DE1452773A1

DE1452773A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von Werkstuecken,insbesondere Blechteilen

Info

Publication number: DE1452773A1
Application number: DE19641452773
Authority: DE
Inventors: Mueller Dipl-Ing Erhard; Riehle Dipl-Ing Karl
Original assignee: MUELLER FRITZ PRESSENFAB
Current assignee: MUELLER FRITZ PRESSENFAB
Priority date: 1964-09-10
Filing date: 1964-09-10
Publication date: 1969-07-17
Also published as: DE1452773B2; DE1452773C3

Description

"VPrfahren und Vorrichtung zum Umformen von Werkstücken, inebeeöndere Blechteilen" Die Erfindung betrifft ein `'erfahren zum Umformen von, Werkstücken, insbesondere Blechteilen, unter Verwendung eines mindestens mittelbar auf das Merkstück wirkenden, hydraulischen Druckmittels und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei bekannten Verfahren wird mit Hilfe von Sprengstoff oder von elektrolytischer YIassernersetzung der Blechteil mit grosser ßeechwindiAkeit umgeformt. Die Verwendung von Sprengstoff bedingt die Einhaltung von Sicherheitsvorschriften, denen gemäss die Umformung praktisch nur im Freien stattfinden kann. Zum Umformen mit elektrolytischer Wasserzer= netzung werden wegen grosser Kapazitäten fair die Speicherung und schnellet Preimachung von elektrischer Energie umfangreiche Anlagen gebraucht Die Erfindung hat ein einfeehes Umformungsverfahren zum Ziel, das nur einen geringen Aufwand erfordert. Dieses ziel wird gemäne der Erfindung dadurc'1 erreicht, dass einer u.iter der i7irkung einen Energiespeich-3rn stehenden Flüssigkeitsmenge

der Weg in Richtung einen Arbeiteraumee, der vom Werkstück

und von einen diente Werketgak aufnehmenden und dessen Ver#

tormu entepreohend egegebildeten Werkzeug begrenzt ist,

schnell freigegeben wird; ®o dann die Plüsaigkeitemenge

durch den $nergieepeioher stark beeohleunigt und das Werk-

etüok aneohiieeneud unter der Wirkung der der flüseigkeite-

menge innewohnenden Bewegung®energie umgeformt wird. Bei

dein erfindungegemä®een Verfahrens wird die Mesigkeitsmenge

ros llnergtoepeloher unter rascher Beeohleuaiguxeg in Be-

wegung genstet. Die der Plüseigkeitemenge innewohnende,

kintinohe Energie dient Rum Umformen des 'derketUokea, wobei

eine als "Waesereohlagn bekannte Erscheinung ausgenützt

wird. Die Wirkung der Plüssigkeitemenge ist um so grösser,

je gröe$er Ihre Geschwindigkeit ist und je schlagartiger

deren Bewegung vom Vderkatitck abgebremst wird. Das Verfahren

nach der Epfindung kann in jeder Werkstatt unter Verwendung

einer einfach ausgebildeten Vorrichtung durchgeführt werden.

In y:eiterbildung der Erfindung tvird das ii?erkstück unter

etatiechem Megigkeitsdruck vorgeformt und anschllessend

durch die kinetische Energie der Plüssigkeitsmenge nach-

geformt. herbei werden Vorformen und Nachformen in vor-

teilhafter Weise in der gleichen Vorrichtung durchgeführt.

Die Aufteilung des Herstellungsvorganges in mehrere Verfahrensstufen hat den Vorteil, daß beim Vorformen mit Drtloken gearbeitet werden kann, die wesentlich kleiner sind als die für die Endverformung benötigten Drücke. Die Drücke für die Voruwformung können mit handelsüblichen Hoch- oder üäohetdruckpumpen erzeugt werden. Dabei wird unter Verwendung von hohen oder höchsten Drücken die gewünschte Endform des Werkstücks nicht erreicht, sondern es bleibt ein kleines Reetver., formfflasoll übrig, welches nur unter Zuhilfenahme von allerhöchsten spezifischen Drücken beseitigt werden kann Diese@hohen spezifischen Drifeke entstehen bei der EndverforMing eines vorgeformten Werkstücke in umeo größerer Höhe, je kleiner die notwendige Restverformung ist, weil da= dIe kinetische Energie der in Bewegung befindlichen glüse@gkeiteaenge auf kleinen und kleinsten Wegen in oerfosarbeit umgesetzt wird.

