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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines metallischen Profilrohlings mit wenigstens einer massiven Wand. Ferner betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Profil, insbesondere ein Hohlkammerprofil. Abschließend betrifft die Erfindung weiter ein Presswerkzeug zur Kalibrierung eines erfindungsgemäßen Profilrohlings mit einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Im Automobil- und Kraftfahrzeugbau werden heute für viele Anwendungen Profile, insbesondere auch Hohlkammerprofile aus Aluminium- oder Stahllegierungen als Material für Böden und Wände verwendete, die miteinander gefügt werden müssen. Dabei kann beispielsweise ein Innenraum zur Aufnahme von Batterien oder dergleichen mehr bereitgestellt werden. Der Innenraum wird dabei durch einen Deckel und eine Dichtung fluiddicht verschlossen. Auch der Boden und die Wände aus je einem oder mehreren Profilen sind fluiddicht miteinander gefügt, beispielsweise durch Reibrührschweißen oder Kaltpressfügen.
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Aufgrund der großen Abmessungen der Behälter von teilweise mehreren Quadratmetern ergibt sich bei der Fertigung von Profilen für derartige Anwendungen die Herausforderung, dass Herstelltoleranzen der Profile, insbesondere Wanddicken, Außenabmessungen und dergleichen, aus einem Strangpressprozess beziehungsweise Extrusionsprozess oder im Falle von Stahlmaterialien auch aus dem Rollformprozess relativ groß sind, sodass eine Kopplung der Einzelteile miteinander beziehungsweise deren Fügen erschwert ist. Dadurch werden durch zeit- und kostenintensive, spanende Bearbeitung der Fügebereiche, insbesondere bei als Hohlkammerprofilen ausgebildeten Rahmenprofile, die großen Toleranzen reduziert beziehungsweise kompensiert. Dabei birgt das erforderliche Aufmaß der Profile auch ein höheres Gesamtgewicht, da die Wandstärke, höher als für die Betriebsfestigkeit notwendig, gewählt werden muss. Dies ist sowohl ökonomisch als auch ökologisch fragwürdig. Alternativ ist es auch bekannt, dass die Profile insbesondere vor dem Fügen in einer Spannvorrichtung zueinander ausgerichtet und die Fügelage positioniert und so dann gefügt werden. Nachteilig ist dabei aber das Einbringen von hohen Eigenspannungen, die sich nachteilig auf Haltbarkeit und Crasheigenschaften der so hergestellten Teile, beispielsweise eines Batteriebehälters, auswirken können.
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Vielfach müssen auch Toleranzausgleichselemente an derartigen miteinander zu fügenden Profilen angeordnet werden, um die wenig maßhaltig gefügten Profile beispielsweise mit Innenquerwänden oder Innenlängswänden zu verbinden.
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Aus der
EP 1 285 705 A2 ist beispielsweise ein Hohlkammerprofil bekannt, bei dem durch ein Durchziehen eines Dornes eine Hohlkammer aufgeweitet, wodurch die Flächen des Hohlkammerprofils abgesteckt und dieses so auf einfache Weise kalibriert wird. Grundsätzlich sind mit derartigen Aufweite Verfahren Hohlkammerprofile sehr gut kalibrierbar. Allerdings ist der gerätetechnische und verfahrenstechnische Aufwand relativ groß und komplex, da die Dorne, die zum Aufweiten des Hohlkammerprofils benutzt werden, an die jeweilige Hohlkammer des Hohlkammerprofils sehr genau angepasst werden muss. Dabei ist zu bedenken, dass der Dorn sowohl zum Beginn des Aufweitens entsprechend an der Hohlkammer des Hohlkammerprofils angreifen als auch sicherstellen muss, dass zum Ende des Kalibrierens die exakte und kalibrierte Form des Hohlkammerprofils eingestellt ist.
