DE2253351A1

DE2253351A1 - FORM MATRIX

Info

Publication number: DE2253351A1
Application number: DE2253351A
Authority: DE
Inventors: Christian Queyroix
Original assignee: Alusuisse Holdings AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1971-11-05
Filing date: 1972-10-31
Publication date: 1973-05-10
Also published as: DK137169B; SE398716B; NO136701B; NL7214853A; CH544594A; JPS4857703A; FI57222B; FI57222C; AT324095B; DK137169C; DE2253351B2; BE790566A; FR2158293B1; DE2253351C3; GB1383605A; CA1004728A; FR2158293A1; US3810372A; NL149094B; NO136701C

Description

ALUMINIUM SUISKE SA ■' ' CHIFPIlS / SchweigALUMINUM SUISKE SA ■ '' CHIFPIlS / Schweig

Form die

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Matrize zur reliefartigen Formung eines rohrförmigen Metallstückes durch naagneti se he Verformung. The invention relates to the formation of a die for relief-like Forming of a tubular metal piece by naagnetic deformation.

Eine derartige Verfahrensweise zum Formen von relief antigenMustern auf einem rohrförmigen Me tailstock durch sog. Magnetverforpmng ist bekannt. Hierzu wird das zu formende Werkstück zwischen eine Spule und eine Matrize gebracht, worauf die Kondensatorentladung in '$ie. Spule das Auftreten eines in dem Me-tajletÄckinduzierten Stromes be·, wirkt. Die Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Feld de* Spule und aem induzierten Feld hat die Wirkung» dass eine Expansionskraft auf das Metallstück wirkt. Diese Expansion wird aber begrenzt durch die Matrize, so dass sich'das MetallstuOk nach dem relief artige η Muster der Matrize verformt.Such a procedure for forming relief antigenic patterns on a tubular tailstock by so-called magnetic forming is known. For this purpose, the workpiece to be shaped is placed between a coil and a die, whereupon the capacitor discharge in '$ ie. Coil causes the occurrence of a current induced in the meta-tajlet corner. The interaction between the magnetic field coil and de * aem induced field has the effect "that an expansion force to the metal piece works. This expansion is limited by the die, so that the metal piece is deformed according to the relief-like η pattern of the die.

Bekannte Matrizen, wie sie hierfüir bisher verwendet: wurden, sind wie Muscheln ausgebildet und bestehen wie diese aus zwei starren Schalenj die man auseinander^klappen kann zum, Einbringen des zu verformenden Werkstückes und die darauf wieder zuf am.men^eklappt werden und hier» durch die eigentliche Matrize bildem Diese Matrizen haben jedoch denWell-known matrices, as they have been used for this up to now, are like Shells formed and, like these, consist of two rigid shells which can be unfolded to bring in the to be deformed Workpiece and which are then folded back to the menu and here » forming through the actual matrix These matrices have the

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Nachteil, dass die Fugen in der Verbindungsebene der beiden Formschalen der geschlossenen Matrize Spuren auf dem verformten Werkstück zurücklassen, die auch bei einer sorgfältigen Ausführung der Matrize nicht vollständig vermieden werden können. Weiterhin kann auch die Herausnahme des bearbeiteten Werkstückes durch ein einfaches Aufklappen der beiden halbzylindrischen Formschalen sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich werden, wenn die Matrize Einpressungen oder Prägungen aufweist, die sich bis in die Nähe der Verbindungsebene zwischen den beiden Schalen erstrecken. Es ist dann notwendig, die Matrizenschalen mehrteilig auszubilden, um sie radial von dem verformten Werkstück abheben zu können. Eine solche Ausbildung erschwert naturgemäss die Herstellung und Handhabung einer solchen mehrteiligen Matrize erheblich und hinterlässt ausserdem ebenfalls Spuren an den Trennfugen der Matrizenteile.Disadvantage that the joints in the connecting plane of the two shell molds the closed die will leave traces on the deformed workpiece, which will also occur with careful execution of the Die cannot be completely avoided. Furthermore, the machined workpiece can also be removed by a simple Unfolding the two semi-cylindrical shell molds becomes very difficult, if not impossible, when the die is press-fitted or has embossings that extend up to the vicinity of the connection plane extend between the two shells. It is then necessary to design the die shells in several parts in order to make them radial to be able to lift off the deformed workpiece. Such a training naturally complicates the production and handling of a such a multi-part die and also leaves traces on the joints between the die parts.

