DE102015005522A1 - Method for producing a hollow body - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlkörpers, wobei der Hohlkörper mit konstantem rohrförmigen, runden, quadratischen, rechteckigen, ovalem, sechseckigen oder vieleckigen Ausgangsquerschnitt einem Umformvorgang durch folgende Verfahrensschritte ausgesetzt wird: – der in einer Aufnahmeeinrichtung gehaltene Hohlkörper wird partiell induktiv erwärmt; – durch zumindest ein in dem oder an dem Hohlkörper innen und/oder außen ein- und/oder angebrachtes Umformwerkzeug wird in dem partiell induktiv erwärmten Bereich die Wanddicke des Hohlkörpers in einem im Verwendungsfall belasteten Bereich erhöht und in einem im späteren Verwendungsfall weniger belasteten Bereichen verringert und/oder die Querschnittsaußenabmessungen des in der Aufnahmevorrichtung gehaltenen Hohlkörpers werden durch ein Umformwerkzeug partiell reduziert oder partiell erhöht; – und/oder bei gleichen Außenabmessungen des Hohlkörpers werden die Innenabmessungen des Hohlkörpers im partiell induktiv erwärmten Bereich durch das Umformwerkzeug partiell reduziert oder partiell erhöht;A method for producing a metallic hollow body, wherein the hollow body with a constant tubular, round, square, rectangular, oval, hexagonal or polygonal output cross section is subjected to a forming process by the following method steps: - The held in a receiving device hollow body is partially inductively heated; - By at least one in or on the hollow body inside and / or outside and / or attached forming tool in the partially inductively heated area, the wall thickness of the hollow body is increased in a case of use burdened area and reduced in a later use case less loaded areas and / or the cross-sectional outer dimensions of the hollow body held in the receiving device are partially reduced or partially increased by a forming tool; - And / or at the same outer dimensions of the hollow body, the inner dimensions of the hollow body in the partially inductively heated area are partially reduced or partially increased by the forming tool;

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers in einer Ausbildung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Achsrohres.The invention relates to a method for producing a hollow body in an embodiment according to the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to a method for producing an axle tube.

Achsrohre herkömmlicher Bauart sind allgemein bekannt und können die unterschiedlichsten Abmessungen aufweisen. Diese dienen beispielsweise bei der Verwendung in Nutzfahrzeugen als Fahrzeugachsen, die mit dem Fahrgestell über geeignete Verbindungen und Federn und/oder Lenker verbunden sind. Dazu ist der Achskörper mit einer entsprechenden Festigkeit auszustatten, um den Alltagsanforderungen im Einsatz eines Nutzfahrzeuges Stand zu halten. Üblicherweise erfolgt dies dadurch, dass der Achskörper mit Zugstangen und Verbindungsblöcken versehen wird, um daran die entsprechenden Lenker oder Federn anzubinden und das Gesamtpaket dann mit dem Fahrzeugfahrgestell zu verbinden. Dies erfordert einen Achskörper mit entsprechend dick ausgebildeten Wandstärken, um den Festigkeitsanforderungen zu genügen.Axle tubes of conventional design are well known and can have a wide variety of dimensions. These serve, for example, when used in commercial vehicles as vehicle axles, which are connected to the chassis via suitable connections and springs and / or handlebars. For this purpose, the axle body is to be equipped with a corresponding strength in order to withstand the everyday requirements in the use of a commercial vehicle. Typically, this is done by providing the axle body with tie rods and connecting blocks to attach the corresponding links or springs thereto and then connect the overall package to the vehicle chassis. This requires an axle body with correspondingly thick wall thicknesses to meet the strength requirements.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem ein Hohlkörper wie beispielsweise ein Achsrohr mit optimierten Festigkeitseigenschaften und mit derart optimierter Geometrie herzustellen ist, dass es sich bei der späteren Montage einfacher verbauen lässt.It is an object of the present invention to provide a method by means of which a hollow body such as, for example, an axle tube with optimized strength properties and with such optimized geometry can be produced that it can be installed more easily during later assembly.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich das Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers durch folgende Verfahrensschritte aus:

  • – der in einer Aufnahmeeinrichtung gehaltene Hohlkörper wird partiell induktiv erwärmt;
  • – durch zumindest eine in dem oder an dem Hohlkörper innen und/oder außen ein- und/oder angebrachtes Umformwerkzeug wird in dem partiell induktiv erwärmten Bereich der Wanddicke des Hohlkörpers in einem im späteren Verwendungsfall stärker belasteten Bereich erhöht und in einem im späteren Verwendungsfall weniger belasteten Bereichen verringert und/oder die Querschnittsaußenabmessungen des in der Aufnahmevorrichtung gehaltenen Hohlkörpers werden durch ein Umformwerkzeug partiell reduziert oder partiell erhöht wird;
  • – und/oder bei gleichen Außenabmessungen des Hohlkörpers werden die Innenabmessungen des Hohlkörpers im partiell induktiv erwärmten Bereich durch das Umformwerkzeug partiell reduziert oder partiell erhöht.
To solve this problem, the method for producing a hollow body is characterized by the following method steps:
  • - The held in a receiving device hollow body is partially heated inductively;
  • - By at least one in or on the hollow body inside and / or outside and / or attached forming tool is increased in the partially inductively heated area of the wall thickness of the hollow body in a later use case more heavily loaded area and in a later use case less burdened Reduced areas and / or the cross-sectional outer dimensions of the held in the receiving device hollow body are partially reduced or partially increased by a forming tool;
  • - And / or at the same outer dimensions of the hollow body, the inner dimensions of the hollow body in the partially inductively heated area are partially reduced or partially increased by the forming tool.

Damit ist ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem ein Hohlkörper zu erzeugen ist, der je nach Bedarf eine nichtkonstante Querschnittsform und/oder Wanddicke aufweisen kann. Durch die partielle induktive Erwärmung kann der Hohlkörper darüber hinaus während des Herstellungsprozesses vergütet werden, wobei die induktive Erwärmung Temperaturen in dem zu erzeugenden Hohlkörper aufweisen kann, mit denen sich partiell in dem metallischen Hohlkörper Gefügeveränderungen erzielen lassen. Ebenfalls ist es dabei möglich, dass die Temperatur soweit gesteuert wird durch ein Steuern der Energiezufuhr oder durch ein nachfolgendes Anlassen oder Abschrecken des Hohlköpermaterials derart, dass eine gezielte Wärmeabfuhr erfolgen kann durch ein einzubringendes Medium von innen oder von außen. Dadurch lässt sich ein außerordentlich homogenes Gefüge partiell in dem herzustellenden Hohlkörper erzeugen und insgesamt auch einen sehr homogenen gesamten Hohlkörper.Thus, a method is provided with which to produce a hollow body, which may have a non-constant cross-sectional shape and / or wall thickness as needed. Due to the partial inductive heating, the hollow body can also be tempered during the manufacturing process, wherein the inductive heating may have temperatures in the hollow body to be produced, with which can be achieved in the metallic hollow body partially structural changes. It is also possible that the temperature is controlled so far by controlling the energy supply or by a subsequent tempering or quenching of the hollow body material such that a targeted heat dissipation can be done by a medium to be introduced from the inside or from the outside. As a result, an extraordinarily homogeneous structure can be partially produced in the hollow body to be produced, and overall a very homogeneous entire hollow body.

Damit ist ein Hohlköper während des Herstellungsverfahrens zu erzeugen, der ganz individuell an die späteren zu fordernden Eigenschaften und die Funktionen des Hohlkörpers anzupassen ist. Dabei kann die Querschnittsform entsprechend angepasst werden, aber auch die Wanddicke, indem nach der partiellen induktiven Erwärmung in vorwählbaren Bereichen durch ein oder mehrere Umformwerkzeug(e) sich die gewünschte Querschnittsform und/oder die gewünschte Wanddicke partiell herstellen lässt. Dabei können verschiedene Hohlkörper erzeugt werden, beispielsweise Achsrohre, runde Hohlkörper, quadratische Hohlkörper, rechteckige Hohlkörper, ovale Hohlkörper, sechseckige Hohlkörper (Hexagone), vieleckige Hohlkörper (Polygone), Hohlkörper mit unterschiedlichen Wanddicken über den Querschnitt schraubenförmige Hohlkörper, aber auch Querschnittsformen, die rotationssymmetrisch, spiegelsymmetrisch und/oder asymmetrisch sind. Somit können Torsionsstäbe, Zugstäbe, Druckstäbe aber auch Biegestäbe (Zug/Druck) erzeugt werden. Ebenfalls ist es möglich, durch das am Hohlkörper angebrachte Umformwerkzeug diesen zu ziehen oder zu stauchen. Damit kann der Hohlkörper insgesamt für den späteren Einsatzfall optimierte Eigenschaften aufweisen.This is a hollow body to produce during the manufacturing process, which is quite individually adapted to the later to be challenged properties and functions of the hollow body. In this case, the cross-sectional shape can be adjusted accordingly, but also the wall thickness by the partial cross-sectional shape and / or the desired wall thickness after partial inductive heating in preselected areas by one or more forming tool (s) can be partially produced. In this case, various hollow bodies can be produced, for example axle tubes, round hollow bodies, square hollow bodies, rectangular hollow bodies, oval hollow bodies, hexagonal hollow bodies (hexagons), polygonal hollow bodies (polygons), hollow bodies with different wall thicknesses over the cross-section of helical hollow bodies, but also cross-sectional shapes which are rotationally symmetrical , are mirror-symmetric and / or asymmetric. Thus, torsion bars, tension rods, compression bars but also bending rods (train / pressure) can be generated. It is also possible to draw or compress this by the forming tool attached to the hollow body. As a result, the hollow body as a whole can have optimized properties for the later application.

