DE10236296A1

DE10236296A1 - Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern

Info

Publication number: DE10236296A1
Application number: DE10236296A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr.-Ing. Prier; Christof Dipl.-Ing. Merten
Original assignee: Schuler Hydroforming GmbH and Co KG
Current assignee: Schuler Hydroforming GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: DE50300265D1; EP1388381A1; ES2236655T3; ATE287303T1; DE10236296B4; EP1388381B1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder, die zum Umformen von als Doppel- bzw. Mehrkammerprofil vorliegenden Hohlkörpern mit Dichtstempeln, die durch eine Nut, in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinanderliegende Stempelköpfe unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs eingelegten Doppelkammerprofils dichtend verschließen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist, ist der Dichtstempel als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante der Trägerplatte nach innen zurückversetzten Stempelköpfe entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante ausgebildet, wobei die Dichtkante im Nutgrund an jeweils den Anfängen der Nut eine Materialanhäufung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder, die zum Umformen von als Doppelkammerprofil vorliegenden Hohlkörpern mit Dichtstempeln, die durch eine Nut, in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinanderliegende Stempelköpfe unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs eingelegten Doppelkammerprofils dichtend verschließen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist.

Das Innenhochdruck-Umformen ist hinlänglich bekannt und in der einschlägigen Literatur beschrieben (vgl. DE-Z "Werkstattechnik 79 (1989)", VDI-Fortschrittsberichte, Reihe 2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987). Es wird vorzugsweise zum Herstellen unterschiedlich geformter Hohlkörper aus einem Halbzeug, beispielsweise ein rohrförmiges Werkstück, angewendet. Ein Rohrabschnitt, z.B. aus Stahl oder Kupfer, wird dabei in ein mehrteiliges Innenhochdruck-Umformwerkzeug ohne feste Innenmatrize mit von Axialzylindern betätigten Dichtstempeln bzw. Umformstößeln eingelegt. Nach dem Verschließen der Enden des Rohrabschnitts durch die Dichtstempel wird der Rohrabschnitt mit Hilfe eines geeigneten Druckmittels mit hohem Innendruck beaufschlagt und unter gleichzeitiger Beaufschlagung mit axialem Druck (durch die Dichtstempel) auf die Rohrwandung umgeformt. Der Axialdruck und der Innendruck bewirken, daß sich der Rohrabschnitt an die die endgültige Form des Hohlkörpers aufweisende Innenkontur bzw. -wandung des Konturraums des Umformwerkzeugs anlegt. Beim Innenhochdruck-Umformen wird der Werkstoff in den plastischen Zustand versetzt, der während des gesamten Vorgangs unter Berücksichtigung vom Werkstoffverfestigung und etwaiger Werkzeugkräfte aufrechterhalten wird, Zum Umformen von durch einen Mittelsteg in zwei Kammern getrennten Hohlkörpern, sogenannten Doppelkammerprofilen, ist es in der Praxis üblich, aus Kunststoff hergestellte Dichtstempel einzusetzen. Da ein konventionelles Dichten bei derartigen Profilen nicht möglich ist, sind Kunststoffstempel in den verschiedensten Variationen bekannt, wobei stets der sich unter dem Umformdruck verformende Kunststoff zur Dichtung ausgenutzt wird. Die Kunststoffstempel unterliegen allerdings einem schnellen Verschleiß und außerdem erschweren nach einer gewissen Betriebsdauer an den Kunststoffstempeln verbleibende Deformierungen das Einfahren in ein neu umzuformendes Doppelkammerprofil bzw. verhindern das sogar völlig, so daß spätestens zu diesem Zeitpunkt ein Stempelwechsel erforderlich wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art einen Dichtstempel ohne die genannten Nachteile zu schaffen, der somit insbesondere einerseits äußerst verschleißfest ist und andererseits gleichwohl ausreichende Dichtwirkung bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtstempel als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante der Trägerplatte nach innen zurückversetzten Stempelköpfe entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante ausgebildet ist, wobei die Dichtkante im Nutgrund an jeweils den Anfängen der Nut eine Materialanhäufung aufweist. Indem erfindungsgemäß die Dichtkante im Bereich nur der Anfänge der Nut und im Betriebszustand damit des bis auf den Nutgrund zwischen den Teil-Stempelköpfen in die Nut eingreifenden Mittelsteges bzw. der Trennwand des Doppelkammerprofils mit einer leichten Erhabenheit auf grund der Materialanhäufung in diesem kleinen Bereich der Nut ausgebildet ist, läßt sich der Dichtstempel als sehr verschleißfester Stahlstempel ausführen. Der Mittelsteg bzw. die Trennwand bleibt wie erforderlich über die Länge frei, wobei er aber dennoch an den Anfängen aufgrund der geringen metallischen Materialanhäufung der Dichtkante bei dem in den Kammern des Profils herrschenden Innendruck abgedrückt und gedichtet wird.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruch und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
