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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reckwalzvorrichtung zum Biege-Reckwalzen eines Bauteils, insbesondere eines Bauteilrohlings, sowie ein Verfahren zum Biege-Reckwalzen eines solchen Bauteils sowie ein nach dem vorbezeichneten Verfahren hergestelltes Bauteil selbst.
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Aus dem Stand der Technik ist das sogenannte Reckwalzen bekannt, bspw. aus der
DE 10 2004 016 193 A1 . Bei diesem Längswalzverfahren wird die Querschnittsfläche von Bauteilen verändert, in dem diese durch zwei (gegenläufig rotierende) Walzen geführt werden. Die Walzen weisen dabei eine umlaufende Reckwalzkontur auf. Dabei sind die einzelnen Bereiche dieser Kontur so ausgelegt, dass sich der Profilquerschnitt des Rohlings in Umfangsrichtung ändert. Mittels Reckwalzen werden in der Regel Rohlinge bzw. Vorformen mit günstiger Massenverteilung für nachgelagerte Prozesse – beispielsweise Gesenkschmiedeprozesse – erzeugt. Die gezielte Massenverteilung ist vorteilhaft, um sowohl den Materialeinsatz als auch die Prozesskräfte bei nachgelagerten Umformprozessen (beispielsweise Gesenkschmieden) zu reduzieren und die Oberflächenqualität der Bauteile zu erhöhen.
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Das Reckwalzen wird in der Regel für symmetrische Vor- und Fertigformen eingesetzt. Die mittels Reckwalzen hergestellten Bauteile sind in der Regel gerade ausgeführt und über die Mittelachsen des Ausgangsrohlings symmetrisch. Zur Herstellung beispielsweise von Schmiedeteilen mit komplexer Geometrie, wie zum Beispiel Schwenklager mit stark abgeknicktem Hals oder auch Achsschenkel, muss das mittels Reckwalzen vorbearbeitete Bauteil in einer weiteren Stufe (Biegestufe, Setzstufe, Querfließpressen) entsprechend umgebogen werden, bevor es dem abschließenden Schmiedeprozess zur Endbearbeitung zugeführt wird.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Reckwalzen eines Bauteils bereitzustellen, mittels denen auch komplexere Geometrien umgesetzt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Reckwalzvorrichtung zum Biege-Reckwalzen eines Bauteils. Bei diesem Bauteil kann es sich insbesondere um einen Bauteilrohling beispielsweise zur Herstellung einer Vorform mittels des Biege-Reckwalzverfahrens handeln. Die Reckwalzvorrichtung (auch Reckmanipulator genannt) weist eine erste Reckwalze mit einer ersten Rotationsachse und eine zweite Reckwalze mit einer zweiten Rotationsachse auf. Jede der Reckwalzen weist auf ihrer Oberfläche eine wenigstens teilweise um ihre Rotationsachse laufende und miteinander korrespondierende Reckwalzkontur auf. Die Reckwalzkonturen der beiden Reckwalzen sind folglich miteinander korrespondierend ausgebildet und bereitgestellt. Die Reckwalzkonturen ermöglichen es, ein zwischen den Reckwalzen in einer Durchführrichtung durchgeführtes Bauteil umzuformen. Dabei kann, wie im Weiteren beschrieben, die bezeichnete Umformung ein reiner Biegevorgang (also eine Biegung) ohne Querschnittsänderung oder auch ein Biegevorgang (also eine Biegung) mit Querschnittsänderung sein. Insbesondere sind hierzu die Reckwalzkonturen derart ausgebildet, um das zwischen den Reckwalzen durchgeführte Bauteil wenigstens in einem Teilbereich der Reckwalzkonturen in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung des Bauteils umzubiegen; insbesondere bezüglich seiner ursprünglichen Längserstreckung umzubiegen. Zusätzlich kann eine Querschnittsänderung stattfinden. Die Kombination von Reckwalzen und Biegen (als reiner Biegevorgang oder als Biegevorgang mit Querschnittsänderung) wird im Rahmen der Erfindung auch als „Biege-Reckwalzen” bezeichnet, da ein Reckwalzverfahren erfindungsgemäß wenigstens zur (Um-)Biegung eines Bauteils verwendet wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung wird folglich eine Vorrichtung bereitgestellt, mittels derer Vorformen zur Herstellung komplexer Geometrien – beispielsweise für Schwenklager – durch Reckwalzen hergestellt werden können. Durch das gleichzeitige Biegen und vorzugsweise auch Umformen durch Querschnittsänderung des Bauteils wird es somit ermöglicht, gebogene Bauteile im bereits vorhandenen Reckwalzprozess zu erzeugen, ohne die Taktzeit des Reckwalzprozesses zu verändern. Auf diese Weise kann ein hochproduktiver Reckwalzvorgang mit zusätzlicher Formgebung (Biegung) des Bauteils bereitgestellt werden, so dass in besonders einfacher und ressourcenschonender Weise komplexe Bauteile hergestellt werden können. Durch die Integration der Biegestufe in den Reckwalzprozess können zusätzliche Umformstufen und somit auch Taktzeiteinbußen vermieden werden. Wie bereits erwähnt kann die Umformung auch (lediglich) einen reinen Biegevorgang umfassen.