Zweck und Aufgabe der Erfindung ist die Vermddung der vorstehend erwähnten Nachteile und die Schaffung einer Möglichkeit, ein rohrförmiges Metallstück durch magnetische Verformung zu bearbeiten, ohne dass irgendwelche Spuren oder Grate auf der Aussenfläche des Werkstückes auftreten.The purpose and object of the invention is to avoid the above mentioned disadvantages and the creation of a possibility to machine a tubular metal piece by magnetic deformation without any traces or burrs appear on the outer surface of the workpiece.

Eine solche Matrize zur reliefartigen Formung eines rohrförmigen Metallstückes durch magnetische Verformung ist hierzu erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen starren Hohlkörper mit wenigstens einer Oeffnung zum Einführen des zu formenden Werkstückes und der Induktionsspule sowie mit einer elastisch verformbaren Hülse, welche aufSuch a die for the relief-like shaping of a tubular metal piece by magnetic deformation is according to the invention for this purpose characterized by a rigid hollow body with at least an opening for inserting the workpiece to be shaped and the induction coil as well as with an elastically deformable sleeve which on

das zu übertragende,
ihrem Innenumfang/durch Vertiefungen oder/und Erhöhungen gebildete Formmuster trägt und deren beide Enden fest mit dem Hohlkörper verbunden sind, wobei ein offenes Hülsenende in der Ei nfüh rungs Öffnung bzw. beide offenen Hülsenenden in je einer Einführungsöffnung des Hohlkörpers befestigt sind, und durch einen hermetisch geschlossenen Ringraum zwischen der Hülsenaussenwand und der Hohlkörper innenwand mit einem Anschlussstutzen zum Einleiten bzw. Ablassen eines Druckmittels in den bzw. aus dem Ringraum und/oder zur Erzeugung eines Unterdruckes in diesem Ringraum.that to be transferred
their inner circumference / shaped pattern formed by depressions and / or elevations and both ends of which are firmly connected to the hollow body, with an open sleeve end in the egg nfüh approximately opening or both open sleeve ends are fastened in an insertion opening of the hollow body, and by one Hermetically closed annular space between the sleeve outer wall and the hollow body inner wall with a connection piece for introducing or releasing a pressure medium into or out of the annular space and / or for generating a negative pressure in this annular space.

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■· ν ■·, - ³ ■ · ν ■ ·, - ³

Zur Verstärkung der Hülse kann diese aus einem Fertigungsmaterial bestehen, welches durch Einbettungen versteift ist.To reinforce the sleeve, it can consist of a manufacturing material that is stiffened by embedding.

Die Hülse kann, aber auch mit mehreren, an ihrer Aussenwand anliegenden Verstärkungen versehen sein, welche gleichmässig um ihren Aussenumfang verteilt sind und von herumgewickelten Schraubenfedern gehalten werden. ■ ·The sleeve can, however, also be provided with several reinforcements resting against its outer wall, which are evenly around their The outer circumference are distributed and held in place by coiled coil springs. ■ ·

Eine weitere Verstärkungsmöglichkeit besteht darin, die Hülse mit einem lSngsgeschlitzten Stahlrohr zu umgeben.Another possibility of reinforcement is to use the sleeve a longitudinally slotted steel tube.

In der beigefügten Zeichnung sind beispielsweise Ausführung'sformen einer erfindungsgemäss ausgebildeten Matrize dargestellt, wobei zeigen:The attached drawing shows examples of embodiments of a die designed according to the invention, showing:

Fig. 1 einen Axialschnitt, . . ■ .-..-■Fig. 1 is an axial section. . ■.-..- ■

Fig. 2 einen Radialschnitt einer ersten Ausführungsform und ' Fig. 2 shows a radial section of a first embodiment and '

Fig. 3+4 in gleicher Darstellung andere Ausführungsmöglichkeiten.Fig. 3 + 4 in the same representation, other design options.

