DE19909929A1 - Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofiles mit angeformtem Steg - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofils (1) mit angeformtem Steg (6) in einem Werkzeug vorgeschlagen, wobei ein Fluid mit hohem Druck P¶I¶ in das Hohlprofil (1) eingeleitet wird, um dieses umzuformen. Dabei erfolgt praktisch gleichzeitig mit dem Innenhochdruck-Umformen ein Richten des angeformten Steges (6) unter Zuhilfenahme des unter hohen Druck P¶I¶ setzbaren Fluids. Damit lassen sich Formlinienabweichungen (Verwölbungen) des angeformten Steges (6) vermeiden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Innenhochdruck-Umfor­ men eines Hohlprofiles mit angeformtem Steg in einem Werkzeug, wobei ein Fluid mit hohem Druck in das Hohlprofil eingeleitet wird, um dieses umzufor­ men.

Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens.

Das Verfahren zum Innenhochdruckumformen ist sowohl in der allgemeinen Literatur als auch in der Patentliteratur eingehend beschrieben und gewür­ digt worden. Beispielhaft sei hier auf die DE 44 41 192 C2 verwiesen, die sich der Aufgabe widmet, die Verfahrensweise so auszugestalten, daß eine exakte Regelung der Umformparameter erfolgen kann.

Auch ist es bekannt, mehr oder weniger gleichzeitig mit dem Innenhoch­ druckumformen weitere Bearbeitungsvorgänge am Hohlprofil auszuführen, beispielsweise Löcher einzubringen, wie dies aus der DE 196 47 963 C2 hervorgeht.

Die konstruktive Ausgestaltung umzuformender Hohlprofile ist oft mannigfal­ tig. So können diese aufgrund innenliegender Stege als Mehrkammerprofile vorliegen. Auch sind seitliche flanschartige Fortsätze denkbar. Die DE 197 24 037 A1 schlägt beispielsweise ein Verfahren zum Schneiden eines Hohl­ körpers, insbesondere zum vollständigen Durchtrennen eines länglichen Hohlkörpers quer zu seiner Längserstreckung vor, welches durch die kombi­ nierte Anwendung eines mechanischen Schneidens entlang einer ersten Schneidkante und eines Innenhochdruck-Schneidens entlang einer zweiten Schneidkante gekennzeichnet ist. Auf diese Weise können auch längliche Hohlkörper mit einem seitlichen flanschartigen Fortsatz durchtrennt werden.

Das Innenhochdruck-Umformverfahren wird auch zum Kalibrieren von Strangpreßprofilen eingesetzt. Die Kalibrierung bezieht sich dabei auf die Querschnitte und die Formlinien, z. B. von Umfangswänden, zwischenlie­ genden Stegen, seitlich angesetzten Flanschen, der Hohlprofile.

Eine denkbare Verwendung entsprechend kalibrierter Hohlprofile ist bei­ spielsweise in den Fig. 1a und 1b dargestellt. Wie daraus ersichtlich wird ein mittels Innenhochdruck-Umformverfahren kalibriertes Doppelkammer-Hohl­ profil 1 rechtwinklig an ein anderes Bauteil 2 angeschweißt, wobei das Hohlprofil 1 an einer Kammer 3 so beschnitten wird (Fig. 1b), daß eine Schweißnaht 4 um eine zweite Kammer 5 gezogen werden kann. Dazu ist es notwendig, daß ein innenliegender Steg 6 des Hohlprofiles 1 keine Verwöl­ bung 7 (in Fig. 1a strichpunktiert angedeutet) aufweist und eben ist. Ein gewölbter Steg 6 würde einen mechanisierten Schweißprozeß nicht zulassen.