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Die erste und die zweite Reckwalze, wenigstens die Reckwalzkonturen der ersten und zweiten Reckwalze, sind bevorzugt spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Somit kann auf einfache Weise eine gewünschte Geometrie des Bauteils sicher bereitgestellt werden, wobei ferner die Bereitstellung der Werkzeuge (Reckwalzen) vereinfacht ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Reckwalzkontur über den Umfang der jeweiligen Reckwalze gesehen wenigstens teilweise quer zu einer Ebene verlaufen, welche senkrecht zu/auf der jeweiligen Rotationsachse steht, um das zwischen den Reckwalzen durchgeführte Bauteil in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung des Bauteils umzubiegen. Mit anderen Worten verläuft die Reckwalzkontur über den Umfang betrachtet nicht gerade, wie dies bei bisher üblichen Reckwalzprozessen der Fall ist. Vielmehr weist die Reckwalzvorrichtung selbst eine geeignete Werkzeuggestaltung auf, um prozessstabil gebogene Bauteile bzw. Bauteilrohlinge herzustellen. Die Werkzeuggeometrien werden dabei vorzugsweise in intensiver Anwendung der Stofffluss-FEM (Finite Elemente-Methode) erarbeitet und umgesetzt. Die erzeugten Reckwalzformen sind somit über die Mittelebenen des Ausgangsmaterials nicht symmetrisch ausgebildet, so dass aufgrund der asymmetrischen Ausbildung eine Biegung auf das Bauteil ausgeführt werden kann.
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Die jeweilige Reckwalzkontur kann wenigstens in einem Teilbereich eine in axialer Richtung hin weisende Seitenfläche aufweisen, über die das Bauteil umgebogen werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform weist die jeweilige Reckwalzkontur wenigstens in dem Teilbereich, in dem sie quer zur Ebene verläuft, welche senkrecht zu/auf der jeweiligen Rotationsachse steht, die in axialer Richtung bevorzugt zu der Seite des Querverlaufs hin weisende Seitenfläche auf, über die das Bauteil umgebogen werden kann. Auf diese Weise wird eine seitliche Anlage bereitgestellt, über die das Bauteil zur Umbiegung abgestützt werden kann. Die seitliche Biegekraft wird folglich über das Werkzeug bzw. die Reckwalzvorrichtung aufgenommen, so dass in einfacher Weise eine Biegekontur in den Reckwalzen bereitgestellt werden kann.
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Insbesondere kann die Reckwalzkontur als definierte Nut und insbesondere als Profilnut in wenigstens einer der Reckwalzen ausgebildet sein. Die andere Reckwalze weist dann entweder eine vergleichbare oder identische Reckwalzkontur auf. Es ist auch denkbar, dass die Reckwalzkontur durch die Oberfläche der Reckwalze selbst bereitgestellt ist. Die Seitenfläche des Teilbereichs der Reckwalzkontur ist besonders bevorzugt durch eine Seitenfläche der Nut gebildet, über die sich dann das Bauteil zur Biegung desselben abstützen kann. Die Reckwalzkontur kann somit einfach und in im Wesentlichen bekannter Weise vorgesehen werden.
