DE102014003350A1

DE102014003350A1 - Method and device for forming a workpiece

Info

Publication number: DE102014003350A1
Application number: DE102014003350.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander Paul; Rico Demuth; Benedikt Domes
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks mittels eines Wirkmediums in einem Umformwerkzeug mit einer ersten Umformwerkzeughälfte und einer zweiten Umformwerkzeughälfte, die in einer Teilungsebene geöffnet und geschlossen werden können und gegeneinader fluiddicht verschließbar sind, so dass das umzuformende Werkstück mittels des Wirkmediums, in eine von der Kavität des geschlossenen Umformwerkzeuges definierte Gravur einformbar ist, wobei das Werkstück auf einer vorbestimmten Funktionstemperatur, insbesondere eine Austenitisierungstemperatur, erwärmt und erwärmt umgeformt wird, wobei während des Umformens des Werkstückes eine Temperierung, insbesondere Kühlung durch Konduktion erfolgt, insbesondere mittels einer in dem Umformwerkzeug integrierten Temperiervorrichtung.The invention relates to a method and a device for forming a workpiece by means of an active medium in a forming tool having a first forming tool half and a second forming tool half, which can be opened and closed in a parting plane and against each other fluid-tight manner, so that the workpiece to be formed by means of the active medium, in one of the cavity of the closed forming die defined engraving is formed, wherein the workpiece at a predetermined operating temperature, in particular austenitizing, heated and heated, wherein during the forming of the workpiece a temperature, in particular cooling takes place by conduction, in particular by means of in the forming tool integrated tempering.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks mittels eines Wirkmediums in einem Umformwerkzeug mit einer ersten Umformwerkzeughälfte und einer zweiten Umformwerkzeughälfte.The invention relates to a method and a device for forming a workpiece by means of an active medium in a forming tool having a first forming tool half and a second forming tool half.

Im Stand der Technik sind Umformwerkzeuge bekannt, bei denen mittels eines Wirkmediums eine Umformung eines rohrförmigen Halbzeuges oder einer umgeformten Platine durch Innenhochdruckumformen oder Außendruckumformen stattfindet, wobei ein Wirkmedium in die geschlossenen Umformwerkzeughälften eingeführt wird, um die gewünschte Verformung und Umformung des Halbzeuges und die Pressung desselben in die Gravur der jeweiligen Umformwerkzeughälften zu ermöglichen.In the prior art forming tools are known in which takes place by means of an active medium, a forming a tubular semi-finished or a formed board by hydroforming or external pressure forming, wherein an active medium is introduced into the closed Umformwerkzeughälften to the desired deformation and deformation of the semifinished product and the same to allow in the engraving of the respective Umformwerkzeughälften.

Ein derartiges Vorgehen ist jedoch nicht für alle Halbzeuge im Hinblick auf deren Materialkennwerte sinnvoll. Probleme bereitet z. B. die Umformung von Titan, Federstahl oder superplastische Materialien, da deren Umformung bei Raumtemperatur technisch und wirtschaftlich aufwendig oder gar nicht möglich wäre.However, such a procedure is not meaningful for all semi-finished products with regard to their material properties. Causes problems z. As the transformation of titanium, spring steel or superplastic materials, since their transformation would be technically and economically expensive or not possible at room temperature.

Diese Problematik tritt insbesondere bei Werkstoffen auf, die eine hohe Umformfestigkeit und ein geringes Formänderungsvermögen aufweisen und bei denen, insbesondere bei Raumtemperatur, der erforderliche Umformgrad für eine geforderte Bauteilgestaltung bzw. die gewünschte Bauteilfunktion nicht erreichbar ist. Außerdem werden bei bestimmten Werkstoffen die finalen Produkteigenschaften wie Dämpfung oder Federkernlinie erst dann erreicht, wenn eine Gefügeumwandlung vor, während oder nach dem Umformprozess realisiert werden kann. Mit den gängigen Innenhochdruckumformverfahren (IHU) und Außenhochdruckumformverfahren (AHU) ist eine derartige Gefügeumwandlung nicht möglich.This problem occurs in particular for materials that have a high resistance to deformation and a low dimensional stability and in which, especially at room temperature, the required degree of deformation for a required component design or the desired component function is not achievable. In addition, for certain materials, the final product properties such as damping or innerspring line are only achieved if a structural transformation can be realized before, during or after the forming process. With the usual hydroforming (IHU) and external high-pressure forming (AHU) such a structural transformation is not possible.

Außerdem erfordert der Trend im Einsatz von schwer umformbaren Hochleistungswerkstoffen sowie zur Miniaturisierung der Bauteile bei gleichzeitiger Verfahrensintegration und anspruchsvollem Bauteildesign die Erweiterung bisheriger Grenzen spanloser Formgebung.In addition, the trend in the use of hard-to-convert high-performance materials and miniaturization of components with simultaneous process integration and sophisticated component design requires the expansion of previous limits of non-cutting design.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks mittels eines Wirkmediums zu schaffen, bei dem beim Umformen die Produkteigenschaften des umzuformenden Werkstückes gezielt eingestellt werden können. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zur verbesserten Durchführung eines Umformvorgangs anzugeben.The invention is therefore based on the object to provide a method for forming a workpiece by means of an active medium, in which the product properties of the workpiece to be formed can be adjusted specifically during forming. The invention is also based on the object of specifying a corresponding device for improved implementation of a forming process.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 9.This object is achieved with regard to the method according to the invention with a method according to claim 1, with regard to the device according to the invention by the features of claim 9.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred developments of the invention are subject of the dependent claims.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks mittels eines Wirkmediums in einem Umformwerkzeug mit einer ersten Umformwerkzeughälfte und einer zweiten Umformwerkzeughälfte bereitgestellt, die in einer Teilungsebene geöffnet und geschlossen werden können und gegeneinander fluiddicht verschließbar sind, wobei das umzuformende Werkstück mittels des Wirkmediums in eine von der Kavität des geschlossenen Umformwerkzeuges definierte Gravur einformbar ist. Dabei oder vorher wird das Werkstück auf eine vorbestimmten Funktionstemperatur, insbesondere eine Austenitisierungstemperatur, erwärmt und im erwärmten Zustand umgeformt, wobei während des Umformens des Werkstückes und/oder anschließend eine Kühlung des Werkstücks im Ganzen oder von Teilen desselben erfolgt, insbesondere mittels einer in dem Umformwerkzeug integrierten Temperiervorrichtung. Dies hat den Vorteil, dass hierbei die Gefügestruktur und Produkteigenschaften des Werkstücks oder von Teilen desselben gezielt, d. h. ggf. mit einem lokal unterschiedlich aufweisenden Eigenschaftsprofil, eingestellt werden können.According to one aspect of the invention, a method is provided for forming a workpiece by means of an active medium in a forming tool having a first forming tool half and a second forming tool half, which can be opened and closed in a parting plane and fluid-tightly closed against each other, wherein the workpiece to be formed by means of the active medium can be formed in an engraving defined by the cavity of the closed forming tool. In this case, or before, the workpiece is heated to a predetermined functional temperature, in particular an austenitizing temperature, and shaped in the heated state, wherein during the forming of the workpiece and / or subsequent cooling of the workpiece as a whole or of parts thereof, in particular by means of a in the forming tool integrated tempering device. This has the advantage that in this case the microstructure and product properties of the workpiece or parts of the same targeted, d. H. possibly with a locally different property profile, can be set.

