DE19653463A1 - Verfahren und Einrichtung zum Ausbauchen von länglichen Hohlprofilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbauchen von längli­ chen Hohlprofilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.

Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine gattungsgemäße Einrich­ tung ist aus dem DE 94 07 812.2 U1 bekannt. In diesem ist eine Einrichtung beschrieben, mit der ein längliches rohrförmiges Hohlprofil zu einem T-Rohrstück aufgeweitet wird. Dazu ist das linear sich erstreckende Hohlprofil in die Gravur eines zwei­ teiligen Innenhochdruck-Umformwerkzeuges eingelegt, welche ei­ nen zu ihrer Längserstreckung senkrecht verlaufenden Abzweig aufweist. Im Abzweig ist ein Gegenhaltestempel geführt, mittels dessen die Erzeugung einer Aushalsung am in den Abzweig sich unter Fluidinnenhochdruck ausbauchenden Hohlprofil kontrolliert erfolgt. Beidenends ist das Hohlprofil von jeweils einem axial auf die Gravur ausgerichteten Verschiebestempel abgestützt. Der Verschiebestempel weist an seiner der Mitte der Längserstreckung der Gravur zugewandten Stirnseite mittig einen Zentrier­ zapfen auf, der in Gebrauchsstellung des Verschiebestempels in das Hohlprofil hineinragt und sich zu seinem Ende hin konisch verjüngt. Der Zentrierzapfen geht anderenends in eine Ring­ schulter des Verschiebestempels über, an der das Hohlprofil ab­ gestützt ist. Diese klemmt in der Anlageposition gemeinsam mit der konischen Fläche des Zentrierzapfens das Profilende ein und bildet dabei eine fluidhochdruckbeständige Abdichtung für das Profil bzw. für die Gravur. Üblicherweise wird die Abdichtung noch durch einen auf dem Zentrierzapfen schulternah angeordne­ ten Dichtring verstärkt. Während des aufweitenden Innenhoch­ druckumformvorganges schieben die zwei sich einander fluchtend gegenüberliegenden Verschiebestempel durch axiale Krafteinlei­ tung auf das jeweilige Hohlprofilende mittels der Schulter Wan­ dungsmaterial des Hohlprofiles zum Ausbauchbereich hin, wobei sie in die Gravur hineingeführt werden. Beim Nachschieben von Wandungsmaterial entsteht zwischen dem Hohlprofil und der Gra­ vur Reibung über eine Reibungsfläche, die sich vom Krafteinlei­ tungsbereich bis zum Ausbauchbereich und bezüglich des Hohlpro­ files vollumfänglich erstreckt. Diese Reibung wirkt der axialen Bewegung des Verschiebestempels entgegen, so daß, um Wandungs­ material zum Ausbauchbereich nachzuliefern, eine sehr hohe Ax­ ialkraft zur Überwindung der Reibungskraft aufgewandt werden muß. Bei Ausübung einer hohen Axialkraft können jedoch aufgrund der dieser Widerstand gebenden Reibung Schäden wie beispiels­ weise Aufstauchungen, insbesondere Falten bzw. Knicke am Hohl­ profil entstehen. Dies ist um so wahrscheinlicher, je weiter der Bereich der Krafteinleitung vom Ausbauchbereich entfernt ist, da sich die Reibungsfläche vergrößert und damit die aufzu­ bringende Axialkraft erheblich erhöht werden muß, um die ge­ wünschten Druckspannungen in den Ausbauchbereich zu übertragen. Somit ist es bislang unmöglich, bei relativ langen Hohlprofilen durch einfaches aufweitendes Innenhochdruckumformen etwa mittig eine Ausbauchung ohne Faltenbildung zu erzielen, so daß bei dem Umformen derartiger Hohlprofile sich ein maximaler Teileaus­ schuß ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, bzw. eine gattungsge­ mäße Einrichtung dahingehend weiterzubilden, daß in einfacher Weise mittels aufweitenden Innenhochdruckumformens Ausbauchun­ gen an Hohlprofilen nahezu beliebiger Länge und unabhängig von der Lage des Ausbauchbereiches durchgängig prozeßsicher herge­ stellt werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 11 hinsichtlich der Einrichtung gelöst.

