DE19956191A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verformen von Hohlkörper-Werkstücken aus Metall - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Warmverformen von metallischen Hohlkörper-Werkstücken (2, 61 u. 62) beschrieben, mit welchem eine starke Verformung bis zu 100% und mehr auch bei komplizierten Hohlkörper-Werkstücken bei sehr kurzen Taktzeiten des Werkstückmaterials ermöglicht wird. Aus einem Druckübersetzer, der ausreichend dimensioniert ist, wird warmes Druckmittel durch bzw. in das Werkstück gedrückt, bis das Werkstück die gewünschte Temperatur angenommen hat. Danach wird ein Ventil (33) geschlossen, so daß unmittelbar danach der Aufweitevorgang rechnergesteuert mit warmem Druckmittel erfolgt und das Werkstück (2, 61 u. 62) gegen die Werkzeugwand gedrückt wird. Durch den Einsatz eines ausreichend dimensionierten warmen Druckübersetzers kann der Prozeß erheblich schneller als bisher ablaufen und auf Werkstücke (61 u. 62) angewendet werden, die nicht von Beginn an einen Öffnungsquerschnitt zum Durchleiten von warmem Druckmittel haben. Das schnelle Abkühlen des Werkstücks (2, 61 u. 62) erfolgt ebenfalls mit einem Druckübersetzer durch Spülen mit kaltem Druckmittel. Am Zyklusende kann die im Werkstück (2, 61 u. 62) vorhandene Druckflüssigkeit (7) durch Zurückfahren des Kolbens (76 oder 81) schnell wieder aus dem ausgeformten Werkstück entfernt werden. Der Zylinder (77) benötigt eine Isolierung (83) zum Zylinder (70) und eine Flüssigkeitskühlung der Kolbenstange (72), um die Dichtung (73) im hydraulischen Zylinder nicht thermisch zu schädigen. Die Abdichtung zwischen Kolben (76) ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen von metallischen Rohren, Hohlprofilen und sonstigen Hohlkörpern, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dazu gehören auch Hohlkörper, die durch Werkzeuge zusammengehalten oder durch ein Fügeverfahren hergestellt werden.

Es ist bekannt, Hohlprofil-Werkstücke umzuformen, indem die Werkstücke in eine Preßform mit einer Innenkontur eingelegt werden, die im wesentlichen der zu erzeugenden Form entspricht. Mit einem Druck erzeugenden System, beispielsweise einem Druckzylinder, wird nachfolgend Öl oder eine Wasser-Öl Emulsion unter Druck in das Werkstück eingepreßt. Man erreicht dadurch ein Anlegen an die Innenkontur der Preßform. Öl oder Wasser-Öl Emulsionen lassen sich jedoch nur bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen im Bereich unter 100°C verwenden. Die dabei zu erreichenden Verformungsgrade von Aluminium sind relativ klein.

Aus der PCT/DE 97/02366 ist bereits bekannt, in einem separaten Kreislauf das Werkstück mit heißem Thermoöl aufzuheizen und es anschließend über einen zweiten Kreislauf, nämlich einem Druckübersetzer mit einem kalten Druckmittel, aufzuweiten. Der Vorgang wird über mehrere Ventile gesteuert, die eine umfangreiche Programmierung einer frei programmierbaren Steuerung erfordert. Außerdem können Hohlkörper-Werkstücke, die nicht durchströmt werden können mit diesem Verfahren nicht aufgeheizt und aufgeweitet werden, da das Medium zum Aufweiten zwar identisch ist mit dem Heizmedium jedoch nicht mit der Arbeitstemperatur von 200°C und darüber zur Verfügung steht.

Aus der DDR-PS 25 188 ist es bereits bekannt, Feststoffteile, beispielsweise Sand oder kleine Kugeln, als Druckmedium zu verwenden. Die erreichbaren Verformungsgrade reichen jedoch für viele konstruktive Anforderungen nicht aus, insbesondere deswegen, weil sich bei der Verwendung der erforderlichen hohen Drücke die Feststoffteilchen ineinander verkeilen und keine weitere Verformung mehr zulassen.

