DE19751413C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Wandreibung beim Innenhochdruck-Umformungsprozess - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Wandreibung beim Innenhochdruck-Umformungsprozess insbesondere beim Aufweitstauchen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Der Innenhochdruck-Umformungsprozess dient zum Ausformen (Aufweiten) von Hohlkörpern mittels hydraulischer Wirkmedien. Um eine meistens nicht erwünschte Wanddickenreduktion im Bereich der Ausformung zu vermeiden bzw. gering zu halten, muss vom nicht umzuformenden Bereich des Hohlkörpers Material in die Umformzonen axial nachgeführt werden. Dieses Nachführen ist aber durch die infolge des hohen Innendruckes entstehende Wandreibung zwischen der Innenfläche des den Hohlkörper umschließenden Gesenkes und der Außenfläche des Hohlkörpers beschränkt. Die Größe der beim axialen Nachführen entstehenden Wandreibung ist abhängig von der Höhe des Innendruckes, der Länge und der Form der Nachführstrecke sowie der Reibungspaarung der beiden relativ zueinander gleitenden Flächen. Um die letztgenannte Einflussgröße zu verringern, ist bereits vorgeschlagen worden, Öle und Gleitlacke zu verwenden, die auf die Außenoberfläche des Hohlkörpers im nicht umzuformenden Bereich vor der Umformung aufgetragen werden. Dies führt aber in den wenigsten Fällen zum erwünschten Erfolg, insbesondere dann, wenn die Nachführstrecke lang ist. Ein weiterer Nachteil betrifft die Kosten für die aufzutragenden Mittel sowie das Reinigungs- und Entsorgungsproblem.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Wandreibung beim Innenhochdruck-Umformungsprozess insbesondere beim Aufweitstauchen anzugeben, mit denen auch bei längeren Nachführstrecken ein gesteuertes axiales Nachführen von Material möglich ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen im Patentanspruch 1 bzw. mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird der nicht umzuformende Bereich des Hohlkörpers am Umfang mit Druck beaufschlagt. Die Beaufschlagung kann sowohl in Umformungs- wie in Axialrichtung über mehrere Abschnitte erfolgen. Vorzugsweise ist dieser Druck kleiner oder gleich dem Innendruck für die Ausformung. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn der Druck in den axial beabstandeten Abschnitten unterschiedlich ist. Die vorgeschlagene Maßnahme bewirkt eine quasi hydrostatische Lagerung in diesem Bereich, so dass die Wandreibung signifikant reduziert wird.

Die Vorteile, die sich daraus ergeben, sind zum einen die Erhöhung der Umformgrade in der Umformzone durch erleichtertes axiales Nachführen von Material. Zweitens wird die meistens nicht erwünschte Wanddickenreduktion im Bereich der Umformung signifikant verringert und unter Umständen sogar ganz vermieden. Drittens wird durch diese Maßnahme eine Wandaufdickung in der Stauchzone verringert, bestenfalls sogar auch ganz vermieden.

Zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, im nicht umzuformenden Bereich des Hohlkörpers liegenden Teil des Gesenks auf der Innenseite mindestens eine Öffnung anzuordnen, die über eine Leitung mit einer Druckerzeugungsanlage verbunden ist. Im einfachsten Fall wird die Öffnung durch eine kleine Bohrung gebildet. Vorteilhafter ist die Ausbildung der Öffnung als Tasche. Die Druckerzeugungsanlage kann die bereits vorhandene Anlage zur Erzeugung des Innenhochdruckes sein, kann aber auch eine separate Anlage Sein. Um in den einzelnen Abschnitten verschiedene Drücke aufbauen zu können, kann man die Taschen des einen Abschnittes mit der Innenhochdruckerzeugungsanlage und die axial davon beabstandeten Taschen mit einer separaten Anlage verbinden. Die Druckregelung kann beispielsweise über in den Leitungen angeordnete Drosselelemente erfolgen. Die druckwirksame Taschenfläche darf in Abhängigkeit von der Druckdifferenz nicht zu groß sein, da ansonsten beim abschließenden Kalibrieren Material des Hohlkörpers in die Taschen gedrückt werden kann. Die Abrundung der Kanten der Taschen muß so gewählt werden, dass zum einen keine unerwünschten Markierungen auf dem Hohlkörper entstehen und zum anderen die festgelegte Leckagerate nicht überschritten und der angestrebte Druckaufbau erreicht wird.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Innenhochdruckformen eines Hohlkörpers

