DE102017001384A1

DE102017001384A1 - Verfahren zur Bildung eines Formteils und Formteil

Info

Publication number: DE102017001384A1
Application number: DE102017001384.5A
Authority: DE
Inventors: Johann Willdonner
Original assignee: NEUMAN ALUMINIUM FLIESSPRESSWERK GmbH
Current assignee: NEUMAN ALUMINIUM FLIESSPRESSWERK GmbH
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-16
Also published as: EP3579993A1; CN110248746B; WO2018145926A1; CN110248746A; EP3579993B1; US11590546B2; EP3579993C0; US20190374988A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Formteils aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung durch entlang einer Pressachse (X) vorgenommenes Fließpressen eines Butzens.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass man das Formteil in wenigstens einem Bereich mit einer Abweichung von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform bildet, sich dieser symmetrieabweichende Bereich über einen durch Rückwärts-Napffließpressen gebildeten Wandabschnitt des Formteils mit überwiegend orthogonal zur Pressachse verlaufendem Normalenvektor erstreckt und man im gleichen Fließpressvorgang an einer an den Wandabschnitt angrenzenden flächigen Basis des Formteils mit überwiegend in Richtung der Pressachse verlaufenden Normalenvektor auf ihrer dem Wandabschnitt entgegengesetzten Seite durch Vorwärts-Napffließpressen, Vorwärts-Hohlfließpressen oder Vorwärts-Vollfließpressen eine die Pressachse umgebende, insbesondere umlaufende Struktur bildet, wobei in einem Bereich geringster Wandstärke des Wandabschnitts am Übergang zu der Basis der Quotient aus dieser Wandstärke in [mm] und einer an dem Übergang gebildeten mittleren Krümmung (1/r) in [mm^-1] größer ist als 0,03, bevorzugt größer ist als 0,1, weiter bevorzugt größer ist als 0,3, insbesondere größer ist als 0,6 und/oder in einem in Umfangsrichtung gesehen wenigstens überwiegenden Bereich des Basis-Wand-Übergangs das Verhältnis von Wandstärke zu Basisstärke kleiner ist als 1,0, bevorzugt kleiner als 0,85, insbesondere kleiner als 0,7.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines Formteils aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung durch entlang einer Pressachse vorgenommenes Fließpressen eines Butzens, sowie damit hergestellte Formteile und daraus gebildete Kombinationsbauteile.
Bei dem Fließpressen handelt es sich um ein bekanntes Massivumformverfahren, bei dem der umzuformende Werkstoff in Form eines Butzens in einer Fließpresse unter Einwirkung von hohem Druck zum Fließen gebracht und durch die Gestalt der Fließpresse in die das Formteil bestimmende Form gebracht wird.
Aufgrund der hohen erreichbaren Drucke kann das Umformen auch bei Raumtemperatur erfolgen (Kaltfließpressen), d.h. die Butzen müssen nicht zwingend vor dem Pressvorgang je nach Werkstoff auf Temperaturen beispielsweise zwischen 200° und 800° gebracht werden.
Am besten lässt sich das Fließpressen anwenden zur Herstellung von Formteilen mit bezüglich der Pressachse drehsymmetrischer Grundform. So ist eines der Hauptprobleme bei der Herstellung von Formteilen mittels Fließpressen die limitierte geometrische Ausbildungsmöglichkeit, sofern über den gesamten Querschnitt einzelner Teile, etwa Wandteile, ausreichend gute mechanische Werkstoffeigenschaften erreicht werden sollen. Allfällig anfallende Probleme, beispielsweise für tragende und/oder intensiv mechanisch beanspruchte Teile, sind etwa in Beeinträchtigungen der Mikrostruktur des Werkstoffes zu sehen, etwa in Form von Riefen oder Vertiefungen an der Oberfläche, welche insbesondere bei wechselnden Zugbeanspruchungen zu Dauerbrüchen führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit derartigen Verfahren Formteile mit höherer Variabilität hinsichtlich ihrer Grundform bei noch zufriedenstellender Werkstoffgüte herzustellen.