Bekannt ist es auch, zur Druckerzeugung im Druckmedium einen Dorn in das Druckmedium einzupressen. Dabei kann der Dornbewegung eine Stauchbewegung des Werkstücks überlagert sein und das Einpressen des Dorns in zwei oder mehreren Schritten erfolgen. (DE OS 43 09 932).

Aus der US-35 29 458 ist ein Verfahren zu entnehmen, welches allerdings nur in bezug auf die Verformung von superplastischen Metallen und Legierungen diese erhitzt und mittels Luftzufuhr abkühlt. Die Zufuhr von Luft erfolgt hierbei über separate Luftzufuhrkanäle, die innerhalb der Preßform verlaufen und in Richtung des Werkstücks austreten. Die Umformung selbst erfolgt über ein erwärmtes bzw. verflüssigtes Metall, welches mit einem Druck beaufschlagt wird und auf diese Weise das Werkstück in die formgebende Form preßt. Nach der Verformung des Werkstücks wird zwar bei diesem Verfahren der unmittelbare Kontakt zwischen verflüssigtem Metall und Werkstück aufgehoben, mittelbar erwärmt jedoch das Metall auch noch nach der Umformung das Werkstück, so daß ein wirklich schnelles Abkühlen unmittelbar nach der Abkühlung nicht erfolgt.

Die PS US-44 37 326 offenbart ein Verfahren, bei dem zum Verformen des Werkstücks ein geschmolzenes metallisches Druckmedium in dieses gepreßt wird. Nachteilig ist hierbei unter anderem, daß die Preßform mit dem Werkstück zusammen aufgeheizt wird und zur Entnahme des umgeformten Werkstücks erst wieder abgekühlt werden muß. Dies führt zu einem zeitaufwendigen Abkühlvorgang, der auch das Werkstückgefüge zusätzlich nachteilig beeinflußt, und darüber hinaus hohe Taktzeiten zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der gattungsbildenden Art zu schaffen, das es ermöglicht über einen einzigen Fördervorgang sowohl die Flüssigkeit zum Erwärmen bzw. thermischen Kalibrieren als auch zum Aufweiten in das Werkstück zu fördern. Dies geschieht dadurch, daß der Druckübersetzer so dimensioniert wird, daß das Volumen des warmen Zylinders ausreicht, um zuerst das Werkstück zu temperieren und im weiteren nach Schließen eines Ventils das Werkstück auch - z. B. rechnergesteuert - aufzuweiten. Das Verfahren soll außerdem bei Werkstücken eingesetzt werden, die nicht durchströmt werden können und daher in der Art wie es in der Anmeldung PCT/DE 97/02366 beschrieben ist, nicht erwärmt werden können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn es sich um Werkstücke handelt, die nach einem Verfahren aufgeweitet werden, wie es in der OS DE 195 35 870 beschrieben ist.

Weiterhin ist die Aufgabe das Verfahren der Einbringung der Kühlflüssigkeit volumetrisch und geschwindigkeitsmäßig steuerbar zu gestalten, um die bekannten Nachteile einer Volumensteuerung durch Kreiselpumpen und andere die Fördermenge beeinflussende Faktoren auszuschalten.

Die Lösung der Aufgabe ist in dem Anspruch 1 bzw. 19 gekennzeichnet. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der Anmeldung PCT/DE 97/02366 wird ein Verfahren zum Warmverformen von metallischen Hohlprofil Werkstücken beschrieben, mit welchem eine starke Verformung bis zu 100% und mehr auch bei komplizierten und von der geraden Form abweichenden Hohlprofil-Werkstücken bei sehr kurzen Taktzeiten und geringfügiger Gefügebelastung des Werkstückmaterials ermöglicht wird, beschrieben. Die vorliegende Anmeldung ist eine Fortbildung und Erweiterung des Verfahrens.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die getrennten Kreisläufe zum Erwärmen und Aufweiten einen hohen Steuerungsaufwand erfordern und der Zyklus nicht immer ausreichend kurz ist. Außerdem werden Werkstücke wie sie in der OS DE 195 35 870 dargestellt sind von den Ansprüchen der Anmeldung PCT/DE 97/02366 nicht erfaßt.

