DE3874811T2

DE3874811T2 - Verfahren zum herstellen kistenfoermiger gegenstaende.

Info

Publication number: DE3874811T2
Application number: DE8888304115T
Authority: DE
Inventors: Ivano G Cudini
Original assignee: TI Corporate Services Ltd
Current assignee: Vari Form Inc Canada
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2008-05-07
Also published as: NO173978B; ES2035284T3; IE881350L; FI882046A; CS311488A2; BR8802192A; EP0294034A2; AR246449A1; DK168084B1; DK248688A; NO881964D0; IL86283A0; IL86283A; FI882046A0; DK248688D0; JPS6440121A; AU1555788A; CS274464B2; FI93319C; ATE80814T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modifikation eines Verfahrens zum Herstellen kastenartiger Rahmenglieder, wobei dieses Verfahren Gegenstand der europäischen Patentanmeldung EP-A-01 95 157 vom 18.09.1985 ist.
Bei dem in der obengenannten Patentanmeldung im Detail beschriebenen Verfahren wird ein Rahmenglied mit kastenartigem Querschnitt und allgemein gesprochen gegenüberliegenden ebenen Seitenflächen aus einem rohrförmigen Rohling geformt, indem der Rohling in einer Vorform-Form vorgeformt wird, um die Seitenwände des Rohlings nach innen zu deformieren, so daß die Seitenwände mit nach innen vertieften, konkav gekrümmten Wandabschnitten in den Flächenbereichen geformt werden, die mit den späteren Flächenbereichen korrespondieren, die die sich gegenüberliegenden ebenen Seitenwände im endgültig fertigen Rahmenglied definieren. Der vorgeformte Rohling wird dann in eine Endform eingebracht, deren Formhohlraum mit der gewünschten Gestalt des endgültigen Rahmenglieds korrespondiert. Nachdem diese Endform geschlossen ist, wird der Rohling unter internem Fluiddruck expandiert, wobei der Fluiddruck die Fließgrenze der Wände des Rohlings überschreitet. Die Wände expandieren sich deshalb nach außen, bis sie mit dem Innenquerschnitt der Endform konform sind.
Der Vorform-Schritt ist notwendig, um den Rohling bereits auf ein kompaktes Profil zu reduzieren, mit dem es möglich ist, den Rohling in die Endform einzusetzen, deren Formhohlraum nicht nennenswert größer als und zweckmäßigerweise nicht mehr als 5% größer in seinem Umfang ist als der Rohling. Wenn die Sektionen der Endform geschlossen werden, quetschen sie den Rohling nicht ein. Wenn der Rohling um mehr als ca. 5% in seinem umfang expandiert wird, zeigt er eine Tendenz zur Schwächung oder zum Einreißen, wenn nicht spezielle Vorsichtsmaßnahmen getroffen sind.
Das Erfordernis eines getrennten Vorform-Schrittes erhöht jedoch die Komplexität des Verfahrens und erfordert die Herstellung und Bedienung zweier getrennter Formsätze sowie den Transport der vorgeformten Rohlinge zwischen den Vorformen und den Endformen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Formen eines Rahmengliedes mit kastenförmigem Querschnitt anzugeben, das die Notwendigkeit eines separaten Vorform-Schrittes vermeidet.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen eines Rahmengliedes mit kastenförmigem Querschnitt, wobei zumindest ein gestreckter Abschnitt des Rahmenglieds einen uniformen glatten und kontinuierlichen Querschnitt mit zumindest zwei gegenüberliegenden und ebenen Seitenflächen aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß ein rohrförmiger Rohling verwendet wird, der einen kontinuierlichen glatten Bogenquerschnitt aufweist. Der Rohling wird zwischen offenen Formsektionen positioniert, deren jeder einen Formhohlraum-Abschnitt und einen Gegenflächenabschnitt aufweist, wobei die