Diese Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht durch eine Weiterbildung eines Verfahrens der eingangs genannten Art erreicht, das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Formteil in wenigstens einem Bereich mit einer Abweichung von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform bildet, sich dieser symmetrieabweichende Bereich über einen durch Rückwärts-Napffließpressen oder Rückwärts-Hohlfließpressen gebildeten Wandabschnitt des Formteils mit überwiegend orthogonal zur Pressachse verlaufendem Normalenvektor erstreckt und man im gleichen Fließpressvorgang an einer an den Wandabschnitt angrenzenden flächigen Basis des Formteils mit überwiegend in Richtung der Pressachse verlaufenden Normalenvektor auf ihrer dem Wandabschnitt entgegengesetzten Seite durch Vorwärts-Napffließpressen oder Vorwärts-Hohlfließpressen eine die Pressachse umlaufende Struktur bildet, wobei in einem Bereich geringster Wandstärke des Wandabschnitts am Übergang zu der Basis der Quotient aus dieser Wandstärke in [mm] und einer an dem Übergang gebildeten mittleren Krümmung in [mm^-1] größer ist als 0,03, bevorzugt größer ist als 0,1, weiter bevorzugt größer ist als 0,3, insbesondere größer ist als 0,6 und/oder in einem in Umfangsrichtung gesehen wenigstens überwiegenden Bereich des Basis-Wand-Übergangs das Verhältnis von Wandstärke zu Basisstärke kleiner ist als 1,0, bevorzugt kleiner als 0,85, insbesondere kleiner als 0,7.
Die erfindungsgemäße Verfahrensgestaltung erleichtert die Vermeidung des Auftretens örtlicher Rissinitiationsspannungen des fließenden Werkstoffs im Gesenk der Fließpresse, also das Auftreten von Zugspannungen im Werkstoff, bei welchen erste Anrisse auftreten können, und auf diese Weise wird eine weitgehend homogene Mikrostruktur und eine damit einhergehende verbesserte Werkstoffgüte des Formteils erreicht. Erfindungsgemäß bevorzugt hinsichtlich des Materials ist Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. In einer besonders bevorzugten Gestaltung kann eine Legierung mit der folgenden chemischen Zusammensetzung in Gewichtsprozent herangezogen werden:

Silizium 0.01 bis 1.3
Magnesium 0.01 bis 1.2
Mangan 0.01 bis 1.0,

Es ist auch eine chemische Zusammensetzung von in Gewichtsprozent

Silizium 0.01 bis 0.25
Magnesium 0.01 bis 0.05
Mangan 0.01 bis 0.05

In einer weiter spezifizierten Gestaltung des Verfahrens ist dieser Quotient aus Wandstärke und mittlerer Krümmung größer als1/10000 der in mm² gemessenen Fläche des Basisbereichs, bevorzugt größer als 1/4000 dieser Fläche, insbesondere als 1/1000 dieser Fläche. Dadurch ergibt sich aus der durch den Pressenstempel aufgebrachten Kraft ein günstiges Fließverhalten an dem Übergang von der Basis zu dem Wandabschnitt.
In absoluten Zahlen wird es bevorzugt, dass in dem Übergangsbereich zwischen Basis und Wandabschnitt bzw. der umlaufenden Struktur, in dem sich im Verfahren eine Fließrichtungsänderung des fließenden Materials abspielt, ein Rundbereich mit einer Länge von wenigstens 0,2 mm, bevorzugt wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 2 mm gebildet ist. Auf diese Weise können Kerbbildungen an der Oberfläche weitestgehend vermieden werden, und das Formteil wird gegenüber Materialermüdung und Rissentstehung auch bei wechselnder mechanischer Beanspruchung beständiger.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Wandabschnitt Teil einer die Pressachse umlaufenden Wandstruktur. Dies ermöglicht die Bildung behälterförmiger Formteile. Das Verfahren wird dabei bevorzugt derart ausgeführt, dass ein maximaler Höhenunterschied zwischen niedrigstem und höchstem Abstand der Wandhöhe des Formteils unmittelbar nach dem Fließpressen zu der nach Bearbeitung zu erreichenden Sollgeometrie des Formteils weniger als 3 mm beträgt, insbesondere weniger als 2 mm. Dadurch wird eine übermäßige Zipfelbildung vermieden, und es kann zudem Material eingespart werden.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens weicht die Kontur der Wandstruktur überwiegend und insbesondere gänzlich von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform ab und ist insbesondere von polygonaler Form. Diese Variante, die zwar aus fließpresstechnischen Gründen aufgrund der Drehsymmetrieabweichung eher ungeeignet ist, ermöglicht jedoch eine höhere Variabilität für die Einsatzsituationen derartiger Formteile.
