DE10207572B4

DE10207572B4 - Umformpresse

Info

Publication number: DE10207572B4
Application number: DE2002107572
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Bögel; Alfons Dipl.-Ing. Dr. Böhm; Christoph Dipl.-Ing. Dr. Hartl
Original assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: DE10207572A1

Abstract

Umformpresse mit einem Umformwerkzeug zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbes. Aluminium, im Wege einer wirkmedienunterstützten Umformung und mit in das Umformwerkzeug einfahrbaren Umformstempeln mit Hochdruckbohrungen, welche auf einen in einer formgebenden Gravur befindlichen als Rohr ausgebildeten Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit den Umformvorgang unterstützt, wobei die Umformstempel (2) stirnseitig jeweils einen in die Rohrenden (6) einfahrbaren Dichtdorn (7) aufweisen,
wobei die Rohrenden (6) um ein vorgegebenes Maß (M) über die Endbereiche (8) des Umformwerkzeuges (1) vorkragen,
wobei die Endbereiche (8) des Umformwerkzeuges (1) jeweils eine die vorstehenden Rohrenden (6) umgebende Abkantung (9) aufweisen,
wobei die Dichtdorne (7) umfangsseitig jeweils eine dem Innenumfang der Rohrenden (6) entsprechende erste Anformfläche (10) aufweisen, an die sich eine bogenförmige zweite Anformfläche (11) unter konischer Erweiterung anschließt,
und wobei die Rohrenden (6) durch die einfahrenden Dichtdorne (7) unter Erzeugung von Dichtwirkung zwischen den...