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Der Teilbereich der Reckwalzkontur, welcher der Umbiegung des Bauteils dient, kann beispielsweise kontinuierlich oder auch diskontinuierlich in die angrenzenden Bereiche der Reckwalzkontur übergehen. Die Reckwalzkontur kann dabei insgesamt – wenigstens in den der Umbiegung dienenden Teilbereichen – stufen-, bogen-, oder wellenförmig ausgebildet sein. Selbstverständlich sind auch andere Konturverläufe über den Umfang der Reckwalze gesehen denkbar, welche zur Bildung der gewünschten, komplexen Bauteilgeometrie bzw. Vorform bspw. durch entsprechende Querschnittsänderung dienen.
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Die die Reckwalzkontur und die Rotationsachse verbindenden, sich radial erstreckenden Normalen schneiden über den Umfang der Reckwalze gesehen die Rotationsachse bevorzugt wenigstens teilweise in unterschiedlichen Punkten. Dies gilt wenigstens in dem Teilbereich der Reckwalzkontur, welcher der Umbiegung des Bauteils dient. Durch die entsprechend verlaufende Reckwalzkontur kann somit auf einfache Weise eine definierte Biegestufe in den Reckwalzprozess integriert werden.
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In dem Bereich, in dem sich die Reckwalzen der Reckwalzvorrichtung am nächsten liegen, können die einander gegenüberliegenden Reckwalzkonturen der beiden Reckwalzen einen Umformbereich teilweise seitlich umgeben – also wenigstens in einem Bereich, der zu den Rotationsachsen hingewandt ist – durch den die Bauteile zur Umformung in Durchführrichtung hindurchgeführt werden können. Dieser Umformbereich ist selbstverständlich wenigstens in Durchführrichtung geöffnet. Durch den Umformbereich kann somit eine wenigstens teilweise – bevorzugt ganz – das Bauteil umgebende Umformkontur bereitgestellt werden, mittels der eine besonders genaue und definierte sowie auch reproduzierbare Bauteilbearbeitung ermöglicht wird.
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Die Reckwalzen sind bevorzugt derart angeordnet, um gegenläufig zueinander angetrieben zu werden. Auf diese Weise dient die Reckwalzvorrichtung bevorzugt zugleich dem Antrieb bzw. der Durchführung des mittels der Reckwalzen umzuformenden Bauteils.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform weist die Reckwalzvorrichtung mehrere Umformstufen auf, wobei wenigstens eine der Umformstufen, vorzugsweise wenigstens die letzte der Umformstufen, die erfindungsgemäße erste und zweite Reckwalze zum (zusätzlichen) Umbiegen des Bauteils aufweist. Die anderen Umformstufen können dabei ebenfalls der erfindungsgemäßen Umformstufe entsprechen. Wenigstens eine der vorgelagerten Umformstufen kann jedoch auch in üblicher Weise ausgestaltet sein und somit rein der Materialverteilung – insbesondere in Längsrichtung des Bauteils gesehen – dienen; also insbesondere zur Querschnittsänderung des Bauteils.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Biege-Reckwalzen eines Bauteils, insbesondere eines Bauteilrohlings. Dieses erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- (a) Bereitstellen einer Biege-Reckwalzvorrichtung, vorzugsweise einer erfindungsgemäßen Biege-Reckwalzvorrichtung,
- (b) Bereitstellen eines Bauteils, insbesondere eines länglichen Bauteils, und
- (c) Durchführen des Bauteils (bevorzugt in Richtung seiner ursprünglichen Längserstreckung) zwischen zwei Reckwalzen der Biege-Reckwalzvorrichtung im Bereich gegenüberliegender Reckwalzkonturen der Reckwalzen zum Umformen des Bauteils, wobei das Bauteil wenigstens in einem Teilbereich der Reckwalzkontur in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung des Bauteils umgebogen wird.
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Der Biegewinkel, welcher mittels des erfindungsgemäßen Umformschrittes erzielt werden kann, kann dabei beliebig definiert werden und ergibt sich insbesondere aus der Reckwalzkontur. Gemäß bevorzugten Ausgestaltungsformen kann der Biegewinkel beispielsweise maximal 30°, vorzugsweise maximal 40°, besonders vorzugsweise maximal 50° umfassen. Jedoch sind auch andere Biegewinkel bis nahezu 90° denkbar.