In einer möglichen Ausführungsform ist/sind die Grundform der Basis und/oder der Kontur der Wandstruktur symmetrisch bezüglich wenigstens einer, bevorzugt wenigstens zweier, insbesondere wenigstens vierer Symmetrieachsen. Dies ermöglicht einen guten Kompromiss hinsichtlich intrinsischer Fließpressvorteile und der oben genannten Variabilität in der Anwendung der Formteile.
In einer bevorzugten Verfahrensgestaltung stimmt die Grundform des Butzens im Wesentlichen mit der Grundform der Basis überein. Obgleich die einfachste Bereitstellung eines Butzens die drehsymmetrische Scheibe ist, liefert die an die Grundform der Basis angepasste Form Vorteile im Fließverhalten der fließgepressten Butze, die den mit seiner Bereitstellung erforderlichen Mehraufwand überwiegen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an der Seite der Basis in Vorwärtsfließrichtung ein zusammenhängender Flächenbereich gebildet, der sich über wenigstens 70 %, bevorzugt wenigstens 80 % der Basisfläche abzüglich der Fläche der umlaufenden Struktur erstreckt und in dem eine relative Oberflächenunebenheit in Form einer Differenz des Höhenniveaus der Oberfläche geringer ist als 20 %, bevorzugt geringer als 10 %.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung weist eine Wandstärke der Wandstruktur über wenigstens 80% des Umlaufs weniger als 8 %, bevorzugt weniger als 4 %, insbesondere weniger als 2 % relative Abweichung voneinander auf und/oder ist der Quotient aus maximaler Wandstärke und minimaler Wandstärke über den Umlauf gesehen geringer als 3,6, bevorzugt als 3,2, insbesondere als 2,8. Dadurch wird wenigstens überwiegend ein gleichmäßigerer Materialfluss auch in Richtung entgegen der Pressrichtung des Stempels der herangezogenen Fließpresse erreicht. Zudem ist vorgesehen, dass über wenigstens 80 % des Umlaufs, bevorzugt über wenigstens 90 % des Umlaufs eine oder mehrere mechanische Eigenschaften aus Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Härte, Dichte sich um weniger als 8 %, bevorzugt weniger als 4 %, insbesondere weniger als 2 % unterscheiden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Formteile im Einsatz.
In diesem Zusammenhang ist für die Werkstoffhärte auch vorgesehen, dass Werte im Bereich von 30 bis 80 HB über den Querschnitt vorgesehen sind. Diese Werte stellen sich als günstig im Hinblick auf die weitgehend homogene Mikrostruktur heraus, welche wiederum Vorteile in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften mit sich bringt.