Nach einem anderen, mit der vorbeschriebenen Lösung kombinierbaren, Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks mittels eines Wirkmediums in einem Umformwerkzeug mit einer ersten Umformwerkzeughälfte und einer zweiten Umformwerkzeughälfte geschaffen, die in einer Teilungsebene geöffnet und geschlossen werden können und gegeneinader fluiddicht verschließbar sind, wobei das umzuformende Werkstück mittels des Wirkmediums in eine von der Kavität des geschlossenen Umformwerkzeuges definierte Gravur umformbar ist. Das Werkstück wird auf einer vorbestimmten Funktionstemperatur, insbesondere eine Austenitisierungstemperatur, erwärmt und im erwärmten Zustand umgeformt, wobei die Schließkraft der Umformwerkzeughälften während des Umformens mittels einer zusätzlichen variierbaren Haltekraft verstärkt wird, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem im Umformwerkzeug aufgebauten Innendruck und/oder unter Berücksichtigen einer Wärmeausdehnung des Umformwerkzeuges.According to another, combinable with the above-described solution, aspect of the invention, a method for forming a workpiece by means of an active medium in a forming tool with a first Umformwerkzeughälfte and a second Umformwerkzeughälfte created, which can be opened and closed in a parting plane and against each other fluid-tight closed wherein the workpiece to be formed by means of the active medium in one of the cavity of the closed forming die defined engraving is deformable. The workpiece is heated to a predetermined functional temperature, in particular an austenitizing temperature, and formed in the heated state, wherein the closing force of the forming die halves is reinforced during the forming by means of an additional variable holding force, preferably in response to an internal pressure built in the forming tool and / or taking into account Thermal expansion of the forming tool.

Durch die erhöhte Werkzeugtemperatur kommt es zu einer Ausdehnung des Werkzeuges in alle Richtungen. Die Teilungsebene des Umformwerkzeuges verschiebt sich dadurch in vertikaler Richtung. Bei Umformungen unter Raumtemperatur ist die Teilungsebene des Werkzeuges immer auf gleicher Höhe. Bei temperierten Werkzeugen unter hohen Temperaturen „wandert” diese Teilungsebene auf Grund der Ausdehnung des Werkzeuges in alle Richtungen. Mittels einer äußeren Flächenpressung kann sichergestellt werden, dass das Werkzeug unter einem konstanten Flächendruck (Schließdruck) gehalten wird.The increased tool temperature causes the tool to expand in all directions. The dividing plane of the forming tool thereby shifts in the vertical direction. For transformations below room temperature, the dividing plane of the tool is always open same height. With tempered tools under high temperatures, this division plane "wanders" in all directions due to the expansion of the tool. By means of an external surface pressure can be ensured that the tool is kept under a constant surface pressure (closing pressure).

An einer der Umformwerkzeughälften wird vorzugsweise eine federnd gelagerte Vorspannplatte positioniert. Diese Federplatte garantiert eine konstante Flächenpressung auf das Werkzeug und ein 100-prozentiges Schließen des Werkzeuges über die gesamte Werkzeug-Oberfläche in der Teilungsebene. Die Vorspannplatte muss so ausgelegt sein, dass die notwendigen Schließkräfte ausreichend hoch sind, um das Werkzeug über den gesamten Prozess sicher geschlossen zu halten. Dies kann beispielweise mit Druckvorrichtungen (Gasdrückern oder hydraulischen Komponenten) in der Vorspannplatte erreicht werden.On one of the forming die halves, a resiliently mounted biasing plate is preferably positioned. This spring plate guarantees a constant surface pressure on the tool and a 100 percent closure of the tool over the entire tool surface in the parting plane. The pretensioning plate must be designed so that the necessary closing forces are high enough to keep the tool securely closed throughout the process. This can be achieved, for example, with pressure devices (gas actuators or hydraulic components) in the bias plate.

Vorzugsweise wird als Umformmedium zum Innen- oder Außenhochdruckumformen von Hohlprofilen oder Platinen Stickstoff oder Luft mit einem Maximaldruck von 120 MPa bei einer Umformtemperatur von ca. 100°C bis 900°C verwendet.Preferably, nitrogen or air with a maximum pressure of 120 MPa at a forming temperature of about 100 ° C to 900 ° C is used as a forming medium for internal or external high pressure forming of hollow sections or blanks.

In Verbindung mit dem IHU- oder AHU-Umformen wird das Werkstück und/oder das Umformwerkzeug gekühlt, ggf. erfolgt die Abkühlung des Werkstücks schon in dem Umformwerkzeug vor Entnahme oder bei einer Entnahme insbesondere mit gekühlten Handhabungseinrichtungen (Manipulatoren), oder durch Abkühlung des Werkstücks außerhalb des Werkzeugs nach Entnahme durch Luft oder mit Stickstoff von außerhalb oder auch von innerhalb des als Hohlprofilteil oder Blechbauteil ausgebildeten Werkstücks.In connection with the hydroforming or AHU-forming the workpiece and / or the forming tool is cooled, possibly the cooling of the workpiece takes place already in the forming tool prior to removal or removal, in particular with cooled handling equipment (manipulators), or by cooling the workpiece outside of the tool after removal by air or with nitrogen from outside or from within the formed as a hollow profile part or sheet metal workpiece workpiece.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich jeweils aus den zugehörigen Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the method and the device will become apparent from the respective dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehöriger Zeichnungen genauer erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and associated drawings.

In diesen zugehörigen Zeichnungen zeigen:In these accompanying drawings show:

1 in einer schematische Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines Umformwerkzeuges mit einer Kühlvorrichtung, 1 in a schematic sectional view of a first embodiment of a forming tool with a cooling device,

1a und 1b in schematischen Teilschnittansichten unterschiedlicher Ausführungsformen eines Dichtstempels für das in 1 gezeigte Umformwerkzeug, 1a and 1b in schematic partial sectional views of different embodiments of a sealing stamp for in 1 shown forming tool,

2 in einer perspektivischen schematischen Schnittansicht eine Umformwerkzeughälfte des Umformwerkzeugs aus 1, 2 in a perspective schematic sectional view of a forming half of the forming tool from 1 .

2a und 2b jeweils schematische Ansichten der ersten bzw. zweiten Umformwerkzeughälfte, 2a and 2 B each schematic views of the first and second Umformwerkzeughälfte,

3 eine schematische perspektivische Ansicht des Umformwerkzeugs, mit einer kühlbaren Entnahmevorrichtung ohne die obere Umformwerkzeughälfte, 3 a schematic perspective view of the forming tool, with a coolable removal device without the upper Umformwerkzeughälfte,

3a, 3b und 3c in schematischen Teilschnittansichten die einzelnen Schritte der Entnahme eines umgeformten Werkstücks aus der in 1 gezeigten Umformwerkzeugvorrichtung mit Hilfe der Entnahmevorrichtungen und der zugehörigen Greifvorrichtungen, 3a . 3b and 3c in schematic partial sectional views, the individual steps of the removal of a formed workpiece from the in 1 shown Umformwerkzeugvorrichtung using the sampling devices and the associated gripping devices,

4 eine weitere Ausführungsform des Umformwerkzeugs mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer konstanten Flächenpressung, und 4 a further embodiment of the forming tool with a device for generating a constant surface pressure, and

4a und 4b jeweils in Teilschnittansichten die jeweils geöffneten Umformwerkzeughälften in unterschiedlichen Wärmeausdehnungszuständen, wobei auf der linken Seite ein Ausgangszustand bei niedriger Temperatur bzw. Raumtemperatur dargestellt ist, und auf der rechten Seite der Trennungslinie ein Wärmeausdehnungszustand während des Umformprozesses dargestellt ist. 4a and 4b in each case in partial sectional views, the respectively open Umformwerkzeughftefte in different thermal expansion states, on the left side of an initial state at low temperature or room temperature is shown, and on the right side of the dividing line a thermal expansion state during the forming process is shown.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeuges 1, das für eine Innenhochdruckumformung mittels eines Wirkmediums W ausgebildet ist. Die in dem Umformwerkzeug 1 hierzu aufgeführten Merkmale und Vorrichtungen sind auch für Außendruckumformwerkzeuge anwendbar. 1 shows a first embodiment of a forming tool 1 , which is designed for hydroforming by means of an active medium W. The in the forming tool 1 listed features and devices are also applicable to external pressure forming tools.