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A in Fig. 1

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt und in Fig. 2 in einem Querschnitt in einer sehr vereinfachten Art und Weise eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Innenhochdruckformen eines Hohlkörpers 1 dargestellt. Der umzuformende Hohlkörper 1 ist in einem zwei Gesenkhälften 2, 3 aufweisenden Gesenk eingelegt und soll eine entsprechend der Kontur 15, 15' der beiden Gesenkhälften 2, 3 im hier links liegenden Endbereich aufweitende Ausformung 7 erhalten. Mit gestrichelten Linien ist der Endzustand des Hohlkörpers 1 nach der Innenhochdruckumformung dargestellt. Vor Aufbringen des Innenhochdruckes werden in bekannter Weise beide offenen Enden des Hohlkörpers 1 mit Dichtelementen 4, 5 abgedichtet, wobei das hier rechts liegende Dichtelement 5 gleichzeitig auch Vorschubeinrichtung ist, wie der Pfeil 6 deutlich macht. Damit soll kenntlich gemacht werden, dass, falls erforderlich, für die Ausformung 7 der nicht umzuformende Bereich 8 des Hohlkörpers 1 gesteuert axial nachgeführt werden kann. Die Einzelheiten, in welcher Art und Weise die Dichtelemente 4, 5 ausgebildet sind, wurden hier der Einfachheit halber weggelassen.

Im hier links liegenden Dichtelement 4 ist eine durch dieses sich erstreckende Bohrung 9 angeordnet, die den Innenraum 10 des Hohlkörpers 1 mit der hier nicht dargestellten Innenhochdruckerzeugungsanlage verbindet. Damit beim axialen Nachführen des nicht umzuformenden Bereiches 8 des Hohlkörpers 1 die Wandreibung zwischen Hohlkörper 1 und Gesenkhälften 2, 3 signifikant verringert wird, sind in beiden Gesenkhälften 2, 3 auf der Innenseite vorzugsweise Taschen 11, 11', 12, 12' angeordnet. Jede dieser Taschen 11, 11', 12, 12' ist über eine Leitung 13, 13', 14, 14' mit einer Druckerzeugungsanlage verbunden. Diese kann die hier nicht dargestellte Innenhochdruckerzeugungsanlage oder eine separate Anlage sein. Durch die Anzahl der Taschen 11, 11', 12, 12', die in Umfangsrichtung und axial beabstandet voneinander angeordnet werden, kann die Größe der Verminderung der Wandreibung beeinflusst werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verminderung der Wandreibung beim Innenhochdruck- Umformungsprozess insbesondere beim Aufweitstauchen, bei dem nach dem Abdichten des umzuformenden Hohlkörpers und Aufbringen des erforderlichen Innendruckes in Abhängigkeit vom erreichten Ausformgrad ein gesteuertes axiales Nachführen von Material in die Umformzonen stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht umzuformende Bereich des Hohlkörpers außen am Umfang mit einem Druckmedium beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung des Hohlkörpers mindestens zwei voneinander beabstandete Abschnitte mit Druck beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial beabstandet zum ersten Bereich mindestens ein weiterer Bereich mit Druck beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck für die Beaufschlagung gleich oder kleiner als der Innendruck für die Ausformung ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck für die Beaufschlagung in den einzelnen Bereichen unterschiedlich ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Gesenk, in das der umzuformende Hohlkörper einlegbar ist, einer Dicht und Vorschubeinrichtung sowie einer Innendruckerzeugungsanlage, die über eine Leitung mit dem Innenraum des Hohlkörpers verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der im nicht umzuformenden Bereich des Hohlkörpers (1) liegende Teil des Gesenks (2, 3) auf der Innenseite mindestens eine Öffnung aufweist, die über mindestens eine Leitung (13, 13', 14, 14') mit einer Druckerzeugungsanlage verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung als Tasche (11, 11', 12, 12') ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch über den Umfang mindestens zwei Taschen (11, 11') verteilt angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass axial beabstandet im Gesenk (2, 3) weitere Taschen (12, 12') vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Leitungen (13, 13', 14, 14') Drosselelemente angeordnet sind.