Das Materialvolumen wird beim Herstellungsprozess dem späteren Belastungsfall des Hohlkörpers bzw. insofern des Werkstückes entsprechend eingestellt und somit angepasst. An späteren hoch belasteten Bereichen kann die Wanddicke des Hohlkörpers erhöht und an weniger belasteten Bereichen verringert werden. Die Querschnittsform des Hohlkörpers wird so angepasst, dass das Wiederstandsmoment (axial/polar) in Richtung der späterer Belastung erhöht wird. Dafür kann das Widerstandsmoment gegen die Belastungsrichtung verringert werden. Durch die Optimierung der Materialdicke kann sich das Gesamtgewicht des Hohlkörpers verringern, da der erzeugte Hohlkörper in den Bereichen, wo entsprechende Belastungsspitzen auftreten im späteren Einsatzfall gezielt verstärkt ausgebildet ist und zum Beispiel dieser erhöhte Materialeinsatz in diesen partiellen Bereichen des Hohlkörpers durch Materialien gebildet wird, die aus Bereichen stammen, die im späteren Einsatzfall geringeren Belastungen ausgesetzt sind. Insgesamt lässt sich daher der herzustellende Hohlkörper mit geringeren Materialkosten herstellen.The volume of material is adjusted during the manufacturing process the subsequent load case of the hollow body or in this respect of the workpiece and thus adjusted. At later highly loaded areas, the wall thickness of the hollow body can be increased and reduced in less-stressed areas. The cross-sectional shape of the hollow body is adjusted so that the resistance torque (axial / polar) is increased in the direction of the subsequent load. For the resistance moment can be reduced against the loading direction. By optimizing the material thickness, the total weight of the hollow body can be reduced, since the hollow body produced in the areas where appropriate load peaks occur in the subsequent application, specifically designed reinforced and For example, this increased use of material in these partial areas of the hollow body is formed by materials which originate from areas which are exposed to lower loads during later use. Overall, therefore, can be produced hollow body with lower material costs.

Nachfolgend wird unter Hinzuziehung von zeichnerischen Darstellungen der erfindungsgemäße Hohlkörper, der nach dem Verfahren hergestellt wird, näher erläutert.The hollow body according to the invention, which is produced according to the method, is explained in more detail below with the aid of drawings.

Die Darstellungen zeigen den Zustand der Spannungsgleichheit, wobei 1 zeigt, dass die Spannung über die äußeren Abmessungen des Hohlkörpers unter Biebebelastung gleich sind. Dabei nimmt der Außendurchmesser eines eingespannten Rohres von der Einspannung bis zum Kraftanleitungspunkt im Verhältnis des Biegemomentes ab.The illustrations show the state of voltage equality, where 1 shows that the voltage over the outer dimensions of the hollow body are equal under load Bieb. In this case, the outer diameter of a clamped tube decreases from the clamping to the force application point in the ratio of the bending moment.

Bei 2 sind die Spannungen über die innere Abmessung des Hohlkörpers unter Belastung gleich. Der Außendurchmesser eines eingespannten Rohres bleibt konstant und die Wanddicke nimmt von der Einspannung bis zum Kraftanleitungspunkt ab. Dadurch ergibt sich eine Reduzierung des Innendurchmessers von der Kraftanleitung bis hin zur Einspannung. Darüber hinaus können die Spannungen über die äußere als auch über die innere Abmessung des Hohlkörpers unter Belastung gleich sein. Dazu sei beispielhaft erwähnt, dass ein Außendurchmesser eines eingespannten Rohres im Verhältnis des Biegemomentes abnimmt, wobei die Wanddicke reduziert wird, um die Spannung über den Außen- als auch den Innendurchmesser gleich zu halten.at 2 the stresses on the inner dimension of the hollow body are equal under load. The outer diameter of a clamped tube remains constant and the wall thickness decreases from the clamp to the force application point. This results in a reduction of the inner diameter of the power instruction up to the clamping. In addition, the stresses on the outer and on the inner dimension of the hollow body can be equal under load. It should be mentioned by way of example that an outer diameter of a clamped tube decreases in proportion to the bending moment, wherein the wall thickness is reduced in order to keep the tension over the outer as well as the inner diameter the same.

3 zeigt, dass auch eine Versteifung vorgesehen werden kann. 3 shows that a stiffening can also be provided.