Eine Untererfindung besteht in einer Vorrichtung zur Durch-

führung den Verfahrene, bei der die Plüseigkeitemenge in

den Vorratsraum unter die Wirkung den Energiespeichers

zu stellen ist und durch ein schnell, insbesondere schlag-

artig, äiffenbaree Absperrorgan von dem Arbeitsraum getrennt

ist, der durch das Verketück und da® dieses Verkstück dicht

aufnehmende sowie dessen Verformung entsprechend ausge-

bildete Werkzeug begrenzt ist. und bei der die Flüssigkeite-

menga nach den schnellen öefnen den Abaperrorganee rasch

in den Arbeitsraum flieset und die zur Verformung be-

stimmte s*elle des Werkstücke mindestens mittelbar be-

aufechlagt.

Das Absperrorgan ist in vorteilhafter Weise als Brech-

platte ausgebildet, die beim Überschreiten eitre® bestimmten

Drucke® in der Plüeeigkeitemenge dieser schlagartig den

feg freigibt, so daee diese unter der Wirkung den vorge-

epanaten, inabeeondere als Gasfeder ausgebildeten Energie--

speichere aus dem Vorratsraum in den Arbeitsraum "geschossen"

wird. -

Der vom Ulerk®tück und vom rerkzeug begrenzte Arbeitsraum

kann bei noch geschlossenem Absperrorgan mindestens teil-

weine mit Flüssigkeit gefüllt sein. Der Duftraum zwischen

der zu beschleunigenden flüeeigkeitemenge im Vorraterawa

und der statischen Plüsefgkeitemenge im Arbaiteraum ist

massgebend für die Mime des ümformvorgangen.

Soll das

VerketUok nur an einer Stelle oder an mehreren Stellen

verformt werden, ®o hat es sich als vorteilhaft erwiesenf'.

swischen das Werkstück und die zu bewegende Flüssigkeits-

menge einen deren Wirkung auf das Werkstück begrenzenden

Begrennungekörper vorzusehen. Dieser Körper dient zum

Stehern des Umformvorgangeü und kann Stellen-von der

mittelbaren oder unmittelbaren Beaufechlagung durch die

bewegte ?lüeeigkeitemenge freihalten.

In der Zeiohnung sind zwei Vorrichtungen zur Durchführung

des Verfahrene als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes'

der Erfindung eahematieeh dargestellt. Es zeigen

pig. 1 einen hängsechnitt durch das erste Aueführungs=-

beispiel vor einem Verformungsvorgang

Figo 2 einen der Pig. 1 entsprechenden Längsschnitt nach

dem Verformungsvoxgang

Big. 3 einen Teillängssahnit-b des zweiten Ausführungs-

beispi&a in anderem Maßstab

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV in Fige 3.

Ein rohrförmiges,. als Blechteil ausgebildeten Werkstück 1

ist in ein aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3 be-

stehendes Y.Terkzeug,eingesetzt. An beiden Enden des Werk-

stücken 1 ist ein Dichtring 4. und 5 vorgesehen, der zum

Abdichten

dem !Merkstück 1 und dem Unterteil 2

oder Oberteil 3 vorhandenen Spaltes dient, Das ;:erkzeug 2, 3

weint eine Ausnehmung 6 auf, welche der. Endform des Werk-

stückes 1 entspricht. Die Ausnehmung & ist über einen

Kanal ?, über ein Absperrventil 8 und einen Kessel 9 mit

einer Saugpumpe 10 verbunden.

Bin vom Werkstück 1 und vom Werkzeug 2,3 begrenzter Arbeits-

raum 11 ist zum Teil mit Plüesigkeit gefüllt. Der Arbeits-

raum 11 ist durch eine Brechplatte 12 begrenzt, zwischen

welcher und der Flüssigkeit ein Luftraum 13 vorhanden Ist.

Die Höhe dieses Luftraumes ist massgebend für die Härte

de a Umformvorgange e .