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Ein ähnliches Verfahren wird in der
DE 10 2014 004 183 A1 beschrieben. Dabei wird ein Hohlkammerprofil mittels Innenhochdruckumformung kalibriert.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren eines metallischen Profilrohlings mit wenigstens einer massiven Wand zur Verfügung zu stellen, bei dem keine Kosten und verfahrensmäßig aufwendigen Werkzeuge zur Kalibrierung hergestellt werden müssen, wobei sowohl plattenförmige Profilrohlinge als auch Hohlkammerprofilrohlinge kalibriert werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, entsprechende Profile und ein entsprechendes Werkzeug zur Verfügung zu stellen.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines metallischen Profilrohlings mit wenigstens einer massiven Wand mit allen Verfahrensschritten des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 9. Hinsichtlich des Profils wird die Aufgabe gelöst durch ein Profil mit allen Merkmalen der Patentansprüche 10 und 11. Hinsichtlich des Werkzeugs wir die Aufgabe gelöst durch ein Presswerkzeug zur Kalibrierung eines Profilrohlings mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 12.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines extrudierten metallischen Profilrohlings mit wenigstens einer massiven Wand zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- a) Bereitstellen eines metallischen Profilrohlings (1; 101; 201) mit wenigstens einem - insbesondere plattenförmigen - Element (3; 103; 203) mit einer Längserstreckung, einer Quererstreckung und einer Hocherstreckung
- b) Einlegen wenigstens eines Endbereichs des Elementes des Profilrohlings (1; 101; 201) in eine Kavität (4; 104; 204) eines offenen Presswerkzeugs (5; 105; 205),
- c) Schließen des Presswerkzeugs (5; 105; 205) derart, dass Flächen (6, 7; 106, 107; 206, 207) des Presswerkzeugs (5; 105; 205) in einer zur Längserstreckung des Profilrohlings (1; 101; 201) senkrecht stehenden Hauptschließrichtung verfahren werden, bis sie an einem Paar in einem Abstand einander gegenüberliegenden Flächen (8, 9; 108, 109; 208, 209) des wenigstens einen Endbereichs des Elementes (3; 103; 203) des zu kalibrierenden Profilrohlings (1; 101; 201) zum Liegen kommen,
- d) weiteres Schließen des Presswerkzeugs (5; 105; 205) in der Hauptrichtung, wobei durch Kompression eine Verformung im wenigstens einen Endbereich des Elementes (3; 103; 203) des Profilsrohling (1; 101; 201) und eine Biegung des plattenförmigen Elementes des Profilrohlings (1; 101; 201) erfolgt,
- e) Schließen des Presswerkzeugs (5; 105; 205) in einer zur Hauptrichtung und zur Längserstreckung des Profilrohlings (1; 101; 201) senkrecht stehenden Nebenrichtung bis Flächen (10, 11; 110, 111; 210, 211) des Presswerkzeugs an sich Flächen (12, 13; 112, 113; 212, 213) des wenigstens einen Endbereichs des Elementes (3; 103; 203) des zu kalibrierenden Profilrohlings (1; 101; 201) zum Liegen kommen,
- f) weiteres Schließen des Presswerkzeugs (5; 105; 205) in der Nebenrichtung, wobei eine durch Kompression erzeugte plastische Verformung des Profilrohlings (1; 101; 201) in Haupt- beziehungsweise Nebenrichtung unter Reduzierung beziehungsweise Aufhebung der in Schritt d) erzeugten Biegung erfolgt,
- g) Öffnen des Presswerkzeugs (5; 105; 205),
- h) Entnahme des nunmehr zum abschließenden Profil kalibrierten Profilrohlings (1; 101; 201).
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Anzumerken ist hierbei, dass die chronologische Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte a) bis h) zwar eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darstellt. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Vielmehr ist es beispielsweise auch möglich, erfindungsgemäß die Verfahrensschritte c) und e) oder auch d) und f) gleichzeitig stattfinden zu lassen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es in einfacher Weise möglich, unterschiedlichste extrudierte metallische Profilrohlinge insbesondere in ihren Endbereichen zu kalibrieren, um Verbindungstoleranzen auszugleichen und ein Fügen mit den abschließend kalibrierten Profilen mit anderen Bauteilen zu ermöglichen.
