wird zwischen den beiden Leisten 31, 32 und den Glättelementen 25 gehalten. An der Biegemittelebene M liegt das Rohr auf der Biegeinnenseite 21 an der Biegefläche 22 des Biegeelements 20 an.
In dieser Ausgangslage werden in beide Rohrenden 44, 45 jeweils ein Biegedorn 48 bis nahe an die Biegemittelebene M eingesteckt. Anschließend werden die beiden Biegearme 11, 12 gegen die Biegemittelebene M verschwenkt, wobei das Rohr im Biegeabschnitt 13 um die Biegeachse A und die Biegefläche 22 gebogen wird. Die Biegedorne können während des Biegens aus dem jeweiligen Rohrende 44, 45 nach und nach herausgezogen werden. Während des Biegens drücken die Drückteile 40, 41 axial im dritten Umfangsabschnitt 42 auf die jeweilige Stirnfläche 43, wodurch gleichzeitig mit dem Biegen eine Stauchung des Rohrs an der Biegeaußenseite 30 verursacht wird. Einer durch das Biegen verursachten Materialschwächung an der Biegeaußenseite 30 wird durch das Aufbringen der Axialkräfte F entgegengewirkt. Im Bereich der Biegeaußenseite 30 wird die Rohrwand außen durch die Leisten 31, 32 und innen durch die Biegedorne 48 begrenzt. Der Spalt 53 zwischen dem Biegedorn 48 und den Leisten 31, 32 bestimmt die Wandstärke des Rohrs 14 im Biegeabschnitt 13 auf der Biegeaußenseite 30. Auf diese Weise kann durch die Axialkräfte F soviel Material entlang der Rohrlängsachse L von beiden Seiten in den Biegeabschnitt 13 transportiert werden, dass die gewünschte Wandstärke erreicht wird.
In den 7 bis 9 ist eine alternative Verfahrensvariante dargestellt. Die Rohrbiegevorrichtung 10 ist dabei so ausgestaltet, dass der Spalt 53 zwischen den Stützflächen 33 der Leisten 31, 32 und dem wenigstens einen Biegedorn 48 in Verlaufsrichtung der Rohrlängsachse L variabel einstellbar ist. Wie in 7 dargestellt, kann beim Ausführungsbeispiel sowohl die erste Leiste 31, als auch die zweite Leiste 32 gegenüber der Biegemittelebene M bzw. dem Biegedorn 48 geneigt werden, so dass der Spalt 53 an der Biegemittelebene M radial zur Rohrlängsachse L gemessen die größte Dicke aufweist. Die Dicke des Spalts 53 nimmt ausgehend von der Biegemittelebene M in beide Richtungen vorzugweise gleichmäßig ab.
Das noch gerade Rohr 14 wird bei diesem Verfahren in einem ersten Bearbeitungsschritt durch die Drückteile 40, 41 an der Biegeaußenseite 30 axial gestaucht. Die Länge des Rohrs 14 nimmt dadurch an der Biegeaußenseite 30 gegenüber der Biegeinnenseite 21 ab (8). Wenn die Drückteile 40, 41 mit der jeweils zugeordneten Leiste 31 bzw. 33 einstückig oder einteilig ausgeführt sind, dient das Spiel S zwischen den beiden Leisten 31, 32 dazu, dass eine Relativverschiebung der beiden Leisten im Überlappungsbereich 37 möglich ist. Gleichzeitig wird der Spalt 53 auch im Überlappungsbereich 37 durch die Vorsprünge 35 ausreichend begrenzt, um einen Raum zu definieren, der durch das gestauchte Material gefüllt worden soll.
Während des Aufbringens der Axialkräfte F durch die Drückteile 40, 41 kann lediglich ein Biegedorn 48 in das Rohr 14 eingesteckt sein. Dieser ragt zumindest soweit von einem Rohrende 44 oder 45 in das Rohr 14 hinein, dass er die Biegemittelebene M durchsetzt bzw. sich entlang beider Leisten 31, 32 zur Begrenzung des Spalts 53 zum Rohrinneren hin erstreckt, wie dies in den 7 bis 8 schematisch veranschaulicht ist.
Vor dem Biegen werden dann die beiden Biegedorne wie auch beim ersten Verfahren von beiden Rohrenden 44, 45 her bis etwa zur Biegemittelebene M eingesteckt. Anschließend erfolgt das Biegen des Rohrs 14 ohne das Aufbringen von Axialkräften F.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines Rohres 14 sowie eine Rohrbiegevorrichtung 10. Vor oder während dem Biegen eines Biegeabschnitts 13 des Rohres 14 werden an beiden Stirnflächen 43 der Rohrenden 44, 45 an der Biegeaußenseite 30 in einem Umfangsabschnitt 42 Axialkräfte F eingeleitet. Dadurch findet von beiden Axialseiten ein Materialfluss in den Biegeabschnitt 13 statt. Der durch das Biegen an der Biegeaußenseite 30 verursachten Materialschwächung wird auf diese Weise entgegengewirkt. Bei Rohrenden 44, 45 sind beim Biegevorgang lose und nicht fest eingespannt.
Bezugszeichenliste