Formsektionen in der geschlossenen Positionder Form mit ihren jeweiligen Gegenflächenabschnitten in gegenseitigem Eingriff stehen und einen Hohlraum mit einem glatten kontinuierlichen kastenförmigen Querschnitt mit gerundeten Ecken definieren, der mit dem Querschnitt des endgültigen Rahmenglieds korrespondiert und nicht mehr als ca. 5% im Umfang größer ist als der originale Umfang des rohrförmigen Rohlings. Während der Kompression des Rohlings durch die Formsektionen wird auf den Rohling ein interner Fluiddruck ausgeübt. Dieser Druck wirkt auf die Wand des Rohlings benachbart zu den genannten Ecken ein, um die Wände des Rohlings zu den Ecken zu zwingen und die Wand des Rohlings zu veranlassen, quer über die innere Fläche des Formhohlraums zu gleiten. Der bis dahin ausgeübte Druck ist zumindest ausreichend, die Reibungskraft zu überwinden, die dem Quergleiten entgegenwirkt. Die Wand des Rohlings wird auf diese Weise innerhalb der Umhüllung gehalten oder in diese zurückgezogen, die durch den Formhohlraum definiert ist, und wird nicht zwischen den sich einander nähernden Gegenflächen der Formsektionen eingequetscht. Der besagte Druck ist geringer als die Fließgrenze der Wand des Rohlings. Nach der anfänglichen Verformung des Rohlings, um ihn in den Flächenbereichen nach innen zu deformieren, die mit den sich gegenüberliegenden ebenen Seitenflächen des späteren Kastenprofils korrespondieren, und um den Rohling vollständig in die Ecken des Kastenquerschnitts des Formhohlraums zu zwingen, werden die Formsektionen dann geschlossen. Danach wird der Rohling in Umfangsrichtung durch Steigern des internen Fluiddruckes bis über die Fließgrenze der Wand expandiert, bis alle äußeren Oberflächen des Rohlings mit den Oberflächen des Formhohlraums konform sind. Später werden nach Abbau des Drucks die Formsektionen voneinander getrennt und wird der expandierte Rohling aus der Form entnommen.
Bei der Herstellung eines Rahmengliedes mit kastenförmigem Querschnitt ist es wünschenswert, von einem Rohling auszugehen, dessen Umfang möglichst an den Umfang des Endproduktes herankommt, um eine Überexpansion des Metalles zu vermeiden und Verformungsenergie zu sparen. Mit einem Rohling, dessen Umfang relativ nahe an der Größe des Umfangs des Formhohlraums liegt, wird das Problem des Einquetschens des Rohlings zwischen den Formteilen beim Schließen der Form besonders kritisch. Es wurde festgestellt, daß der Nachteil des Einquetschens aus einer reibungsbedingten Hemmung resultiert, die auf den Rohling von den Oberflächen des Formhohlraums ausgeübt wird. Diese Reibungshemmung blockiert sozusagen die Formoberfläche und die anliegenden Abschnitte des Rohlinges, wenn die Form geschlossen wird, und verhindert, daß die Wände des Rohlings in in Querrichtung in die Eckabschnitte des Formhohlraumes gleiten. Dabei zeigt es sich, daß Querabschnitte des Rohlingsquerschnitts in Querrichtung zwischen die Formsektionen ausgetrieben werden, so daß sie dort scharfe winkelförmige Konfigurationen bilden, die zwischen den Gegenflächen der Formsektionen eingequetscht werden, sobald diese sich weiter aufeinander zubewegen. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß jedoch beseitigt, und zwar ohne die Notwendigkeit eines getrennten Vorform-Schrittes, indem der Rohling durch Innendruck bis auf ein Niveau beaufschlagt wird, das geringer ist als die Fließgrenze der Wand des Rohlings, und zwar ehe die Formsektionen geschlossen werden. Während sich die Formsektionen schließen, dient der Innendruck dazu, die Wand des Rohlings gleichmäßig in die Ecken der Formhohlraumteile der Formsektionen zu biegen, so daß die Formhohlräume schon von der Form sein können, die der endgültigen und gewünschten Kastenform entspricht. Die Wände des Rohlings werden aufgrund der Innendruckbeaufschlagung bei Berührung durch die Formoberflächen über die Formoberfläche zum Gleiten gebracht, wodurch das vorerwähnte Quetschproblem vermieden wird.