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Der Profilrohling weist dabei wenigstens ein - insbesondere aber nicht notwendigerweise plattenförmiges - Element mit einer Längserstreckung, einer Quererstreckung und einer Hocherstreckung auf. Durch plastisches Verformen des Elementes sowohl in Haupt- als auch in Nebenrichtung wird das Element entsprechend kalibriert, wobei es auch zu einer Ausdehnung des plattenförmigen Elementes in Längsrichtung kommen kann, welche aber bei der Herstellung des Profilrohlings bereits berücksichtigt werden kann. Wesentlich hierbei ist, dass das Element in Haupt- und Nebenrichtung komprimiert und plastisch verformt wird, wobei es in der Nebenrichtung gleichzeitig eine Biegung erfährt. Diese Biegung wird durch abschließendes Komprimieren beziehungsweise plastisches Verformen wieder entfernt. Nachdem der Profilrohling entsprechend vorgenannten Ausführungen zum abschließenden Profil kalibriert wurde, wird das Presswerkzeug geöffnet und das Profil aus dem Presswerkzeug entnommen.
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Grundsätzlich vorteilhaft bei der Erfindung ist es, dass die Profilrohlinge mit minimalem Gewicht hergestellt werden können, da zum Kalibrieren keinerlei spanende Bearbeitungsschritte notwendig sind.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Profilrohling aus einer extrudierten Aluminiumlegierung verwendet wird. Derartige Materialien haben sich im Fahrzeugbau aufgrund des leichten Gewichtes und der damit einhergehenden energetischen Vorteile während des Betriebs des Kraftfahrzeugs als vorteilhaft erwiesen.
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Damit während des plastischen Verformens beziehungsweise des Kalibrierens des Profilrohlings innerhalb des Presswerkzeuges kein Abrieb am Profilrohling und am Presswerkzeug auftritt beziehungsweise ein solcher Abrieb minimiert wird, ist es nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen den sich während des Komprimierens beziehungsweise plastischen Verformens berührenden Kontaktflächen des Presswerkzeugs und des Profilrohlings ein Schmiermittel aufgebracht ist. Hierdurch wird ein durch Reibung verursachter Abrieb vermieden beziehungsweise wesentlich minimiert. Als Schmiermittel kann dabei sowohl ein separates Schmiermittel, welches vor dem Kalibrieren auf den Profilrohling aufgebracht wird, als auch eine auf Kontaktflächen des Profilwerkzeugs aufgebrachte Beschichtung verwendet werden.
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Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass während des plastischen Verformens des wenigstens einen plattenförmigen Elementes eine Überkalibrierung erfolgt, die eine elastische Rückfederung des Elementes kompensiert. Hierdurch wird die den jeweiligen Profilrohlingen innewohnende Materialeigenschaft der Rückfederung beim plastischen Verformen durch eine elastische Rückverformung Rechnung getragen, sodass die Kalibrierung sehr genau erfolgen kann. Hierdurch ist es möglich, Profilrohlinge entsprechend zu kalibrieren, sodass beim nachfolgenden Fügen mit weiteren Bauteilen nur sehr geringe Ausgleichstoleranzen auftreten.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Profilrohling ein flacher beziehungsweise plattenförmiger Profilrohling verwendet wird, insbesondere mit wenigstens zwei verschiedenen Flächenabschnitten gegenüberliegender Flächen, die verschiedene Wanddicken definieren. Ein derartiger Profilrohling kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise in Haupt- und Nebenrichtung beziehungsweise in Quer- und Hochrichtung plastisch verformt werden, wobei eine vorgenannte Rückfederung auftreten kann. Unter Berücksichtigung der Rückfederung kann ein derartiger Profilrohling sehr exakt kalibriert werden, sodass ein einfaches nachfolgendes und passgenaues Fügen mit weiteren Bauteilen ermöglicht ist. Derartig hergestellte Profile können beispielsweise als Flanschplatten für Stoßfängersysteme eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Nach einem anderen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Profilrohling ein Hohlkammerprofil mit wenigstens einer Hohlkammer verwendet wird. Die wenigstens eine Hohlkammer eines derartigen Profilrohlings enthält dabei mehrere - insbesondere aber nicht notwendigerweise plattenförmige - Elemente, die nach dem zuvor beschriebenen Verfahren plastisch verformt werden, wodurch eine Kalibrierung der gesamten wenigstens einen Hohlkammer des Profilerohlings und somit des Profilrohlings selbst ermöglicht ist. Hierdurch können Hohlkammern von Profilrohlingen beziehungsweise solche Profilrohlinge in einfacher Weise sehr exakt kalibriert werden, ohne dass aufwendige und komplexe Werkzeuge zum Aufweiten der Hohlkammer notwendig sind oder dass spanende Verfahren zum Kalibrieren eingesetzt werden müssen. Vorteilhafterweise wird dabei als Werkzeug im Inneren der wenigstens einen Hohlkammer ein schwimmender Dorn verwendet, an welchem die Wände der einzelnen plattenförmigen Elemente der Hohlkammer beim Kalibrieren beziehungsweise Komprimieren zum Liegen kommen. Dieser schwimmende Dorn ist dabei sehr exakt gearbeitet, da er im Wesentlichen die kalibrierte Form der Hohlkammer in ihrem Inneren wieder- beziehungsweise vorgibt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Profilrohling mit wenigstens einer Hohlkammer verwendet wird, welche einen mehreckigen, insbesondere viereckigen Profilquerschnitt aufweist. Derartige Profile finden im Kraftfahrzeugbau vielfach Anwendung und deren weitere Verarbeitung ist in viele Prozesse bei der Herstellung eines Kraftfahrzeugs integriert.