In einer möglichen Verfahrensgestaltung wird ein einseitig, insbesondere zweiseitig geschlossenes Formwerkzeug herangezogen. Insbesondere bei letzterer Variante erfordert dies zwar eine sehr genaue Abstimmung des herangezogenen Butzenvolumens mit der beabsichtigten Endform, jedoch ergeben sich Vorteile hinsichtlich Einsparungen bei möglichen späteren spanenden Nachbearbeitungen des Formteils.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden an der Basis auf Seite des Wandabschnitts ein oder mehrere insbesondere stiftartige Formelemente durch Rückwärts-Vollfließpressen gebildet, insbesondere dezentral von der Basismitte entfernt. Die Formelemente erlauben eine Gestaltung des von der Wandstruktur eingenommenen Innenraumes hinsichtlich beabsichtigter technischer Funktionalitäten und erhöht dadurch die Flexibilität im Einsatz der gefertigten Formteile. Insbesondere ist vorgesehen, dass die stiftartigen Formelemente ein Verhältnis aus Länge zu Durchmesser von größer als 1,2, insbesondere größer als 1,6, weiter bevorzugt größer als 2,0 aufweisen. Eine technische Funktionalität kann insbesondere auch in einem Verbinden mit weiteren Formteilen und/oderanderen Strukturen liegen.
Zweckmäßig werden der Butzen und/oder Arbeitsflächen der das Fließpressen ausführenden Fließpresse mit Schmiermitteln versehen. Dabei kann es sich um Zinkfettseifen handeln. Dies erleichtert das Umformen und erhöht zudem aufgrund reibungsgemindertem Fließen die Standzeit der Fließpresse.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden mehrere gleichartige dieser Formteile in Zeitabständen von weniger als 2 s, insbesondere weniger als 1,3 s, insbesondere weniger als 0,7 s hergestellt. Auf diese Weise kann in einer vergleichsweise geringen Zeit eine große Anzahl identischer Formteile hergestellt werden. Bevorzugt kommt dabei eine Fließpresse vom Typ einer Kniehebelpresse zum Einsatz, und ebenfalls bevorzugt eine Kaltfließpresse.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgesehen, dass die Wandstruktur und die umlaufende Struktur in Pressachsrichtung gesehen miteinander fluchten. Dies erlaubt Kopplungen der Teile untereinander oder mit ähnlichen Formteilen nach Baukastenprinzip.
Für zahlreiche Anwendungen soll das Formteil flüssige Strukturelemente aufweisen, die besonders einfach durch eine Nachbearbeitung erreicht werden können, beispielsweise eine spanende Nachbearbeitung durch Fräsen und/oder Bohren. Zudem lassen sich dort geeignet gegebenenfalls unerwünschte verbleibende Zipfelbildungen beseitigen.
Hinsichtlich der absoluten Größe des Formteils kommt die Erfindung besonders vorteilhaft zum Einsatz bei Basisflächen in dem Bereich von (10 mm)² bis (100 mm)². Eine Wandstärke des Wandabschnitts oder der Wandstruktur liegt bevorzugt im Bereich größer 0,5 mm, insbesondere größer 1,0 mm bis 10 mm, bevorzugt nur bis 7 mm, insbesondere nur bis 4 mm.
Wie bereits gesagt, ist vorgesehen, dass bei dem Fließpressverfahren ein Fließen des Werkstoffes unterhalb von örtlichen Rissinitiationsspannungen geführt werden. D.h., der unter Druck fließende Werkstoff im zwischen Gelenkteilen des Formbildungswerkzeugs gebildeten Hohlräumen wird unterhalb der örtlichen Rissinitiationsspannungen umgeformt, wobei diese durch jene Zugspannung im Werkstoff definiert ist, bei welcher die ersten Anrisse auftreten.
Zudem sieht die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines aus zwei, insbesondere aus dem gleichen Leichtmetall oder der gleichen Leichtmetall-Legierung bestehenden Formteilen gebildeten Kombinationsbauteils vor, bei dem man ein erstes Formteil nach einem Verfahren gemäß den oben genannten Aspekten bildet und ein insbesondere in seiner Form von dem ersten Formteil abweichendes zweites Formteil insbesondere ebenfalls nach einem Verfahren gemäß den oben erläuterten Aspekten bildet, und bei dem das erste und das zweite Formteil für eine in Pressachsrichtung hintereinander angeordnete gegenseitige Kopplung ausgelegt werden. Dadurch wird es möglich, Formteile „zu schließen“, indem das andere Formteil beispielsweise wie ein Deckel wirkt. Zur Verbindung der Formteile können diese bevorzugt geschweißt werden und dazu jeweilig schweißbar ausgebildete Kopplungsbereiche haben. Dadurch lassen sich auch z.B. gasdichte Behälter aus den beiden Formteilen bilden. So ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste und zweite Formteil in gekoppeltem Zustand einen Hohlraum begrenzen und der Hohlraum abgesehen von vorgesehenen Zugängen dicht, insbesondere gasdicht abgeschlossen ist. Zugänge können beispielsweise durch Bohren in die Wandstruktur oder Basis gelegt werden.