Bei einem Verfahren gemäß den britischen Patenten 519 593 und 523 948 wird ein rohrförmiger Rohling ebenfalls einem Innendruck unterworfen, der unterhalb der Fließgrenze des Rohlings-Materials liegt, ehe die Form geschlossen wird. Diese innere Druckbeaufschlagung dient jedoch einem vollständig anderen Zweck. Bei dem bekannten Verfahren ist nämlich das Endprodukt nicht ein Rahmenglied mit kastenförmigem Querschnitt, sondern ein Wärmetauscherrohr mit einem kreisförmigen oder sechseckigen Querschnitt. Der Zweck der Vor-Druckbeaufschlagung des Rohlings ist es, ein Knicken zu verhindern und dem Rohling eine innere Abstützung zu geben. Das Problem des Einquetschens, das bei einem Verformungsprozess zu einem kreisförmigen oder sechseckigen Querschnitt viel weniger kritisch ist, wird bei dem bekannten Verfahren dadurch gelöst, daß mit einem Rohling begonnen wird, dessen Umfang im Vergleich mit dem inneren Umfang des Formhohlraumes klein genug ist, um das Einquetschen beim Schließen der Form zu vermeiden. Bei dem bekannten Verfahren ist der verwendete Rohling aus diesem Grund im Ausgangszustand mit seinem Umfang um rund 25% kleiner als der innere Umfang des Formhohlraums.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben. Die Zeichnungen verdeuten als Beispiel eine Form des Verfahrens gemäß der Erfindung. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Perspektivansicht einer mehrteiligen Form und eines gebogenen rohrförmigen Rohlings zur Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren,
Fig. 2,3,4 Endansichten der Form und des Rohlings von Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Phasen eines Verfahrens zum Formen eines Rahmenglieds, und
Fig. 5 eine Perspektivansicht des Endprodukts, d.h. des endgültigen Rahmenglieds.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine obere und eine untere Formsektion 11 und 13 und einen gebogenen rohrförmigen Metallrohling 15, der in die Form mit einem annähernd rechteckigen Querschnitt, nämlich in das Endprodukt eines Rahmenglieds 16 verformt werden soll. Das Rahmenglied 16 hat durchgehend den gleichen Querschnitt gemäß Fig. 4, in dem relativ lange obere und untere ebene Seiten 17 und 19 und ebene und sich gegenüberliegende Querseiten 21 und 21 enthalten sind. Die erwähnten Seiten sind miteinander glatt und übergangslos durch gerundete Ecken verbunden, wie sie in Fig. 4 zu sehen sind.
Es ist bei dieser Ausführungsform des Verfahrens erwünscht, ein Rahmenglied 16 mit kastenförmigem Querschnitt und annähernd S-Form zu bilden. Die oberen und unteren Formsektionen 11 und 13 sind deshalb mit in der Form korrespondierenden, kanalähnlichen Formhohlräumen versehen. Jeder Formhohlraum ist über seine Länge gleichförmig und in einer Draufsicht betrachtet mit parallelen und zueinander versetzten und sich gegenüberliegenden Endabschnitten 25 und 27, einem dazwischenliegenden Abschnitt 29, der sich zwischen den Abschnitten 25 und 27 schräg erstreckt, und bogenförmigen Ellbogen-Abschnitten 31 und 33 ausgebildet, die die Endabschnitte 25 und 27 mit den dazwischenliegenden Abschnitten 29 verbinden.