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Bei der Verwendung von Profilrohlingen mit wenigstens einer Hohlkammer hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass als Presswerkzeug ein Presswerkzeug mit wenigstens einem - insbesondere massiven oder auch hohlen - Innenwerkzeug, insbesondere in Form eines schwimmenden Dorns, verwendet wird, welches vor der Komprimierung vorzugsweise mindestens 50 mm in den Endbereich der wenigstens einen Hohlkammer des Profilrohlings eingefügt wird. Hierdurch ist erreicht, dass die zum nachfolgenden Fügen mit weiteren Bauteilen vorgesehenen Endbereiche der Hohlkammer entsprechend kalibriert werden. Eine Kalibrierung anderer Bereiche der Hohlkammer ist zum Fügen nicht notwendig und kann daher unterbleiben. Hierdurch wird sowohl ökonomisch als auch ökologisch ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Verfügung gestellt, da eine Kalibrierung nur in den dafür notwendigen Bereichen der Hohlkammer stattfindet und auch keine komplexen Werkzeuge dafür benötigt werden.
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Weiterhin hat es sich als sinnvoller erwiesen, dass sowohl die Höhe als auch die Breite des Endbereichs des Hohlkammerprofilrohlings während der Kalibrierung beziehungsweise während der plastischen Verformung mindestens 0,2%, insbesondere zwischen 0,3% und 5 % abnimmt. Hierbei ist es besonders von Vorteil, dass der Profilrohling mit entsprechenden Toleranzen in einfacher Weise hergestellt werden kann und in dem Kalibrierungsverfahren auf die notwendigen Maße zum nachfolgenden Fügen mit weiteren Bauteilen eingestellt werden kann. Hierbei kann bei der Herstellung des Profilrohlings auch der Springback in einfacher Weise als Materialeigenschaft mitberücksichtigt werden, sodass ein sehr exaktes Herstellen des Profilrohlings und ein sehr exaktes Kalibrieren desselben ermöglicht ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn während des Kalibrierens die Wandstärke der Hohlkammer erhalten bleibt. Dadurch sind die Wandstärken der Hohlkammer sowohl beim Profilrohling als auch beim kalibrierten Profil identisch.
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Weiterhin geschützt ist ein Profil, welches aus wenigstens einem Profilrohling hervorgeht, welcher flach beziehungsweise plattenförmig ausgebildet ist. Dabei ist es auch möglich, dass mehrere Profilrohlinge zusammengesetzt beziehungsweise zusammengefügt und anschließend erfindungsgemäß kalibriert werden. Beispielsweise sei hier nur auf verschweißtes AluminiumBandmaterial verwiesen, welches nach der Vereinzelung zu Profilrohlingen bzw. Profilzuschnitten erfindungsgemäß kalibriert wird.
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Ferner geschützt ist aber auch ein Hohlkammerprofil mit wenigstens einem offenen Endbereich, wobei das Hohlkammerprofil wenigstens eine sich über wenigstens einen Teil seiner gesamten Längsausdehnung erstreckende Hohlkammer aufweist.