Von der Erfindung werden entsprechend auch fließgepresste Formteile aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung unter Schutz gestellt, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet sind, dass das Formteil in wenigstens einem Bereich mit einer Abweichung von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform gebildet ist, sich dieser symmetrieabweichende Bereich über einen durch Rückwärts-Napffließpressen oder Rückwärts-Hohlfließpressen gebildeten Wandabschnitt des Formteils mit überwiegend orthogonal zur Pressachse verlaufendem Normalenvektor erstreckt, und an einer an den Wandabschnitt angrenzenden flächigen Basis des Formteils mit überwiegend in Richtung der Pressachse verlaufendem Normalenvektor auf ihrer dem Wandabschnitt entgegengesetzten Seite eine durch Vorwärts-Napf-Fließpressen oder Hohl-Vorwärts-Fließpressen gebildete, die Pressachse umlaufende Struktur gebildet ist, wobei in einem Bereich geringster Wandstärke des Wandabschnitts am Übergang zu der Basis der Quotient aus dieser Wandstärke in [mm] und einer an dem Übergang gebildeten mittleren Krümmung in [mm^-1] größer ist als 0,03, bevorzugt größer ist als 0,1, weiter bevorzugt größer ist als 0,3, insbesondere größer ist als 0,6 und/oder in einem in Umfangsrichtung gesehen wenigstens überwiegenden Bereich des Basis-Wand-Übergangs des Verhältnisses von Wandstärke zu Basisstärke kleiner ist als 1,0, bevorzugt kleiner als 0,85, insbesondere kleiner als 0,7.
Die Vorteile derartiger Formteile ergeben sich aus der obigen Erläuterung zu den Verfahrensaspekten.
So ist des Weiteren vorgesehen, dass das Formteil ein oder mehrere Formmerkmale aufweist, die aus Verfahrensschritten seiner Herstellung gemäß einem Verfahren nach einem oder mehreren der oben genannten Verfahrensaspekte resultieren.
Des Weiteren wird unter Schutz gestellt ein Kombinationsbauteil, insbesondere hergestellt nach einem der oben erläuterten Verfahrensaspekte zur Herstellung eines Kombinationsbauteils, gebildet aus zwei Formteilen, welche insbesondere aus dem gleichen Leichtmetall oder der gleichen Leichtmetall-Legierung bestehen, wobei ein erstes Formteil gemäß einem der oben genannten Aspekte ausgebildet ist und ein zweites Formteil insbesondere in seiner Form von dem ersten Formteil abweicht und insbesondere ebenfalls wie ein Formteil gemäß den oben genannten Aspekten ausgebildet ist, wobei das erste und zweite Formteil für eine in Pressachsrichtung hintereinander angeordnete gegenseitige Kopplung ausgelegt sind.
Für bestimmte Anwendungen kann es sich als vorteilhaft erweisen, von dem oben erläuterten Verhältnis von Wandstärke zu Basisstärke (< 1,0) abzuweichen und vielmehr dieses Verhältnis wiederum in einem in Umfangsrichtung überwiegenden Bereich anders einzustellen, nämlich als größer als 1,0, bevorzugt als 1,25, auch als 1,5, aber bevorzugt kleiner als 3,0, insbesondere als 2,5. Diese Variante wird insbesondere in Kombination damit als vorteilhaft angesehen, wenn die Höhe des Wandabschnitts, insbesondere der umlaufenden Wandstruktur über der Basis nicht mehr als 3 Mal, bevorzugt nicht mehr als 2,5 Mal, insbesondere nicht mehr als 2 Mal höher ist als dessen/deren Wandstärke. Für diese Gestaltung kann es sich zur Vermeidung von Faltenbildungen als vorteilhaft erweisen, wenn das Faserwerkzeug wenigstens halbseitig geschlossen ist, so dass ein Gegendruck für das fließende Material aufgebaut wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen

1 schematisch ein durch Fließpressen hergestelltes Formteil zeigt,
2 eine schematische Darstellung eines Teils eines Axialschnittes durch das in 1 gezeigte Formteil zeigt, und
3 einen Übergangsbereich zwischen einem Wandabschnitt und einer Basis eines Formteils zeigt.