Dank der Erfindung wird eine Krafteinleitung in das Hohlprofil an jeder beliebigen Stelle - sei es punktuell umlaufend oder sei es über eine größere Zylindermantelfläche hinweg - in ein­ facher Weise erreicht. Die bisherige Festlegung auf die Beauf­ schlagung des Hohlprofilendes zur Krafteinleitung entfällt. So­ mit kann die Beaufschlagung gezielt in die Nähe des Ausbauchbe­ reiches versetzt werden, wobei zur Übertragung der Schubspan­ nungen nur geringe axiale Wege zurückgelegt werden müssen.

Gleichzeitig wird durch die Positionsversetzung der Kraftein­ leitung vom Hohlprofilende weg die Reibungsfläche zwischen dem Hohlprofil und der Gravur während des Innenhochdruckumformens beim Nachschieben von Wandungsmaterial erheblich verringert, so daß zum einen zur Krafteinleitung nur vergleichsweise geringe axiale Druckkräfte aufgebracht werden müssen und zum anderen durch die geringen vermittels des Verschiebestempels aufzubrin­ genden axialen Druckkräfte aufgrund der gleichfalls geringen widerstandgebenden Reibungskraft keine Schäden am Hohlprofil in Form von Faltenbildung oder Knicken beim Nachschieben auftre­ ten. Dies wirkt sich ganz besonders bei langen Hohlprofilen positiv aus, so daß ein schadloses Ausbauchen weit vom Hohlpro­ filende weg liegender Stellen möglich und damit eine hohe Prozeßsicherheit gegeben ist.

Des weiteren werden durch die entsprechend der Reibungsfläche relativ geringen Reibungskräfte und die bezüglich der Gefahr von Faltenbildung risikolos weit über das übliche Maß steiger­ baren, über den Verschiebestempel wirkenden Axialkräfte hohe Um­ formgrade ermöglicht, so daß die Länge der Ausbauchungen - von der Längserstreckung des Hohlprofiles aus in radialer Richtung gesehen -, beispielsweise von Aushalsungen beträchtlich gestei­ gert werden kann ohne Qualitätsverluste des Hohlprofils hin­ sichtlich Festigkeit und Belastungsfähigkeit hinnehmen zu müs­ sen. Infolge der Verminderung der zum Nachschieben aufzubrin­ genden Axialkraft entsteht ein verringerter apparativer Auf­ wand. Darüber hinaus ist auch eine niedrigere Zuhaltekraft auch bei langen Hohlprofilen erforderlich, da bei gleichbleibenden Druckverhältnissen die wirksame projizierte Bauteilfläche, an der das beim Umformvorgang unter Druck stehende Fluid angreift und das Innenhochdruckumformwerkzeug zu öffnen versucht, auf­ grund des durch die Stellung des Verschiebestempels axial ver­ kleinerten Druckraumes geschmälert ist. Daher kann die Umform­ presse apparativ hinsichtlich der aufzubringenden Zuhaltekraft des Pressenstößels vereinfacht werden. Weiterhin wird durch die Verkleinerung des Druckraumes und damit des Fluidfüllvolumens die Befüllzeit verringert und damit die Prozeßzeit verkürzt. Dies macht sich gerade bei langen Hohlprofilen besonders be­ merkbar.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 ausschnittsweise in einem seitlichen Längsschnitt einen innerhalb eines Hohlprofiles geführten Verschiebestempel der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem seitlichen Längsschnitt mit in die Gravur eingelegtem Hohlprofil beim Aufweitvorgang.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines länglichen Hohlprofiles 1 dargestellt, in dem ein Verschiebestempel 2 einer Einrichtung zum Ausbauchen von Hohlprofilen 1 mittels Innenhochdruckumfor­ mens axialbeweglich geführt ist. Der Verschiebestempel 2 ist an seiner dem hier nicht gezeigten, jedoch durch einen Pfeil rich­ tungsweisend angedeuteten Ausbauchbereich des Hohlprofiles 1 zugewandten Stirnseite 3 in Form eines Kegelstumpfes ausgebil­ det.