Derartige Verwölbungen entstehen aber nahezu zwangsläufig, wenn bei­ spielsweise Doppelkammer- oder Mehrkammer-Profile vorliegen und für das Innenhochdruckumformen in jede der so entstandenen Kammern ein Fluid mit hohem Druck P1 eingeleitet wird. Dabei wird sich der Steg durch kurzfri­ stige Druckunterschiede, die durch den Druckübersetzer infolge der zu­ grunde liegende Trägheit des Systems nicht ausgeglichen werden können, mehr oder weniger stark wölben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfahrensweise zum Innen­ hochdruckumformen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 in der Weise weiterzubilden, daß insbesondere Formlinienabweichungen (Verwölbungen) bei an Hohlprofile angeformten Stegen vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Kennzeichen des Patentanspruches 1 zu sehen. Patentanspruch 5 beansprucht eine zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung. Die jeweiligen Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung unter Schutz.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen nachstehend näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 2 eine Anordnung zum endseitigen Abdichten und Richten eines Dop­ pelkammer-Hohlprofiles,

Fig. 3 einen modifizierten Aufbau der Richtanordnung und

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Richten eines seitlich angeformten Flansches eines Hohlprofiles.

Gemäß der schematisierten Darstellung nach Fig. 2 ist an das Doppelkam­ mer-Hohlprofil 1 mit innenliegendem Steg 6 stirnseitig eine Platte 8 ange­ setzt, an die sich jeweils in die Kammern 3, 5 hineinragende Elastomere 9, 10 anschließen. Eine obere und untere Bohrung 12, 13 in der Platte 8 setzt sich jeweils in die Elastomere 9, 10 hinein fort und ist ebenfalls mit dem un­ ter hohen Druck P_I setzbaren Fluid beaufschlagbar.

An den Elastomeren 9, 10 liegen Richtplatten 14, 15 an, die dem innenlie­ genden Steg 6 zugewandt und dessen stirnseitigem Endbereich zugeordnet sind.

Die Funktionsweise beim Umformen ist folgende:
Nach dem Einlegen des Doppelkammer-Hohlprofiles 1 in ein Umformwerk­ zeug, welches hier im einzelnen nicht gezeigt ist, wird die Platte 8 mit zuge­ hörigen Elastomeren 9, 10 und Richtplatten 14, 15 an das Hohlprofil 1 her­ angefahren bzw. in dieses eingeführt. Danach erfolgt die Beaufschlagung durch das Fluid mit hohem Druck P_I, wobei die Elastomere 9, 10 gleichzeitig eine Dichtfunktion wahrnehmen. Während das Hohlprofil 1 umgeformt wird, bewirken die an den endseitigen Bereich des innenliegenden Steges 6 sich anpressenden Richtplatten 14, 15 ein Richten desselben und vermeiden da­ durch eine unerwünschte Wölbung.

Ist in einer Weiterbildung der Erfindung der innenliegende Steg 6 darüber hinaus noch mit einer Anzahl von Ausgleichsbohrungen 16 ausgestattet, so bewirkt dies, den schädlichen Druckgradienten zwischen den Kammern 3, 5 während des Umformens zu reduzieren oder ggf. sogar zu eliminieren. Die Ausgleichsbohrungen 16 könnten auch im Zuge des Innenhochdruc­ kumformens in den Steg 6 eingebracht werden, wie dies bei Profil-Um­ fangswänden dem Grunde nach im Stand der Technik ja bekannt ist (gleichzeitiges Innenhochdruckumformen und Lochen, vgl. DE 196 47 963 C2).

In Fig. 3 ist ein modifizierter Aufbau einer Richteinheit beschrieben. Diese kann in beliebiger Länge ausgeführt sein und in das Doppelkammer-Hohl­ profil 1 eingelegt werden. Sie kann sogar über dessen gesamte Länge rei­ chen, so daß der innenliegende Steg 6 vollständig gerichtet werden kann. So ist in jede Kammer 3, 5 ein Elastomerkern 17, 18 (beispielsweise aus Polyurethan) eingelegt, der durchgehend mit einer Bohrung 19, 20 versehen ist, die mit dem unter hohem Druck P_I stehenden Fluid beaufschlagbar ist. Dem innenliegenden Steg 6 sind wiederum an die Elastomerkerne 17, 18 sich anschließende und von diesen beaufschlagbare Richtplatten 22, 23 zugeordnet. Die Funktionsweise beim Richten im Zuge des Innenhochdruck­ umformens entspricht der gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.