Dabei wird das Widerstandsmoment des Hohlkörpers in Richtung auf die Krafteinleitung erhöht. In der obigen Figur ist ein eingespanntes Rechteckrohr von oben auf Biegung belastet wird. Der Querschnitt ist schmal und hoch ausgeführt und die Wanddicke der Ober-/Unterseite ist größer als die der seitlichen Schenkel.In this case, the moment of resistance of the hollow body is increased in the direction of the introduction of force. In the above figure, a clamped rectangular tube is loaded from above to bend. The cross section is narrow and high and the wall thickness of the top / bottom is greater than that of the side legs.

Dabei können auch mehrere Querschnittsformen über die Hohlkörperlänge geformt sein, wie dies 4 zeigt, bei der die Enden im Querschnitt rund ausgeführt sind und der größere mittlere Bereich quadratisch.In this case, a plurality of cross-sectional shapes can be formed over the hollow body length, as this 4 shows, in which the ends are round in cross section and the larger central area square.

Ebenfalls ist möglich, dass der zu erzeugende Hohlkörper an Bereichen verstärkt wird, an denen Kräfte eingeleitet werden oder um diese Krafteinleitungspunkte zu erzeugen. Dies zeigen 5 und 6, wobei Krafteinleitungspunkte und Verbindungsstellen zu anderen Komponenten vielfach höher belastet oder an der Schnittstelle geschwächt sind, wie z. B. an einer Schweißnaht oder an einem Schraubenloch. An diesen Stellen kann der Hohlkörper durch gezieltes induktives Erwärmen und nachfolgendes Umformen verstärkt werden, indem die Wanddicke an einer Schweißnaht erhöht wird, der Durchmesser an einer Schweißnaht vergrößert wird und/oder die Wanddicke an einem Schraubenloch erhöht wird.It is also possible that the hollow body to be produced is reinforced at areas where forces are introduced or to generate these force application points. Show this 5 and 6 , Where force application points and connection points to other components burdened many times higher or weakened at the interface, such. B. at a weld or at a screw hole. At these points, the hollow body can be reinforced by targeted inductive heating and subsequent forming by the wall thickness is increased at a weld, the diameter is increased at a weld and / or the wall thickness is increased at a screw hole.

Besonders vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Hohlkörper erzeugt werden, an dem für spätere Verwendung weitere Teile wie im Falle des erwähnten Achsrohres für ein Nutzfahrzeug Lenker und/oder Feder anzubinden sind, Anschlussflächen für die Lenker und/oder Feder erzeugt werden können durch das erteilungsgemäße Verfahrung. Dies zeigen die 7 und 8. Die Anschlussflächen können explizit näher an der Achsmitte oder weiter weg von der Achsmitte liegen, wie dies die erste nächste Darstellung zeigt, indem dort eine Ausformung und andererseits eine Einschnürung vorgesehen sind. Diese Querschnittsform kann rotationssymmetrisch, spiegelsymmetrisch und/oder asymmetrisch sein. Zum Reduzieren von Bauraum kann beispielsweise der Durchmesser partiell reduziert werden, sodass ein dort angebundenes Bauteil tiefer liegt und dadurch der benötigte Bauraum zum Beispiel eines Achskörpers mit einem mit diesem verbundenen Teil an einem Nutzfahrzeug reduziert ist. Des Weiteren kann der Durchmesser an einer Flanschfläche vergrößert werden, um mehr Bauraum überbrücken zu können.Particularly advantageous can be generated by the method according to the invention, a hollow body to which for later use other parts as in the case of the aforementioned axle tube for a commercial vehicle handlebar and / or spring are to be connected, pads for the handlebar and / or spring can be generated by the granting Verfahrung. This is shown by the 7 and 8th , The connection surfaces may be located explicitly closer to the center of the axle or farther away from the center of the axle, as shown in the first representation, in which a shaping and, on the other hand, a constriction are provided there. This cross-sectional shape can be rotationally symmetrical, mirror-symmetrical and / or asymmetrical. To reduce installation space, for example, the diameter can be partially reduced so that a component connected there is lower and thus the required installation space, for example, of an axle body with a part connected to it on a commercial vehicle is reduced. Furthermore, the diameter can be increased on a flange surface in order to be able to bridge more space.