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Abschließend soll auch ein Presswerkzeug zur Kalibrierung der vorgenannten Profilrohlinge nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren geschützt sein.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
- 1: ein Ausführungsbeispiel eines ersten Profilrohlings zur Herstellung eines erfindungsgemäß kalibrierten Profils,
- 2: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs zum Kalibrieren des Profilrohlings gemäß 1,
- 3 bis 5: Darstellung einzelner Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kalibrieren des Profilrohlings gemäß 1 in dem Presswerkzeug gemäß 2,
- 6: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Profilrohlings zur Herstellung eines erfindungsgemäß kalibrierten Profils,
- 7: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs zur Kalibrierung des Profilrohlings gemäß 6,
- 8 bis 10: einzelnen Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung eines Profilrohlings gemäß 6 mit einem Presswerkzeug gemäß 7,
- 11: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Profilrohlings zur Herstellung eines erfindungsgemäß kalibrierten Profils,
- 12: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Kalibrieren eines Profilrohlings zu einem Profil gemäß 11,
- 12 bis 17: Darstellung einzelner Verfahrensschritte zum Kalibrieren eines Profilrohlings zu einem Profil gemäß 10 mit einem Presswerkzeug gemäß 11, jeweils mit einer Detaildarstellung.
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In der 1 ist ein plattenförmiges Element 3 dargestellt, das als Profilrohling 101 aus einer Aluminiumlegierung besteht und in einem Extrudierverfahren hergestellt wurde sowie im Wesentlichen aus einer massiven Wand 2 besteht. Das plattenförmige Element 3 des Profilrohlings 1 weist dabei eine Längserstreckung, eine Hocherstreckung und eine Quererstreckung auf. Dabei ist der Profilrohling 1 quaderförmig ausgebildet und weist Flächen 8, 9 und 12, 13 auf, welche sich entlang der Längserstreckung des quaderförmigen, plattenförmigen Elementes 3 des Profilrohlings 1 in dessen Längsausdehnung erstrecken. Dabei kann der Profilrohling 101 auch im Querschnitt mindestens zwei Flächenabschnitte verschiedener Wanddicken aufweisen, dies ist durch ein Extrudieren besonders einfach auch mit relativ großen Dickensprüngen und auch auf engsten Raum beziehungsweise mit geringer Querschnittsbreite umsetzbar.
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In der 2 ist nunmehr ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug 5 dargestellt, welches eine Kavität 4 zum Einlegen des Profilrohlings 1 aufweist und einen unteren Stempel 14, einen oberen Stempel 15 sowie einen linken Stempel 16 und einen rechten Stempel 17 aufweist. Die Stempel 14 bis 17 weisen dabei Flächen 6, 7 sowie 10, 11 auf, welche im nachfolgend beschriebenen Kalibrierverfahren mit den Flächen 9, 8 und 12, 13 des als plattenförmigen Elementes 3 beziehungsweise massive Wand 2 ausgebildeten Profilrohlings 1 in Kontakt treten.
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In der 3 ist ein Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, nach dem der Profilrohling 1 gemäß 1 in die Kavität 4 des Presswerkzeugs 5 gemäß 2 eingelegt wurde. Dabei kommt die Fläche 7 des oberen Stempels 15 sowie die Fläche 6 des unteren Stempels 14 des Presswerkzeugs 5 an den Flächen 9 beziehungsweise 8 des Profilrohlings 1 zum Liegen. Die Fläche 10 des linken Stempels 16 sowie die Fläche 11 des rechten Stempels 17 sind dabei noch nicht in Kontakt mit den Flächen 12 beziehungsweise 13 des als plattenförmigen Elementes 3 ausgebildeten Profilrohlings 1. Vielmehr besteht zwischen diesen Flächen noch ein Spalt.
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In dem nunmehr in 4 dargestellten Verfahrensschritt sind der obere Stempel 15 und der untere Stempel 14 des Presswerkzeugs 5 nunmehr bereits gegeneinander verfahren, wobei der als plattenförmiges Element 3 beziehungsweise massive Wand 2 ausgebildete Profilrohling 1 in seiner Hochrichtung bereits verformt wurde und auch Biegungen in die Freiräume zwischen den Wänden 10 und 11 des linken beziehungsweise rechten Stempels 16, 17 sowie den Wänden 12, 13 des Profilrohlings erfahren hat.
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In einem weiteren Verfahrensschritt werden nunmehr der linke Stempel 16 und der rechte Stempel 17 des Presswerkzeugs 5 derart gegeneinander verfahren, dass der Profilrohling 1 nunmehr in seiner Quererstreckung unter Aufhebung der zuvor erzeugten Biegung plastisch verformt wird.