Erreicht wird eine deutliche Verkürzung des gesamten Zyklus dadurch, daß der Erwärmungsvorgang und der Aufweitevorgang über einen hydraulischen Druckübersetzer erfolgen. Der Druckübersetzer ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder, der mit den üblichen Ölhydraulikdrücken arbeitet, an den ein weiterer einfach wirkender Hydraulikzylinder angeflanscht ist. Dieser Zylinder ist beheizt und nimmt die warme Druckflüssigkeit auf. Das Verhältnis der Flächen der beiden Zylinderkolben zueinander bestimmt das Maß der Druckübersetzung.

Wenn nun das Volumen des warmen Zylinders ausreicht, um sowohl das Werkstück zu erwärmen als auch den Aufweitevorgang auszuführen kann der Zyklus mit erheblich geringerem Steuerungsaufwand umgesetzt werden, da nur noch ein Ventil am Ende des Aufwärmvorgangs verschlossen werden muß, um den Hochdruckkreislauf zu schließen. Außerdem liefert ein Druckübersetzer auch einen wesentlich höheren Druck, so daß eine die Erwärmung fördernde schnelle Strömung aufgebaut werden kann. Alles zusammen ermöglicht die Vereinfachung der Anlage, Verkürzung der Taktzeit eines Zyklus, Reduzierung der Kosten einer Anlage und damit Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.

Um ein Hohlkörper-Werkstück, das zunächst z. B. aus zwei aufeinandergelegten Platinen besteht, die im Randbereich durch das Werkzeug zusammengehalten und abgedichtet werden und ein oder mehrere Mundstücke als Zugang haben und das zum Erwärmen nicht durchströmt werden kann, zu erwärmen und aufzuweiten, bedarf es in jedem Fall einer Vorrichtung, mit der warmes Druckmittel unter hohem Druck gefördert werden kann. Dabei wird warmes Druckmittel zwischen die aufeinanderliegenden Platinen gedrückt, so daß diese mit zunehmendem Druck auseinandergetrieben werden. Das warme Druckmittel übernimmt damit gleichzeitig die Aufgabe des Erwärmens und des Verformens. Erst mit der vorliegenden Lösung ist die Umsetzung eines warmen Aufweitevorgangs der oben beschriebenen Form technisch und wirtschaftlich möglich.

Weiterhin ist es zur Steuerung des Verfahrens beim Abkühlen sehr hilfreich, wenn zur Kühlung eine Vorrichtung zur Verfügung steht, mit der das Druckmaterial volumetrisch dosiert aus dem Werkstück gedrückt werden kann. Damit wird es möglich nur die warme Flüssigkeit im Werkstück volumetrisch gezielt in den warmen Behälter zurückzudrücken, um dann einen anderen Kreislauf zu öffnen, der es ermöglicht die Kühlflüssigkeit in den kalten Behälter zu führen. Damit sind deutliche Kostenvorteile zur Energieeinsparung verbunden.

Um die Druckflüssigkeit aus Verschmutzungs-, Umweltschutz- und Kostengründen immer in einem geschlossenen Kreislauf zu führen ist die schnelle Rückführung der Flüssigkeit mit Zyklusende in den Druckübersetzer ein besonderer Vorteil. Dabei spielt es keine Rolle, ob nach dem Aufweiten ein Abkühlvorgang nachgeschaltet wird oder nicht. Die Rückführung der Flüssigkeit erfolgt durch ein vom Zylinder erzeugtes Vakuum und kann durch druckbeaufschlagten Stickstoff beschleunigt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist ein warmer und ein kalter Druckübersetzer erforderlich, welcher einerseits das warme Druckmittel und andererseits das Kühlmittel führt. Beide Druckübersetzer haben eine Rechnersteuerung, die eine genaue Steuerung des Verfahrens ermöglicht.