Während des Herstellungsprozesses wird der Hohlkörper partiell durch Induktion erwärmt. Die erwärmten Bereiche haben eine geringere Festigkeit und sind mit einer geringeren Kraft umformbar. Wenn der Hohlkörper über den Querschnitt unterschiedlich erwärmt wird, verformt sich der Querschnitt beim Aufbringen einer Umformkraft dementsprechend an den warmen Bereichen mehr als an den kühleren. Der Hohlkörper kann sowohl über die Länge, als auch über den Querschnitt partiell erwärmt werden. Neben der Warmumformung dient die induktive Erwärmung noch der Wärmebehandlung des Hohlkörpers, so dass die Temperatur des Werkstücks soweit erhöht wird, dass sich innerhalb des Metallgefüges Gefügeänderungen erzielen lassen (vergüten, anlassen). Dies zeigen 9 und 10.During the manufacturing process, the hollow body is partially heated by induction. The heated areas have lower strength and can be formed with less force. If the hollow body is heated differently over the cross section, the cross section deforms accordingly when applying a forming force to the hot areas more than to the cooler ones. The hollow body can be partially heated both over the length, as well as over the cross section. In addition to the hot forming, the inductive heating is still the heat treatment of the hollow body, so that the temperature of the workpiece is increased so far that can be achieved within the metal microstructure changes (temper, temper). Show this 9 and 10 ,

Für eine optimierte partielle induktive Erwärmung lässt sich der Wärmebehandlungsprozess unterschiedlich gestalten, beispielsweise durch die Ausführung der Induktionsspulen. Dies ist in 11 bis 18 gezeigt.

  • - Feststehende Induktionsspule(n), Hohlkörper wird linear durch das Magnetfeld bewegt (11).
  • – Feststehende Induktionsspule(n), Hohlkörper wird linear durch das Magnetfeld bewegt und dabei rotiert (12)
  • – Feststehender Hohlkörper, Induktionsspule(n) wird/werden um den Hohlkörper bewegt (13)
  • – Feststehender Hohlkörper, Induktionsspule(n) wird/werden linear um den Hohlkörper bewegt und dabei rotiert (14)
  • – Rotierender Hohlkörper, der nicht linear verfährt, Induktionsspule(n) werden linear um den Hohlkörper bewegt (15)
  • – Hohlkörper und Induktionsspule(n) werden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten linear verfahren, Richtungen können gleichgerichtet oder gegengerichtet sein (16)
  • – Innenliegende Induktionsspule (17)
  • – Abstand der Induktionsspule(n) zur Körperoberfläche kann konstant oder inkonstant sein (ein konstanter Abstand einer Spule zur Körperoberfläche sorgt für eine gleichmäßige Wärmeverteilung über einen konstanten Querschnitt). Dabei können auch die Spulen radial bewegt werden. (18)
  • – Beim Einsatz mehrerer Spulenelemente kann das Rotieren des Rohres und/oder die Bewegung der Spulenelemente vonnöten sein um eine gleichmäßige Wärmeinduktion über den Querschnitt zu erzeugen
For an optimized partial inductive heating, the heat treatment process can be designed differently, for example by the design of the induction coils. This is in 11 to 18 shown.
  • - Fixed induction coil (s), hollow body is moved linearly through the magnetic field ( 11 ).
  • - Fixed induction coil (s), hollow body is moved linearly through the magnetic field and thereby rotated ( 12 )
  • - Fixed hollow body, induction coil (s) is / are moved around the hollow body ( 13 )
  • - Fixed hollow body, induction coil (s) is / are linearly moved around the hollow body while rotating ( fourteen )
  • - Rotating hollow body, which does not move linearly, induction coil (s) are moved linearly around the hollow body ( 15 )
  • - Hollow body and induction coil (s) are moved linearly at different speeds, directions can be rectified or counter-aligned ( 16 )
  • - Internal induction coil ( 17 )
  • - The distance of the induction coil (s) to the body surface may be constant or inconstant (a constant distance of a coil to the body surface ensures even heat distribution over a constant cross-section). In this case, the coils can be moved radially. ( 18 )
  • - When using multiple coil elements, the rotation of the tube and / or the movement of the coil elements may be necessary to produce a uniform heat induction over the cross section

Mit dem Aufbringen einer axialen Kraft ist es möglich, die Kontur und die Wandstärke des Hohlkörpers zu verändern. Dabei kann eine axialen Zugkraft aufgebracht werden, die bewirkt, dass die wärmeren Bereiche gestreckt und die Querschnittsfläche verringert wird. Das Aufbringen einer axialen Druckkraft bewirkt, dass die wärmeren Bereiche gestaucht werden und sich die Querschnittsfläche vergrößert. Durch das Aufbringen eines Torsionsmomentes auf den Hohlkörper kann im wärmeren Bereich eine an eine ”Schraubenform” angeglichene Kontur erzeugt werden. Dies zeigt die 19.With the application of an axial force, it is possible to change the contour and the wall thickness of the hollow body. In this case, an axial tensile force can be applied, which causes the warmer areas stretched and the cross-sectional area is reduced. The application of an axial compressive force causes the warmer portions to be compressed and the cross-sectional area to increase. By applying a torsional moment on the hollow body can be generated in the warmer area aligned to a "helical shape" contour. This shows the 19 ,

Durch das Aufbringen von Zug- und Druckkräften unter einem Winkel in der Längsebene kann darüber hinaus eine Biegung im wärmeren Bereich erzeugt werden, wie dies 20 zeigt.In addition, by applying tensile and compressive forces at an angle in the longitudinal plane, bending in the warmer region can be produced, as is 20 shows.