1 ein Systembild eines allgemein bekannten IHU-Werkzeuges, wobei hier in den beiden Symmetriehälften voneinander verschiedene Bauweisen dargestellt sind;
2 als Einzelheit eines IHU-Werkzeugs in perspektivischer Ansicht einen zum Umformen von Doppelkammerprofilen eingesetzten Dichtstempel bzw. Stempelkopf;
3 den Dichtstempel nach 2 von oben gesehen;
4 den Dichtstempel nach 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV, eingetaucht in ein im Längsschnitt dargestelltes Doppel- bzw. Mehrkammperprofil; und
5 in vergrößertem Maßstab die in 4 strichpunktiert eingekreiste Einzelheit "X".
Von einer üblichen Innenhochdruck-Umform(IHU)-Maschine sind in 1 der Einfachheit halber in einer Zeichnung einmal links und einmal rechts mögliche unterschiedliche Bauweisen eines Werkzeugs 1a bzw. 1b dargestellt. Das Werk zeug 1a bzw. 1b besitzt eine jeweils mit einem Spannrand 2 versehene obere und untere Grundplatte 3 bzw. 4. In einem oberen und einem unteren Grundblock 5 bzw. 6 sind Kontureinsätze 7 und endseitige Einlaufkanäle 8 angeordnet. Auf zu den Einlaufkanälen 8 vorgelagerten Konsolen 9 sind Axialzylinder 10 befestigt, die in diesem Ausführungsbeispiel mit auf einer Dichtstempelverlängerung bzw. einem Dichtstempel 11 angeordneten Dichtstempelköpfen 12 bestückt sind, die beim Beaufschlagen der Axialzylinder 10 in ein zur Umformung in den Werkzeughohlraum 13 eingelegtes, umzuformendes hohlkörperförmiges Werkstück in den Einlaufkanälen 8 des Werkzeugs gleitend eintauchen und von beiden Enden her dichtend verschließen. Zur Aufnahme und Halterung der Dichtstempel weisen die Axialzylinder 10 an ihren den Werkzeuggrundblöcken 5 bzw. 6 zugewandten Enden einen Adapter 16 mit daran angeschraubtem Klemmring 16 auf.
Zum Umformen von als Doppelkammerprofil 17, die durch einen zwischen den Profilwänden 18a, 18b eingebundenen Mittelsteg 19 mit zwei getrennten Kammern ausgebildet sind (vgl. 4), wird ein in 2 gezeigter Dichtstempel 20 als Stahlstempel eingesetzt, der durch eine Nut 21, in die bei der Umformung der Mittelsteg 19 des Doppelkammerprofils 17 eintaucht, wie in 4 gezeigt, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte 22 nebeneinanderliegende Stempelköpfe 20a bzw. 20b unterteilt (vgl. auch 3). Die Teil-Stempelköpfe 20a, 20b sind in Bezug auf die Außenkante 23 geringfügig nach innen, der Dicke der Profilwände 18a, 18b entsprechend, zurückversetzt angeordnet und gemäß deren Kontur mit einer umlaufenden – ausgenommen die Nut 21 selbst – Dichtstufe bzw. -kante 24 ausgebildet. Im Bereich und auf Höhe des Nutgrundes 25, und dort aber nur jeweils an den äußeren Anfängen der Nut 21, ist die Dichtkante 24 mit geringfügigen Materialanhäufungen 26a, 26b, einer leichten Erhabenheit gleichkommend, versehen (vgl. die 4 und 5). Diese sorgen dafür, daß der im übrigen über seine gesamte Länge freiliegende Mittelsteg 19 nur an seinen außenliegenden, an die Profilwände 18a, 18b unmittelbar angrenzenden Enden gedichtet wird.
Es ist somit möglich, trotz des Einsatzes eines sehr verschleißfesten Stahlstempels als Dichtstempel 20 die beim Umformen erforderliche Abdichtung zu gewährleisten.

Claims

Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder, die zum Umformen von als Doppel- bzw. Mehrkammerprofil vorliegenden Hohlkörpern mit Dichtstempeln, die durch eine Nut, in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinanderliegende Stempelköpfe unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs eingelegten Doppelkammerprofils dichtend verschließen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtstempel (20) als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte (22) im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante (23) der Trägerplatte (22) nach innen zurückversetzten Stempelköpfe (20a, 20b) entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante (24) ausgebildet ist, wobei die Dichtkante (24) im Nutgrund (25) an jeweils den Anfängen der Nut (21) eine Materialanhäufung (26a, 26b) aufweist.