An der konischen Anschrägung 4 der Stirnseite 3 liegt umfäng­ lich ein ringförmiges Dehnelement 5 an, dessen Innendurchmesser in seiner Verlaufsform der Anschrägungsfläche der Anschrägung 4 entspricht. Das Dehnelement 5 sitzt dabei quasi keilartig auf der Anschrägungsfläche auf. Das Dehnelement 5 kann beispiels­ weise ein Elastomer oder ein Ring aus Federstahl sein, wobei im Falle eines Elastomers dieses zur ausreichenden Übertragungsfä­ higkeit von Schubspannungen und im Hinblick auf eine möglichst lange Betriebslebensdauer eine Shore-Härte ab etwa 80 aufweisen sollte. Hierbei ist wichtig, daß ein Werkstoff hoher Viskosität höhere Schubspannungen übertragen kann als ein Werkstoff nied­ riger Viskosität. Ein Elastomer ist dahingehend auch günstiger als ein Federstahldehnelement, daß das Elastomer sich bei der Anpressung an jede beliebige in gewissen Grenzen von der unbe­ aufschlagten Querschnittsform des Elastomers abweichende Quer­ schnittsform des Hohlprofiles 1 anschmiegen kann. In Richtung der Ausbauchstelle dem Dehnelement 5 vorgeschaltet ist ein Dichtring (O-Ring) 6 auf der Anschrägung 4 des Verschiebestem­ pels 2 angeordnet.

Der Verschiebestempel 2 weist zentral eine axial verlaufende Durchführung 7 auf, in der ein als Vorrichtung zur Erzeugung der axialen Druckkraft für die radiale Anpressung des Dehnele­ mentes 5 dienender Rückzugsstempel 8 mit seinem Schaft 9 ver­ schiebbar geführt ist. Der Kolben 10 des Rückzugsstempels 8 ist der Stirnseite 3 des Verschiebestempels 2 in Richtung des Aus­ bauchbereiches 22 vorgelagert.

Zum Nachschieben wird vor dem für die Umformung des Hohlprofi­ les 1 notwendigen Fluidhochdruckaufbau der Rückzugsstempel 8 entgegen der Nachschieberichtung des Verschiebestempels 2 axial zurückgezogen, wobei der die Stirnseite 3 des Verschiebestem­ pels 2 zum Kolben 10 des Rückzugsstempels 8 hin etwas überra­ gende Dichtring 6 zusammengepreßt wird. Dabei vergrößert dieser elastisch seinen Außenumfang und preßt sich umlaufend an den Innenumfang 11 des Hohlprofiles 1. Dadurch wird eine vorläufige Abdichtung des Hohlprofiles 1 nach außen hin erreicht. Gleich­ zeitig wird das Dehnelement 5 durch die Pressung des Dichtrin­ ges 6 aufgrund seiner Anlage am Dehnelement 5 entgegen der Nachschieberichtung zurückgedrängt, wobei er sich elastisch aufweitet und dabei radial auseinandergetrieben wird und durch die aus der Ausbildung der Anschrägung 4 und seinem verlaufs­ förmig auf diese abgestimmten Innendurchmesser resultierenden Keilwirkung an das Hohlprofil 1 angepreßt wird. Das Kraftüber­ tragungsmittel zur Übertragung der axial gerichteten vom Rück­ zugsstempel 8 aufgebrachten Druckkraft für die radiale Anpres­ sung an das Hohlprofil 1 wird somit von der konischen Anschrä­ gung 4 gebildet.