Nach der Darstellung in Fig. 1 besteht die erfindungsgemäss ausgebildete Matrize aus einem starren, zylindrischen Hohlkörper 1, welcher aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise einem Polyamid, bestehen kann. Dieser Hohlkörper weist zwei kreisförmige Oeffnungen 2 und 3 auf, welche gegenüberliegend angeordnet sind und in denen die Enden einer rohrförmigen Hülse 4 sitzen. Diese Hülse 4 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, beispielsweiseAccording to the illustration in FIG. 1, the die designed according to the invention consists of a rigid, cylindrical hollow body 1, which made of metal or a suitable plastic, for example a Polyamide. This hollow body has two circular ones Openings 2 and 3, which are arranged opposite one another and in which the ends of a tubular sleeve 4 sit. This sleeve 4 consists of an elastically deformable material, for example

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einem Kautschuk mit einer SHORE-Härte/von 75 - 80 . An ihrem Innenumfang ist diese Hülse mit dem zu übertragenden Formmuster 5 versehen, welches in dem'dargestellten Ausführungsbei'spiel aus Ringnuten besteht. Die feste Verankerung der beiden Hülsenenden in dem Hohlkörper 1 erfolgt mittels zweier Ringe 6 und 7, welche meehaniech oder durch Magnetverformung aufgeweitet sind. Auf diese Weise erhält man einen festen und dichten Abschluss zwischen der Hülse 4 und a rubber with a SHORE hardness / of 75 - 80. On theirs The inner circumference of this sleeve is provided with the shape pattern 5 to be transferred, which in the exemplary embodiment shown consists of annular grooves consists. The two sleeve ends are firmly anchored in the hollow body 1 by means of two rings 6 and 7, which meehaniech or widened by magnet deformation. In this way, a firm and tight seal is obtained between the sleeve 4 and

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dem Hohlkörper 1.the hollow body 1.

Durch diese Anordnung begrenzen die Hülse 4 und der zylindrische Mantel des Hohlkörpers 1 eine Ringkammer 8, welche hermetisch nach aussen abgeschlossen ist. In diese Ringkammer 8 mündet ein Anschlussstutzen 9 zum Zuführen und Abziehen des hydraulischen Druckmittels, beispielsweise von Drucköl.With this arrangement, the sleeve 4 and the cylindrical jacket of the hollow body 1 limit an annular chamber 8, which is hermetically sealed is closed to the outside. In this annular chamber 8 opens a connection piece 9 for supplying and removing the hydraulic Pressure medium, for example pressure oil.

Koaxial zu dem zylindrischen Hohlkörper 1 und der Hülse 4 ist eine Spule 10 zur Magnetverformung angeordnet, in welche sich nicht dargestellte Kondensatoren entladen.Coaxial with the cylindrical hollow body 1 and the sleeve 4 is a Coil 10 arranged for magnet deformation, in which capacitors, not shown, discharge.

Das zu verformende Werkstück besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem rohrförmigen Metallbehälter 11, welcher axial in die Matrize zwischen die Spule 10 und die Hülse 4 eingeführt wird, wie es durch den Pfeil F angedeutet ist.The workpiece to be deformed exists in the illustrated embodiment from a tubular metal container 11 which is inserted axially into the die between the coil 10 and the sleeve 4 as indicated by the arrow F.

Wenn sich der Behälter 11 in der Formmatrize befindet, wird Drucköl in die Ringkammer 8 eingeführt, wodurch sich die Hülse 4 mit ihrem Innenumfang gegen den Aussenumfang des Behälters 11 anlegt, wie es mit 4¹ angedeutet ist. Hierauf wird der Entladungsstrom durch die Spule 11 geschickt, und der Behälter 11 verformt sich durch radiale Ausdehnung, indem er sich an das Reliefmuster 5 der Matrize anschmiegt. Sobald hierauf der Druck des Oeles in der Ringkammer 8 herabgesetzt wird, nimmt die Hülse 4 wegen der Elastizität ihres Fertigungsmaterials wieder ihre ursprüagliche Ausgangsform an. Diese Ausdehnung der Hülse 4 hat zur Folge, dass ohne weiteres eine Trennung zwischen dem verformten Behälter und dem Reliefmuster der Matrize eintritt, so dass das verformte Werkstück leicht axial in Richtung des Pfeiles F¹ aus der Matrize gezogen werden kann.When the container 11 is in the molding die, pressurized oil is introduced into the annular chamber 8, as a result of which the inner circumference of the sleeve 4 rests against the outer circumference of the container 11, as indicated ^{by 4 1.} The discharge current is then sent through the coil 11, and the container 11 is deformed by radial expansion in that it clings to the relief pattern 5 of the die. As soon as the pressure of the oil in the annular chamber 8 is then reduced, the sleeve 4 takes on its original shape again because of the elasticity of its manufacturing material. This expansion of the sleeve 4 has the consequence that a separation easily occurs between the deformed container and the relief pattern of the die, so that the deformed workpiece can easily be pulled axially out of the die ^{in the direction of arrow F 1.}