Wenn die beiden Formsektionen 11 und 13 geschlossen sind, ergibt sich ein Formhohlraum mit gleichbleibendem Querschnitt über seine gesamte Länge. Der Formhohlraum korrespondiert mit dem äußeren Oberflächenprofil, das für das Endprodukt 16 gemäß Fig. 4 gewünscht ist. Aus diesem Grund hat, wie am besten aus Fig. 2 zu entnehmen ist, jeder kanalförmige Hohlraum jeder Formsektionen einen in etwa ebenen Boden und Seitenwände, die sich senkrecht zu den Gegenflächenabschnitten der Formsektionen erstrecken. Im Querschnitt weist jeder Hohlraum ein relativ langes gerades Seitensegment 35, kurze lineare Querseitensegmente 37 sowie gerundete Ecken 39 auf, die die Segmente 35 und 37 übergangslos und fortlaufend verbinden.
Zunächst wird ein zylindrischer rohrförmiger Rohling (nicht gezeigt) aus dem Ausgangsmaterial in eine Form gebogen, die annähernd mit der gewünschten S-Form des Endproduktes 16 übereinstimmt, wobei jedoch der Umfang des Querschnitts des rohrförmigen Rohlings nicht verändert wird. Im vorliegenden Fall wird deshalb der zylindrische Rohling zunächst in annähernd die S-Form von Fig. 1 gebracht, wobei er seinen kreisförmigen Querschnitt über seine gesamte Länge behält.
Der Rohling ist mit seinem Ausgangsmaterial so gewählt, daß sein Umfang der gleiche oder etwas kleiner ist als der Umfang des Formhohlraums bei geschlossenen Formsektionen 11 und 13 und damit auch des endgültigen Rahmenglieds 16.
Zweckmäßigerweise wird der Umfang des Rohlings 15 so gewählt, daß der Umfang des endgültigen Rahmengliedes 16 gemäß Fig. 4 an keinem Punkt um mehr als ca. 5% größer als der Umfang des Rohlings 15 aus dem Ausgangsmaterial ist. Zumindest mit den gegenwärtig erhältlichen Qualitäten rohrförmigen Stahls ergäbe sich nämlich eine Tendenz des Materials in der Wand des Rohlings zu exzessiven Schwächungen oder zu Rissen, wenn der Rohling in seinem Umfang um mehr als ca. 5% expandiert würde. Obwohl Expansionen des Rohrumfanges bis zu ca. 20% möglich sind, wenn das Metall des Rohres vollständig wärmebehandelt (z.B. geglüht oder angelassen) wird, ist es erwünscht, das erfindungsgemäße Verfahren ohne spezielle Vorbehandlung des Materials des Rohlings, z.B. durch eine aufwendige Wärmbehandlung, anzuwenden. In der bevorzugten Form wird deshalb, um dem Rohling das gewünschte Querschnittsprofil ohne Erzeugen von Schwachpunkten oder Rissen in der Wand des Rohlings zu verleihen, dem endgültigen Rahmenglied 16 in all seinen Querschnitten eine Konfiguration gegeben, bei dem der Umfang uniform und in einem Bereich von ca. 2 bis ca. 4 % größer als der Umfang des Rohlings 15 ist.
Um strukturelle Schwächungen im Endprodukt zu vermeiden, ist es wünschenswert, die Konstruktion des Endproduktes zu wählen, daß in allen Querschnitten das Profil glatt und ebenmäßig kontinuierlich ist und keine scharfen Winkel oder Diskontinuitäten aufweist, die Anlaß zu Konzentrationen von Spannungen sein könnten und zu strukturellen Schwächungen führten. Deshalb sind z.B. im endgültigen Rahmenglied 16 gemäß Fig. 4 die Seiten miteinander durch sanft gerundete Eckabschnitte verbunden und können auch die Seiten 17, 19, 21 und 23 selbst sanft konvex gebogen sein.