Auf dem Rand der in den Oberteil 3 des V'ierkzeugs eingelegten Brechplatte 12 steht ein hülsenartiger Vorratskörper 14 auf, dessen Planach 15 mittels durch den Oberteil -3 hindurchgeführter Schrauben 16 mit dem Untertell 2 verschraubt ist. Eine am unteren Ende des Vorratskörpere 14 vorgesehene Dichtleiste 17 drückt auf einen veret-ärkten Rand 18 der Brechplatte 12, die zugleich als Dichtung zwischen dem Vorr$tekörper 14 und dem Oberteil 3 ausgebildet ist.
Ein Vorratsraum 19 im Vorratskörper 14 ist etwas über die Hälfte mit Flüssigkeit gefüllt. An dem dem Werkzeug 2,3 benachbarten Teil des Vorratskörpers 14 ist eine Anachlu$satelle 20 vorgesehen, an die eine handelsübliche Hoch-oder HöcC3ruckpumpe 21 angeschlossen ist, die zum Fördern von Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 22 in den Vorratskörper 14 dient. Ein Überdruckventil 23 überwacht den von der Pumpe 21 erzeugten Druck.
Eine obere Anschlußstelle 24 ist über ein Absperrventil 26 mit einem unter Druck stehenden Ge,sspeicher 25 verbunden. Ein Absperrventil 27 dient zum Entlasten des Vorrats raumee 19. An Stelle des Gasspeichers kann ein Verdichter ver#iendet werden.
Bei geschlossenem Absperrventil 27 wird der Vorräteraum 19 mit dem Gasspeicher 25 verbunden, wodurch das im Vorratsraum 19 befindliche Gas, insbesondere Luft, unter einen bestimmten Druck gesetzt wird. Nach dem Schliessen des Absperrventils 26 wird Flüssigkeit in den Vorratsraum.19 unter Verdichtung des im Vorratsraum befindlichen Gases so lange eingepumpt, bis beim Erreichen eines in Grenzen vorbestimmten Hoch- oder Höch$tdruckes die Brechplatte 12 bricht. Die unter der Wirkung des hochgespannten Gases im Vorratsraum 19 stehende Flüssigkeitssäule schiesst in den Arbeitsraum 11, wo sie auf die darin befindliche Flüssigkeitsmenge trifft, und ihre Bewegungsenergie über diese Flüssigkeit auf das Werkstück 1 überträgt, wodurch dieses entsprechend der Auenehmung 6 im ilerkzeug 2,3 verformt wird. Bei der %set$ung der Bewegungsenergie in Verformungsenergie können zwei Etappen unterschieden werden: In der ersten Etappe wird das Werkstück 1 an die Form des Qerkzeuges 2,3 angelegt, wobei fast der ganze Werkstoff des Werketüokee zum Fliessen kommt, und auch solche Zonen, welche nicht im Bereich der Ausnehmung des Werkstückes 2, 3 liegen. As Ende der ersten Etappe liegt das Werkstück 1 nahezu »"Werkzeug 2, 3 an.
Zu Beginn der zweiten Etappe wird die in Bewegung befindliche Plüssigkeitsoenge wegen der Anlage des Verkstückes an dem 'lerkaeug schar! abgebremst, wodurch hohe Drücke ausgebildet werden, welche den bei einem Wasserschlag auftretenden Drükken entsprechen. Das Verhältnis der Flüssigkeitsmenge zur Gasmenge in Vorratskörper 1?!, die Grösse der Flüssigkeits-menge und den %tftraumee 13 im Arbeitsraum 11 und die Irtihe den Drucken im Vorratskörper 14, welcher Druck zum Brechen der Brechplatte 12 führt, sind hierbei eo gewählt, dass das Werketüoklwährend des Unformvorganges voll an das Vierkzeug 2, 3 angelegt und scharfe Kanten und Radien in gewUneehtem Masse ausgeprägt ;erden.