Bei der temperierten Druck-Umformung (Innenhochdruck-Umformung, Außenhochdruck-Umformung, Umformtemperatur > 100°C–900°C) von Hohlprofilen wird als Wirkmedium vorwiegend Stickstoff oder Luft mit einem Maximaldruck von 120 MPa eingesetzt.In tempered pressure forming (hydroforming, external high-pressure forming, forming temperature> 100 ° C-900 ° C) of hollow profiles is used as the active medium mainly nitrogen or air with a maximum pressure of 120 MPa.

Während des Umformvorgangs ändert der Stickstoff seine Temperatur sowohl durch Verdichtungs- und Entspannungsprozesse als auch durch den Wärmeaustausch mit dem Bauteil. Ebenfalls kann das Werkstück seine Temperatur während des Umformprozesses ändern. Dies ist abhängig von der Prozessführung und dem gewünschten Umformergebnis. Der Warmumformprozess kann isotherm aber auch nicht-isotherm ablaufen.During the forming process, the nitrogen changes its temperature both through compression and expansion processes and through heat exchange with the component. Also, the workpiece can change its temperature during the forming process. This depends on the process control and the desired forming result. The hot forming process can be isothermal but also non-isothermal.

Das Umformwerkzeug 1 ist in einem geschlossenen Zustand dargestellt und weist eine erste Umformwerkzeughälfte 10 und eine zweite Umformwerkzeughälfte 20 auf, in die ein umzuformendes Halbzeug 70, hier ein rohrförmiges Halbzeug, eingelegt ist, dass mittels des Wirkmediums W, das in die Werkzeug-Kavität 55 des Umformwerkzeugs 10 bzw. in den Hohlraum des Halbzeuges 70 bei geschlossenen Umformwerkzeug 1 eingepumpt wird.The forming tool 1 is shown in a closed state and has a first Umformwerkzeughälfte 10 and a second Umformwerkzeughälfte 20 on, in which a semi-finished product to be formed 70 , here a tubular semi-finished product, is inserted, that by means of the active medium W, in the tool cavity 55 of the forming tool 10 or in the cavity of the semifinished product 70 with closed forming tool 1 is pumped.

Ferner weist das Umformwerkzeug Dichteinheiten 60.1 und 60.2 auf, die die jeweiligen Endabschnitte des rohrförmigen Halbzeugs 70 abdichten und ggf. mit einem Wirkmedium W beaufschlagen können, so dass das Halbzeug 70 in die Kavität 53 und 54 des geschlossenen Umformwerkzeugs 10 und 20 umgeformt werden kann.Furthermore, the forming tool has sealing units 60.1 and 60.2 on, which are the respective end portions of the tubular semi-finished product 70 seal and possibly act on a Wirkmedium W, so that the semifinished product 70 into the cavity 53 and 54 of the closed forming tool 10 and 20 can be transformed.

Die erste Umformwerkzeughälfte 10 weist auf ihrer dem umzuformenden Halbzeug 70 zugewandten Seite eine Gravur- oder Prägefläche 53 auf, in die die Außenfläche des umzuformenden Halbzeuges 70 beim Einbringen des Wirkmediums W in das geschlossene Umformwerkzeug 1 unter druckbeaufschlagten Wirkmedium eingeformt bzw. umgeformt wird.The first forming die half 10 points to its semi-finished product to be reshaped 70 facing side of an engraving or embossing surface 53 on, in which the outer surface of the semi-finished product to be formed 70 when introducing the active medium W in the closed forming tool 1 is formed or deformed under pressurized active medium.

In der ersten Umformwerkzeughälfte 10 sind nahe der Gravurfläche 53 auf der Innenseite der ersten Umformwerkzeughälfte Kühlkanäle 51 ausgebildet, die eine Kühlvorrichtung 50 ausbilden, um das umzuformende Werkstück 70 kurz nach oder während des Umformens abkühlen zu können.In the first forming half 10 are near the engraving area 53 on the inside of the first forming die half cooling channels 51 formed, which is a cooling device 50 form around the workpiece to be formed 70 to cool shortly after or during forming.

Die zweite Umformwerkzeughälfte 20, die unterhalb der ersten Umformwerkzeughälfte 10 angeordnet ist, weist ebenfalls eine Gravur 54 auf, die der Kavität des geschlossenen Werkzeugs 55 zugewandt ist. Bevorzugt weist die Innenwandung des Umformwerkzeugs 1, die der Kavität 55 zugewandt ist, eine Kühlvorrichtung 50 auf, die Kühlkanäle 52 aufweist, die in der Wandung der Gravur 54 aufgebildet sind.The second forming die half 20 that is below the first forming die half 10 is arranged, also has an engraving 54 on, the cavity of the closed tool 55 is facing. Preferably, the inner wall of the forming tool 1 that of the cavity 55 facing, a cooling device 50 on, the cooling channels 52 that is in the wall of the engraving 54 are formed.

Vorzugsweise wird das Halbzeug 70, oder Halbzeug (Rohr oder Blech) innerhalb oder außerhalb des Umformwerkzeuges 1 auf Austenitisierungstemperatur oder eine andere notwendige Funktionstemperatur (insbesondere Gefügeumwandlungstemperatur) erwärmt, anschließend in das Umformwerkzeuges 1 eingelegt. Dabei kann eine weitere Beheizung des Halbzeuges während des Handlings erfolgen, im warmen Umformwerkzeuges 1 umgeformt und durch gleichzeitige bzw. nachfolgende Abkühlung in demselben Umformwerkzeug 1 innerhalb eines Prozessschrittes eine definierte Bauteileigenschaft eingestellt werden. Auch die Einstellung lokal unterschiedlicher Bauteileigenschaften durch partielle, gezielte Erwärmung und/oder Kühlung des Werkstücks, insbesondere Hohlprofilteiles, ist möglich.Preferably, the semifinished product 70 , or semifinished product (pipe or sheet metal) inside or outside the forming tool 1 heated to Austenitisierungstemperatur or other necessary functional temperature (in particular structural transformation temperature), then into the forming tool 1 inserted. In this case, a further heating of the semifinished product can take place during the handling, in the warm forming tool 1 deformed and by simultaneous or subsequent cooling in the same forming tool 1 Within a process step, a defined component property can be set. The adjustment of locally different component properties by partial, targeted heating and / or cooling of the workpiece, in particular hollow profile part, is possible.

