DE102015005522B4 - Method for producing a metallic 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 ausgesetzt wird mit folgenden Verfahrensschritten:- 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 Bereich 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;- der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper wird über seine Länge und über seinen Querschnitt partiell unterschiedlich induktiv erwärmt;- der Hohlkörper wird linear durch das Magnetfeld einer festen Induktionsspule geführt, oder- der Hohlkörper wird durch das Magnetfeld einer feststehenden Induktionsspule geführt und dabei in eine Rotationsbewegung versetzt, oder- eine Induktionsspule wird linear um den unbeweglichen Hohlkörper bewegt und rotiert dabei, oder- der Hohlkörper rotiert und verfährt nicht linear und eine Induktionsspule wird linear um den Hohlkörper bewegt, oder- der Hohlkörper und eine oder mehrere Induktionsspule(n) verfahren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten linear, wobei die Linearbewegungsrichtung von Hohlkörper und Induktionsspule(n) gleichgerichtet oder gegengerichtet sind, oder- innerhalb des Hohlkörpers ist eine Induktionsspule zur partiellen Erwärmung vorgesehen, die zur partiellen Erwärmung des Hohlkörpers linear beweglich ausgebildet ist;- der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper wird nach der partiellen induktiven Erwärmung hinsichtlich seiner Wandstärke in Bereichen verstärkt, an denen später Kräfte eingeleitet werden;- an dem in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörper werden nach der induktiven Erwärmung über ein Umformwerkzeug reduzierte oder erhöhte Anschlussflächen erzeugt, um Komponenten von zu montierenden Baugruppen anzubinden;- die Anschlussflächen werden durch das Umformen von Werkzeug derart nach der induktiven Erwärmung angeformt, dass diese eine rotationssymmetrische, eine spiegelsymmetrische und/oder eine asymmetrische Querschnittsform aufweisen.Method for producing a metallic hollow body, wherein the hollow body with a constant tubular, round, square, rectangular, oval, hexagonal or polygonal starting cross-section is subjected to a forming process with the following process steps: - the hollow body held in a receiving device is partially inductively heated; - by at least one In the or on the hollow body inside and / or outside a and / or attached forming tool in the partially inductively heated area, the wall thickness of the hollow body is increased in an area loaded in the case of use and reduced in an area less loaded in the later case of use and / or the External cross-sectional dimensions of the hollow body held in the receiving device are partially reduced or partially increased by a forming tool; The forming tool is partially reduced or partially increased; - the hollow body held in the device is heated inductively to varying degrees over its length and across its cross-section; - the hollow body is guided linearly through the magnetic field of a fixed induction coil, or fixed induction coil and thereby set in a rotational movement, or- an induction coil is moved linearly around the immovable hollow body and rotates, or- the hollow body rotates and does not move linearly and an induction coil is moved linearly around the hollow body, or- the hollow body and one or several induction coil (s) move linearly at different speeds, the direction of linear movement of the hollow body and induction coil (s) being rectified or counter-directed, or - inside the hollow body, an induction coil is provided for partial heating, which is used for partial heating of the Hoh - the hollow body held in the device is reinforced with regard to its wall thickness in areas where forces are later introduced after the partial inductive heating; or raised connection surfaces are generated in order to connect components of assemblies to be assembled; - the connection surfaces are formed by the deformation of tools after inductive heating in such a way that they have a rotationally symmetrical, mirror-symmetrical and / or asymmetrical cross-sectional shape.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlkörpers. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Achsrohres.The invention relates to a method for producing a metallic hollow body. In particular, the invention relates to a method for producing a metallic axle tube.
Metallische 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.Metallic axle tubes of conventional design are generally known and can have a wide variety of dimensions. These are used, for example, when used in commercial vehicles as vehicle axles that are connected to the chassis via suitable connections and springs and / or links. For this purpose, the axle beam must be given the appropriate strength in order to withstand the everyday demands in use of a commercial vehicle. This is usually done by providing the axle body with tie rods and connecting blocks in order to attach the corresponding links or springs and then to connect the overall package to the vehicle chassis. This requires an axle body with correspondingly thick wall thicknesses in order to meet the strength requirements.