Die Figur 2 neigt das erste Ausführungsbeispiel nach be-endetem Uniformvorgang, wobei das hier mit 28 bezeichnete, umgeformte Werkstück am Werkzeug 2,3 anliegt und das mit 29

.

bezeichnete und aus d,er Brechplatte ausgebrochene Stück

im Werkzeugunterteil 2 liegt

Zur mindestens teilweisen Evakuierung.der vom Werkstück 1

und Werkzeug 2, 3 begrenzten Ausnehmung 6 kann unter

Öffnen des Abeperrventile 8 der Keesel 9 dienen, den

die Pumpe 10 auf einem bestimmten Unterdruck zu halten

suchte Es ist auch möglich, die Auenehmung 6 durch eine

ins Freie führende Öffnung mit der Aussenluft au verbinden,

so dann während des Umformvorgangee in der Auenehmung 6

kein Druck entsteht.

Der Umfƒrmvorgang kann auch in zwei Stufen durchgeführt

werden, Wobei in der ersten Stufe des Werketüok i unter

statischem Druck an das. Werkzeug 2, 3 angelegt wird, ent-

sprechend der vorher beschriebenen ersten Etappe. Hierzu

kann eine Gas- oder Flüeeiekeitepumpe an des- Arbeitsraum 11

angeschlossen sein, die zur Erzeugung des etatisehen Druckes

dient. Erst in der zweiten Stufe wird dann das Werkstück

unter Ausnutzung der Bewegungsenergie der im Vorratsraum 19

befindlehen FlUenigkeitemen3e entsprechend der vorbe-

achriobeenem zwelteri Etappe fertig geornio

Au 0t9110 der- ßreohp!atte 12 "kann auch ein anderes Aheperr--

org4n vänrende t werdent r -9B9 ei)! ge l-l elrgßgrtr tlg zu - O.ffnender -

r > derßleioh-On 9

Das zweiteusfungseisil unterscheidet eich von dem

erste f6Lr!f.@@ Im Wesentlichen a4-dur-Qhp dann

die hier mit 31 bezciAA-ete unnchmung- nur eer Seite

des mit 37,und 38 bezeichneten Werkzeuges rorigeohen ist.

und 4488 Dieb- in Vrorketok 34 ein Besrungungekörper 32 be- .

Undet t der eine der Ausgehmt4ng 31 entsprechende und

dieser Seite vorgesehene Öffnung 33 aufweist--Auf der der Öffnung 33 gegenüberliegenden Aueseneeite sind an dem Begrenzungskörper 32 im Abstand voneinander zwei Teisten 36 angebraeht..Z"ischen diesen Teisten 36 befindet sich eine Schweissnaht 35 des trerkstüekes 34. Der Verdrängungskörper sitzt gt geringem Spiel im Werkstück 34. Während der Umformung_#pflanzt sich der von der Flüssigkeitsmenge

aus dem Vorrgteraum '!9 herrührende Stoss durch die Öff-

nung 33 im Bp4renzungskörperh 034 und legt das Vprk-

stüox 34 an das @;erkzeug 37, 38 an. Zugleich werden die beiden Leis'zen 36 des Begrenzungskörpers Rückatosawirkung bei Strahlumlenkung an das Jerkstüek angepreest, woduroh bei der Umformung die im Verkstück 34 entstehenden, tangentialen Zugspannungen von der Schweißnaht 35 weitgehendferngehalten werden. Durch Verwendung des Begrensungskörpere 32, der jeweils den Erfordernissen entsprechend ausgebildet ist, können Spannungen an bestimmten Stellen des Werkstückes vermieden werden.

In ähnlicher Weise können Begrenzungskörper als Faltenhalter verwendet werden, wobei sie passend in das umzu- formende Werkstück eingelegt, verhindern, dass sich beim Umformen des Werkstückes an Stellen grosser tangentialer oder in Imngerichtung wirkender Spannungen Falten bilden. U.ter Verwendung des Verfahrens und einer entsprechend ausgebildeten Vorrichtung können auch andere als rohrförmige Verkstücke umgeformt werden, z. B. plattenförmige Werk- stücke, wobei die Verhältnisse jeweils so zu wählen sind, dass eine vorbestimmte Umformung stattfindet und Konturen genügend scharf ausgebildet werden.