Wird nun der Innenhochdruck aufgebaut, wird der Kolben 10 da­ durch erheblich stärker auf den Dichtring 6 gepreßt. Gleich­ falls preßt der Innenhochdruck über das Spiel 12 zwischen dem Kolben 10 und dem Hohlprofil 1 unmittelbar den Dichtring 6 nach hinten auf das Dehnelement 5, welches dadurch über seine Keil­ führung und seine elastische Kompressibilität mit hoher Kraft an den Innenumfang 11 des Hohlprofiles 1 gepreßt wird. Die fluid­ hochdruckdichte Dichtwirkung nach außen wird dabei gemeinsam vom Dichtring 6 und vom Dehnelement 5 erzeugt. Durch die radia­ le Anpressung des Dehnelementes 5 an das Hohlprofil 1 und seine bei bestehender Elastizität hohe Shore-Härte kann das Dehnele­ ment 5 nun hohe Schubspannungen infolge einer axialen Verschie­ bebewegung des Verschiebestempels 2, also einer axial eingelei­ teten Druckkraft in Richtung der Ausbauchstelle 22 auf das Hohlprofil 1 übertragen, um faltenbildungslos Wandungsmaterial des Hohlprofiles 1 zur Ausbauchstelle 22 zu liefern. Anders ge­ sagt wird hier eine axiale Druckkraft radial in das Hohlprofil 1 bei in axialer Richtung gleichbleibender Kraftwirkung über­ tragen, wobei dies mittels des Verschiebestempels 2 erfolgt.

Alternativ zum beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es denk­ bar, die Stirnseite 3 im Anschluß an die konische Anschrägung 4 zur Ausbauchstelle 22 hin mit einer radialen Erweiterung zu versehen, zwischen der und dem zylindrischen Abschnitt 13 des Verschiebestempels 2 der Dichtring 6 und das Dehnelement 5 axi­ al gehalten wird. Um eine anfängliche vorläufige Dichtwirkung zu erhalten, muß dazu der Dichtring 6 bezüglich seines Außenum­ fanges mit einem Übermaß relativ zum Innendurchmesser des Hohl­ profiles 1 gefertigt sein, so daß bei Positionierung des Ver­ schiebestempels 2 in die Nachschiebeanfangslage der Dichtring 6 unter Vorspannung am Innenumfang 11 des Hohlprofiles 1 ange­ preßt anliegt. Hierdurch entfällt der Rückzugsstempel 8 und dessen Bewegungsantrieb. Die Anpressung des Dehnelementes 5 an den Innenumfang 11 des Hohlprofiles 1 erfolgt nun allein mit­ tels der Axialkomponente des Innenhochdruckes über die Keilfüh­ rung, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung der axialen Druck­ kraft von einer Fluidhochdruck-Erzeugungsanlage gebildet ist.

Gleichermaßen ist es auch denkbar, zusätzlich auch den Dicht­ ring 6 entfallen zu lassen und das Dehnelement 5 mit einem au­ ßenumfänglichen Übermaß bezogen auf den Innendurchmesser des Hohlprofiles 1 herzustellen, wonach das Dehnelement 5 unter Vorspannung am Innenumfang 11 des Hohlprofiles 1 anliegt. Die Dichtwirkung und die Schubspannungsübertragung werden dabei allein vom Dehnelement 5 getragen. Aufgrund der dazu notwendi­ gen größeren Elastizität des Dehnelementes 5 und der damit ein­ hergehenden verringerten Übertragungsfähigkeit von Schubspan­ nungen ist diese Alternative in der Verwendung für ein Nach­ schieben von Wandungsmaterial für kleinere Ausbauchungen und somit geringe Umformgrade sinnvoll. Bei dieser Alternative ist nicht notwendigerweise die Ausbildung einer Anschrägung 4 der Stirnseite 3 des Verschiebestempels 2 erforderlich, wenn das Dehnelement 5 ausreichend elastisch ausgebildet ist, so daß die Anordnung vom Dehnelement 5 - gegebenenfalls mit vorgeschalte­ tem Dichtring 6 - auch auf einer abgestuften zylindrischen Aus­ bildung der Stirnseite 3 des Verschiebestempels 2 denkbar ist.