Der Druckübersetzer für das warme Druckmittel muß in besondere Weise ausgelegt sein, um zu verhindern, daß es zu einer Überhitzung des Förderzylinders auf der Steuerseite kommt. Dabei wird zwischen die beiden Zylinder eine Isolierung angebracht. Darüber hinaus erfolgt eine Kühlung der die beiden Kolben verbindenden Kolbenstange im warmen Druckzylinder. Dies geschieht mit demselben Medium, mit der auch der Aufweitevorgang geführt wird, wobei das Medium im Kühlkreislauf in bekannter Art separat temperiert wird. Diese Maßnahmen verhindern eine unzulässige Erwärmung der elastischen Dichtungen im Förderzylinder ebenso wie die Überhitzung der Kolbenstange, die sowohl in den warmen Druckzylinder als auch in den kalten Förderzylinder eintaucht.

Der Kolben im warmen Zylinder hat mit einer Druckflüssigkeit Kontakt, die eine Temperatur von 300°C und darüber hat. Ebenso kann der Zylinder durch die angelegte Heizung auf ebenso hohe Temperaturen aufgewärmt sein. Da es keine elastischen Dichtungen gibt, die bei diesen Temperaturen zuverlässig dichten, ist eine metallische Dichtung erforderlich. Kolbenringe aus Metall erlauben eine zuverlässige Dichtung, so daß mit dieser Anordnung ein für hohe Temperaturen geeignetes Druckübertragungssystem vorliegt. Es hat darüber hinaus den Vorteil, daß bei Leckagen im Hochdruckzylinder die Druckflüssigkeit über das gleiche Kühlsystem abgeführt werden kann.

Nachfolgend, wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen sowie unter Bezugnahme auf Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens beispielhaft beschrieben:

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Preßform eines offenen Hohlkörperwerkstücks mit allen zugeordneten Bauteilen und Nebenaggregaten zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Preßform eines geschlossenen Hohlkörperwerkstücks mit allen zugeordneten Bauteilen und Nebenaggregaten zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 3 den Druckübersetzer (91) für die warme Druckflüssigkeit.

Nachfolgend wird zunächst auf die Fig. 1 eingegangen. Diese zeigt eine Preßform 1, die in bekannter Weise teilbar (nicht dargestellt) ist, so daß nach Öffnen der Form das Werkstück 2, im vorliegenden Fall ein Aluminiumrohr eingelegt werden bzw. entnommen werden kann.

Um die Preßform 1 auf einer gewünschten Temperatur zu halten, ist sie von einer elektrischen Heizung 3 umgeben. Von beiden Seiten her sind gegen die Endflächen des Werkstücks 2 Endverschlüsse 5, die metallisch dichten, angesetzt. Die beiden Endstücke 5 können mit Hilfe von rechnergesteuerten Hydraulikzylindern 28 verschoben werden, die insbesondere das Werkstück 2 während des Umformvorgangs nachschieben.

Das Aufheizen des Werkstücks 2 erfolgt durch Spülen über die warme Druckflüssigkeit 7 aus dem Zylinder 23. Der Zylinder 30 ist über eine Leitung 31 und den Endverschluß 5 mit dem Werkstück verbunden. Die Druckflüssigkeit 7 fließt weiterhin durch das rechte Endstück 5 in die Leitung 32, das offene Ventil 33, die Leitung 34 in den Behälter 35.

Zur Erzeugung des hohen Umformdrucks im Druckmittel 7 dient ein Hydraulikzylinder 22 mit verhältnismäßig großem Querschnitt, der zur Druckübersetzung auf einen mit Druckmittel 7 gefüllten Zylinder 23 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt wirkt. Das Druckmittel 7 kann dann nach Schließen des Ventils 33 und 36 aus dem Zylinder 23 über den linken Endverschluß in das Werkstück 2 gedrückt werden. Die Ventile 37 und 38 sind dabei geschlossen.