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Der nunmehr in dem Presswerkzeug 5 angeordnete Profilrohling 1 ist in der Darstellung gemäß 5 überkalibriert. Diese Überkalibrierung wird nach dem Öffnen des Presswerkzeugs 5 und der Entnahme des überkalibrierten Profilrohlings 1 durch die dem Material innewohnenden Rückfederung, der bei einer Komprimierung und plastischen Verformung auftritt, kompensiert, sodass der Profilrohling 1 dann abschließend zu dem gewünschten Profil kalibriert ist. Das so nunmehr abschließend kalibrierte Profil kann nunmehr seiner weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
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In der 6 ist nun ein zweites Ausführungsbeispiel eines Profilrohlings 101 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Profils dargestellt. Der Profilrohling 101 ist hierbei als Zweikammerhohlprofil mit übereinander angeordneten Hohlkammern 120 und 121 ausgebildet, welche durch eine Trennwand 122 voneinander getrennt sind. Das Zweikammerhohlprofil des Profilrohlings 101 weist dabei eine untere Fläche 108 sowie eine obere Fläche 109 und eine linke Fläche 112 sowie eine rechte Fläche 113 auf. Die diese Flächen 108, 109, 112 und 113 gehören dabei jeweils zu einem als massive Wand 102 ausbildeten ebenen Element 103.
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In der 7 ist nun ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug 105 dargestellt, mit dem ein als Zweikammerhohlprofil ausgebildeter Profilrohling 1 gemäß 6 kalibriert werden kann. Hierbei sind alle Elemente mit Ausnahme der für die Hohlkammern 120 und 121 vorgesehenen schwimmenden Dorne dargestellt. Zum einen sind dies ein unterer Stempel 114, ein oberer Stempel 115 sowie ein linker Stempel 116 und rechter Stempel 117. Der obere Stempel 115 und der untere Stempel 114 sind beispielsweise über eine hier nicht dargestellte Hydraulik gegeneinander verfahrbar. Der linke Stempel 116 und der rechte Stempel 117 sind vorliegend leicht keilförmig ausgebildet, damit ein Antriebselement 123 mit ebenfalls keilförmig ausgebildeten Schenkeln 124 und 125 unter Abstützung an Abstützelementen 126 und 127 gegeneinander verfahren werden können. In die zwischen den Stempeln 114 bis 117 angeordnete Kavität 104 wird der Profilrohling 101 gemäß 6 zum Kalibrieren eingelegt. Die Stempel 114 bis 117 weisen hierbei wieder Flächen 106, 107, 110 und 111 auf, welche beim Kalibrieren mit den Flächen 108, 109 sowie 112 und 113 des Profilrohlings 101 in Kontakt treten.
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In der 8 ist nunmehr der in die Kavität 104 des Presswerkzeugs 105 eingelegte Profilrohling 101 dargestellt. Das Presswerkzeug 105 ist in dieser Darstellung noch in seiner Offenstellung, wobei in die Hohlkammern 120 und 121 bereits die zuvor erwähnten schwimmenden Dorne 118 und 119 eingelegt sind. Diese schwimmenden Dorne 118 und 119 sind als massive Innenwerkzeuge ausgebildet und weisen eine Außenkontur auf, die der Innenkontur der zu kalibrierenden Hohlkammern 120 und 121 des abschließend aus dem kalibrierten Profilrohling 101 hergestellten Profil entsprechen. Die Fläche 108 des Profilrohlings 101 ist dabei schon in Kontakt mit der Fläche 110 des unteren Stempels 114. Zwischen den anderen Flächen 112, 113 und 109 des Profilrohlings 101 besteht noch ein Spalt zu den Flächen 110, 111 und 107 der Stempel 115, 116 und 117.
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Wie nunmehr in 9 dargestellt, wird der obere Stempel 115 gegen den unteren Stempel 114 des Presswerkzeugs 105 verfahren. Dabei kommt nun die Fläche 107 des oberen Stempels 115 an der Fläche 109 des Profilrohlings 101 zum Liegen und beim weiteren Verfahren der Stempel 115 und 114 gegeneinander erfolgt eine Kompression der die Flächen 112 und 113 aufweisenden Wände des Profilrohlings 101, wobei diese Wände sowohl verformt werden als auch eine Biegung erfahren. Die Kompression erfolgt dabei derart, dass die schwimmenden Dorne 118 und 119 nunmehr an die, die Flächen 106 und 107 aufweisenden Wände des Profilrohlings 101 anstoßen und dort zum Anliegen kommen, während der Profilrohling 101 weiter plastisch verformt wird.