Mit der Kühlvorrichtung 50 können die finalen Produkteigenschaften, wie beispielsweise die Dämpfung, die Federkennlinie und/oder die Flexibilität des umgeformten Werkstückes eingestellt werden. Hierbei wird berücksichtig, dass bestimmte Gefügeumwandlungen in der Struktur des umzuformenden Halbzeuges 70 vor, während oder nach der Umformung realisiert werden können. Mittels der in den Umformwerkzeughälften integrierten Kühlvorrichtung kann dies durch eine entsprechende Temperierung durch eine gesteuerte Temperaturprozessführung eingestellt werden.With the cooling device 50 For example, the final product properties, such as the damping, the spring characteristic and / or the flexibility of the formed workpiece, can be adjusted. This takes into account that certain microstructural transformations in the structure of the semi-finished product to be formed 70 before, during or after the conversion can be realized. By means of the cooling device integrated in the forming tool halves, this can be adjusted by a corresponding temperature control by a controlled temperature process control.

Ferner kann mit der Kühlvorrichtung einer Wärmeausdehnung der Umformwerkzeughälften 10, 20 entgegengewirkt werden.Furthermore, with the cooling device, a thermal expansion of the forming die halves 10 . 20 be counteracted.

Das Umformwerkzeug 1 weist ferner Öffnungen 57 auf, die in einem geschlossenen Zustand des Umformwerkzeugs ausgebildet werden und in die Dichtstempel 60.1 und 60.2 eingefahren werden können, um das Umformwerkzeug 1 vollständig zu verschließen und um ein Wirkmedium W zum Umformen des umzuformenden Halbzeuges 70 einbringen zu können.The forming tool 1 also has openings 57 on, which are formed in a closed state of the forming tool and in the sealing stamp 60.1 and 60.2 can be retracted to the forming tool 1 completely close and to an active medium W for forming the semi-finished product to be formed 70 to contribute.

Die Dichteinheiten 60.1 und 60.2 weisen vorzugsweise zusätzliche Kühlkanäle 67 auf, die beim Einbringen des Wirkmediums W bzw. Umformung des umzuformenden Halbzeuges 70 gekühlt werden können.The sealing units 60.1 and 60.2 preferably have additional cooling channels 67 on, during the introduction of the active medium W or forming the semifinished product to be formed 70 can be cooled.

In 1 sind die Dichteinheiten 60.1 und 60.2 in ihrer Dichtposition gezeigt, wobei sie die Öffnungen 57 des Umformwerkzeugs zum Einbringen des Wirkmediums W und zum Umformen des Halbzeuges 70 fluiddicht abschließen. Bevorzugt werden die Dichteinheiten 60.1 und 60.2 über ein hydraulisches Kolbensystem aus Dichtstempel 63, Kolbenstange 62 und hydraulisch beaufschlagten Hubzylinder 61 in die Schließposition verfahren.In 1 are the sealing units 60.1 and 60.2 shown in their sealing position, taking the openings 57 the forming tool for introducing the active medium W and for forming the semi-finished product 70 complete fluid-tight. The sealing units are preferred 60.1 and 60.2 via a hydraulic piston system made of sealing stamp 63 , Piston rod 62 and hydraulically actuated lifting cylinder 61 moved into the closed position.

Vorzugsweise weist eine der Dichteinheiten 60.1, 60.2, oder beide zusammen, eine Zuführleitung 82 auf, die in dem Kolben ausgebildet ist und das Wirkmedium W über die Zuführleitung 83 in den Innenhohlraum des umzuformenden Halbzeuges 70 führt.Preferably, one of the sealing units 60.1 . 60.2 , or both together, a supply line 82 on, which is formed in the piston and the active medium W via the supply line 83 in the inner cavity of the semi-finished product to be formed 70 leads.

Vorzugsweise wird das Wirkmedium W über eine Pumpvorrichtung 81 in das umzuformende Halbzeug 70 eingebracht. Die Vorrichtung 80 zur Einbringung des Wirkmediums W weist vorzugsweise eine Pump- und Heizvorrichtung 81, eine Zuführleitung 82 und eine in den Dichtstempel 63 der Dichteinheit ausgebildete Zuführleitung 83 auf.Preferably, the active medium W via a pumping device 81 in the semi-finished product to be formed 70 brought in. The device 80 for introducing the active medium W preferably has a pumping and heating device 81 , a supply line 82 and one in the sealing stamp 63 the sealing unit formed supply line 83 on.

In der Pump- und Heizvorrichtung 80 wird vorzugsweise das Wirkmedium auf einen Umformdruck von bis zu 120 MPa gebracht, wobei bevorzugt die Funktionstemperatur, bei der das Halbzeug 70 umgeformt wird, im Bereich von größer als 100°C bis 900°C liegt.In the pumping and heating device 80 Preferably, the active medium is brought to a forming pressure of up to 120 MPa, with preference the functional temperature at which the semifinished product 70 is formed in the range of greater than 100 ° C to 900 ° C.

In 1a und 1b sind unterschiedliche Ausführungsformen der Dichteinheit 60 dargestellt. Jeweils in einer schematischen Teilschnittansicht, wobei ein Abschnitt des Dichtstempels in das geschlossene Umformwerkzeug aus erster und zweiter Umformwerkzeughälfte 10, 20 eingesetzt ist.In 1a and 1b are different embodiments of the sealing unit 60 shown. In each case in a schematic partial sectional view, wherein a portion of the sealing stamp in the closed forming tool of the first and second Umformwerkzeughälfte 10 . 20 is used.

Die in 1a gezeigte Dichteinheit 60 weist einen Dichtstempel 63 mit einem Montageflansch 64 auf, an den ein Kühlkanalabschnitt 67 angrenzt, der eine Kühlleitung 67a aufweist.In the 1a shown sealing unit 60 has a sealing stamp 63 with a mounting flange 64 on, to a cooling duct section 67 adjacent, which is a cooling line 67a having.

Der Kühlkanalabschnitt 67 ist an den Flansch 64 des Dichtstempels 63, der in die Öffnung 57 des geschlossenen Umformwerkszeuges 1 eingesetzt ist, die von der ersten und zweiten Umformwerkzeughälfte 10, 20 definiert wird, beispielsweise durch eine Schweiß- oder Klebeverbindung angebracht. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Kühlabschnitt 67 über eine Schraubverbindung an dem Dichtstempel 64 befestigt ist.The cooling duct section 67 is at the flange 64 of the sealing stamp 63 in the opening 57 of the closed forming tool 1 is inserted, that of the first and second forming die half 10 . 20 is defined, for example, attached by a welded or glued connection. There is also the possibility that the cooling section 67 via a screw connection to the sealing stamp 64 is attached.

Von dem Kühlabschnitt 67 erstreckt sich eine Kolbenstange 62, die mittels des Hubzylinders 61 in die Dichtposition, wie in 1 dargestellt, verfahren werden kann. Der Antrieb der Kolbenstange erfolgt hierbei über ein hydraulisches oder pneumatisches System.From the cooling section 67 extends a piston rod 62 , by means of the lifting cylinder 61 in the sealing position, as in 1 shown, can be moved. The piston rod is driven by a hydraulic or pneumatic system.

Die Kolbenstange kann jedoch auch auf andere Weise, beispielsweise mittels elektrischer Aktuatoren betätigt werden, sodass der Kolben 62 in eine Dichtposition, in der der Dichtstempel 63 die Öffnung 57 abdichtet, und in eine Ruheposition gebracht werden kann, in der der Kolben aus der von den Umformwerkzeughälften 10, 20 definierten Öffnung bewegt worden ist.However, the piston rod can also be actuated in other ways, for example by means of electrical actuators, so that the piston 62 in a sealing position in which the sealing stamp 63 the opening 57 seals, and can be brought into a rest position, in which the piston from that of the forming die halves 10 . 20 defined opening has been moved.