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Die Vorteile des Biege-Reckwalz-Verfahrens ergeben sich in gleicher Weise wie zuvor bereits zur erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung beschrieben, so dass an dieser Stelle auf vorherige Ausführungen verwiesen wird. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein reiner Biegevorgang oder auch ein Biegevorgang mit Querschnittsänderung umgesetzt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann in Schritt (c) das Bauteil wenigstens in einem Teilbereich der Reckwalzkontur, in dem diese über den Umfang der jeweiligen Reckwalze gesehen wenigstens teilweise quer zu einer Ebene verläuft, welche senkrecht zu/auf der jeweiligen Rotationsachse steht, in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung des Bauteils umgebogen werden. Insbesondere kann das Bauteil quer zu seiner ursprünglichen Längserstreckung umgebogen werden. Diese Querrichtung ist beispielsweise parallel zu wenigstens einer der Rotationsachsen der Reckwalzen gerichtet. Die Reckwalzen werden bevorzugt gegenläufig angetrieben.
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Wenigstens während des Schrittes (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens können in einem Bereich, in dem sich die Reckwalzen am nächsten liegen, die gegenüberliegenden Reckwalzkonturen einen Umformbereich teilweise seitlich umgeben, durch den die Bauteile zur Umformung hindurchgeführt werden. Besonders bevorzugt sind die Reckwalzen, wenigstens die Reckwalzenkonturen, vorzugsweise spiegelsymmetrisch zueinander bereitgestellt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann Schritt (c) mehrfach ausgeführt werden, vorzugsweise mit Reckwalzen mit unterschiedlicher Reckwalzkontur. Auf diese Weise kann ein stufenweiser Biege-Reckwalzprozess bereitgestellt werden.
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Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner einen Schritt zum Längs-Reckwalzen des Bauteils ohne Umbiegen aufweisen, wobei dieser Schritt bevorzugt zwischen den Schritten (b) und (c) durchgeführt wird, um das Bauteil in Richtung seiner ursprünglichen Längserstreckung umzuformen und besonders bevorzugt das Material entlang seiner ursprünglichen Längserstreckung definiert zu verteilen; mithin also eine Querschnittsänderung zu erzeugen. Auf diese Weise können die Vorteile der herkömmlichen Reckwalzverfahren mit dem erfindungsgemäßen Biege-Reckwalzverfahren in vorteilhafter Weise kombiniert werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Bauteil hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Das Bauteil weist bevorzugt wenigstens einen Biegewinkel von bis zu 30°, vorzugsweise von bis zu 40°, besonders vorzugsweise von bis zu 50° oder auch mehr auf. Das Bauteil ist bevorzugt aus Metall, beispielsweise Stahl oder Aluminium, bereitgestellt. Grundsätzlich sind jedoch alle Materialien denkbar, welche einem (Biege-)Reckwalzprozess unterzogen und bevorzugt auch in Schmiedeprozessen eingesetzt werden können.
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Im Folgenden werden weitere Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 zwei Ansichten eines Bauteilrohlings vor der Umformung mittels des erfindungsgemäßen Biege-Reckwalzprozesses,
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2 drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Durchführung des erfindungsgemäßen Biege-Reckwalzprozesses,
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3 drei Ausführungsbeispiele zur vereinfachten Darstellung einer erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung zur Herstellung der Bauteile gemäß 2,
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4 zwei Ausführungsbeispiele einer Reckwalzvorrichtung gemäß derer aus 3a mit unterschiedlichen Biegewinkeln,
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5 zwei Ausführungsbeispiele einer Reckwalzvorrichtung gemäß derer aus 3c mit unterschiedlichen Biegewinkeln,
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung in vereinfachter Darstellung zum Bereitstellen einer Mehrfach-Biegung (hier Doppel-Biegung) sowie ein mittels dieser Reckwalzvorrichtung hergestelltes Bauteil.
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Die 3 bis 6 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung 1 zum Biege-Reckwalzen eines Bauteils 2, insbesondere eines Bauteilrohlings, in stark vereinfachter Darstellung. Die Reckwalzvorrichtung 1 weist eine erste Reckwalze 10 mit einer ersten Rotationsachse R sowie eine zweite Reckwalze mit einer zweiten Rotationsachse auf. Der Einfachheit halber und zur verbesserten Darstellung des Reckwalzprozesses ist in den Figuren lediglich eine der beiden Reckwalzen 10 dargestellt. Die jeweils andere Reckwalze befindet sich bevorzugt deckungsgleich zu der ersten Reckwalze 10 oberhalb der Zeichenebene der jeweiligen Darstellung.