Description

Die Erfindung betrifft eine Umformpresse mit einem Umformwerkzeug zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbes. Aluminium, im Wege einer wirkmedienunterstützten Umformung und mit in das Umformwerkzeug einfahrbaren Umformstempeln mit Hochdruckbohrungen, welche auf einen in einer formgebenden Gravur befindlichen als Rohr ausgebildeten Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit den Umformvorgang unterstützt. – Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei der wirkmedienunterstützten Umformung sowohl um eine Warmumformung als auch um eine Kaltumformung handeln. Bei den als Rohren ausgebildeten Rohlingen kann es sich sowohl um Rundrohre als auch um Mehrkantrohre oder ähnliche Hohlkörper handeln. Sofern Rohlinge aus Aluminium Verwendung finden, werden bevorzugt stranggepresste Aluminiumrohre eingesetzt.
Umformwerkzeuge für die Innenhochdruckumformung sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Das gilt auch in Bezug auf unterschiedliche Abdichtungskonzepte zum Abdichten der Stirnenden von hohlen Rohlingen gegen in das Umformwerkzeug einfahrende Umformstempel. Sofern es sich bei diesen Rohlingen um Rohre handelt, wird die Abdichtung der Rohrenden erzeugt, indem die Rohrenden jeweils zwischen einem in das Rohr eintauchenden Dorn auf dem Umformstempel und der umgebenden Gravur des Umformwerkzeuges durch Axialkräfte der Umformstempel gestaucht werden. Hierdurch entstehen radiale Kraftkomponenten über die gestauchten Rohrenden zwischen jeweils Dorn und Gravur des Umformwerkzeuges, so dass die axialen Nachschiebekräfte durch größer werdende Reibkräfte heraufgesetzt werden. Außerdem muss ein zusätzlicher Materialeintrag in den regelmäßig zwischen den Umformstempeln und der Gravur gebildeten Führungsspalten im Wege einer Relativbewegung in Kauf genommen werden. Diese Kraftkompo nente erhöht die bereits vom Innenhochdruck ausgeübte Radialkraft. Außerdem können die notwendigen Dichtkräfte zu einer irreversiblen Faltenbildung an dem herzustellenden Werkstück führen. – Andere Dichtungskonzepte unter Verwendung von Elastomeren unterliegen einem übermäßig hohen Verschleiß.
Im Übrigen kenn man eine Innenhochdruck-Umformpresse, bei welcher Umformstempel vorgesehen sind, welche in das Umformwerkzeug einfahren, wobei der Formhohlraum in zwei rohrförmige Anschlussbereiche übergeht, welche zur Umgebung hin geöffnet sind. Somit ist es möglich, ein Rohr in den Formhohlraum der Gesenkhälften einzulegen. Die Abdichtung der freien Enden des Rohres erfolgt mittels Dichtkegeln, welche mit einer Ausnehmung zur Zuleitung von Arbeitsfluid ausgebildet sind. Während des Umformvorganges werden die Dichtkegel verschoben, um das Material im Anschlussbereich zu stauchen. Hierdurch soll zwangsweise Material nachgeschoben werden, um die Formgebung des Werkstückes zu unterstützen (vgl. DE 44 41 192 C2 ).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umformpresse der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, bei welcher eine einwandfreie Abdichtung zwischen den Umformstempeln und einem rohrförmigen Rohling unter Reduzierung insbesondere der Radialkräfte und folglich Eliminierung irreversibler Faltenbildung erreicht wird.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Umformpresse mit einem Umformwerkzeug zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer wirkmedienunterstützten Umformung und mit in das Umformwerkzeug einfahrbaren Umformstempeln mit Hochdruckbohrungen, welche auf einen in einer formgebenden Gravur befindlichen als Rohr ausgebildeten Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit den Umformvorgang unterstützt, wobei die Umformstempel stirnseitig jeweils einen in die beiden Rohrenden einfahrbaren Dichtdorn aufweisen, wobei die Rohrenden um ein vorgegebenes Maß über die beiden Endbereiche des Umformwerkzeuges vorkragen, wobei die Endbereiche des Umformwerkzeuges jeweils eine die vorstehenden Rohrenden umgebende Abkantung aufweisen, wobei die Dichtdorne umfangsseitig jeweils eine dem Innenumfang der Rohrenden entsprechende erste Anformfläche aufweisen, an die sich eine bogenförmige zweite Anformfläche unter konischer Erweiterung anschließt, und wobei die Rohrenden durch die einfahrenden Dichtdorne unter Erzeugung einer optimalen Dichtwirkung zwischen den Dichtdornen und den Rohrenden in im Wesentlichen radialer Richtung aufgebogen bzw. nach außen umgebogen werden. – Nach Lehre der Erfindung findet ein Abdichten der Rohrenden durch ein quer zur Rohr- und folglich Werkstücklängsachse gerichtetes radiales Umformen lediglich eines kurzen Abschnittes der Rohrenden statt, nämlich im Bereich des Rohrüberstandes an den Endbereichen des Umformwerkzeuges. Das gleichsam Aufbiegen der Rohrenden im Bereich der sie umgebenden Abkantungen des Umformwerkzeuges führt zu einer Dichtwirkung, die durch Kantenpressung des sich verfestigenden Rohrwerkstoffes an den Abkantungen des Umformwerkzeuges erzeugt wird. Durch die Gestaltung des Dichtdornes wirken die Kräfte zur Erzeugung der Dichtwirkung maßgeblich in radialer Richtung, so dass Axialkräfte, die zu einer irreversiblen Faltenbildung am rohrförmigen Rohling und schließlich fertigen Werkstück führen können, zumindest entscheidend verringert werden. – Darin sind die wesentlichen durch die Erfindung erreichten Vorteile zu sehen.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im Folgenden aufgeführt. So ist vorgesehen, dass die Dichtdorne umfangsseitig jeweils eine dem Innenumfang der Rohrenden – gleichgültig, ob es sich um Rundrohre oder Mehrkantrohre handelt – entsprechende Anformfläche aufweisen, an die sich unter konischer Erweiterung eine bogenförmige Anformfläche anschließt, welche in den Umfang des Umformstempels übergeht. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Abstand zwischen der äußeren Form des Dichtdornes und dem Umformwerkzeug bzw. seiner Gravur einem Spaltmaß mit der Wanddicke der Rohrenden entspricht. Dieses Spaltmaß und folglich die Werkfuge verhindert eine Beschädigung des Umformwerkzeuges und der Umformstempel durch Kollisionen zwischen den Umformstempeln bzw. ihrer Dichtdorne und dem Umformwerkzeug in seinen Endbereichen. Die Abkantungen an den Endbereichen des Umformwerkzeuges können als scharfkantige Abkantungen ausgebildet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen verhältnismäßig kleinen Abkantradius zu verwirklichen, um unter Reduzierung von Kerbwirkung eine hinreichende Kantenpressung und folglich Verfestigung des metallischen Rohrwerkstoffes an den Abkantungen des Umformwerkzeuges zur Erzeugung einer optimalen Dichtwirkung zu erreichen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 das Umformwerkzeug einer Umformpresse in schematischem Vertikalschnitt mit Umformstempeln und eingesetztem Rohling in der Ausführungsform eines Rundrohres,
2 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach 1 im Zuge des Einfahrens des Dichtdornes eines Umformstempels in das zugeordnete Rohrende und
3 den Gegenstand nach 1 nach dem Einfahren des Dichtdornes und Aufbiegen des betreffenden Rohrendes unter Erzeugung von Dichtwirkung.
In den Figuren ist ein Umformwerkzeug 1 für eine Umformpresse zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbes. Aluminium, im Wege einer wirkmedienunterstützten Warm- oder Kaltumformung dargestellt. In das Umformwerkzeug 1 sind stirnseitig Umformstempel 2 mit Hochdruckbohrungen 3 einfahrbar, welche auf einen in einer formgebenden Gravur 4 befindlichen als Rohr 5 ausgebildeten Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten. Der Umformvorgang wird durch unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit unterstützt.
Die Umformstempel 2 weisen stirnseitig jeweils einen in die beiden Rohrenden 6 einfahrbaren Dichtdorn 7 auf. Die Rohrenden 6 kragen um ein vorgegebenes Maß M über die beiden Endbereiche 8 des Umformwerkzeuges 1 vor. Die Endbereiche 8 des Umformwerkzeuges 1 weisen jeweils eine die vorstehenden Rohrenden 6 umgebende Abkantung 9 auf. Die Rohrenden 6 werden durch die einfahrenden Dichtdorne 7 unter Erzeugung von optimaler Dichtwirkung zwischen den Dichtdornen 7 und den Rohrenden 6 in im Wesentlichen radialer Richtung aufgebogen bzw. nach außen umgebogen.
Die Dichtdorne 7 besitzen umfangsseitig jeweils eine dem Innenumfang der Rohrenden entsprechende erste Anformfläche 10, an die sich eine bogenförmige zweite Anformfläche 11 unter konischer Erweiterung anschließt, die schließlich in den Umfang des Umformstempels 2 übergeht. – Nach dem Ausführungsbeispiel sind die Abkantungen 9 an den Endbereichen 8 des Umformwerkzeuges 1 bzw. seiner Gravur 4 als scharfkantige Abkantungen zur Erzeugung einer hohen Kantenpressung und folglich Dichtwirkung ausgebildet.