Als weitere Alternative ist der Kopf 14 des Verschiebestempels 2 vollzylindrisch ausgebildet und liegt mit Spiel an der Innen­ seite 11 des Hohlprofiles 1 an. Der Kopf 14 weist an seinem Au­ ßenumfang 24 eine Ringnut auf, in der das Dehnelement 5 und der diesem vorgelagerten, unter Vorspannung am Hohlprofil 1 anlie­ genden Dichtring 6 aufgenommen sind. Wie oben beschrieben ist es auch denkbar, allein in der Ringnut das Dehnelement 5 bei gegebener Elastizität unter Vorspannung am Hohlprofil 1 anlie­ gend zu halten. Um größere Schubspannungen in das Hohlprofil 1 einleiten zu können, ist es - wie gesagt - günstig, das Dehn­ element 5 mit einer hohen Shore-Härte und somit relativ gerin­ ger Elastizität auszubilden. Zur Anpressung des Dehnelementes 5 an das Hohlprofil 1 ist in der Stirnseite 3 des Verschiebestem­ pels 2 eine Mündungsöffnung eines im Verschiebestempel 2 ver­ laufenden Fluidkanals ausgebildet, der in einen in den Grund der Ringnut eingearbeiteten Ringkanal einmündet. Der Fluidkanal bildet damit gemeinsam mit dem Ringkanal das Übertragungsmittel zur Übertragung der der Verschiebebewegung des Verschiebestem­ pels 2 entgegengerichteten axialen Druckkraft des Fluiddruckes auf das sich dadurch aufweitende Dehnelement 5.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein In­ nenhochdruck-Umformwerkzeug 15 dargestellt, dessen Gravur 16 linear verläuft und in der das Hohlprofil 1 aufgenommen ist. Von der formgleich zum Hohlprofil 1 konturierten Gravur 16 zweigt radial eine zylindrische Ausnehmung 17 ab, in der ein Gegenhaltestempel 18 geführt ist. In die Gravur 16 und in das Hohlprofil 1 taucht ein Verschiebestempel 2 ein, der hier wie­ derum einen Rückzugsstempel 8 aufweist, von dessen Kolben 10 rückseitig und der Stirnseite 3 des Verschiebestempels 2 ein elastischer Stopfen gehalten ist, der das Dehnelement 5 bildet. Der Stempelschaft 9 des Rückzugsstempels 8 durchsetzt dabei ei­ ne axiale Führungsbohrung 19 des Stopfens. Das Hohlprofil 1 ist beidenends (hier nur ein Ende dargestellt) von jeweils einem Verschiebestempel 2 abgedichtet, wobei jeder Verschiebestempel 2 rückseitig mit einem hydraulisch arbeitenden Antriebszylinder verbunden ist und mit diesem die Nachführeinrichtung zum Nach­ führen von Hohlprofilwandungsmaterial bildet.

Nach dem Einführen des Verschiebestempels 2 und der Einnahme der Nachschiebeposition weist der Stopfen einen entspannten Zu­ stand I auf, in dem er das Hohlprofil 1 nicht berührt. Zum Nachschieben wird nun der Rückzugsstempel 8 zurückgezogen, wo­ raufhin der elastische Stopfen zusammengepreßt wird, sich in Breitenrichtung ausdehnt und einen Spannungszustand II ein­ nimmt. Dadurch wird er an die Innenseite 11 des Hohlprofiles 1 gepreßt, wonach zum einen eine vorläufige Dichtwirkung gegeben ist und zum anderen schon in beschränktem Maße Schubspannungen auf das Hohlprofil 1 übertragen werden können. Wird nun das Hochdruckfluid über einen im Rückzugstempel 8 axial verlaufen­ den Fluidkanal 20 in den Innenraum 21 des Hohlprofiles 1 einge­ leitet und mittels einer Fluidhochdruck-Erzeugungsanlage ein Fluidhochdruck aufgebaut, drückt dieser auf den Kolben 10 des Rückzugsstempels 8, wodurch der Stopfen in erheblichem Maße mehr zusammengequetscht und radial gegen das Hohlprofil 1 ge­ preßt wird.