Aus der nicht vorveröffentlichten
Aus der
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Aus der US 2007 / 0 062 241 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von metallischen Hohlteilen bekannt, bei dem unterschiedliche Wandstärken und unterschiedliche Durchmesser realisiert werden können. Dabei kann auch die Wandstärke des Hohlkörpers in bestimmten Bereichen erhöht oder vermindert werden. Aus der
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem ein metallischer Hohlkörper wie beispielsweise ein Achsrohr mit optimierten Festigkeitseigenschaften und mit einer derartigen optimierter Geometrie herzustellen ist, dass er sich bei der späteren Montage einfacher verbauen lässt.It is the object of the present invention to provide a method with which a metallic hollow body such as an axle tube can be produced with optimized strength properties and with such an optimized geometry that it can be installed more easily during subsequent assembly.
Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich das Verfahren zum Herstellen eines metallischen Hohlkörpers durch folgende Verfahrensschritte aus:
- - 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 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;
- - 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;
- - der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper wird über seine Länge und über seinen Querschnitt partiell unterschiedlich induktiv erwärmt;
- - der Hohlkörper wird linear durch das Magnetfeld einer festen Induktionsspule geführt, oder
- - der Hohlkörper wird durch das Magnetfeld einer feststehenden Induktionsspule geführt und dabei in eine Rotationsbewegung versetzt, oder
- - eine Induktionsspule wird linear um den unbeweglichen Hohlkörper bewegt und rotiert dabei, oder
- - der Hohlkörper rotiert und verfährt nicht linear und eine Induktionsspule wird linear um den Hohlkörper bewegt, oder
- - der Hohlkörper und eine oder mehrere Induktionsspule(n) verfahren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten linear, wobei die Linearbewegungsrichtung von Hohlkörper und Induktionsspule(n) gleichgerichtet oder gegengerichtet sind, oder
- - innerhalb des Hohlkörpers ist eine Induktionsspule zur partiellen Erwärmung vorgesehen, die zur partiellen Erwärmung des Hohlkörpers linear beweglich ausgebildet ist;
- - der in der Vorrichtung gehaltene Hohlkörper wird nach der partiellen induktiven Erwärmung hinsichtlich seiner Wandstärke in Bereichen verstärkt, an denen später Kräfte eingeleitet werden;
- - an dem in der Vorrichtung gehaltenen Hohlkörper werden nach der induktiven Erwärmung über ein Umformwerkzeug reduzierte oder erhöhte Anschlussflächen erzeugt, um Komponenten von zu montierenden Baugruppen anzubinden;
- - die Anschlussflächen werden durch das Umformen von Werkzeug derart nach der induktiven Erwärmung angeformt, dass diese eine rotationssymmetrische, eine spiegelsymmetrische und/oder eine asymmetrische Querschnittsform aufweisen.
- - The hollow body held in a receiving device is partially inductively heated;
- - By at least one in or on the hollow body inside and / or attached to the inside and / or outside of the forming tool, the wall thickness of the hollow body is increased in the partially inductively heated area in a more heavily loaded area in a later use case and less loaded in a later use case Areas reduced and / or the external cross-sectional dimensions of the hollow body held in the receiving device are partially reduced or partially increased by a forming tool;
- - And / or with the same external dimensions of the hollow body, the internal dimensions of the hollow body in the partially inductively heated area are partially reduced or partially increased by the forming tool;
- - The hollow body held in the device is partially differently heated inductively over its length and over its cross section;
- - The hollow body is guided linearly through the magnetic field of a fixed induction coil, or
- - The hollow body is guided through the magnetic field of a stationary induction coil and set in a rotational movement, or
- - An induction coil is moved linearly around the immovable hollow body and rotates in the process, or
- - the hollow body rotates and does not move linearly and an induction coil is moved linearly around the hollow body, or
- the hollow body and one or more induction coil (s) move linearly at different speeds, the linear direction of movement of the hollow body and induction coil (s) being rectified or counter-directed, or
- - Within the hollow body, an induction coil for partial heating is provided, which is designed to be linearly movable for partial heating of the hollow body;
- - After the partial inductive heating, the hollow body held in the device is reinforced with regard to its wall thickness in areas where forces are later introduced;
- - On the hollow body held in the device, reduced or increased connection surfaces are produced after the inductive heating via a forming tool in order to connect components of assemblies to be assembled;
- - The connection surfaces are formed by the deformation of the tool after the inductive heating in such a way that they have a rotationally symmetrical, a mirror symmetrical and / or an asymmetrical cross-sectional shape.