Das Kühlen des Werkstücks erfolgt durch Spülen über die kalte Druckflüssigkeit 7 aus dem Zylinder 40. Der Zylinder 40 ist über eine Druckleitung 41 und den Endverschluß 5 mit dem Werkstück verbunden. Die Druckflüssigkeit fließt weiterhin durch das rechte Endstück 5 in die Leitung 42, das offene Ventil 36, die Leitung 43 in den Behälter 44.

Das Auffüllen des Zylinders 23 mit heißer Druckflüssigkeit erfolgt aus dem Behälter 35 über die Pumpe 19, in die Leitung 39, das offene Ventil 37 und die Leitung 45.

Das Auffüllen des Zylinders 40 mit Kühlflüssigkeit erfolgt aus dem Behälter 44 in die Leitung 46, das offene Ventil 38 und die Leitung 47.

Die Fig. 2 zeigt eine Preßform 1, die in bekannter Weise teilbar (nicht dargestellt) ist, so daß nach Öffnen der Form das Werkstück, das aus den Blechen 61 und 62 besteht, eingelegt werden bzw. entnommen werden kann.

Um die Preßform 1 auf einer gewünschten Temperatur zu halten, ist sie von einer elektrischen Heizung (nicht dargestellt) umgeben. Von beiden Seiten fahren in die Auslaufzonen der Bleche Übergangsstücke 63 ein. Die beiden Übergangsstücke 63 können mit Hilfe von Hydraulikzylindern 28 verschoben werden. Durch die Übergangsstücke 63 läuft eine Druckleitung, durch die die Druckflüssigkeit in den Raum 80 zwischen den beiden Platinen 60 und 61 eingeleitet werden kann.

Im Werkzeug 60 befindet sich im Endbereich der Übergangsstücke 63 und im übrigen Werkzeug 60 eine umlaufende Quetschkante 64 mit der die Platinen 61 und 62 dichtend gegen die äußere Kontur der Übergangsstücke 63 bzw. untereinander zusammengehalten wird.

Das Aufheizen bzw. thermische Kalibrieren der Platinen 61 und 62 erfolgt durch Spülen über die warme Druckflüssigkeit aus dem Zylinder 23. Der Zylinder 23 ist über eine Leitung 31 und das Übergangsstück 64 mit den Platinen 61 und 62 verbunden. Die Druckflüssigkeit drückt nun die Platinen 61 und 62 so, auseinander, daß ein ausreichend freier Querschnitt entsteht, durch den die Flüssigkeit 7 hindurch fließen kann. Wahlweise kann auch mit einem vorbestimmten Volumen aus dem Zylinder 77 zunächst ein definierter Hohlraum zwischen den Platinen 61 und 62 erzeugt werden, wobei die Ventile 33, 36, 37 und 38 geschlossen sind. Nach Öffnen des Ventils 33 kann ein größerer Volumenstrom zum Aufheizen durch den vorher erzeugten Hohlraum gedrückt werden und über das Übergangsstück 63, die Leitung 32, das Ventil 33 in den Behälter 35 geführt werden.

Zur Erzeugung des hohen Umformdrucks im Druckmittel 7 dient ein Hydraulikzylinder 22 mit verhältnismäßig großem Querschnitt, der zur Druckübersetzung auf einen mit Druckmittel 7 gefüllten Zylinder 23 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt wirkt. Das Druckmittel 7 kann dann nach Schließen des Ventils 33 aus dem Zylinder 23 über das linke Übergangsstück 63 in das Werkstück, das aus den Platinen 61 und 62 gebildet wird, gedrückt werden. Durch gezielte Steuerung des Drucks zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug kann Blech über die umlaufende Dichtungskante 64 während des Aufweitevorgangs in die Kavität 9 einfließen. Nach Ablauf des Aufweitevorgangs haben sich die Platinen 61 und 62 an die Werkzeugwandung des Werkzeugs 60 angelegt (gestrichelte Linie).