In einer weiter modifizierten Ausführungsvariante wird gemäß Fig. 4 bei ei­ nem Einkammer-Hohlprofil 24 ein seitlich angeformter Flansch 25 während dem Innenhochdruckumformen gerichtet. Zu diesem Zweck ist das Hohlprofil 24 in ein aus Werkzeugoberteil 26 und Werkzeugunterteil 27 bestehendes Werkzeug eingelegt, wobei über die Länge des angeformten Flansches 25 diesem ein in das Werkzeugunterteil 27 eingesetztes aktives Richtelement 28 zugeordnet ist. Letzteres wird von einem aufweitbaren Elastomer 29 (z. B. Polyurethan) beaufschlagt, in dessen zentrische Bohrung 30 ein unter hohen Druck setzbares Fluid einleitbar ist. Richtelement 28 und Elastomer 29 sind in einer Ausnehmung 31 des Werkzeugunterteiles 27 aufgenommen.

Die Vorgehensweise zum Innenhochdruckumformen und Richten ist fol­ gende:
Nach dem Einlegen des Hohlprofiles 24 und Schließen der beiden Werk­ zeughälften 26, 27 folgt zunächst das Richten des angeformten Flansches 25. Hierzu wird das Richtelement 28 zunächst über den Elastomeren 29 be­ aufschlagt, so daß der Flansch 25 gegen eine Anlagefläche 32 des Werk­ zeug-Oberteiles 26 gedrückt und dabei gerichtet wird. Nach dem sich an­ schließenden Freigeben des Flansches 25 vom Richtwerkzeug (reduzieren des in der Bohrung 30 herrschenden Fluiddruckes) kann dann die eigentli­ che Innenhochdruck-Umformung/Kalibrierung des Einkammer-Hohlprofiles 24 in bekannter Weise erfolgen. Der angeformte Flansch 25 ist dabei frei von auf ihn einwirkenden Kräften.

Denkbar wäre auch, das Richten des Flansches 25 zeitlich unmittelbar nach dem Innenhochdruckumformen des Hohlprofiles 24 vorzunehmen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofiles mit ange­ formtem Steg in einem Werkzeug, wobei ein Fluid mit hohem Druck in das Hohlprofil eingeleitet wird, um dieses umzuformen, dadurch gekennzeich­ net, daß im Zuge des Umformens ein Richten des angeformten Steges (6, 25) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Richten unter Zuhilfenahme des auch für das Umformen verwendeten, unter ho­ hen Druck P_I setzbaren Fluids erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Richten eines an ein Hohlprofil (24) außen angeformten Steges (25) unmittelbar vor oder nach einem Innenhochdruck-Umformen des Hohlprofiles (24) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über in den Steg (6) eingearbeitete Druckausgleichsbohrungen (16) ein Druckaus­ gleich zwischen Kammern (3, 5) von Mehrkammer-Hohlprofilen (1) bewirkt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der angeformte Steg (6, 25) von metalli­ schen Richtelementen (14, 15, 22, 23, 28) beaufschlagt wird, die unter Zwischenschaltung von Elastomeren (9, 10, 17, 18, 29) von dem unter ei­ nen hohen Druck P_I setzbaren Fluid beaufschlagbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richt­ elemente als beidseitig auf den Steg (6) einwirkende Richtplatten (14, 15, 22, 23) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Richt­ element (28) den angeformten Steg (25) nur einseitig beaufschlagt und ge­ gen eine werkzeugseitige Anlagefläche (32) drückt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richt­ elemente (14, 15, 28) eine solche Länge aufweisen, daß sie lediglich einen Endbereich des Steges (6, 25) beaufschlagen.