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 ein sehr homogener gesamter Hohlkörper.A method is thus made available with which a hollow body can be produced which, depending on requirements, can have a non-constant cross-sectional shape and / or wall thickness. Due to the partial inductive heating, the hollow body can also be remunerated during the manufacturing process, wherein the inductive heating can have temperatures in the hollow body to be produced, with which structural changes can be partially achieved in the metallic hollow body. It is also possible that the temperature is controlled by controlling the energy supply or by subsequent tempering or quenching of the hollow body material in such a way that a targeted heat dissipation can take place through a medium to be introduced from the inside or from the outside. As a result, an extremely homogeneous structure can be produced partially in the hollow body to be produced and, overall, also 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.In this way, a hollow body is to be produced during the manufacturing process, which is to be adapted quite individually to the properties and functions of the hollow body that are to be required later. The cross-sectional shape can be adapted accordingly, but also the wall thickness by After the partial inductive heating in preselectable areas by one or more forming tool (s), the desired cross-sectional shape and / or the desired wall thickness can be partially produced. 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 across the cross-section, helical hollow bodies, but also cross-sectional shapes that are rotationally symmetrical, mirror symmetrical and / or asymmetrical. In this way, torsion bars, tension bars, compression bars but also bending bars (tension / compression) can be created. It is also possible to pull or compress it through the forming tool attached to the hollow body. In this way, the hollow body can overall have properties that are optimized for later use.
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.During the manufacturing process, the material volume is adjusted accordingly and thus adapted to the subsequent load case of the hollow body or, in this respect, of the workpiece. In later highly stressed areas, the wall thickness of the hollow body can be increased and in less stressed areas it can be reduced. The cross-sectional shape of the hollow body is adapted in such a way that the moment of resistance (axial / polar) is increased in the direction of the subsequent load. For this, the moment of resistance against the direction of load can be reduced. By optimizing the material thickness, the total weight of the hollow body can be reduced, since the hollow body produced is specifically reinforced in the areas where corresponding load peaks occur in later use and, for example, this increased material input is formed by materials in these partial areas of the hollow body, that come from areas that are exposed to lower loads in later use. Overall, the hollow body to be produced can therefore be produced with lower material costs.