In 1 ist in einer perspektivischen schematischen Ansicht ein Formteil 10 gezeigt, das durch Fließpressen hergestellt wurde. Auf etwa halber Höhe in Pressachsrichtung erkennbar ist eine Basis 5, die eine polygonale Form aufweist, hier die Form eines Pentagons, und nachstehend auch als Boden bezeichnet wird. Es könnten jedoch auch andere Formen anstelle der pentagonalen Form herangezogen werden, insbesondere solche, die Symmetrieachsen aufweisen.
Die in 1 oberhalb des Bodens 5 befindliche Struktur ist durch Rückwärts-Napf-Fließpressen gebildet und weist einen Wandabschnitt 6.1 auf, sowie in dieser Ausführungsform weitere Wandabschnitte 6.2, 6.3, 6.4 und 6.5, die gemeinsam eine obere Wandstruktur 6 bilden.
Die in 1 unterhalb des Bodens 5 gebildete Anordnung ist eine umlaufende Struktur 7, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Form her der Wandstruktur 6 entspricht. In der dargestellten Ausführungsform liegt der Boden 5 etwa auf halber Höhe des Formteils10, seine Lage könnte jedoch ebenso asymmetrisch sein, also höher oder tiefer als in 1 dargestellt.
Dezentral erstreckt sich vom Boden 5 in Richtung nach oben ein Stiftteil 8, welches durch Rückwärts-Vollfließpressen gebildet ist. Der Stift 8 sowie gegebenenfalls weitere vorsehbare Stifte sind ein Beispiel für die Gestaltung einer Struktur innerhalb des von der Wandstruktur 6 eingeschlossenen Hohlraums.
Nicht dargestellt in 1 ist am oberen Rand 9 ein wenn auch geringer, relativer Höhenunterschied, d.h. eine geringe Zipfelbildung in Form einer mittig der jeweiligen Wandabschnitte 6.i höheren Wandhöhe, die unmittelbar nach dem Fließpressen besteht. Vielmehr ist der obere Rand 9 auf gleicher Höhe dargestellt, beispielsweise erzeugt durch einen dem Fließpressvorgang nachgeschalteten Fräsvorgang. Selbstverständlich können durch die fräsende oder bohrende Nachbearbeitung weitere Strukturen in das in 1 gezeigte Formteil eingearbeitet werden, wie etwa Rillen, Bohrungen, Stufen und Durchgangslöcher. Die Oberfläche an der Unterseite des Bodens 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eben ausgebildet und stellt abgesehen von der umlaufenden Wandstruktur eine ebene Fläche dar.
Man erkennt, dass in Blickrichtung der Fließpressachse die Wandstruktur 6 und die umlaufende Struktur 7 miteinander fluchten. Das in 1 gezeigte Formteil ist somit mit einem ähnlichen Formteil dazu geeignet, zu einem Kombinationsbauteil zusammengefügt zu werden. Hierzu kann eine Schweißverbindung zwischen dauerhaft (im Falle identischer Bauteile) beispielsweise dem oberen Rand 9 eines ersten Bauteils und dem unteren Rand des anderen Bauteils hergestellt werden. Der dadurch gebildete Behälterinnenraum kann somit auch dicht, insbesondere gasdicht abgeschlossen werden.