Im Falle von tiefen und sehr ausgeprägten Rejiefmustern kann es vorkommen, dass ein Nachlassen des Druckes in dem Ringraum 8 nichtIn the case of deep and very pronounced Rejief patterns, it can happen that a decrease in the pressure in the annular space 8 does not

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ausreicht, um die Hülse 4 vollständig von dem. verformten Werkstück zu lösen. Denn genügt es, in der Ringkammer 8 einen Unterdruck zu erzeugen, um die Hülse in eine leicht expandierte Form zu bringen, wie sie mit 4" angedeutet ist. Hierdurch erfolgt mit Sicherheit eine Lösung der Hülse von dem verformten Werkstück 11.sufficient to completely remove the sleeve 4 from the. deformed workpiece to solve. Because it is sufficient to create a negative pressure in the annular chamber 8 generate to bring the sleeve into a slightly expanded shape, as indicated by 4 ". This results in a Detachment of the sleeve from the deformed workpiece 11.

J - ι J - ι

Die erfindungsgemäss ausgebildete Matrize bietet gegenüber bekannten Ausführungen verschiedene Vorteile, die sich ohne weiteres aus der Zeichnung ergeben. So weist die Matrize keine Verbindüngsnähte auf, die unvermeidlich Spuren auf dem bearbeiteten Werkstück hinterlassen würden. Die rasche und automatische Trennung zwischen der das Formmuster aufweisenden Hülse und dem bearbeiteten Werkstück erleichtert das Herausziehen des Werkstückes aus der Matrize beträchtlich. Während der Kompression der Matrizenhülse erfolgt automatisch eine Zentrierung des Werkstückes in Bezug auf die Matrizenachse und die Spule, so dass eine vollständige und selbsttätige Ausrichtung des zu bearbeitenden Werkstückes in der Matrize eintritt. Ferner ist die Handhabung der Matrize äusserst einfach, die Arbeitsgänge des Einsetzens, der Verformung und der Herausnahme des Werkstücks können leicht wenigstens teilweise automatisiert werden, und die Matrize lässt sich aus üblichen Bauteilen ohne besondere Massnahmen herstellen.The die designed according to the invention offers compared to known ones Versions have various advantages that are readily apparent from the Drawing result. So the die has no connecting seams, which would inevitably leave traces on the machined workpiece. The rapid and automatic separation between the the shape pattern having sleeve and the machined workpiece facilitated pulling the workpiece out of the die is considerable. During the compression of the die sleeve, a Centering of the workpiece in relation to the die axis and the coil, so that a complete and automatic alignment of the to processed workpiece enters the die. Furthermore, the handling the die extremely simple, the operations of insertion, the deformation and the removal of the workpiece can easily be at least partially automated, and the die can be Manufacture from common components without special measures.

Weiterhin besteht der Vorteil, dass die Matrize mit dem Druckmittel gekühlt werden kann, so dass dadurch eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erzielbar ist, ohne dass die Gefahr einer Zerstörung der Matrize oder de.r Induktionsspule in Kauf genommen wird.There is also the advantage that the die with the pressure medium can be cooled, so that a higher working speed can be achieved without the risk of destroying the die or the induction coil is accepted.

Während der plötzlichen starken Erregung der Spule 10 unterliegt die Hülse 4 einem heftigen mechanischen Stoss. Es kann daher ζ we ckmässig sein, die Hülse in geeigneter Weise zu verstärken, damit sie widerstandsfähiger gegen diese Sto S S einwirkungenist. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen Möglichkeiten für eine derartige Verstärkung ödet Versteifung der Hülse.During the sudden strong excitation of the coil 10 is subject to Case 4 a violent mechanical shock. It can therefore ζ wise be to reinforce the sleeve in a suitable manner so that it can is more resistant to these impacts. Figs. 2, 3 4 and 4 show possibilities for such reinforcement or stiffening the sleeve.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Hülse 4 von einer rohrförmigen Hülle aus Stahl 12 umgeben, welche längsgeschlitzt ist und eine gewisse radiale. Elastizität aufweist.In the embodiment according to FIG. 2, the sleeve 4 is of a tubular shape Shell made of steel 12 surrounded, which is longitudinally slotted and a certain radial. Has elasticity.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind vier teilzylindrische Verstärkungselemente 14,15,16 und 17 vorgesehen, welche getrennt voneinander gleichmässig um den Aussenumfang der Hülse 4 verteilt sind. Gehalten werden diese Verstärkungselemente 14 bis -17 durch eine oder mehrere Schraubenfedern 18, welche um die Hülse gewickelt sind. -In the embodiment according to FIG. 3, there are four part-cylindrical reinforcing elements 14,15,16 and 17 are provided, which are separated from each other evenly distributed around the outer circumference of the sleeve 4 are. These reinforcing elements 14 to 17 are held by one or more helical springs 18 which are wound around the sleeve are. -