Nachfolgend wird unter Hinzuziehung von zeichnerischen Darstellungen gemäß den
Die Darstellungen zeigen den Zustand der Spannungsgleichheit, wobei
Bei
Dabei wird das Widerstandsmoment des Hohlkörpers in Richtung auf die Krafteinleitung erhöht. In dieser Figur ist ein eingespanntes Rechteckrohr von oben auf Biegung belastet. Der Querschnitt ist schmal und hoch ausgeführt und die Wanddicke der Ober-/Unterseite ist größer als die der seitlichen Schenkel.The moment of resistance of the hollow body is increased in the direction of the introduction of force. In this figure, a clamped rectangular tube is subjected to bending loads from above. 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
Ebenfalls ist möglich, dass der zu erzeugende Hohlkörper in Bereichen verstärkt wird, an denen Kräfte eingeleitet werden oder um diese Krafteinleitungspunkte zu erzeugen. Dies zeigen
Besonders vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Hohlkörper erzeugt werden, an dem für eine spätere Verwendung weitere Teile wie im Falle des erwähnten Achsrohres für ein Nutzfahrzeug Lenker und/oder Feder anzubinden sind, oder Anschlussflächen für die Lenker und/oder Feder erzeugt werden können durch das erfindungsgemäße Verfahren. Dies zeigen die
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 wird sowohl über die Länge als auch über den Querschnitt partiell erwärmt. Neben der Warmumformung dient die induktive Erwärmung noch der Wärmebehandlung des Hohlkörpers, so dass die Temperatur des Werkstücks soweit erhöht wird, so dass sich innerhalb des Metallgefüges Gefügeänderungen erzielen lassen (vergüten, anlassen). Dies zeigen
Für eine optimierte partielle induktive Erwärmung lässt sich der Wärmebehandlungsprozess unterschiedlich gestalten, beispielsweise durch die Ausführung der Induktionsspulen. Dies ist in
- - Feststehende Induktionsspule(n), Hohlkörper wird linear durch das Magnetfeld bewegt (
11 ). - - Feststehende Induktionsspule(n), Hohlkörper wird linear durch das Magnetfeld bewegt und dabei rotierend bewegt (
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 rotierend bewegt (
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
- - 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 rotated in the process (
12th ) - - Fixed hollow body, induction coil (s) is / are moved around the hollow body (
13th ) - - Fixed hollow body, induction coil (s) is / are moved linearly around the hollow body while rotating (
14th ) - - Rotating hollow body that does not move linearly, induction coil (s) are moved linearly around the hollow body (
15th ) - - Hollow bodies and induction coil (s) are moved linearly at different speeds, directions can be in the same direction or in opposite directions (
16 ) - - Internal induction coil (
17th ) - - The distance between the induction coil (s) and the body surface can be constant or inconstant (a constant distance between a coil and the body surface ensures an even distribution of heat over a constant cross-section). The coils can also be moved radially. (
18th ) - - When using several coil elements, the rotation of the tube and / or the movement of the coil elements may be necessary in order to generate 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
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
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.Axial forces can be introduced via the ends of the hollow body. In addition, it is possible to attach a body to the end of the hollow body which seals the interior space so that an internal pressure can be generated there with a medium as a 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 axis of the hollow body causes the outer diameter to be reduced. The application of a radial force away from the center of the axis causes the hollow body to expand. The radial force from the outside with rollers and / or shaped pieces as a 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 also axial forces can also be introduced simultaneously via a cone, the largest diameter of which is larger than the inner diameter of the hollow body. A medium that is pressed into the hollow body generates a radial force away from the center of the axis due to the internal pressure. A negative pressure in the hollow body generates a radial force in the direction of the center of the axis. Radial forces can be generated from the inside by combining a medium and an expandable mandrel. Liquids, emulsions, granules and / or ceramic balls can generally be used as media. Furthermore, a shape can be placed around the hollow body or held against the hollow body, to which the heated areas are applied with the aid of the internal pressure or an axial or radial force.
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 additional upsetting, which increases the outer contour 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 down again immediately after the deformation, so that the shape is retained and further forces can be applied to the new dimensions.
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. This means that less material can be used with the same load. This reduces weight and material costs. The hollow body can also be hardened during the forming process by dissipating heat from the outside by bringing a medium into contact with the surface, for example by spraying water or pouring water over the hollow body. Alternatively or at the same time, targeted heat dissipation can also take place through a medium in the interior, wherein this medium can also be that which is used for a forming process. The heat can of course also be dissipated from the inside through another medium for forming. Overall, a homogeneous structure can thus be created. Subsequent tempering of the material of the hollow body is of course also possible, as is controlled cooling.