In der in 1a gezeigten Ausführungsform der Kühlvorrichtung des Dichtstempels 63 ist die Kühlleitung 67a integral in dem Flanschabschnitt 64 und Kühlabschnitt 67 des Dichtstempels 60 ausgebildet.In the in 1a shown embodiment of the cooling device of the sealing punch 63 is the cooling line 67a integral in the flange portion 64 and cooling section 67 of the sealing stamp 60 educated.

In 1b ist eine andere Ausführungsform des Dichtstempels 60 gezeigt, wobei der Kühlabschnitt 67 als Kühlspirale 67b ausgebildet ist, die um den Außenumfang des an de Flansch 64 angrenzenden Kühlabschnitts herumgewickelt ist.In 1b is another embodiment of the sealing punch 60 shown, wherein the cooling section 67 as a cooling spiral 67b is formed, which is around the outer periphery of the flange to de 64 is wrapped around adjacent cooling section.

In beiden Fällen in 1a und 1b gezeigten Ausführungsformen des Dichtstempels ist der Dichtstempel 63 aus einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet, sodass eine Kühlung über die Kühlspirale 67b bzw. die in den Kühlabschnitt integrierten Kühlleitungen 67a möglich ist.In both cases in 1a and 1b shown embodiments of the sealing stamp is the sealing stamp 63 made of a thermally conductive material, so that cooling via the cooling coil 67b or the cooling lines integrated in the cooling section 67a is possible.

Ferner weist die in 1b gezeigte Dichteinheit 60 ein Wärmeschild 600 auf.Furthermore, the in 1b shown sealing unit 60 a heat shield 600 on.

2 zeigt in einer perspektivischen Teilschnittansicht die erste bzw. zweite Umformwerkzeughälfte 10, 20, aus der die Lage der Kühlkanäle 51 bezüglich der Gravur 53, 54 in die das umzuformendes Werkzeug einzuformen bzw. umzuformen ist, entnommen werden kann. 2 shows in a partial perspective sectional view of the first and second Umformwerkzeughälfte 10 . 20 , from which the location of the cooling channels 51 regarding the engraving 53 . 54 into which the tool to be formed is to be shaped or reshaped.

Wie aus 2 ersichtlich verläuft der Kühlkanal 51 benachbart und nahe zu der Gravurfläche 53, 54 so dass eine möglichst einfache und schnelle Kühlung des umzuformenden Werkstücks während oder nach dem Umformen durch Einbringen eines geeigneten Kühlmittels durchgeführt werden kann.How out 2 The cooling channel is visible 51 adjacent and near the engraving area 53 . 54 so that the simplest and quickest possible cooling of the workpiece to be formed during or after the forming by introducing a suitable coolant can be performed.

In 2a und 2b sind unterschiedliche Ansichten der Umformwerkzeughälfte 10, 20 des Umformwerkzeuges 1 dargestellt.In 2a and 2 B are different views of the forming die half 10 . 20 of the forming tool 1 shown.

2a zeigt eine Seitenansicht der in 2 perspektivisch und in einer Teilschnittansicht dargestellten ersten bzw. zweiten Umformwerkzeughälfte 10, 20. Die in 2a gezeigten Umformwerkzeughälfte ist abgestuft ausgebildet. Ferner ist die konturnahe Anordnung der Kühlleitung 51 hinsichtlich der Gravuren 53, 54 der ersten bzw. zweiten Umformwerkzeughälfte 10, 20 gezeigt. 2a shows a side view of in 2 in perspective and in a partial sectional view illustrated first and second Umformwerkzeughälfte 10 . 20 , In the 2a shown Umformwerkzeughälfte is stepped. Furthermore, the contiguous arrangement of the cooling line 51 in terms of engraving 53 . 54 the first and second Umformwerkzeughälfte 10 . 20 shown.

2b zeigt, dass die Umformwerkzeughälfte bevorzugt zweiteilig ausgebildet ist und mittels Schrauben, Dichtmassen und/oder Formdichtungen gegeneinander abgedichtet und montiert werden können, wobei die erste bzw. zweite Umformwerkzeughälfte 10, 20 ein erstes Umformwerkzeugteil 10.1, 20.1 und ein zweites Umformwerkzeugteil 10.2, 20.2 aufweist, die lösbar gegeneinander verbunden werden können. Die geteilte Ausbildung der Umformwerkzeuge in ein erstes Umformwerkzeugteilstück 10.1, 20.1 und ein zweites Umformwerkzeugteilstück 10.2, 20.2 erlaubt eine einfache Ausbildung der Kühlkanäle 51, beispielsweise durch Fräsen oder Bohren. 2 B shows that the Umformwerkzeugh half is preferably formed in two parts and can be sealed and mounted against each other by means of screws, sealants and / or molded gaskets, wherein the first and second Umformwerkzeughälfte 10 . 20 a first forming tool part 10.1 . 20.1 and a second forming tool part 10.2 . 20.2 has, which can be releasably connected to each other. The split design of the forming tools in a first Umformwerkzeugteilstück 10.1 . 20.1 and a second forming tool section 10.2 . 20.2 allows a simple design of the cooling channels 51 For example, by milling or drilling.

2b zeigt eine Draufsicht auf die in 2a gezeigte Umformwerkzeughälfte 10, 20. 2 B shows a plan view of the in 2a shown forming die half 10 . 20 ,

Obwohl hier nicht dargestellt, kann das Umformwerkzeug zusätzlich Heizeinrichtungen, z. B. Strömungskanäle für ein Heißfluid oder elektrische Heizmittel zur Einstellung, insbesondere lokaler Temperaturverteilungen am Werkstück aufweisen. Ggf. kann insbesondere die Kühlung des Umformwerkzeugs unter Ausnutzung von physikalischen Zustandsänderungen (Phasenänderungen) des Kühlmediums erfolgen, wie dies z. B. von Klimaanlagen bekannt ist.Although not shown here, the forming tool can additionally heaters, z. B. flow channels for a hot fluid or electrical heating means for adjusting, in particular local temperature distributions on the workpiece. Possibly. In particular, the cooling of the forming tool taking advantage of physical changes in state (phase changes) of the cooling medium, as z. B. of air conditioning is known.

3 zeigt in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine der Umformwerkzeughälften 10, 20 ohne die zweite bzw. andere Umformwerkzeughälfte 20, 10, so dass eine Teilansicht in die Kavität 55 des Umformwerkzeugs 1 möglich ist und die Lage der Dichteinheiten 60.1, 60.2 bezüglich der Umformwerkzeughälfte 10, 20 erkennbar ist. Die Dichteinheiten 60.1, 60.2 sind in einer Position gezeigt, in der eine Entnahme eines umgeformten Werkstückes 70a noch nicht möglich ist. Die Entnahme des Werkstückes erfolgt bevorzugt mit der Entnahmevorrichtung 90, die eine erste Kühl- und Greifvorrichtung 91 und eine zweite Kühl- und Greifvorrichtung 92 aufweist. Mit der Kühl- und Greifvorrichtung 91 und 92 kann das umgeformte Werkstück gekühlt und entnommen werden. Die Dichteinheiten 60.1, 60.2 sind an Positioniervorrichtungen 66 angeordnet, in denen auch die entsprechende Schub- und Steuervorrichtungen für die Dichteinheiten 60.1 und 60.2 untergebracht sind. 3 shows in a schematic perspective view one of the forming die halves 10 . 20 without the second or other forming die half 20 . 10 so that a partial view into the cavity 55 of the forming tool 1 possible and the location of the sealing units 60.1 . 60.2 concerning the forming die half 10 . 20 is recognizable. The sealing units 60.1 . 60.2 are shown in a position in which a removal of a formed workpiece 70a not yet possible. The removal of the workpiece is preferably carried out with the removal device 90 , which is a first cooling and gripping device 91 and a second cooling and gripping device 92 having. With the cooling and gripping device 91 and 92 The formed workpiece can be cooled and removed. The sealing units 60.1 . 60.2 are at positioning devices 66 arranged, in which also the corresponding push and control devices for the sealing units 60.1 and 60.2 are housed.