In der Ansicht von 2, in welcher allerdings eine vorgesehene Rundung im Übergangsbereich zwischen Boden 5 und Wandabschnitt 6.1 bzw. der umlaufenden Struktur 7 nicht dargestellt ist, ist erkennbar, dass die Wanddicke w kleiner gewählt ist als die Bodendicke b. Beim Fließpressen des Formteils ergibt sich dadurch ein gleichmäßiger gerichtetes Fließen des Materials und dadurch bedingt eine hohe Homogenität der Wandstruktur 6 und auch der umlaufenden Struktur 7.
In 3 ist noch der Übergang von Boden 8 zu Wandabschnitt 6.1 schematisch wiedergegeben, mit einer Rundung und deren Krümmungsradius r. Das Verhältnis aus der Wandstärke w in [mm], hier 2, und der am Übergang gebildeten mittleren Krümmung 1/r in [mm^-1], hier 1/0,35, beträgt im dargestellten Beispiel 0,7.
Die Erfindung ist nicht auf die in dem vorstehend erläuterten Beispiel gezeigte Ausführungsform eingeschränkt. Vielmehr können die Merkmale der nachfolgenden Ansprüche sowie der vorstehenden Beschreibung für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Verfahren zur Bildung eines Formteils (10) aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung durch entlang einer Pressachse (X) vorgenommenes Fließpressen eines Butzens, dadurch gekennzeichnet, dass man das Formteil in wenigstens einem Bereich mit einer Abweichung von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform bildet, sich dieser symmetrieabweichende Bereich über einen durch Rückwärts-Napffließpressen gebildeten Wandabschnitt (6.1) des Formteils mit überwiegend orthogonal zur Pressachse verlaufendem Normalenvektor erstreckt und man im gleichen Fließpressvorgang an einer an den Wandabschnitt angrenzenden flächigen Basis (5) des Formteils mit überwiegend in Richtung der Pressachse verlaufenden Normalenvektor auf ihrer dem Wandabschnitt entgegengesetzten Seite durch Vorwärts-Napffließpressen, Vorwärts-Hohlfließpressen oder Vorwärts-Vollfließpressen eine die Pressachse umgebende, insbesondere umlaufende Struktur (7) bildet, wobei in einem Bereich geringster Wandstärke des Wandabschnitts am Übergang zu der Basis der Quotient aus dieser Wandstärke (w) in [mm] und einer an dem Übergang gebildeten mittleren Krümmung (1/r) in [mm^-1] größer ist als 0,03, bevorzugt größer ist als 0,1, weiter bevorzugt größer ist als 0,3, insbesondere größer ist als 0,6 und/oder in einem in Umfangsrichtung gesehen wenigstens überwiegenden Bereich des Basis-Wand-Übergangs das Verhältnis von Wandstärke zu Basisstärke (b) kleiner ist als 1,0, bevorzugt kleiner als 0,85, insbesondere kleiner als 0,7.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Quotient größer ist als 1/10000 der in [mm²] gemessenen Fläche des Basisbereichs, bevorzugt größer ist als 1/4000 dieser Fläche, insbesondere als 1/1000 dieser Fläche.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wandabschnitt Teil einer die Pressachse umlaufenden Wandstruktur (6) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Kontur der Wandstruktur überwiegend und insbesondere gänzlich von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform abweicht und insbesondere von polygonaler Form ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Grundform der Basis und/oder der Kontur der Wandstruktur symmetrisch bezüglich wenigstens einer, bevorzugt wenigstens zweier, insbesondere wenigstens vierer Symmetrieachsen ist/sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Grundform des Butzens im Wesentlichen mit der Grundform der Basis übereinstimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem über wenigstens 80% des Umlaufs eine Wandstärke der Wandstruktur weniger als 8 %, bevorzugt weniger als 4 %, insbesondere weniger als 2 % relative Abweichung voneinander aufweist und/oder über den Umlauf gesehen der Quotient aus maximaler Wandstärke und minimaler Wandstärke geringer ist als 3,6, bevorzugt als 3,2, insbesondere als 2,8.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem ein einseitig, insbesondere zweiseitig geschlossenes Formwerkzeug herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem an der Basis insbesondere auf Seite des Wandabschnitts ein oder mehrere insbesondere stiftartige Formelemente (8) durch Vollfließpressen gebildet werden, insbesondere dezentral von der Basismitte entfernt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Butzen und/oder Arbeitsflächen der das Fließpressen ausführenden Fließpresse mit Schmiermittel versehen werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem mehrere gleichartige dieser Formteile in Zeitabständen von weniger als 2 s, insbesondere weniger als 1,3 s, insbesondere weniger als 0,7 s hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Wandstruktur und die umlaufende Struktur in Pressachsrichtung gesehen miteinander fluchten.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem man anschließend an das Fließpressen eine Nachbearbeitung des Formteils vornimmt, insbesondere eine spanende Nachbearbeitung beispielsweise durch Fräsen und/oder Bohren.