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Jede der Reckwalzen 10 weist auf ihrer Oberfläche 11 eine wenigstens teilweise um ihre Rotationsachse R laufende Reckwalzkontur 12 auf. Die Reckwalzkonturen 12 der beiden Reckwalzen 10 sind dabei miteinander korrespondierend ausgebildet. Die Reckwalzkonturen 12 sind derart bereitgestellt, um ein zwischen den Reckwalzen 10 in einer Durchführrichtung D durchgeführtes Bauteil 2 umzuformen. Diese Umformung umfasst dabei insbesondere die erfindungsgemäße Umbiegung bzw. Biegung des Bauteils 2 quer zu seiner ursprünglichen Längserstreckung und kann ferner eine dem Reckwalzverfahren bekannte Materialverteilung in Richtung der ursprünglichen Längserstreckung des Bauteils 2 (also insbesondere eine Querschnittsänderung des Bauteils 2), wie es beispielhaft in 1 dargestellt ist, umfassen.
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Die Reckwalzkonturen 12 sind derart ausgebildet, um das zwischen den Reckwalzen 10 durchgeführte Bauteil 2 wenigstens in einem Teilbereich 13 der Reckwalzkonturen 12 in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung D des Bauteils 2 vorzugsweise wenigstens bezüglich seiner ursprünglichen Längserstreckung umzubiegen. In den 3 bis 6 liegt diese Querrichtung in der Zeichenebene. Durch Drehung des Bauteils 2 um seine ,ursprüngliche' Längsachse bzw. bezüglich der Durchführrichtung D (also um die Achse in Richtung der Durchführrichtung D) beim Durchführen des Bauteils 2 zwischen den Reckwalzen 10 kann auch eine dreidimensionale Umbiegung des Bauteils 2 erzielt werden.
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Zur Umbiegung des Bauteils 2 können die erste und die zweite Reckwalze 10, wenigstens die Reckwalzkonturen 12 der beiden Reckwalzen 10, spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein. Die Spiegelebene erstreckt sich dabei bevorzugt zwischen den beiden Reckwalzen 10 und in Durchführrichtung D.
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Wie insbesondere den 3 bis 6 zu entnehmen ist, verläuft die Reckwalzkontur 12 über den Umfang der jeweiligen Reckwalze 10 gesehen vorzugsweise wenigstens teilweise quer zu einer Ebene E, welche senkrecht zu der jeweiligen Rotationsachse R steht, um das zwischen den Reckwalzen 10 durchgeführte Bauteil 2 in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung D des Bauteils 2 umzubiegen. Die Umbiegung findet in den hier dargestellten Figuren, wie bereits erläutert, in der Zeichenebene statt.
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Wie den 3 bis 6 ferner zu entnehmen ist, weist die jeweilige Reckwalzkontur 12 wenigstens in einem Teilbereich eine in axiale Richtung weisende Seitenfläche 14 auf, über die das Bauteil 2 umgebogen werden kann. Mit anderen Worten wird eine Seitenfläche 14 bereitgestellt, welche das Bauteil 2 in den hier gezeigten Darstellungen der 3 bis 6 in der Zeichenebene seitlich drückt und somit in dem entsprechenden Bereich des Bauteils 2 umbiegt.
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Wie ebenfalls den 3 bis 6 zu entnehmen ist, ist die Reckwalzkontur 12 besonders bevorzugt als definierte Nut, insbesondere als Profilnut, in wenigstens einer der Reckwalzen 10 ausgebildet. Die jeweils andere Reckwalze kann dann beispielsweise eine identische Reckwalzkontur aufweisen oder wenigstens eine mit der Reckwalzkontur 12 der ersten Reckwalze 10 korrespondierende Reckwalzkontur, welche beispielsweise auch durch die (bspw. zylindrische bzw. im Wesentlichen glatte) Oberfläche der anderen Reckwalze bereitgestellt sein kann. Die Seitenfläche 14 des vorbezeichneten Teilbereichs 13 der Reckwalzkontur 12 kann bevorzugt durch eine Seitenfläche der Nut gebildet sein.