Bei dem Verfahren zum Formen des Endproduktes wird der zylindrische Rohling 15 zunächst in die S-Konfiguration des gewünschten endgültigen Rahmengliedes 16 gebogen, wie zuvor schon angedeutet ist, wobei der Rohling 15 in keinem seiner Querschnitte seinen Umfang nennenswert verändert. Die Biegeoperation kann unter Verwendung konventioneller Biegeverfahren durchgeführt werden, z.B. unter Verwendung innerer Kerne und extern angreifender Biegewerkzeuge, d.h. Kernbiegeverfahren, oder durch ein Dehn-Biegen, das keinen inneren Kern benutzt. Diese Biegeverfahren sind im allgemeinen unter Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt und brauchen deshalb hier nicht im Detail erläutert zu werden. Beim Kernbiegen beträgt der minimale Biegeradius, mit dem das Rohr gebogen werden kann, ca. das Zweifache des Durchmessers des zylindrischen rohrförmigen Rohlings. Der Minimalabstand zwischen aneinander angrenzenden Biegeabschnitten beträgt ca. den einfachen Rohrdurchmesser. Bei Kernbiegeverfahren wird im allgemeinen eine Verringerung der Querschnittsfläche um ca. 5% erreicht. Bei der Anwendung von Dehnbiegeverfahren ohne Kern beträgt der minimale Biegeradius ca. das Dreifache des Rohrdurchmessers des Rohlings. Der minimale Abstand zwischen benachbarten Biegestellen beträgt ca. die Hälfte des Durchmessers des Rohlings. Üblicherweise tritt eine Verringerung der Querschnittsfläche um ca. 15% ein.
Zum Herstellen des Rahmengliedes 16 gemäß den Fig. ist zweckmäßigerweise ein Kernbiegeverfahren angewandt, bei dem ein innerer Kern und externe Biegewerkzeuge verwendet werden.
Der gebogene Rohling 15 wird dann innen mit Fluiddruck beaufschlagt. Dazu werden seine Enden abgedichtet. Durch eine der Abdichtungen wird ein flüssiges Hydraulikmedium eingespritzt, um einen niedrigen inneren Fluiddruck innerhalb des Rohlings zu erzeugen. Der Druck ist so gewählt, daß er unterhalb der Fließgrenze der Wand des Rohlings 15 liegt, d.h., er bleibt unterhalb des Druckes, bei dem der Rohling anfangen würde permanent aufzuschwellen oder nach radial außen zu expandieren. Hingegen ist der aufgebrachte Druck hoch genug, beim Schließen der Form die Reibungshemmung zu überwinden, die auf den Rohling durch die Formsektionen aufgebracht wird.
Beim Schließen der Formsektionen 11 und 13 wird der Rohling an seinen oberen und unteren Seiten durch Kompression deformiert, sobald diese die ebenen Seiten der Formhohlraumabschnitte berühren, die im Querschnitt die geraden Segmente 35 definieren. Die Kompression zwingt die Querseiten des Rohlings in Querrichtung nach außen zu einem Punkt, an dem ein Querabschnitt des deformierten Rohlings an einem Querseitensegment 37 des Formhohlraums angreift. Ein Quadrant des deformierten Rohlings, wie er sich bei Abwesenheit ausreichenden inneren Drucks ergeben wurde, wird strichliert in Fig. 2 angedeutet. Es versteht sich von selbst, daß bei Abwesenheit ausreichenden inneren Drucks auch die anderen Quadranten des deformierten Rohlings symmetrisch zu dem angedeuteten Abschnitt konfiguriert würden. Wie sich dabei zeigt, würden die deformierte Unterseite des Rohlings und die Querseite des Rohlings an den Enden der Segmente 35 und 37 in den angedeuteten Zonen 41 und 43 in Fig. 2 angreifen. Aufgrund der Reaktion zwischen den Formsektionen 5 und 13 und dem Rohling 15 träte eine starke Reibungskraft an der Seitenwand des Rohlings auf, so daß diese Seitenwand wirksam in ihrem Kontakt mit der inneren Fläche des Formhohlraums blockiert wäre. Daraus resultierte, daß die Seitenwand in Querrichtung nicht über die inneren Oberflächen des Formhohlraumes gleiten könnte, um in die gerundeten Ecken 39 einzudringen. Beim weiteren Komprimieren des Rohlings unter weiterem Schließen der Formsektionen würde der