3 zeigt, dass die Entnahmevorrichtung 90 eine erste Kühl- und Greifvorrichtung 91 und einer zweite Kühl- und Greifvorrichtung 92 aufweist. 3 shows that the sampling device 90 a first cooling and gripping device 91 and a second cooling and gripping device 92 having.

Die Abkühlung des Bauteiles wird durch zwei technologische Maßnahmen realisiert. Eine Möglichkeit ist die Kühlung des Bauteils durch eingearbeitete Kühlkanäle 51 nah an der Gravur-Oberfläche 53, 54 direkt nach der Umformung im beheizten Umformwerkzeug 1. Das Werkzeug 1 verliert an der Oberfläche an Temperatur und kühlt das Bauteil dadurch herunter. Die Kühlleistung muss derart dimensioniert werden, dass diese größer sein muss als die Heizleistung des Werkzeuges 1 im Moment der Aktivierung der Kühlung. Der verwendete Werkzeug-Werkstoff muss für diese Anwendung eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit > 60 W/mK als auch eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen.The cooling of the component is realized by two technological measures. One possibility is the cooling of the component by incorporated cooling channels 51 close to the engraving surface 53 . 54 directly after forming in the heated forming tool 1 , The tool 1 loses temperature at the surface and cools down the component. The cooling capacity must be dimensioned so that it must be greater than the heating power of the tool 1 at the moment of activation of cooling. The tool material used for this application must have a very high thermal conductivity> 60 W / mK as well as a very good thermal shock resistance.

Eine andere Möglichkeit ist die Entnahme des ungeformten Werkstücks 70a bei der entsprechenden Temperatur und eine definierte Abkühlung, beispielsweise an der Luft oder in einem Sprayfeld, zur Einstellung der gewünschten Produkteigenschaften. Dies kann im Umformwerkzeug 1 während des Entnahme-Handlings aber auch erst nach dem Entnahme-Handling geschehen.Another possibility is the removal of the unshaped workpiece 70a at the appropriate temperature and a defined cooling, for example in air or in a spray field, to set the desired product properties. This can be done in the forming tool 1 during the removal handling but also only after the removal handling done.

Die Entnahme bei hohen Temperaturen kann prozesssicher erfolgen, wenn die Entnahmevorrichtung 90 das Bauteil mit einem Wirkmedium, vorzugsweise Stickstoff oder Luft, von außen oder von innen über einen bestimmten Zeitraum definiert gekühlt wird. Durch diese Funktion schrumpft das Bauteil und eine Entnahme ohne Verkanten oder einer anderen Formänderung ist sicher gewährleistet. Die Voraussetzung ist, dass die finalen Bauteileigenschaften dadurch nicht negativ beeinflusst werden.The removal at high temperatures can be carried out reliably, if the sampling device 90 the component is cooled with a working medium, preferably nitrogen or air, defined from the outside or from the inside over a certain period of time. By this function, the component shrinks and a removal without tilting or another change in shape is guaranteed safe. The prerequisite is that the final component properties are not adversely affected by this.

Die jeweilige Kühl- und Greifvorrichtung 91, 92 weist einen Handhabungsabschnitt 91b, 92b und einen Entnahmeabschnitt 91a und 92a auf, wobei die Entnahmeabschnitte 91a, 92a sich im Wesentlichen quer zu den Handhabungsabschnitten 91b, 92b erstrecken.The respective cooling and gripping device 91 . 92 has a handling section 91b . 92b and a removal section 91a and 92a on, wherein the removal sections 91a . 92a essentially transversely to the handling sections 91b . 92b extend.

Die Entnahmeabschnitte 91a, 92a der Kühl- und Greifvorrichtung 91, 92 weisen einen Durchmesser auf, der es erlaubt, in den Innenumfang des umgeformten Werkstücks 70a (siehe 3a) seitlich einzugreifen.The removal sections 91a . 92a the cooling and gripping device 91 . 92 have a diameter that allows in the inner circumference of the formed workpiece 70a (please refer 3a ) intervene laterally.

In 3a, 3b und 3c ist ein Entnahmevorgang eines umgeformten Werkstücks 70a aus der ersten Umformwerkzeughälfte 10 gezeigt, wobei das Umformwerkzeug 1 in einem geöffneten Zustand ist, und die Dichteinheiten 60.1 und 60.2 soweit aus der Umformwerkzeughälfte 10 herausbewegt worden sind, sodass die abgewinkelten Entnahmeabschnitte 91a, 92a in die Öffnungen des umgeformten Werkstücks 70a eingreifen können.In 3a . 3b and 3c is a removal operation of a formed workpiece 70a from the first forming die half 10 shown, wherein the forming tool 1 in an open state, and the sealing units 60.1 and 60.2 so far from the forming half 10 have been moved out, so that the angled removal sections 91a . 92a into the openings of the formed workpiece 70a can intervene.

In 3a ist die Lage der Entnahmeabschnitte 91a und 92a angezeigt, kurz bevor diese in die Durchgangsöffnungen 71 des umgeformten Werkstückes 70a eingesetzt werden.In 3a is the location of the removal sections 91a and 92a displayed just before this in the through holes 71 of the formed workpiece 70a be used.

Die beiden Entnahmeabschnitte 91a und 92a werden durch eine Bewegung aufeinander zu in die von dem umgeformten Werkstück 70a definierte Werkstückkavität 77 durch eine Links- und Rechtsbewegung L, R eingeführt bis diese die in 3b gezeigte Position aufweisen.The two removal sections 91a and 92a are moved towards each other by a movement in the of the formed workpiece 70a defined workpiece cavity 77 through a left and right movement L, R introduced until these are in 3b have shown position.

Die Länge des abgewinkelten Entnahmeabschnitts 91a und 92a entspricht in ihrer Gesamtlänge vorzugsweise der Länge des umgeformten Werkstücks 70a, sodass über die Gesamtlänge des umgeformten Werkstücks 70a eine innenseitige Kühlung gewährleistet werden kann.The length of the angled removal section 91a and 92a corresponds in its overall length preferably the length of the formed workpiece 70a , so over the total length of the formed workpiece 70a an inside cooling can be ensured.

Wie in 3a, 3b und 3c jeweils angezeigt, weist der abgewinkelte Entnahmeabschnitt 91a, 92a jeweils eine eigene Durchgangsleitung auf, mittels der ein Kühlmedium K in Form von Luft oder Stickstoff oder einem anderen geeigneten Kühlmedium hin zu den jeweiligen Endabschnitten des abgewinkelten Entnahmeabschnitts 91a, 92a geführt werden kann.As in 3a . 3b and 3c respectively indicated, has the angled removal section 91a . 92a each having its own passage line, by means of a cooling medium K in the form of air or nitrogen or other suitable cooling medium towards the respective end portions of the angled removal section 91a . 92a can be performed.