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Die beiden korrespondierenden und einander gegenüberliegenden Reckwalzkonturen 12 können bevorzugt in dem Bereich, in dem sich die Reckwalzen 10 am nächsten liegen, einen Umformbereich 15 teilweise seitlich umgeben, durch den die Bauteile 2 zur Umformung in Durchführrichtung D hindurchgeführt werden können. Somit wird der Umformbereich 15 wenigstens zu den Rotationsachsen R hin gerichtet seitlich abgegrenzt und bildet folglich die Kontur zum Reckwalzen der Bauteile 2. Der Umformbereich 15 wird wenigstens in den Bereichen, die der Umbiegung des Bauteils 2 dienen, ferner durch die vorbezeichneten Seitenflächen 14 definiert, so dass der erfindungsgemäße Biege-Reckwalz-Prozess mittels der erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung 1 durchgeführt werden kann.
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Wie den 3 bis 6 ferner zu entnehmen ist, kann der Teilbereich 13 der Reckwalzkontur 12, welcher der Umbiegung des Bauteils 2 dient, kontinuierlich oder diskontinuierlich in die angrenzenden Bereiche der Reckwalzkontur übergehen. Hierbei ergibt sich bevorzugt insbesondere eine stufen- oder bogen- (siehe 3 bis 5) oder wellenförmige (vergleiche 6) Reckwalzkontur 12. Selbstverständlich sind auch andere Konturverläufe denkbar, welche zu der gewünschten komplexen Bauteilgeometrie führen.
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Die die Reckwalzkontur 12 und die Rotationsachse R verbindenden, sich radial erstreckenden Normalen schneiden über den Umfang der jeweiligen Reckwalze 10 gesehen die Rotationsachse R wenigstens teilweise in unterschiedlichen Punkten P. Dies trifft wenigstens für den Teilbereich 13 der Reckwalzkontur 12 zu, in dem der zu biegende bzw. umgebogene Bauteilbereich durch die Reckwalzvorrichtung 1 geführt wird.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform sind die Reckwalzen 10 derart angeordnet, um gegenläufig zueinander angetrieben zu werden. Auf diese Weise wird bevorzugt gleichzeitig eine aktive Durchführung des Bauteils 2 durch die Reckwalzvorrichtung 1 bereitgestellt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform weist die Reckwalzvorrichtung 1 mehrere Umformstufen auf, wobei wenigstens eine der Umformstufen, vorzugsweise wenigstens die letzte der Umformstufen, die oben beschriebene erste und zweite Reckwalze 10 zum Umbiegen des Bauteils 2 aufweist. Die anderen Umformstufen können dabei gemäß bekannter Reckwalzumformstufen ausgebildet sein und einzig der Masseverteilung des Bauteils in Längsrichtung L dienen oder ebenso gemäß der erfindungsgemäßen Umformstufe ausgebildet sein.
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1 zeigt ein für den erfindungsgemäßen Reckwalzvorgang mittels der erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung 1 bereitgestelltes Bauteil 2. Dieses kann beispielsweise bereits mittels herkömmlicher Reckwalzverfahren zur definierten Masseverteilung in vorhergehenden Reckwalzstufen entsprechend gestaltet sein. Wie in 1 gezeigt, weist das hier beispielhaft dargestellte Bauteil 2 einen Bereich großen Durchmessers 20, einen Kegelbereich 21 sowie einen Schaftbereich 22 auf. Das Bauteil ist insbesondere aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl, bereitgestellt. Jedoch sind auch andere Materialien denkbar, welche einem Reckwalzprozess unterzogen und beispielsweise auch einem nachfolgendem (Gesenk)-Schmiedeprozess zugeführt werden können. Bei dem hier dargestellten Bauteil 2 handelt es sich um eine vereinfachte Darstellung eines Bauteils 2, wie es beispielsweise für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Reckwalzvorrichtung 1 eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist nicht auf die Form des dargestellten Bauteils 2 beschränkt.
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Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Biege-Reckwalzen eines Bauteils 2, insbesondere eines Bauteilrohlings, beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist in einem ersten Schritt die Bereitstellung einer Biege-Reckwalzvorrichtung auf. Hierbei kann es sich insbesondere um die erfindungsgemäße Biege-Reckwalzvorrichtung 1 handeln.