Dabei können axiale Kräfte über die Hohlkörperenden eingebracht werden. Zudem ist es möglich am Hohlkörperende einen Körper anzubringen, der den Innenraum abdichtet, so dass dort mit einem Medium als Umformwerkzeug ein Innendruck erzeugt werden kann. Das Medium kann durch das offene Ende des Hohlkörpers während des Herstellungsprozesses eingebracht werden.In this case, axial forces can be introduced via the hollow body ends. In addition, it is possible to attach a body to the hollow body end, which seals the interior, so that an internal pressure can be generated there with a medium as forming tool. The medium can be introduced through the open end of the hollow body during the manufacturing process.

Durch das Aufbringen von einer radialen und/oder axialen Kraft lässt sich der Durchmesser und damit die Außenkontur des Hohlkörpers verändern. Das Aufbringen einer radialen Kraft in Richtung Achsmitte des Hohlkörpers bewirkt ein Verringern des Außendurchmessers. Das Aufbringen einer radialen Kraft von der Achsmitte weg bewirkt ein Ausdehnen des Hohlkörpers. Die radiale Kraft von außen mit Rollen und/oder Formstücken als Umformwerkzeug wird angesetzt nach der partiellen induktiven Erwärmung. Eine radiale Kraft von innen kann mittels eines aufspreizbaren Dorns erzeugt werden. Radiale Kräfte und auch axiale Kräfte können auch gleichzeitig über einen Kegel eingebracht werden, dessen größter Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Hohlkörpers. Ein Medium, das in den Hohlkörper gepresst wird, erzeugt durch den Innendruck eine radiale Kraft von der Achsmitte weg. Durch einen Unterdruck im Hohlkörper wird eine radiale Kraft in Richtung der Achsmitte erzeugt. Radiale Kräfte können von innen durch Kombination von einem Medium und einem aufspreizbaren Dorn erzeugt werden. Als Medien können generell Flüssigkeiten, Emulsionen, Granulat und/oder Keramikkugeln Verwendung finden. Des Weiteren kann um den Hohlkörper eine Form gestülpt oder diese gegen den Hohlkörper gehalten werden, an den die erwärmten Bereiche mit Hilfe des Innendruckes oder einer axialen oder radialen Kraft angelegt wird.By applying a radial and / or axial force, the diameter and thus the outer contour of the hollow body can be changed. The application of a radial force in the direction of the center of the hollow body causes a reduction in the outer diameter. The application of a radial force away from the axial center causes the hollow body to expand. The radial force from the outside with rollers and / or fittings as forming tool is applied after the partial inductive heating. A radial force from the inside can be generated by means of an expandable mandrel. Radial forces and axial forces can also be introduced simultaneously via a cone whose largest diameter is greater than the inner diameter of the hollow body. A medium which is pressed into the hollow body generates a radial force away from the center of the axle due to the internal pressure. By a negative pressure in the hollow body, a radial force is generated in the direction of the center of the axle. Radial forces can be generated from the inside by combining a medium and an expandable mandrel. The media used can generally liquids, emulsions, granules and / or ceramic balls use. Furthermore, a shape can be placed around the hollow body or held against the hollow body, to which the heated areas by means of the internal pressure or an axial or radial force is applied.

Alle Kräfte können gleichzeitig aufgebracht werden, so dass deren Einflüsse sich überlagern wie zum Beispiel Druck von innen und zusätzlich ein Stauchen, wodurch sich die Außenkontur vergrößert unter Beibehaltung der Wandstärke.All forces can be applied at the same time, so that their influences are superimposed, such as pressure from the inside and in addition a compression, whereby the outer contour increases while maintaining the wall thickness.

Das Material des Hohlkörpers kann unmittelbar nach der Umformung wieder abgekühlt werden, so dass die Form bestehen bleibt und auf die neuen Abmessungen weitere Kräfte aufgebracht werden können.The material of the hollow body can be cooled again immediately after the forming, so that the shape remains and on the new dimensions further forces can be applied.