Sodann können sehr hohe Schubspannungen, insbesondere aufgrund der breitflächigen radialen Krafteinleitung in das Hohlprofil 1 durch ein axiale Bewegung des Verschiebestempels 2 eingeleitet werden. Dieser wird in Richtung der Ausnehmung 17 verschoben, wobei beim Aufweiten des Hohlprofiles 1 durch den Innenhoch­ druck Wandungsmaterial in den am Abzweig der Ausnehmung 17 zur Gravur 16 liegenden Ausbauchbereich 22 nachgeliefert wird. Da­ bei entsteht eine Aushalsung 23 am Hohlprofil 1, die durch kon­ trolliertes Zurückziehen des am Hohlprofil 1 anliegenden Gegen­ haltestempels 18 prozeßsicher ausgebildet wird. Ist der Umform­ vorgang abgeschlossen, wird der Fluiddruck durch entsprechende Maßnahmen an der Fluidhochdruck-Erzeugungsanlage entspannt und der Rückzugstempel 8 in die Lage vorgeschoben, in der der Stop­ fen seinen entspannten Zustand I zurückgewinnt. Danach kann der Verschiebestempel 2 in einfacher Weise aus der Gravur 16 ent­ fernt werden, worauf das Umformwerkzeug 15 geöffnet werden und das fertig umgeformte Hohlprofil 1 entnommen werden kann.

Das Dehnelement 5 kann im übrigen an seinem Außenumfang mit Eindringmitteln versehen sein, mittels derer das Dehnelement 5 beim Anpressen an das Hohlprofil 1 in dieses formschlußbildend eindringbar ist. Durch den Formschluß eröffnet sich zusätzlich eine Möglichkeit Schubspannungen zu übertragen, wodurch noch höhere axiale Kräfte als allein über den oben beschriebenen aus der Anpressung resultierenden Reibschluß in das Hohlprofil 1 einleitbar sind. Dies ist in Anwendungsfällen praktikabel, bei denen es besonders auf hohe Umformgrade und weniger auf die Oberflächenqualität der Innenseite 11 des Hohlprofiles 1 an­ kommt, da diese durch die Eindringmittel plastische Einprägun­ gen erhält. Die Eindringmittel können aus scharfkantigen Hart­ stoffpartikeln bestehen, die am Außenumfang des Dehnelementes 5 aufgebracht oder/und im Außenumfang des Dehnelementes 5 einge­ lagert sind. Des weiteren ist es denkbar, mehrere parallel zu­ einander angeordnete Ringschneiden am Außenumfang des Dehnele­ mentes 5 anzubringen oder anzuformen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Verschiebbarkeit des wandungsma­ terialnachführenden Verschiebestempels 2 innerhalb des Hohlpro­ files 1 bis zur Einnahme seiner zum Nachschieben optimalen Ge­ brauchsstellung kann dieser in einfacher Weise auch als flexi­ bler Dorn in Form von aneinander beweglich angebrachten Teilku­ gelgliedern ausgebildet werden, was zum Nachschieben von Wan­ dungsmaterial bei gebogenen Hohlprofilen 1 von großem Vorteil ist, da der Verschiebestempel 2 durch die entsprechend der Ver­ laufsform des Hohlprofiles 1 angepaßten Gravurform zwangsge­ führt immer dem Gravurverlauf bzw. Hohlprofilverlauf folgen kann.

Weiterhin ist die Krafteinleitung in das Hohlprofil 1 zusätz­ lich direkt axial mittels einer das jeweilige Ende 25 des Hohl­ profiles 1 üblicherweise beaufschlagenden Ringschulter am Ver­ schiebestempel 2 denkbar. Durch die Überlagerung zweier auch örtlich voneinander verschiedener Krafteinleitungsarten ergibt sich jedoch ein statisch unbestimmter Belastungszustand des Hohlprofiles 1, was unter Umständen zu Fertigungsfehlern am Hohlprofil 1 führen kann.