Da im Verhältnis zur Umformung gemäß Fig. 1 viel Druckmedium benötigt wird, kann die eigentliche Umformung nicht mehr mit kaltem Druckmittel erfolgen, da diese die im Werkzeug befindliche warme Druckflüssigkeit so stark abkühlen würde, daß die Vorteile einer Warmumformung nicht oder nur teilweise genutzt werden können. Damit ist für dieses Verfahren zwingend ein Drucksystem erforderlich, das zum Aufweiten auch warmes Druckmedium in das Werkstück fördert.

Das Kühlen des Werkstücks erfolgt durch Spülen über die kalte Druckflüssigkeit aus dem Zylinder 40. Der Zylinder 40 ist über eine Druckleitung 41 und das Übergangsstück 63 mit dem Werkstück verbunden. Die Druckflüssigkeit fließt weiterhin durch das rechte Übergangsstück 63 in die Leitung 42, das offene Ventil 36, die Leitung 43 in den Behälter 44.

Das Evakuieren der Flüssigkeit am Ende des Aufweitezyklus, in den Zylinder 23 bzw. den Zylinder 40, erfolgt durch Zurückziehen des Kolbens 76 bzw. des Kolbens 81. Dazu muß an geeigneter Stelle Luft oder inertes Gas in das Werkstück geführt werden.

Das Füllen des Zylinders 23 mit heißer Druckflüssigkeit bzw. des Zylinders 40 mit kalter Druckflüssigkeit erfolgt analog der Beschreibung zur Fig. 1.

Fig. 3 zeigt den Druckübersetzer 91 mit dem ölhydraulisch betriebenen Niederdruckzylinder 70, dem Kolben 71, der Kolbenstange 72, der Dichtung 73, der Kühlmediumseinlaßöffnung 74, dem umlaufenden Kühlraum 82, der Kühlmediumsauslaßöffnung 75, dem Hochdruckkolben 76, den Kolbenringen 81, dem Hochdruckzylinder 77, der Auslaßöffnung 78, der Einlaßöffnung 79 und der Heizung 23.

Der Druckübersetzer 91 ist so aufgebaut, daß im Hochdruckbereich die Druckflüssigkeit 7 auf einem Temperaturniveau von 200°C bis 300°C oder darüber, gehalten werden kann. Die Heizung 23 erwärmt und hält den Zylinder 77 auf Temperatur. Die Isolierung 83 verhindert den schnellen Wärmeübergang vom Zylinder 77 auf das Zwischenstück 84. Die Kühlung des Kühlraums 82 verhindert eine unzulässige Temperaturerhöhung der Oberfläche der Kolbenstange 72. Isolierung und Kühlung sichern, daß die Dichtung 73 nicht unzulässig thermisch belastet wird und versagt.

Die Kühlung wird über ein separat betriebenes, nicht dargestelltes Kühlsystem erreicht, das das Kühlmedium über den Einlaß 74 in den Kühlraum 82 pumpt und durch die Öffnung 75 wieder herausführt.

Die Dichtung zwischen Kolben 76 und Zylinder 77 übernehmen ein oder mehrere Kolbenringe 81, die bei Temperaturen von 400°C und darüber noch zuverlässig dichten.

Über die Einlaßöffnung 78 wird das warme Druckmedium 7 aus dem Behälter 35 über die Pumpe 19 in den Zylinder 77 gepumpt.

Über die Auslaßöffnung 79 wird das warme Druckmedium 7 aus dem Zylinder 77 in das relevante Werkstück 2 bzw. zwischen die Platinen 61 und 62 gedrückt.

Es soll jetzt ein Takt- oder Arbeitszyklus der Vorrichtung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielhaft beschrieben werden.