Durch das Vergüten des Materials des Hohlkörpers wird die Festigkeit heraufgesetzt. Danach können höhere Spannungen zugelassen werden. Somit kann bei gleicher Last weniger Material eingesetzt werden. Dadurch sinken Gewicht und Materialkosten. Der Hohlkörper kann auch während des Umformprozesses gehärtet werden durch eine Wärmeabfuhr von außen, indem ein Medium mit der Oberfläche in Verbindung gebracht wird, indem zum Beispiel Wasser aufgesprüht oder der Hohlkörper mit Wasser übergossen wird. Alternativ oder gleichzeitig kann auch eine gezielte Wärmeabfuhr durch ein Medium im Inneren erfolgen, wobei dieses Medium auch das sein kann, dass für ein Umformprozess verwendet wird. Die Wärmeabfuhr kann selbstverständlich auch von innen durch ein anderes Medium erfolgen zum Umformen. Insgesamt kann damit ein homogenes Gefüge erzeugt werden. Ein nachfolgendes Anlassen des Materials des Hohlkörpers ist selbstverständlich ebenfalls möglich, genauso wie eine kontrollierte Abkühlung.By tempering the material of the hollow body, the strength is increased. Thereafter, higher voltages can be allowed. Thus, less material can be used at the same load. This reduces weight and material costs. The hollow body can also be hardened during the forming process by a heat removal from the outside by a medium is brought into contact with the surface, for example by spraying water or the hollow body is poured over with water. Alternatively or at the same time, targeted heat removal by a medium in the interior can take place, and this medium can also be that used for a forming process. The heat dissipation can of course also be done from the inside by another medium for forming. Overall, a homogeneous structure can thus be generated. A subsequent tempering of the material of the hollow body is of course also possible, as well as a controlled cooling.

Claims (26)

Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlkörpers, wobei der Hohlkörper mit konstantem rohrförmigen, runden, quadratischen, rechteckigen, ovalem, sechseckigen oder vieleckigen Ausgangsquerschnitt einem Umformvorgang ausgesetzt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – der in einer Aufnahmeeinrichtung gehaltene Hohlkörper wird partiell induktiv erwärmt; – durch zumindest ein in dem oder an dem Hohlkörper innen und/oder außen ein- und/oder angebrachtes Umformwerkzeug wird in dem partiell induktiv erwärmten Bereich die Wanddicke des Hohlkörpers in einem im Verwendungsfall belasteten Bereich erhöht und in einem im späteren Verwendungsfall weniger belasteten Bereichen verringert und/oder die Querschnittsaußenabmessungen des in der Aufnahmevorrichtung gehaltenen Hohlkörpers werden durch ein Umformwerkzeug partiell reduziert oder partiell erhöht; – und/oder bei gleichen Außenabmessungen des Hohlkörpers werden die Innenabmessungen des Hohlkörpers im partiell induktiv erwärmten Bereich durch das Umformwerkzeug partiell reduziert oder partiell erhöht;A method for producing a metallic hollow body, wherein the hollow body with a constant tubular, round, square, rectangular, oval, hexagonal or polygonal output cross-section is subjected to a forming process, characterized by the following method steps: - The held in a receiving device hollow body is partially heated inductively; - By at least one in or on the hollow body inside and / or outside and / or attached forming tool in the partially inductively heated area, the wall thickness of the hollow body is increased in a case of use burdened area and reduced in a later use case less loaded areas and / or the cross-sectional outer dimensions of the hollow body held in the receiving device are partially reduced or partially increased by a forming tool; - And / or at the same outer dimensions of the hollow body, the inner dimensions of the hollow body in the partially inductively heated area are partially reduced or partially increased by the forming tool; Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper nach der partiellen induktiven Erwärmung hinsichtlich seiner Wandstärke in Bereichen verstärkt wird, an denen später Kräfte eingeleitet werden.A method according to claim 1, characterized in that the held in the device hollow body is strengthened after the partial inductive heating in terms of its wall thickness in areas where forces are introduced later. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörper nach der induktiven Erwärmung über ein Umformwerkzeug reduzierte oder erhöhte Anschlussflächen erzeugt werden, um Komponenten von zu montierenden Baugruppen anzubinden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that reduced or increased connection surfaces are produced on the hollow body held in the device after the induction heating via a forming tool to connect components of assemblies to be mounted. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussflächen durch das Umformen von Werkzeug derart nach der induktiven Erwärmung angeformt werden, dass diese eine rotationssymmetrische, eine spiegelsymmetrische und/oder eine asymmetrische Querschnittsform aufweisen.A method according to claim 3, characterized in that the connection surfaces are formed by the forming of tools after the inductive heating, that they have a rotationally symmetrical, a mirror-symmetrical and / or an asymmetric cross-sectional shape. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zu bearbeitende Hohlkörper aus einem metallisch leitenden Werkstoff besteht.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hollow body to be machined consists of a metallically conductive material. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper aus einem Stahl, einem Vergütungsstahl oder einem Federstahl besteht.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hollow body consists of a steel, a tempering steel or a spring steel. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper über den Querschnitt unterschiedlich induktiv erwärmt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hollow body is heated differently inductively across the cross section. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper über seine Länge aber auch über seinen Querschnitt partiell unterschiedlich erwärmt wird.A method according to claim 7, characterized in that the held in the device hollow body is partially heated differently over its length but also over its cross section. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper derart induktiv erwärmt wird, dass sich in seinem metallischen Material Gefügeänderungen einstellen.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the hollow body held in the device is heated so inductively that set in its metallic material structural changes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper durch das Umformwerkzeug gestreckt wird mit einer Verringerung seiner Querschnittsfläche.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the held in the device hollow body is stretched by the forming tool with a reduction in its cross-sectional area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vorrichtung gehaltene Hohlköper nach dessen induktiver partieller Erwärmung die erwärmten Bereiche durch das Umformwerkzeug gestaucht werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the held in the device hollow body after its inductive partial heating, the heated areas are compressed by the forming tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem in der Vorrichtung gehaltenen Hohlköper durch das Umformwerkzeug ein Torsionsmoment erzeugt wird, so dass im eingespannten Hohlkörper in den erwärmten Bereichen eine Schraubenform erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that on the held in the device hollow body by the forming a torsional moment is generated, so that in the clamped hollow body in the heated areas a helical shape is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Aufbringen von Zug- oder Druckkräften auf den in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörper unter einem Winkel in der Längsebene eine Biegung im induktiv partiell erwärmten Bereich des Hohlkörpers erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that by applying tensile or compressive forces on the hollow body held in the device at a angle in the longitudinal plane, a bend in the inductively partially heated region of the hollow body is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörpers ein Druck im Hohlkörper angelegt wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the interior of the device held in the hollow body, a pressure in the hollow body is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper einer Flüssigkeit, einer Emulsion, einem Granulat und/oder Keramikkugeln für eine Umformung im induktiv erwärmten Bereich ausgesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the hollow body held in the device is exposed to a liquid, an emulsion, a granulate and / or ceramic balls for forming in the inductively heated area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über den in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörper in dem partiell induktiv erwärmten Bereich eine innere und/oder äußere Form gestülpt oder angehalten wird, an die sich ein partiell induktiv erwärmter Bereich mit Hilfe eines Druckes im Hohlraum des in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörpers anlegt.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that over the held in the device hollow body in the partially inductively heated region, an inner and / or outer shape is slipped or stopped, to which a partially inductively heated area using a Pressure in the cavity of the held in the device hollow body applies. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in den in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörper ein spreizbarer Dorn zur Aufweitung des Hohlkörpers in einem partiell induktiv erwärmten Bereich eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that in the device held in the hollow body, an expandable mandrel for expanding the hollow body is introduced in a partially inductively heated area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlköper linear durch das Magnetfeld einer festen Induktionsspule geführt wird.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the hollow body is guided linearly through the magnetic field of a fixed induction coil. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlköper durch das Magnetfeld einer feststehenden Induktionsspule geführt wird und dabei in eine Rotationsbewegung versetzt ist.Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the hollow body is guided by the magnetic field of a fixed induction coil and is thereby set in a rotational movement. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass um den unbeweglichen Hohlkörper eine Induktionsspule linear bewegt wird und dabei rotiert.Method according to one of claims 1 to 19, characterized in that an induction coil is moved linearly around the stationary hollow body and thereby rotates. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlköper rotiert und nicht linear verfährt und eine Induktionsspule linear um den Hohlköper bewegt wird.Method according to one of claims 1 to 20, characterized in that the hollow body rotates and does not move linearly and an induction coil is moved linearly around the hollow body. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlköper und eine oder mehrere Induktionsspule(n) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten linear verfahren werden, wobei die Linearbewegungsrichtungen von Hohlköper und Induktionsspule(n) gleichgerichtet oder gegengerichtet sind.Method according to one of claims 1 to 21, characterized in that the hollow body and one or more induction coil (s) are moved linearly at different speeds, wherein the linear movement directions of the hollow body and induction coil (s) are rectified or directed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hohlköpers eine Induktionsspule zur partiellen Erwärmung vorgesehen ist.Method according to one of claims 1 to 22, characterized in that an induction coil is provided for partial heating within the Hohlköpers. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die innenliegende Induktionsspule zur partiellen Erwärmung des Hohlkörpers linear beweglich ausgebildet ist.A method according to claim 23, characterized in that the internal induction coil for partial heating of the hollow body is designed to be linearly movable. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der den Hohlkörper umgebenden Induktionsspule zur partiellen Erwärmung des Hohlköpers zu dessen Körperoberfläche einen konstanten oder einen inkonstanten Abstand aufweist.Method according to one of claims 1 to 24, characterized in that the distance between the hollow body surrounding the induction coil for partial heating of the hollow body to the body surface has a constant or an inkonstanten distance. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper nach der partiellen Erwärmung abgeschreckt und/oder angelassen wird.Method according to one of claims 1 to 25, characterized in that the hollow body is quenched and / or annealed after the partial heating.
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