In der Praxis ist es des weiteren anstrebenswert, bei gleich­ artigen Bauteilen eine möglichst exakte und hohe Reproduzier­ barkeit in der Fertigung zu erreichen. Dies wird beim Innen­ hochdruckumformen durch das Kalibrieren erzielt, wobei dieses vor dem eigentlichen Ausbauchvorgang erfolgt. Dadurch wird ver­ hindert, daß das in anderem Falle das Hohlprofil 1 vor dem Aus­ bauchen in einem Preßsitz an der Gravur 16 anliegt, so daß die der Axialkraft widerstandbietende Reibungsfläche zwischen Hohl­ profil 1 und Gravur 16 größer wird und somit die Axialkraft größer als eigentlich notwendig gewählt werden muß. Dazu ist es auch denkbar, daß beim Nachschieben von Wandungsmaterial aus der nach dem Kalibrieren neu eingenommenen Nachschiebeposition des Verschiebestempels 2 heraus auf dem Ausbauchungsbereich 22 abgewandter Seite des Stempelkopfes 14 Falten oder gar Risse am Hohlprofil 1 durch auftretende Zugspannungen auftreten. Beim Ausbauchen und gleichzeitigem Nachschieben als erster Arbeits­ schritt werden diese Nachteile vermieden, wobei zusätzlich ins­ besondere beim formschlüssigen Nachschieben durch das nachträg­ liche Kalibrieren Einprägungen eingeebnet werden können.

Claims (28)

1. Verfahren zum Ausbauchen von länglichen Hohlprofilen mittels aufweitenden Innenhochdruckumformens, wobei während des Ausbau­ chens des Hohlprofiles durch eine von außen mittels eines Ver­ schiebestempels eingebrachte, axial in Richtung des Ausbauchbe­ reiches wirkende Druckkraft Wandungsmaterial des Hohlprofiles Zum Ausbauchbereich hin nachgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Nachschieben aufzubringende axial gerichtete Druck­ kraft radial von innerhalb des Hohlprofiles (1) auf dieses übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung durch Anpressen eines in den Innenraum (21) des Hohlprofils (1) eingebrachten Dehnelementes (5) des Ver­ schiebestempels (2) an den Innenumfang (11) des Hohlprofils (1) unter Ausbildung eines Reibschlusses zwischen dem Dehnelement (5) und dem Hohlprofil (1) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung durch Anpressen eines in den Innenraum (21) des Hohlprofils (1) eingebrachten Dehnelementes (5) des Ver­ schiebestempels (2) an den Innenumfang (11) des Hohlprofils (1) unter Ausbildung eines Formschlusses zwischen dem Dehnelement (5) und dem Hohlprofil (1) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial gerichtete Druckkraft zusätzlich axial in die Hohlprofilenden (25) eingeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung durch Einwirkung des Fluidhochdruckes beim Aufweitvorgang erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung durch radiales Auseinandertreiben eines ringförmigen Dehnelementes (5) erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung durch axiales Zusammenquetschen des Dehnele­ mentes (5) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung des Dehnelementes (5) mittels eines axial beweglichen, im Hohlprofil (1) geführten Rückzugsstempels (8) erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpressen vor dem Erzeugen eines Fluidhochdruckes er­ folgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1) zuerst über seine gesamte Länge hinweg kalibriert und nach bei Fluiddruckentspannung erfolgender Posi­ tionierung des Verschiebestempels (2) innerhalb des Hohlprofi­ les (1) anschließend ausgebaucht wird.