Zu Beginn des Zyklus sind alle Elemente in der in Fig. 1 dargestellten Position, d. h. das Werkstück 2 ist in die Preßform eingelegt, und die beiden Endverschlüsse 5 sind an die Stirnseiten des Werkstücks 2 angesetzt. Die Ventile 37, 38 und 36 sind geschlossen. Es wird dann zunächst durch das Hydraulikaggregat 11 der Kolben 71 nach vorne geschoben und damit der Koben 76 über die Kolbenstange 72 in Bewegung gesetzt. Der Kolben 76 verdrängt das warme Druckmedium über die Leitung 31 und das Anschlußstück 5 in das Werkstück 2 weiter über das Anschlußstück 5 in die Leitung 32, das offene Ventil 33, die Leitung 34 in den warmen Behälter 35. Dieser Vorgang dauert so lange bis das Werkstück aufgewärmt, bzw. gleichmäßig thermisch temperiert ist. Danach wird das Ventil 33 geschlossen und das warme Druckmedium im Zylinder 77 nach ermitteltem Druckverlauf über einen Druck von beispielsweise bis zu 1000 bar und darüber in das Werkstück gedrückt. Gleichzeitig schieben die beiden Hydraulikzylinder 28 von beiden Seiten her die Endverschlüsse 5 und damit die Enden des Werkstücks 2 in Richtung auf das Innere der Preßform 1, so daß beim Eindringen der Werkstückwandungen in die Kavitäten 25 keine oder nur eine geringfügige Wandstärkenschwächung auftritt. Dabei wird die Wandung des Werkstücks 2 in die Formkavitäten 25 eingepreßt (gestrichelte Linie) und an die Wandung der Form 1 angelegt.

Nach vollständiger Ausformung des Werkstücks 2 wird der kalte Kreislauf in Gang gesetzt. Dabei drückt das Hydraulikaggregat 13 den Kolben 12 nach vorne und die gemeinsame Kolbenstange drückt den Kolben 81 vor. Damit wird die kalte Flüssigkeit über die Leitung 41 und das Übergangsstück 5 in das ausgeformte Werkstück gedrückt. Es wird nun so viel kaltes Druckmedium in die Form gedrückt, daß das im Werkstück befindliche Volumen warmen Druckmediums aus dem Werkstück über die Leitung 32, das offene Ventil 33, die Leitung 34 in den Behälter 35 gedrückt wird. Danach wird das Ventil 33 geschlossen und das Ventil 36 geöffnet, so daß das Kühlmedium über die Leitungen 42 und 43 in den Behälter 44 fließen kann. Anschließend zieht der Zylinder 81 das im Werkstück 2 verbliebene Druckmedium 7 über das beim Zurückfahren entstehende Vakuum wieder heraus.

Danach wird die Form 1 geöffnet, es werden die Abschlußstücke 5 zurückgezogen und das fertige Teil 2 kann entnommen werden.

Die Zeit der Entnahme des Fertigteils, der Zuführung eines neuen Werkstücks und der Pressenfahrt wird genutzt, um die beiden Druckübersetzer 90, 91 wie oben beschrieben mit neuem Druckmittel 7 zu füllen.

In Abwandlung des beschriebenen Verfahrens kann auch ohne einen Kühlvorgang das warme Druckmedium am Endes des Zyklus in den warmen Zylinder 77 zurückgezogen bzw. zurückgedrückt werden.

Um zu gewährleisten, daß die Temperatur der Flüssigkeit 7 auch warm genug ist, kann das Druckmittel 7 aus dem Zylinder 77 über die Leitung 45, das Ventil 37 und die Leitung 39 in den Behälter 35 zurückgeführt werden. Über dieselbe Leitung kann der Zylinder 77 mit warmem Druckmittel 7 aus dem Behälter 35 versorgt werde. Der Behälter 35 ist an ein autarkes Temperiersystem angeschlossen.

Die Besonderheiten des Zyklus wie in Fig. 2 dargestellt wurden bereits oben beschrieben.