Claims

Umformpresse mit einem Umformwerkzeug zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbes. Aluminium, im Wege einer wirkmedienunterstützten Umformung und mit in das Umformwerkzeug einfahrbaren Umformstempeln mit Hochdruckbohrungen, welche auf einen in einer formgebenden Gravur befindlichen als Rohr ausgebildeten Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit den Umformvorgang unterstützt, wobei die Umformstempel (2) stirnseitig jeweils einen in die Rohrenden (6) einfahrbaren Dichtdorn (7) aufweisen, wobei die Rohrenden (6) um ein vorgegebenes Maß (M) über die Endbereiche (8) des Umformwerkzeuges (1) vorkragen, wobei die Endbereiche (8) des Umformwerkzeuges (1) jeweils eine die vorstehenden Rohrenden (6) umgebende Abkantung (9) aufweisen, wobei die Dichtdorne (7) umfangsseitig jeweils eine dem Innenumfang der Rohrenden (6) entsprechende erste Anformfläche (10) aufweisen, an die sich eine bogenförmige zweite Anformfläche (11) unter konischer Erweiterung anschließt, und wobei die Rohrenden (6) durch die einfahrenden Dichtdorne (7) unter Erzeugung von Dichtwirkung zwischen den Dichtdornen (7) und den Rohrenden (2) in im Wesentlichen radialer Richtung aufgebogen werden.
Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantungen (9) an den Endbereichen (8) des Umformwerkzeuges (1) als scharfkantige Abkantungen ausgebildet sind.
Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantungen (9) an den Endbereichen (8) des Umformwerkzeuges (1) einen geringen Abkantradius aufweisen.