11. Einrichtung zum Ausbauchen von länglichen Hohlprofilen mit einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug, das eine das Hohlprofil aufnehmende und zu diesem formgleich konturierte Gravur be­ sitzt, die zumindest eine radial von der Längserstreckung ihrer Aufnahmeform ausgehende Ausnehmung aufweist und die - samt dem Hohlprofil - beim Umformen abgedichtet ist, und mit zumindest einem die Gravur und das Hohlprofil axial abdichtenden Ver­ schiebestempel einer diesen in axialer Richtung antreibenden Nachführvorrichtung, wobei durch den Verschiebestempel ein in die Gravur eingebrachtes Hohlprofil derart beaufschlagbar ist, daß während des Umformprozesses Wandungsmaterial des Hohlprofi­ les zur Ausnehmung hin verschiebbar ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebestempel (2) innerhalb des Hohlprofiles (1) axialbeweglich geführt ist, daß am Verschiebestempel (2) ein elastisches Dehnelement (5) gehalten ist, wobei der Verschiebe­ stempel (2) ein Kraftübertragungsmittel (4) aufweist, über das das Dehnelement (5) in Folge der Einwirkung einer axialen Druckkraft unter Anpressung an den Innenumfang (11) des Hohl­ profiles (1) radial aufweitbar ist, und daß die Einrichtung ei­ ne Vorrichtung (8) beinhaltet, mittels derer die zur Anpressung führende axiale Druckkraft erzeugbar ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (5) am Verschiebestempel (2) - dessen Au­ ßenumfang (24) umlaufend - angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (5) aus einem Elastomer gebildet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (5) aus Federstahl gebildet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (5) ringförmig und in einer am Außenumfang (24) des Verschiebestempels (2) ausgebildeten Ringnut gehalten ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Ausnehmung (17) der Gravur (16) hin weisenden Stirnseite (3) des Verschiebestempels (2) eine Mündungsöffnung eines im Verschiebestempel (2) verlaufenden Fluidkanals auf­ weist, der in einen in den Grund der Ringnut eingearbeiteten Ringkanal einmündet, wobei der Fluidkanal gemeinsam mit dem Ringkanal das Kraftübertragungsmittel bilden.

17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Nachschiebelage des Verschiebestempels (2) im Hohlprofil (1) das Dehnelement (5) unter Vorspannung am Hohlprofilinnenum­ fang (11) anliegend am Verschiebestempel (2) angeordnet ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dehnelement (5) in Richtung der Ausnehmung (17) weisend ein Dichtring (6) vorgeschaltet ist, der am Dehnelement (5) an­ liegt.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Nachschiebelage des Verschiebestempels (2) im Hohlprofil (1) der Dichtring (6) unter Vorspannung stehend am Hohlprofil­ innenumfang (11) anliegt.

20. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (6) am Verschiebestempel (2) umfänglich ge­ halten ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der axialen Druckkraft von einer Fluiddruckerzeugungsanlage gebildet ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der axialen Druckkraft durch einen Rückzugsstempel (8) gebildet ist, dessen Stempelschaft (9) in einer axialen Durchführung (7) des Verschiebestempels (2) geführt ist und dessen Kolben (10) der zur Ausnehmung (17) hin weisenden Stirnseite (3) des Verschiebestempels (2) vorge­ lagert ist, wobei durch eine entgegen der Nachführrichtung des Verschiebestempels (2) gerichtete Axialbewegung des Rückzugs­ stempels (8) das zwischen dem Kolben (10) des Rückzugsstempels (8) und dem Verschiebestempel (2) gelegene Dehnelement (5) am Hohlprofilinnenumfang (11) umlaufend anpreßbar ist.

23. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsmittel von einer konischen Anschrägung (4) der zur Ausnehmung (17) hin weisenden Stirnseite (3) des Verschiebestempels (2) gebildet ist, wobei das Dehnelement (5) auf der Anschrägungsfläche nach Art eines Keiles axial ver­ schiebbar unter Änderung seines Außenumfanges geführt ist.

24. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (5) ein elastischer Stopfen ist, der vom Rückzugsstempel (8) axial durchsetzt ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnelement (5) am Außenumfang zumindest ein Eindring­ mittel aufweist, mittels derer das Dehnelement (5) beim Anpres­ sen an das Hohlprofil (1) in dieses formschlußbildend eindring­ bar ist.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindringmittel aus scharfkantigen Hartstoffpartikeln besteht, die am Außenumfang des Dehnelementes (5) aufgebracht oder/und im Außenumfang des Dehnelementes (5) eingelagert sind.

27. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindringmittel aus einer Ringschneide besteht.

28. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Gravur (16) entsprechend einer gebogenen Aus­ bildung des Hohlprofiles (1) gebogen verläuft und daß der Ver­ schiebestempel (2) als flexibler Dorn in Form von aneinander beweglich angebrachten Teilkugelgliedern ausgebildet ist.