Am Endabschnitt des jeweiligen Entnahmeabschnitts 91a, 92a ist die Wandung mit gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen 93 versehen, die längs und in radialer Umfangslänge des abgewinkelten Entnahmeabschnitts 91a, 92a verteilt angeordnet sind, sodass durch diese Durchgangsöffnungen 93 hindurch das Kühlmedium K in die Kavität des umgeformten Werkstücks 70a zugeführt werden kann, wie mit den Pfeilen in 3a und 3b angedeutet. Das Abkühlen bewirkt, dass der momentane Gefügezustand des umgeformten Werkstückes 70a festgelegt und somit eingestellt werden kann.At the end portion of the respective removal section 91a . 92a is the wall with opposite passage openings 93 provided along and in the radial circumferential length of the angled removal portion 91a . 92a are distributed so that through these passage openings 93 through the cooling medium K in the cavity of the formed workpiece 70a can be fed, as with the arrows in 3a and 3b indicated. The cooling causes the current structural state of the formed workpiece 70a can be set and thus adjusted.

Die Zufuhr des Kühlmediums K erfolgt vorzugsweise vor dem Einsetzen der abgewinkelten Entnahmeabschnitte 91a, 92a in die Werkstückkavität 77 des umgeformten Werkstücks 70a, wie in 3a und 3b gezeigt.The supply of the cooling medium K is preferably carried out before the onset of the angled removal sections 91a . 92a into the workpiece cavity 77 of the formed workpiece 70a , as in 3a and 3b shown.

3b zeigt die Lage der abgewinkelten Entnahmeabschnitte, wenn die Entnahmevorbereitungen von Positionierungen der abgewinkelten Entnahmeabschnitte 91a, 92a in der Kavität des umgeformten Werkstücks 70a abgeschlossen sind. 3b shows the location of the angled removal sections when the removal preparations of positioning the angled removal sections 91a . 92a in the cavity of the formed workpiece 70a Are completed.

In 3c ist der nächste Verfahrensschritt dargestellt, nämlich die Entnahme des umgeformten Werkstücks 70a aus der Gravur 53 der ersten Umformwerkzeughälfte 10, wobei die Herausbewegung mit den vertikal nach oben zeigenden Pfeil H angezeigt ist.In 3c the next process step is shown, namely the removal of the formed workpiece 70a from the engraving 53 the first forming die half 10 , wherein the outward movement is indicated with the vertically upwardly pointing arrow H.

Wie hieraus weiter ersichtlich ist, wird bei der Entnahme das Kühlen des umgeformten Werkstücks unterbrochen. Der Kühlvorgang kann aber auch während der Entnahme des umgeformten Werkstücks 70a erfolgen.As can be seen from this, the cooling of the formed workpiece is interrupted during the removal. The cooling process can also during the removal of the formed workpiece 70a respectively.

Das Kühlen des umgeformten Werkstücks 70a unmittelbar nach der Umformung ermöglicht die durch den Umformprozess voreingestellten kristallinen Struktur- und Produkteigenschaften einzustellen, wobei dies insbesondere auch auf der Innenseite des umgeformten Werkstücks 70a durch die abgewinkelten Entnahmeabschnitte 91a, 92a durch die Kühlzuführöffnungen 93 erfolgen kann.Cooling the formed workpiece 70a Immediately after forming, it is possible to adjust the crystalline structure and product properties preset by the forming process, in particular also on the inside of the formed workpiece 70a through the angled removal sections 91a . 92a through the cooling feed openings 93 can be done.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Umformwerkzeugs 1, wobei zusätzlich zu der Kühlvorrichtung 50 in den Umformwerkzeughälften 10, 20 und der Kühlvorrichtung 67 in den Dichteinheiten 60.1 und 60.2 eine Flächenanpressvorrichtung 100 bereitgestellt ist, die für eine konstante Flächenpressung während des Umformprozesses vorgesehen ist, da bei den hohen Umformtemperaturen eine Lageveränderung der Teilungsebene 30 der Umformwerkzeughälfte 10, 20 auftritt. Die Flächenanpressungsvorrichtung 100 weist eine Vorspannplatte 101 auf, die auf die Umformwerkzeughälfte 10 montierbar ist, die geöffnet und geschlossen wird, um das umzuformende Werkstück einzulegen. 4 shows a further embodiment of the forming tool 1 , wherein in addition to the cooling device 50 in the forming die halves 10 . 20 and the cooling device 67 in the sealing units 60.1 and 60.2 a surface pressure device 100 is provided, which is provided for a constant surface pressure during the forming process, as at the high forming temperatures, a change in position of the dividing plane 30 the forming tool half 10 . 20 occurs. The surface pressure device 100 has a bias plate 101 on top of the forming die half 10 can be mounted, which is opened and closed to insert the workpiece to be formed.

Die Gegenkraft zum Ausbilden einer konstanten Flächenpressung wird nach einer Ausführungsform mittels hydraulisch oder pneumatisch betriebener Druckkolben 105 durchgeführt, wobei die Vorspannplatte 101 Führungsvorrichtungen 110 aufweist, die die Führung der Vorspannplatte 101 und das Anpressen über die Druckerzeugungsvorrichtungen 105 sicherstellt. Die Druckerzeugungsvorrichtungen 105 sind in einer Halteplatte 106 lösbar festgehalten und ermöglichen über die Halteplatte 106 die pneumatische oder hydraulische Versorgung und Ansteuerung der Druckvorrichtungen 105, so dass eine konstante Flächenpressung über die Halteplatte 106 auf die Umformwerkzeughälften 10, 20 ausgeübt werden kann.The counterforce for forming a constant surface pressure is in one embodiment by means of hydraulically or pneumatically operated pressure piston 105 performed, with the bias plate 101 guiding devices 110 which has the leadership of the biasing plate 101 and pressing on the pressure generating devices 105 ensures. The pressure generating devices 105 are in a holding plate 106 releasably retained and allow over the retaining plate 106 the pneumatic or hydraulic supply and control of the printing devices 105 , so that a constant surface pressure over the retaining plate 106 on the forming die halves 10 . 20 can be exercised.

4a und 4b zeigen jeweils in einer schematischen Teilschnittansicht getrennt durch die Spiegellinie T in der jeweiligen Figur die Umformvorrichtung in einen kalten und in einen warmen Zustand K, W. In 4a ist das Umformwerkzeug 1 in einer geöffneten Stellung gezeigt und in 4b ist das Umformwerkzeug 1 in einer geschlossenen Stellung gezeigt. 4a and 4b each show in a schematic partial sectional view separated by the mirror line T in the respective figure, the forming device in a cold and in a warm state K, W. In 4a is the forming tool 1 shown in an open position and in 4b is the forming tool 1 shown in a closed position.

Die Trennlinie T zeigt das Umformwerkzeug 1 in einem kalten Zustand, wobei die Umformwerkzeughälften noch keine Formänderungen bedingt durch die beim Umformprozess vorliegenden hohen Temperaturen in der Umformwerkzeughälfte 10 und 20 verursacht haben.The dividing line T shows the forming tool 1 in a cold state, wherein the Umformwerkzeughälften still no shape changes due to the present during the forming process high temperatures in the Umformwerkzeughälfte 10 and 20 have caused.