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6322645B1 (en) | 1999-09-24 | 2001-11-27 | William C. Dykstra | Method of forming a tubular blank into a structural component and die therefor |
DE10240876A1 (en) | 2001-09-04 | 2003-03-27 | Aisin Takaoka Ltd | Formation of metallic member useful e.g. in forming beam for vehicle suspension mechanism, involves heating hollow metallic member to temperature capable of quench-reinforcing, and increasing internal pressure of gas in hollow space |
US20070062241A1 (en) | 2005-08-25 | 2007-03-22 | James Main | Unitary rear axle housing and method for manufacturing same |
DE102007053551A1 (en) | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Rauschnabel, Eberhard, Dr.-Ing. | Method for cross-sectional modification of hollow units, involves heating hollow unit, and partial axial upsetting is carried out inwards and outwards at hollow parting |
DE102010015835A1 (en) | 2010-04-20 | 2011-10-20 | IFUTEC Ingenieurbüro für Umformtechnik GmbH | Method for machine manufacturing of cylindrical, particularly hollow work-pieces, involves utilizing metallic material and axially compressing work-piece in pressing tool under influence of press plunger |
DE102010027093A1 (en) | 2010-07-13 | 2012-01-19 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Producing hollow profile made of metal, preferably tube, comprises introducing hollow profile into shaping device, locally heating it, heating the hollow profile, and guiding it by guide arm for changing its wall thickness |
EP2687392A1 (en) | 2012-07-17 | 2014-01-22 | Benteler Automobiltechnik GmbH | Method for producing a pipe stabiliser for a motor vehicle |
DE102013209948A1 (en) | 2013-05-28 | 2014-12-18 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg | Method for processing or forming heavy-duty components in motor vehicles |
DE102011086125B4 (en) | 2010-12-07 | 2015-07-02 | Nsk Deutschland Gmbh | Pipe thickening method, manufactured steering tube and vehicle with such a steering tube |
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6322645B1 (en) | 1999-09-24 | 2001-11-27 | William C. Dykstra | Method of forming a tubular blank into a structural component and die therefor |
DE10240876A1 (en) | 2001-09-04 | 2003-03-27 | Aisin Takaoka Ltd | Formation of metallic member useful e.g. in forming beam for vehicle suspension mechanism, involves heating hollow metallic member to temperature capable of quench-reinforcing, and increasing internal pressure of gas in hollow space |
US20070062241A1 (en) | 2005-08-25 | 2007-03-22 | James Main | Unitary rear axle housing and method for manufacturing same |
DE102007053551A1 (en) | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Rauschnabel, Eberhard, Dr.-Ing. | Method for cross-sectional modification of hollow units, involves heating hollow unit, and partial axial upsetting is carried out inwards and outwards at hollow parting |
DE102010015835A1 (en) | 2010-04-20 | 2011-10-20 | IFUTEC Ingenieurbüro für Umformtechnik GmbH | Method for machine manufacturing of cylindrical, particularly hollow work-pieces, involves utilizing metallic material and axially compressing work-piece in pressing tool under influence of press plunger |
DE102010027093A1 (en) | 2010-07-13 | 2012-01-19 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Producing hollow profile made of metal, preferably tube, comprises introducing hollow profile into shaping device, locally heating it, heating the hollow profile, and guiding it by guide arm for changing its wall thickness |
DE102011086125B4 (en) | 2010-12-07 | 2015-07-02 | Nsk Deutschland Gmbh | Pipe thickening method, manufactured steering tube and vehicle with such a steering tube |
EP2687392A1 (en) | 2012-07-17 | 2014-01-22 | Benteler Automobiltechnik GmbH | Method for producing a pipe stabiliser for a motor vehicle |
DE102013209948A1 (en) | 2013-05-28 | 2014-12-18 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg | Method for processing or forming heavy-duty components in motor vehicles |
DE102014014818A1 (en) | 2014-04-06 | 2015-11-12 | IFUTEC Ingenieurbüro für Umformtechnik GmbH | Hot-cold forming of hollow bodies |
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