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht die Hülse 4 aus einem Fertigungsmaterial, welches durch eingebettete Metallfäden 19 verstärkt ist. Diese Metallfäden können achsparallel oder auch schraubenförmig in der Wandung der Hülse 4 verlaufen.In the embodiment according to FIG. 4, the sleeve 4 consists of a manufacturing material which is reinforced by embedded metal threads 19 is. These metal threads can be axially parallel or helical run in the wall of the sleeve 4.

Bei einer Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 kann die Hülse 4 auch in ihrer Ruhestellung die mit 4' eingezeichnete Lage einnehmen, das heisst ihre nach innen gewölbte Form haben. Um die Matrize zu öffnen, das heisst in die mit 4 oder 4" bezeichnete Form zu bringen, \xird ein Unterdruck in der Ringkammer 8 erzeugt.In a modification of the embodiment of FIG. 1, the Sleeve 4 also assume the position indicated by 4 'in its rest position, that is to say have its inwardly curved shape. Around to open the die, that is to say in the one marked with 4 or 4 " To bring shape, a negative pressure is generated in the annular chamber 8.

D a die Matrize einen kompakten Körper ohne angelenkte Teile bildet und sich die resultierende Expansionskräfte im Prinzip aufheben, so dass keine nach aus sen wirkenden Kräfte auftreten, braucht die Matrize nicht notwendigerweise sehr fest auf ihrer Unterlage, d.h. am Maschinengestell, verankert zu werden, sondern sie kann auf einem beweglichen Arm montiert sein. SiA' wird dann zusammen mit dem zu formenden Werkstück über die Spule geschoben. In diesem Fall ist es auch möglich, auf die Hohlkörperöffnung 2 zu verzichten und nur die eine Hohlkörperöffnung 3 zum Einführen des Werkstückes und der Induktknsspule vorzusehen. The die forms a compact body with no articulated parts and the resulting expansion forces cancel each other out, so that no outwardly acting forces occur, the die needs not necessarily to be anchored very firmly on its base, i.e. on the machine frame, but it can be on a movable Arm mounted. SiA 'is then used together with the one to be molded Workpiece pushed over the bobbin. In this case it is also possible to dispense with the hollow body opening 2 and to provide only the one hollow body opening 3 for inserting the workpiece and the inductance coil.

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Claims

PATENT CLAIMS

1.! Die for the relief-like shaping of a tubular piece of metal by magnetic deformation, characterized by a rigid hollow body (l) with at least one opening (2, 3) for inserting the workpiece (11) to be deformed and the induction coil (1O) as well as with an elastically deformable sleeve (4), which on its inner circumference carries the shape pattern (5) to be transferred, formed by depressions and / or elevations, and both of them Ends are firmly connected to the hollow body, with an open sleeve end in the insertion opening or both open sleeve ends in are each attached to an insertion opening of the hollow body, and through a hermetically sealed annular space (8) between the Outer sleeve wall and the inner wall of the hollow body with a connecting piece (9) for introducing or releasing a pressure medium into the or from the annular space (8) and / or for generating a negative pressure in this annulus.

2. Die according to claim 1, characterized in that in the material the sleeve (4) reinforcing elements (19), in particular metallic wires, are embedded.

3. Die according to claim 2, characterized in that the metallic Wires / 19) run parallel to the sleeve axis.

4. Die according to claim 2, characterized in that the metallic Wires run helically.

5. Die according to claim 1, characterized in that on the outer circumference the sleeve (4) are distributed several reinforcing elements (14-17), which are supported by at least one helical spring surrounding them (18) are held.

6. Die according to claim 5, characterized in that the reinforcing elements (14-17) are partially cylindrical.

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7. Die according to claim 1, characterized in that a sleeve (4) of a steel tube provided with a longitudinal slot (13) (12) is surrounded.

8. Die according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the hollow body (l) is made of metal.

9. Die according to one of claims 1 to 7, characterized that the hollow body (l) made of plastic, in particular a polyamide, consists.

10. Die according to one of claims 1 to 9i, characterized in that that the sleeve (4) is made of rubber.

11. Die according to claim 10, characterized in that the rubber has a SHORE hardness A of 75 ° to 80 °.

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