Claims (26)

1. Verfahren zum Verformen eines metallischen Hohlkörper-Werkstücks (2, 61 + 62), gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Aufwärmens über die Zuführung eines erwärmten Druckmittels (7) über einen hydraulischen Druckübersetzer (91) und die Verformung des Hohlkörpers (2, 61 + 62) über den selben Druckübersetzer (91) durch Erhöhung des Drucks.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlkörper-Werkstück (2, 61 + 62) nach der Verformung durch Zuführen eines Kühlmediums (7), abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Zyklusende im Werkstück (2, 61 + 62) verbleibende Flüssigkeit (7) wieder in den Zylinder (77 oder 40) des hydraulischen Druckübersetzers (91 oder 90) zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufheizens des Werkstücks (2, 61 + 62) das Leiten des erwärmten Druckmittels (7) durch das Werkstück (2) oder das Einleiten des erwärmten Druckmittels in das Werkstück (61 + 62) beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt des Aufheizens des Werkstücks (61 + 62) das Einpressen des erwärmten Druckmittels (7) in das Werkstück (61 + 62) beinhaltet, um einen Hohlraum zu schaffen, durch den die Flüssigkeit (7) zum Erwärmen strömen kann.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufheizens des Werkstücks (2, 61 + 62) in einer vorerwärmten Halteeinrichtung (1, 60) für das Werkstück (2, 61 + 62) ausgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufheizens in einer teilweise vorerwärmten Halteeinrichtung (1, 60) für das Werkstück (2, 61 + 62) ausgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (2, 61 + 62) vorerwärmt in die Halteeinrichtung (1, 60) gelegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens bei einer Temperatur des Werkstücks (2, 61 + 62) von 200°C oder mehr, vorzugsweise von 300°C oder mehr ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 und 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens die Druckbeaufschlagung des Werkstücks (2, 61 + 62) mit erwärmtem Druckmittel (7) umfaßt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Abkühlens das Durchleiten des Kühlmediums (7) durch das Werkstück (2), oder das Einleiten des Mediums in das Werkstück (61 + 62) beinhaltet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gleiche Druckmittel (7) als Wärmeträger (7) und als Druckmittel (7) verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1, 4 bis 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des erwärmten Druckmittels (7) ein auf einer Temperatur im Bereich von etwa 200°C oder mehr, vorzugsweise von 300°C und mehr gehaltener Zylinder (77) vorgesehen ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium über einen separaten Druckübersetzer (90) durch, bzw. in das Werkstück gepumpt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (2, 61 + 62) am Anfang und/oder am Ende eines Zyklus mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff gespült wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das im Werkstück befindliche Druckmittel (7) mittels eines Vakuums aus dem Hohlkörperbereich entfernt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, das das Werkstück (2) während des Verformens von wenigstens einem Ende aus nachgeschoben wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für das Werkstück (2, 61 + 62) aushärtbare Aluminiumlegierungen verwendet werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für das Werkstück (2, 61 + 62) naturharte Aluminiumlegierungen verwendet werden.

20. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 umfassend

• - eine Halteeinrichtung (1, 60) für ein zu verformendes metallisches Hohlkörper- Werkstück (2, 61 + 62),
• - einen Druckübersetzer (91) zum Zuführen der erwärmten Druckflüssigkeit (7) zum Erwärmen und zum Aufweiten des Hohlkörper-Werkstücks (2, 61 + 62).

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübersetzer (91, Fig. 3) zwischen dem Zwischenstück (84) und dem warmen Zylinder (77) eine Isolierung (83) aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (72) im Bereich des Kühlraums (82) gekühlt wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (76) eine oder mehrere metallische Dichtungen (81) aufweist.

24. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 2, umfassend einen Druckübersetzer (90) zum Zuführen der Kühlflüssigkeit (7) zum Abkühlen des Werkstücks (2, 61 + 62).

25. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 24, umfassend einen steuerbaren Druckübersetzer (90) zum genauen volumetrischen Dosieren der Kühlflüssigkeit (7).

26. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 3, umfassend einen steuerbaren Druckübersetzer (90), der die Druck- oder Kühlflüssigkeit (7) wieder in den Zylinder (77, 40) zurückzieht.