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In einem zweiten Schritt wird sodann ein Bauteil 2 bereitgestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein längliches Bauteil 2, wie in 1 gezeigt, handeln. Selbstverständlich sind auch andere Bauteile 2 denkbar, welche bevorzugt eine längliche Bauteilerstreckung (bzw. Längsachse) L aufweisen.
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Gemäß einem dritten Schritt wird das Bauteil 2 zwischen den beiden Reckwalzen 10 der Biege-Reckwalzvorrichtung 1 im Bereich der gegenüberliegenden Reckwalzkonturen 12 der Reckwalzen 10 zum Umformen des Bauteils 2 durchgeführt. Dies ist beispielhaft in den 3 bis 6 gezeigt, wobei die Durchführrichtung D in der Zeichenebene nach oben gerichtet ist; die Bauteile 2 somit bereits im Wesentlichen zum größten Teil durch die Reckwalzvorrichtung 1 geführt wurden. In dem letzten Umformschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bauteil 2 wenigstens in einem Teilbereich der Reckwalzkontur 12 in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung D (hier nach rechts) des Bauteils 2 umgebogen. Ferner kann auch eine Querschnittsänderung des Bauteils 2 erfolgen.
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Je nach dem, in welchem Bereich der Reckwalzkontur 12 diese bezüglich der Rotationsachse R längs verläuft, kann eine Umbiegung des Bauteils 2 an einer beliebigen, definierten Stelle bzw. über einen beliebig definierten Bereich umgesetzt werden. Beispielsweise gemäß 3a befindet sich der Teilbereich zur Umbiegung in einem hier oben dargestellten Bereich der Reckwalze 10, so dass das Bauteil 2 in diesem Ausführungsbeispiel in einem Bereich 210 des Kegelanfangs umgesetzt wurde. Gemäß 3b befindet sich der Teilbereich zur Umbiegung in dem obersten Viertel der hier dargestellten Reckwalze 10, so dass das Bauteil 2 in diesem Ausführungsbeispiel in einem Bereich 211 des Kegelendes umgesetzt wurde. Gemäß 3c befindet sich der Teilbereich zur Umbiegung in dem mittleren Drittel der hier dargestellten Reckwalze 10 oberhalb der Rotationsachse R, so dass das Bauteil 2 in diesem Ausführungsbeispiel in einem Bereich 220 des Schaftes 22 umgesetzt wurde.
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Mit Verweis auf 4 sind zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer entsprechenden Reckwalze 10 bzw. Reckwalzkontur 12 gezeigt, welche zur Herstellung eines unterschiedlichen Biegewinkels α hier im Bereich des Kegelanfangs 210 bereitgestellt sind; also gemäß einer Biegung vergleichbar derer gemäß 3a. Mit Verweis auf 5 sind ebenfalls zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer entsprechenden Reckwalze 10 bzw. Reckwalzkontur 12 gezeigt, welche zur Herstellung eines unterschiedlichen Biegewinkels α hier im Bereich des Schaftes 22 bereitgestellt sind; also gemäß einer Biegung vergleichbar derer gemäß 3c.