Querseitenabschnitt 45 des Rohlings zwischen den Abschnitten, die durch die Reibungskraft in den Zonen 43 gehalten werden, nach außen gebogen und über die Umhüllung hinausgedrückt werden, die bei geschlossener Form durch die aufeinander ausgerichteten Formhohlräume definiert ist. Jede Formsektion 11 und 12 hat zu jeder Seite seines Formhohlraumabteils einen ebenen Gegenflächenabschnitt 47. Diese Abschnitte 47 kommen in einer einzigen gemeinsamen Ebene bei geschlossener Form zur gegenseitigen Anlage, wie sich dies aus den Fig. 3 und 4 entnehmen läßt. Wenn also die Form dann geschlossen wird, müßten die aus dem Formhohlraum seitlich ausgetretenen Abschnitte 45 zwischen den Gegenflächenabschnitten 47 eingequetscht werden.
Bei der erfindungsgemäßen Methode wird jedoch der Rohling 15 mit Innendruck beaufschlagt, der auf die Wand des Rohlings benachbart zu den Ecken 39 einwirkt, wenn der Rohling komprimiert wird. Der Innendruck wirkt benachbart zu den Ecken 39, wo der Rohling gerade außenseitig nicht abgestützt wird. Der Innendruck reicht aus, die Wand des Rohlings satt in jede der Ecken 39 zu zwingen. Daraus resultiert, daß die Wand des Rohlings in Querrichtung über die innere Oberfläche des Formhohlraums gleitet und dabei die Reibungskraft überwindet, die dieser Quergleitbewegung entgegensteht. Die Wand des Rohlings wird auf diese Weise in der Umhüllung gehalten oder in die Umhüllung hineingezogen, die durch den Formhohlraum definiert ist. Auf diese Weise wird das obengenannte Quetschproblem beseitigt.
Der zum Überwinden der Reibungskraft und zum Formen des Rohlings erforderliche Innendruck, mit dem die Wand des Rohlings gleichförmig in die Eckbereiche des Formhohlraums gezwungen wird, läßt sich auf einfache Weise durch Versuche und Experimente für gegebene Abmessungen und Konfigurationen von Rohlingen und Formhohlräumen bestimmen. Üblicherweise wird der Druck ungefähr 300 psi (ca. 21 kp/cm²) betragen.
Um das Risiko zu vermeiden oder zumindest zu riskieren, daß die durch die Formbewegung erzeugte Kompression des Rohlings einen Anstieg im Innendruck erzeugt, der ausreicht, eine unerwünschte Verformung der Wand des Rohlings zu erzeugen, ist es wünschenswert, den Druck innerhalb des Rohlings unterhalb eines vorbestimmmten Grenzwertes zu halten, der geringer ist als die Fließgrenze der Wand des rohrförmigen Rohlings. Dies kann auf einfache Weise mittels eines Druckbegrenzungsventils in einer der obenerwähnten Enddichtungen erreicht werden, wobei das Druckbegrenzungsventil so eingestellt wird, daß es Hydraulikmedium abläßt, wenn der Druck über ein vorbestimmtes Limit ansteigt.
Wenn wie in der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, der Umfang des Formhohlraums etwas größer, zweckmäßigerweise bis zu 5% größer, ist als der Umfang des rohrförmigen Rohlings 15, wird zwischen dem Rohling 15 und dem Formhohlraum, insbesondere in den Eckbereichen 39 und wie in Fig. 3 angedeutet, ein Spalt verbleiben. Ferner hat es sich herausgestellt, daß die Reaktion zwischen dem Rohling 15 und den Formsektionen 11 und 13 so ausfällt, daß die Seiten des Rohlings benachbart zu den ebenen Seiten des Formhohlraumes, d.h. benachbart zu den linearen Segmenten 35 und/oder 37, im Querschnitt dazu tendieren, gebogen oder nach innen bombiert zu sein, so daß sie eine geringfügig konkav gekrümmte Konfiguration erhalten, wie übertrieben in strichlierten Linien bei 49 in Fig. 3 angedeutet ist.