Claims

A -n- s- ü

1. Verfahren zum Umformen von Werkstücken, insbesondere Blechteilen, unter Verwendung eines mindestens mittel- bar auf. das V'erkstücIc wirkenden, hydraulischen Druck- mittels, dadurch g te k e n n z e i c h n e t , dass einer unter der Wirkung -eines Bnergiespeichers stehenden Plüsaigkeitsmenge -der Weg in Richtung eines vom Werkstück (19 4') und von einem dieses Werke zück aufnehmenden und dessen Verformung entsprechend aus- gebildeten Wirkzeug (2, 39 37, 38) begrenzten Arbeite- raumes (11) schnell frnigegeben wirf, so dass die Flüssigkeitsmenge durch den Energiespeicher stark beschleunigt und das "(-."rlsstüek anschliessend unter der Wirkung der der Plplasigkeitedenge innewohnenden Bewegungsenergie umgeformt wird. 2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , das. die Plüssigkeitemenge und eine als Energiespeichc;r dienende Gasmenge in einem Vorratsraum (19) hintereinandergeschaltet unter Drun1- gesetzt werden und dasig ein zwischen- dem und dem Vorratsraum '.@! cgendew Absper:7organ 12. 3 0 schnell geöffnet wird. 3a Verfahren nach einem der vorhergeho-nden fsr@ oprücne ,. da-. durch g -e k e n n z e i c h n e t , das. das . Werkstück (1, 3$) unte-1: statischem I?lüssigkei-Ladruck vorgeformt und anschlic gsend durch die kx.riet fische Energie der @lüsäiglce-1 amei@ge nachgeformt wird. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhe-r&henden Anehrüche 4, dadurch g e k e n n @. z e i o h n e t n da$o die f1 üsszgkeitemenge in dem

Vorratoraum (11) unter lie Urkung des Energiespeichers au stellen i.gt und durch ein schnell, insbesondere echla$artig, Iiffenbares Absperrorgan (129 34) von dem durch das Wertück (1. 34) und den dieses Werkstück dicht aanehg$nden sowie dessen Verformung entsprechend auedebtldeten Werkzeug (2, 3; 37,38) begrenzten Arbeits- raum (11) getrennt ist und dass die Flüssigkeitsmenge nach dem sebnellen Öffnen des Absperrorgans rasch in den _Arbsltert tleet uni die zur Verformung bestimmte Stelle den Vorkatüaxen miadestene mittelbar beauf- @eeh@.e@t. - . Voiahth Anspruch 4, dadurch g e k e n n s e i. c h n e t , dass das Absperrorgen als ß"ech- (1:20 3ƒ) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 4. oder 5, dadurch g e k e n m n aa i. o h n e t , dass der vom Werketilck 34) und woge Werkzeug (2, 3; 37, 38) begrenzte Arbei.te- raum (11) bei. noch geschlossenem Absperrorgan (12,30) mindesten® teilweise mit fiüooigkeit ;gefüllt int 4 'T, Vorrichtung sh einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bin 6! dreh ,g o ken n n e i. c h, n e t , eines als den Vcrrator(19) rindeete ne eine pQkmtttel-.- quelle (21, 25) o,gsechasaen iet$. Vorrichtung h einem der vorhergehenden ,epriche 4 bin 7, dadurch ,g e k e n n % e i e h n e t 9 dann am den von Weug (*2" 31 57. 56) und vom Werk,-- et@ßk ( 1. 34) begrenzten, der npiteren fom den We# ntüoken entepr:ahenden liohlraum (6r 31) ein gaud-_ Organ (9f 10) enchlcsnen ist, Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Kaprüche

4 bis 8, dadurch g e k e n n z e ich n e t , dass zwischen dem YJerkstück (34) und der zu bewegenden Flüssigkeitsmenge.ein deren Wirkung auf das Werkstück begrenzender BegrenzunGskörper (32) vorgesehen ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e-k e n nz e i e h n e t , dass bei rohrförmigem Werkstück (34) der Begrenzungskörper (32) ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist und an-seiner von einer Durchbrechung (33) für die Weiterleitung des von der bewegten Flüssigkeitsmenge herrührenden Stosses abgewandten Aussenseite mindestens eine Anl@,a.#eleiste (36) für die Anlage des Begrenzungskörpers am Werkstück hat, 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Begrenzungskörper (32) mit geringem Spiel in das Werkstück (34) eingesetzt ist. - -