10: Rohrbiegevorrichtung
11: erster Biegearm
12: zweiter Biegearm
13: Biegeabschnitt
14: Rohr
15: äußere Mantelfläche
16: innere Mantelfläche
20: Biegeelement
21: Biegeinnenseite
22: Biegefläche
25: Glättelement
26: Glättfläche
27: erster Umfangsabschnitt
30: Biegeaußenseite
31: erste Leiste
32: zweite Leiste
33: Stützfläche
34: zweiter Umfangsabschnitt
35: Vorsprung
36: Ausnehmung
37: Überlappungsbereich
38: Grund der Ausnehmung
40: erstes Drückteil
41: zweites Drückteil
42: dritter Umfangsabschnitt
43: Stirnfläche
44: erstes Rohrende
45: zweites Rohrende
48: Biegedorn
49: Dornkörper
50: Stab
53: Spalt
A: Biegeachse
F: Axialkraft
L: Rohrlängsachse
M: Biegemittelebene
U: Umfangsrichtung
S: Spiel

Claims

Verfahren zum Biegen eines Rohres (14), mit folgenden Schritten: – Einführen eines Biegedorns (48) in das Rohr (14), – Aufbringen einer Axialkraft (F) gegen beide Rohrenden (44, 45) des Rohres (14) vor und/oder während des Biegens, wobei die Axialkraft (F) nur in einem Umfangsabschnitt (42) der Rohrenden (44, 45) an der Biegeaußenseite (30) des Rohrs (14) aufgebracht wird, um einen axialen Materialfluss an der Biegeaußenseite (30) in einen zu biegenden Biegeabschnitt (13) des Rohres (14) zu erreichen, – Abstützen des Rohrs (14) beim Aufbringen der Axialkraft (F) und/oder beim Biegen an der Biegeaußenseite (30) im Biegeabschnitt (13) durch zwei Leisten (31, 32), – Begrenzen der Rohrwand im Bereich der Biegeaußenseite (30) außen durch die beiden Leisten (31, 32) und innen durch den Biegedorn (48), so dass zwischen dem Biegedorn (48) und den Leisten (31, 32) ein Spalt (53) gebildet ist, der die Wandstärke des Rohrs (14) im Biegeabschnitt (13) auf der Biegeaußenseite (30) bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vor dem Aufbringen der Axialkraft (F) eingeführte Biegedorn (48) den zu biegenden Biegeabschnitt (13) des Rohrs (14) vollständig durchgreift.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Biegen des Rohres (14) an beiden Rohrenden (44, 45) in das Rohr (14) jeweils ein Biegedorn (48) bis in etwa zu einer Biegemittelebene (M) eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leisten (31, 32) in einem Überlappungsbereich (37) ineinander greifen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (14) beim Aufbringen der Axialkraft (F) und/oder beim Biegen an der Biegeinnenseite (21) im Biegeabschnitt (13) durch Glättelemente (25) geglättet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegen des Biegeabschnitts (13) des Rohres (14) durch Verschwenken beider Rohrenden (44, 45) um eine durch die Biegemittelebene (M) verlaufende Biegeachse (A) erfolgt.
Vorrichtung (10) zum Biegen eines Rohres (14), mit einem ersten Biegearm (11) und einem zweiten Biegearm (12), die relativ zueinander schwenkbar gelagert sind, mit einem einen Biegeradius definierenden Biegeelement (20), das in einer Biegemittelebene (M) an einer Biegeinnenseite (21) angeordnet ist, mit wenigstens einem zur Abstützung des Rohrs (14) an dessen Innenfläche (16) in das Rohr (14) einführbaren Biegedorn (48), mit einem ersten Drückteil (40), das zum Aufbringen einer Axialkraft (F) gegen eines der Rohrenden (44) des zu biegenden Rohres (14) dient sowie mit einem zweiten Drückteil (41), das zum Aufbringen einer Axialkraft (F) gegen das jeweils andere Rohrende (45) dient, wobei die beiden Drückteile (40, 41) derart angeordnet sind, dass sie nur auf einen Umfangsabschnitt (42) des jeweils zugeordneten Rohrendes (44, 45) an der Biegeaußenseite (30) einwirken, mit einer am ersten Biegearm (11) gelagerten ersten Leiste (31) und einer am zweiten Biegearm (12) gelagerten zweiten Leiste (32), wobei die beiden Leisten (31, 32) mit Abstand zum Biegeelement (20) auf der der Biegeinnenseite (21) gegenüberliegenden Biegeaußenseite (30) angeordnet sind, und wobei die beiden Leisten (31, 32) und der wenigstens eine Biegedorn (48) einen Spalt (53) begrenzen, in den beim Aufbringen der Axialkraft (F) durch die Drückelemente (40, 41) Material fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Biegearme (11, 12) relativ zur feststehenden Biegemittelebene (M) schwenkbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Biegearm (11) ein erstes Glättelement (25) und am zweiten Biegearm (12) ein zweites Glättelement (25) gelagert ist, wobei die beiden Glättelemente (25) neben dem Biegeelement (20) auf der Biegeinnenseite (21) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiste (31) und/oder die zweite Leiste (32) Vorsprünge (35) aufweist, die in jeweils zugeordnete Ausnehmungen (36) an der jeweils anderen Leiste (31 bzw. 32) eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die ineinandergreifenden Vorsprünge (35) und Ausnehmungen (36) ein Überlappungsbereich (37) der beiden Leisten (31, 32) gebildet ist und die Biegemittelebene (M) durch den Überlappungsbereich (37) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Spalts (53) radial zur Rohrlängsachse (L) gemessen im Bereich der Biegemittelebene (M) am größten ist.