Sobald die Form geschlossen ist, läßt sich der deformierte Rohling in seine endgültige Form expandieren, indem ein innerer Druck aufgebracht wird, der ausreicht, die Fließgrenze der Wand des Rohlings zu überschreiten.
Die oberen und unteren Formsektionen 11 und 13 werden mit ausreichender Kraft gegeneinander gehalten, um jegliche Bewegung während der Expansion des Rohlings in die endgültige Form zu verhindern. Die Expansion erzeugt den gewünschten Querschnitt mit einem sehr hohen Genauigkeitsgrad bzw. Gleichförmigkeitsgrad und mit guter Reprodziergenauigkeit.
Nach Abschluß des Expansionsschrittes wird der Druck abgebaut, das hydraulische Medium aus dem Inneren des deformierten Rohlings abgepumpt und werden schließlich die oberen und unteren Formsektionen 11 und 13 wieder voneinander getrennt. Danach wird das fertige Rahmenglied 16 aus der Form entnommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit jedem Material durchführen, das ausreichend duktil ist. In der bevorzugten Ausführungsform, gemäß der das Endprodukt einen im wesentlichen gleichförmigen Umfang hat, der nicht mehr als ca. 5% größer als der ursprüngliche Umfang des Rohlings ist, können Materialien wie Weichstahl ohne spezielle Vorbehandlung wie Glühen oder Anlassen benutzt werden. Beispielsweise wird ein 60 Zoll (1534mm) langes Rohr aus SAE 1010-Stahl mit einem Durchmesser von 3 1/2 Zoll (88,9mm) und einer Wandstärke von 0,08 Zoll (2,032mm) verwendet. Dieses Rohr wurde so geformt und expandiert, daß das Endprodukt die Konfiguration gemäß Fig. 4 hatte, wobei das Ausmaß der Umfangsausdehnung ca. 3% war.
Beim vorbeschriebenen Verfahrensablauf sind vielfältige Modifikationen möglich. Beispielsweise kann ein Rohling 15 aus einem gleichförmig gerundeten, jedoch nicht kreisförmigen Ausgangsmaterial verwendet werden, z.B. mit einer elliptischen Querschnittskonfiguration.
Bei dem Verfahrensschritt des Deformierens des unter Druck gesetzten Rohlings durch Schließen der Formsektionen tritt begrenzter Reibkontakt zwischen den Oberflächen des Rohlings und den Formen ein. Dieser Reibkontakt erzeugt jedoch nur sehr wenig Verschleiß der Flächen der Formen, so daß eine exzellente Wiederholbarkeit des Verfahrens gewährleistet ist. Weiterhin kann die Form aus relativ weichen und kostengünstigen Materialien hergestellt werden, ohne daß spezielle Oberflächenhärtebehandlungen erforderlich sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind in jedem Formhohlraum der Formsektionen 11 und 13 die Seitenflächen 37 mit geringfügigen Entformungswinkeln angestellt. Dies verhindert die Tendenz des Endprodukts, sich in den Formhohlräumen zu verklemmen und ermöglicht eine leichte Entformbarkeit des Endprodukts aus der Form.
Allgemein ist es nicht nötig, Schmiermittel auf die Oberflächen des Rohlings oder auf die Oberflächen der Formsektionen 11 oder 13 aufzubringen.
Wie zuvor erwähnt, ist es günstig, den Rohling schon in eine Form zu biegen, die der Form des Endproduktes entspricht, ehe der Rohling deformiert und dann in der Form expandiert wird, da dieses Vorbiegen die Verwendung von Biegekernen und anderen Biegewerkzeugen ermöglicht, die einfache kreisförmig gekrümmte oder einfache gekrümmte Flächen aufweisen, die am Rohling angreifen und mit denen der Rohling gebogen wird. Es ist aber ohne weiteres auch möglich, spezielle Biegewerkzeuge mit an die Oberflächen des bereits deformierten und expandierten Rohlings angepaßten Flächen zu verwenden, so daß die Biegeoperation erst nach dem Deformieren und Expandieren des Rohlings in der Form durchführbar ist.