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In der 10 ist nunmehr der abschließende Verfahrensschritt des Pressvorgangs beziehungsweise Komprimierungsvorgangs mit einer Überkalibrierung des Profilrohlings 101 dargestellt. Hierbei sind der linke Stempel 116 und der rechte Stempel 117 nunmehr durch das Antriebselement 123 und dessen Schenkel 124 und 125 mit den Gegenelementen 126 und 127 derart gegeneinander verfahren, dass der Spalt zwischen den Wänden 110 und 111 der Stempel 116 und 117 und den Wänden 112 und 113 des Profilrohlings 109 wieder verschwindet und dabei der Profilrohling weiter unter Aufhebung der zuvor erzeugten Biegung plastisch verformt und dabei überkalibriert wird. Diese Überkalibrierung wird nach Entnahme des Profilrohlings 101 aus der Kavität 104 nach dem Öffnen des Presswerkzeugs 105 durch der dem Material innewohnenden Eigenschaft der Rückfederung aufgehoben, sodass das abschließend kalibrierte Profil entsteht. Noch anzumerken ist, dass bei der Kalibrierung des Profilrohlings 101 keine Änderung seiner Wandstärke erfolgt. Die Dicke der Wände des Profilrohlings entsprechen der Dicke der Wandstärke des kalibrierten Profils. Das nunmehr so kalibrierte Profil kann dann seiner weiteren Verwendung zugeführt werden.
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11 zeigt nunmehr ein drittes Ausführungsbeispiel eines Profilrohlings, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kalibriert werden soll. Bei dem Profilrohling 201 der 11 handelt es sich um ein Mehrkammerprofil, welches sehr komplex mit sechs verschiedenen Hohlkammern 220, 221, 228, 229, 230, 231 ausgebildet ist. Die einzelnen Hohlkammern sind dabei durch Trennwände 221, 232, 233, 234, 235 voneinander getrennt. Das Mehrkammerhohlprofil des Profilrohlings 201 weist dabei eine untere Fläche 208 sowie eine obere Fläche 209 und eine linke Fläche 212 sowie eine rechte Fläche 213 auf. Die diese Flächen 208, 209, 212 und 213 gehören dabei jeweils zu einem als massive Wand 202 ausbildeten ebenen Element 203. Eine Kalibrierung mit den gängigen Innenhochdruckverfahren würde sich aufgrund der komplexen Werkzeuggestaltung als schwierig darstellen. Mit dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren lässt sich jedoch eine einfache Kalibrierung erreichen.
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Das Presswerkzeug 205, mit dem der Profilrohling 201 der 11 kalibriert wird, ist im Wesentlichen in der 12 dargestellt, wobei der Profilrohling 201 bereits in die Kavität 204 des Presswerkzeugs 205 eingelegt ist.
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Der Aufbau des Presswerkzeugs 205 entspricht im Wesentlichen dem des Presswerkzeugs 105 der 7 bis 10, wobei lediglich der obere Stempel 215 sowie der linke und der rechte Stempel 216 und 217 an die Geometrie des Profilrohlings 201 beziehungsweise des Stempels 215 angepasst sind. Für die sechs Hohlräume 220, 221, 228, 229, 230, 231 des hier verwendeten Profilrohlings 201 kommen sechs unterschiedliche, schwimmende Dorne 218, 219, 236, 237, 238 und 239 zum Einsatz, die während der Kalibrierung in diesen Hohlräumen 220, 221, 228, 229, 230, 231 eingelegt sind. Eine Detaildarstellung des in das Presswerkzeug 205 eingelegten Profilrohlings 201 ist in 13 dargestellt.