Verfahren zur Herstellung eines aus zwei insbesondere aus dem gleichen Leichtmetall oder der gleichen Leichtmetall-Legierung bestehenden Formteilen gebildeten Kombinationsbauteils, bei dem man ein erstes Formteil nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 13 bildet und ein insbesondere in seiner Form von dem ersten Formteil abweichendes zweites Formteil, insbesondere ebenfalls nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 bildet, und bei dem das erste und zweite Formteil für eine in Pressachsrichtung hintereinander angeordnete gegenseitige Kopplung ausgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der jeweilige Kopplungsbereich schweißbar ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem das erste und zweite Formteil in gekoppeltem Zustand einen Hohlraum begrenzen und der Hohlraum abgesehen von vorgesehenen Zugängen dicht, insbesondere gasdicht abgeschlossen ist.
Fließgepresstes Formteil aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil in wenigstens einem Bereich mit einer Abweichung von einer bezüglich der Pressachse drehsymmetrischen Grundform gebildet ist, sich dieser symmetrieabweichende Bereich über einen durch Rückwärts-Napffließpressen oder Rückwärts-Hohlfließpressen gebildeten Wandabschnitt des Formteils mit überwiegend orthogonal zur Pressachse verlaufendem Normalenvektor erstreckt, und an einer an den Wandabschnitt angrenzenden flächigen Basis des Formteils mit überwiegend in Richtung der Pressachse verlaufendem Normalenvektor auf ihrer dem Wandabschnitt entgegengesetzten Seite eine durch Vorwärts-Napffließpressen oder Vorwärts-Hohlfließpressen gebildete, die Pressachse umlaufende Struktur gebildet ist, wobei in einem Bereich geringster Wandstärke des Wandabschnitts am Übergang zu der Basis der Quotient aus dieser Wandstärke in [mm] und einer an dem Übergang gebildeten mittleren Krümmung in [mm^-1] größer ist als 0,03, bevorzugt größer ist als 0,1, weiter bevorzugt größer ist als 0,3, insbesondere größer ist als 0,6 und/oder in einem in Umfangsrichtung gesehen wenigstens überwiegenden Bereich des Basis-Wand-Übergangs das Verhältnis von Wandstärke zu Basisstärke kleiner ist als 1,0, bevorzugt kleiner als 0,85, insbesondere kleiner als 0,7.
Formteil nach Anspruch 1, mit weiteren sich aus Verfahrensschritten seiner Herstellung gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13 resultierenden Formmerkmalen.
Kombinationsbauteil, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, gebildet aus zwei Formteilen, welche insbesondere aus dem gleichen Leichtmetall oder der gleichen Leichtmetall-Legierung bestehen, wobei ein erstes Formteil gemäß Anspruch 17 oder 18 ausgebildet ist und ein zweites Formteil insbesondere in seiner Form von dem ersten Formteil abweicht und insbesondere ebenfalls nach Anspruch 17 oder 18 ausgebildet ist, wobei das erste und zweite Formteil für eine in Pressachsrichtung hintereinander angeordnete gegenseitige Kopplung ausgelegt sind.