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Der Biegewinkel α ergibt sich aus dem Winkel zwischen den Längsachsen bzw. Längserstreckungen L, L1 aneinander angrenzender und zueinander abgewinkelter Biegbereiche 23, 24 des Bauteils 2. Ein unterschiedlicher Biegewinkel α kann hierbei insbesondere durch die in 4 und 5 dargestellte Querabweichung der Reckwalzkontur 12 eingestellt werden. Insbesondere kann in dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens das Bauteil 2 wenigstens in einem Teilbereich 13 der Reckwalzkontur 12, in dem diese über den Umfang der jeweiligen Reckwalze 10 gesehen wenigstens teilweise quer zur Ebene E verläuft, welche senkrecht auf der jeweiligen Rotationsachse R steht, in wenigstens einer Richtung quer zur Durchführrichtung D des Bauteils 2 umgebogen werden. Der Biegewinkel α kann somit beispielsweise über den Winkel der Längserstreckung der Reckwalzkontur 12 über den Umfang der Reckwalze 10 gesehen bezüglich der vorbezeichneten Ebene E bzw. über den Winkel zwischen der Längserstreckung – über den Umfang der Reckwalze 10 gesehen – aneinander angrenzender und zueinander abgewinkelter Reckwalzkonturenbereiche eingestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform wird das Bauteil 2 insbesondere quer zu seiner ursprünglichen Längserstreckung L umgebogen. Dabei kann das Bauteil 2 auch an mehreren Bereichen insbesondere bezüglich seiner ursprünglichen Längserstreckung L gesehen umgebogen werden, wie dies beispielsweise in 6 dargestellt ist. In 6 ist das Bauteil 2 an zwei Bereichen 210 und 221 umgebogen. Der (relative) Biegewinkel α (hier α1, α2) zweier angrenzender Biegebereiche 23 und 24 bzw. 24 und 25 des Bauteils 2 ergibt sich dabei bevorzugt jeweils aus dem von den Längsachsen (bzw. Längserstreckung) L, L1, L2 der zwei angrenzenden Biegebereiche 23 und 24 bzw. 24 und 25 eingeschlossenen Winkel α1, α2.
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Die Reckwalzen 10 werden gegenläufig angetrieben und laufen, bei Betrachtung auf die Zeichenebene der 3 bis 6, bevorzugt in einer Rotationsrichtung nach oben; also in Durchführrichtung D des Bauteils 2.
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Während des dritten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens umgeben die gegenüberliegenden Reckwalzkonturen 12 in einem Bereich, in dem sich die Reckwalzen 10 am nächsten liegen, einen Umformbereich 15 teilweise seitlich, durch den die Bauteile 2 zur Umformung hindurchgeführt werden. Die Reckwalzen 10, wenigstens die Reckwalzkonturen 12, sind bevorzugt spiegelsymmetrisch zueinander bereitgestellt. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Auch andere Ausgestaltungsformen sind denkbar, wobei die Reckwalzkonturen 12 jeweils entsprechend korrespondierend zueinander ausgestaltet sein sollten, um eine definierte Bauteilgeometrie erzeugen zu können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann der dritte Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt mehrfach ausgeführt werden. Hierbei ist es insbesondere denkbar, dass der dritte Schritt dabei mit Reckwalzen 10 mit unterschiedlicher Reckwalzkontur 12 durchgeführt wird, um beispielsweise eine kontinuierliche Umbiegung bzw. Bauteilgeometriegestaltung zu verwirklichen.
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Ebenso kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform das erfindungsgemäße Verfahren ferner einen weiteren Schritt zum Längs-Reckwalzen des Bauteils 2 ohne Umbiegen umfassen. Dieser Schritt wird bevorzugt zwischen dem zweiten und dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt; kann jedoch auch nach dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. Mittels dieses zusätzlichen Verfahrensschrittes soll es ermöglicht werden, das Bauteil in Richtung seiner ursprünglichen Längserstreckung L umzuformen, vorzugsweise das Material längs seiner ursprünglichen Längserstreckung L definiert zu verteilen (bspw. Querschnittsänderung). Das Ergebnis dieser zusätzlichen Umformstufe kann beispielsweise ein Bauteil 2 gemäß 1 sein.
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Wie zuvor bereits erläutert, ist auch ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Bauteil 2, wie dies beispielsweise in der 2, 6b und 6c dargestellt, von der Erfindung erfasst. Das Bauteil 2 gemäß 2a ergibt sich beispielsweise aus einem Verfahren gemäß 3a. Das Bauteil 2 gemäß 2b ergibt sich beispielsweise aus einem Verfahren gemäß 3b. Das Bauteil 2 gemäß 2C ergibt sich beispielsweise aus einem Verfahren gemäß 3c.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sofern sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. So ist die Erfindung insbesondere nicht auf eine bestimmte Reckwalzkontur 12 und somit Umbiegung und ggf. Masseverteilung eines Bauteils 2 beschränkt. Ebenso ist die Erfindung nicht auf bestimmten Dimensionen der Reckwalzen 10 oder der zu bearbeitenden Bauteile 2 beschränkt. Auch das Material der zu bearbeitenden Bauteile 2 kann beliebig gewählt werden, sofern es einem Reckwalzprozess grundsätzlich unterzogen werden kann.