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Wie nunmehr in 14 und 15 dargestellt, wird der obere Stempel 215 gegen den unteren Stempel 214 des Presswerkzeugs 205 verfahren. Dabei kommen nun die Flächen 207 des oberen Stempels 215 an den Fläche 209 des Profilrohlings 201 zum Liegen und beim weiteren Verfahren der Stempel 215 und 214 gegeneinander erfolgt eine Kompression der die Flächen 212 und 213 aufweisende Wände des Profilrohlings 201, wobei diese Wände sowohl plastisch verformt werden als auch eine Biegung erfahren. Die Kompression erfolgt dabei derart, dass die schwimmenden Dorne 218, 219, 236, 237, 238 und 239 nunmehr an den die Flächen 208 und 209 aufweisenden Wänden des Profilrohlings 201 anstoßen und dort zum Anliegen kommen, während der Profilrohling 201 weiter plastisch verformt wird.
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In den 16 und 17 ist nunmehr der abschließende Verfahrensschritt des Pressvorgangs beziehungsweise Komprimierungsvorgangs mit einer Überkalibrierung des Profilrohlings 201 dargestellt. Hierbei sind der linke Stempel 216 und der rechte Stempel 217 nunmehr durch das Antriebselement 223 und dessen Schenkel 224 und 225 sowie den Gegenelementen 226 und 227 derart gegeneinander verfahren, dass der Spalt zwischen den Wänden 210 und 211 der Stempel 116 und 117 und den Wänden 212 und 213 des Profilrohlings 209 wieder verschwindet und dabei der Profilrohling 201 weiter unter Aufhebung der zuvor erzeugten Biegung plastisch verformt und dabei überkalibriert wird. Diese Überkalibrierung wird nach Entnahme des Profilrohlings 201 aus der Kavität 204 nach dem Öffnen des Presswerkzeugs 205 durch der dem Material innewohnenden Eigenschaft des Springbacks aufgehoben, sodass das abschließend kalibrierte Profil entsteht. Noch anzumerken ist, dass bei der Kalibrierung des Profilrohlings 201 keine Änderung seiner Wandstärke erfolgt. Die Dicke der Wände des Profilrohlings entsprechen der Dicke der Wandstärke des kalibrierten Profils. Das nunmehr so kalibrierte Profil kann dann seiner weiteren Verwendung zugeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Profilrohling
- 2
- Wand
- 3
- Element
- 4
- Kavität
- 5
- Presswerkzeug
- 6
- Fläche
- 7
- Fläche
- 8
- Fläche
- 9
- Fläche
- 10
- Fläche
- 11
- Fläche
- 12
- Fläche
- 13
- Fläche
- 14
- Stempel
- 15
- Stempel
- 16
- Stempel
- 17
- Stempel
- 101
- Profilrohling
- 102
- Wand
- 103
- Element
- 104
- Kavität
- 105
- Presswerkzeug
- 106
- Fläche
- 107
- Fläche
- 108
- Fläche
- 109
- Fläche
- 110
- Fläche
- 111
- Fläche
- 112
- Fläche
- 113
- Fläche
- 114
- Stempel
- 115
- Stempel
- 116
- Stempel
- 117
- Stempel
- 118
- Dorn
- 119
- Dorn
- 120
- Hohlkammer
- 121
- Hohlkammer
- 122
- Trennwand
- 123
- Antriebselement
- 124
- Schenkel
- 125
- Schenkel
- 126
- Abstützelement
- 127
- Abstützelement
- 201
- Profilrohling
- 202
- Wand
- 203
- Element
- 204
- Kavität
- 205
- Presswerkzeug
- 206
- Fläche
- 207
- Fläche
- 208
- Fläche
- 209
- Fläche
- 210
- Fläche
- 211
- Fläche
- 212
- Fläche
- 213
- Fläche
- 214
- Stempel
- 215
- Stempel
- 216
- Stempel
- 217
- Stempel
- 218
- Dorn
- 219
- Dorn
- 220
- Hohlkammer
- 221
- Hohlkammer
- 222
- Trennwand
- 223
- Antriebselement
- 224
- Schenkel
- 225
- Schenkel
- 226
- Gegenelement
- 227
- Gegenelement
- 228
- Hohlkammer
- 229
- Hohlkammer
- 230
- Hohlkammer
- 231
- Hohlkammer
- 232
- Trennwand
- 233
- Trennwand
- 234
- Trennwand
- 235
- Trennwand
- 236
- Dorn
- 237
- Dorn
- 238
- Dorn
- 239
- Dorn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1285705 A2 [0005]
- DE 102014004183 A1 [0006]