Der kalte Ausgangszustand ist mit K gekennzeichnet, während der Arbeitszustand, bei dem die Umformwerkzeughälften eine Wärmausdehnung aufweisen, mit W gekennzeichnet ist. Die Wärmeausdehnung ist in 4a und in 4b jeweils überhöht dargestellt.The cold initial state is indicated by K, while the working state in which the forming die halves have a thermal expansion is indicated by W. The thermal expansion is in 4a and in 4b each shown in an exaggerated manner.

Hierfür weist die Flächenanpressvorrichtung 100 an der oberen ersten Umformwerkzeughälfte 10 eine Vorspannplatte 101 auf, die an der Außenseite der ersten Umformwerkzeughälfte 10 anliegt und eine gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft auf das Umformwerkzeug wirken soll. Die Anpresskraft wird mittels der Druckvorrichtung 105 ausgeübt, die eine Mehrzahl von pneumatisch oder hydraulisch betätigten Druckkolben 105 aufweist, die in 4a und 4b in Federsymbolen dargestellt sind.For this purpose, the surface pressure device 100 at the upper first forming die half 10 a preload plate 101 on the outside of the first forming die half 10 is applied and a uniform distribution of the contact force to act on the forming tool. The contact force is by means of the printing device 105 exerted a plurality of pneumatically or hydraulically operated pressure piston 105 which has in 4a and 4b are shown in spring symbols.

Die Druckvorrichtung kann auch in ihrer einfachsten Form aus Federelementen bestehen, die eine konstante Federkraft aufweisen.The pressure device can also consist in its simplest form of spring elements which have a constant spring force.

Die Druckvorrichtungen sind in Taschen 107 geführt und gelagert, die in einer Führungsplatte 106 ausgebildet sind.The printing devices are in pockets 107 Guided and stored in a guide plate 106 are formed.

Als Gegenlager für die Führungsplatte 106 ist im oberen Bereich ein oberer Presstisch 200 vorgesehen, der bewegbar gegenüber den unteren Presstisch 201 ist und ein Anheben der Umformwerkzeughälfte 10 zusammen mit der Flächenpressvorrichtung 100 bewirken kann.As an abutment for the guide plate 106 is an upper press table in the upper area 200 provided, which is movable relative to the lower press table 201 is and a lifting of the forming die half 10 together with the surface pressing device 100 can cause.

In 4b ist das Werkzeug 1 in einem geschlossenen Zustand gezeigt, wobei auf der kalten Seite K die Druckvorrichtung 105 nicht betätigt werden müssen, da die Umformwerkzeughälften 10 und 20 keine Wärmeausdehnung aufweisen, während wie in 4b auf der warmen Seite W gezeigt die Druckvorrichtungen gegen die Wärmeausdehnung der ersten und zweiten Werkzeughälften 10, 20 arbeiten müssen, wie aus 4b ersichtlich.In 4b is the tool 1 shown in a closed state, wherein on the cold side K, the printing device 105 do not need to be operated, since the forming die halves 10 and 20 have no thermal expansion while as in 4b on the warm side W, the pressure devices against the thermal expansion of the first and second tool halves 10 . 20 have to work like out 4b seen.

Claims

Method for forming a semi-finished product ( 70 ) by means of an active medium (W) in a forming tool ( 1 ) with a first forming die half ( 10 ) and a second forming tool half ( 20 ) at a division level ( 30 ) can be opened and closed and are closed against each other fluid-tight, wherein the workpiece to be formed by means of the active medium (W) in a defined by the cavity of the closed forming die engraving ( 53 . 54 ) is deformable, wherein the workpiece ( 70 ) is heated before introduction into the forming tool or in this at a predetermined functional temperature (FT) and deformed in the heated state, wherein during the forming of the semifinished product ( 70 ) or thereafter a cooling of the workpiece within the forming tool and / or during a removal of the workpiece from the forming tool or after a removal of the workpiece takes place outside of the forming tool.

Method for forming a semi-finished product ( 70 ) by means of an active medium (W) in a forming tool ( 1 ), in particular according to claim 1, with a first forming die half ( 10 ) and a second forming tool half ( 20 ) at a division level ( 30 ) can be opened and closed and can be closed against each other in a fluid-tight manner, the semifinished product to be formed ( 70 ) by means of the active medium in one of the cavity ( 55 ) of the closed forming tool ( 1 ) defined engraving ( 53 . 54 ) is deformable, wherein the semifinished product ( 70 ) is heated to a predetermined functional temperature (FT) and converted in the heated state, wherein a closing force of Umformwerkzeughälften is held constant during the forming by means of a parallel applied variable holding force, depending on an internal pressure built up in the forming tool and / or taking into account thermal expansions of the forming tool ( 1 ).

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the functional temperature of the workpiece to be formed by heating the forming tool is set to a predetermined temperature, wherein the functional temperature is in particular in a range of about 100 ° C to 900 ° C and the forming pressure of the active medium to 120 MPa.

A method according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that a cooling of the formed workpiece is performed simultaneously or offset in time to a forming process of the workpiece to be formed, in particular by means of air, nitrogen or by a spray field, in particular by a cooling capacity on the Start of cooling is greater than a heating capacity of the forming tool.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the active medium is preferably nitrogen or air, which is used for cooling and from the outside to the workpiece to be formed ( 70 . 70a ) or of the forming tool ( 1 ) formed cavity ( 55 ) from inside for a predetermined period of time on the formed workpiece ( 70a ) is applied.

Method according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that sealing units ( 60.1 . 60.2 ) for sealing the cavity ( 55 ) of the forming tool ( 1 ) only to the extent of the cavity ( 55 ) are removed, that a removal of the formed workpiece ( 70a ) and feeding the forming tool with a semi-finished product to be formed just barely possible.

Method according to claim 6, characterized in that the sealing units ( 60.1 . 60.2 ) are cooled during forming.

Device for forming a workpiece by means of an active medium, comprising a first forming tool half ( 10 ) and a second forming die half ( 20 ) at a division level ( 30 ) can be opened and closed and can be closed against each other in a fluid-tight manner, wherein a semifinished product to be formed ( 70 ) by means of compressible active medium (W) into which the cavity ( 55 ) of the closed forming tool defined engraving ( 53 . 54 ) is deformable, in particular for carrying out the method according to at least one of the preceding claims 1 to 8, with a tempering device, a biasing plate ( 101 ) associated with the first and / or second forming die halves ( 10 . 20 ) can be brought into operative connection for applying a, in particular concrete, surface pressure on the closed forming tool.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the biasing plate ( 101 ) with pneumatic and / or hydraulic pressure devices ( 105 ) against the first and / or second forming tool half ( 10 . 20 ) can be pressed.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the biasing plate ( 101 ) by means of elastically deformable spring elements ( 105 ) Pressure on at least one of the tool halves ( 10 . 20 ) exercises.

Device according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the forming tool cooled sealing units ( 60.1 / 60.2 ) and / or cooled handling devices ( 90 . 91 . 92 ) for removing the formed workpiece ( 70 . 70a ) from the forming tool ( 1 ) having.

Device according to at least one of claims 8 to 11, characterized in that the tempering device in at least one of the first or second forming die halves ( 10 . 20 ) a cooling device ( 50 ), in particular cooling channels ( 51 ), adjacent to the engraving ( 53 . 54 ) of the first and / or second forming tool half ( 10 . 20 ) are formed and / or heating means for heating the forming tool ( 1 ) are provided.