Claims

1. Verfahren zum Formen eines Rahmenglieds (16) mit kastenartigem Querschnitt, wobei zumindest ein Längsabschnitt des Rahmenglieds (16) einen uniformen glatten und kontinuierlichen Querschnitt mit zumindest zwei gegenüberliegenden ebenen Seitenflächen (17) und (19) aufweist,

gekennzeichnet durch

die Verwendung eines rohrförmigen Rohlings (15) mit einem kontinuierlich gekrümmten und glatten Bogenquerschnitt;

Positionieren des Rohlings zwischen offenen Form-Sektionen (11) und (13), deren jede einen Form-Hohlraum-Abschnitt (35) und (37) und einen Gegenflächenabschnitt (47) aufweist, wobei die eine Formsektion mit ihrem Gegenflächenabschnitt (47) in der geschlossenen Position der Form in anliegendem Eingriff mit dem Gegenflächenabschnitt (47) der anderen Formsektion steht und die Form einen Hohlraum definiert, der einen glatten kontinuierlichen kastenförmigen Querschnitt mit gerundeten Ecken (39) aufweist, der mit dem Querschnitt des endgültigen Rahmengliedes (16) korrespondiert und nicht mehr als ungefähr 5% im Umfang größer ist als der Originalumfang des rohrförmigen Rohlings (15);

Einbringen eines internen Flüssigkeitsdrucks in den Rohling (15) während dessen Kompression durch die Formsektionen (11, 13), wobei dieser interne Druck auf die Wand des Rohlings (15) benachbart zu den Querschnittsecken (39) einwirkt, um die Wand des Rohlings zu den Ecken (39) des Formhohlraums zu zwingen und die Wand zu veranlassen, quer über die innere Fläche des Formhohlraums zu gleiten, wobei der Druck zumindest ausreichend ist, um diejenigen Reibungskräfte zu überwinden, die dieser Quergleitbewegung entgegenstehen, so daß die Wand des Rohlings dadurch in derjenigen Umhüllung gehalten oder darin zurückgehalten wird, die durch den Formhohlraum definiert ist, so daß die Wand des Rohlings nicht zwischen benachbarten Gegenflächen (47) der Formsektionen eingeklemmt wird, wobei der besagte interne Druck geringer ist als die Fließgrenze der Wand des Rohlings (15);

Schließen der Formsektionen (11) und (13) nach dem Unterdrucksetzen des Rohlings (15), um den Rohling (15) in den Flächenbereichen (49) nach innen zu deformieren, die mit den späteren sich gegenüberliegenden ebenen Seitenflächen (17) und (19) korrespondieren, und um den Rohling (15) vollständig in die Ecken des Kastenquerschnitts des Formhohlraums zu zwingen;

Expandieren des Rohlings (15) in Umfangsrichtung durch Steigern des internen Fluiddrucks innerhalb des Rohlings (15) bis über die Fließgrenze der Wand bis alle außenliegenden Oberflächen des Rohlings (15) mit dem Formhohlraum konform sind;

Trennen der Formsektionen (11) und (13); und

Entnehmen des zum Rahmenglied (16) expandierten Rohlings aus der Form.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus zwei Formsektionen (11) und (13) besteht, deren jede eine ebene Gegenfläche (47), und einen Formhohlraumabschnitt (35) mit kanalförmigem Querschnitt und sich im wesentlichen senkrecht zur Gegenfläche (47) erstreckenden Kanalseiten (37) und (43) aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (35, 41) jedes Kanalabschnitts eben ist.

4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum (25, 27, 29) über seine Langserstreckung einen uniformen Querschnitt aufweist.

5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch Biegen des rohrförmigen Rohlings vor seinem Einbringen zwischen die Formsektionen (25, 27, 29), deren jede einen Hohlraum aufweist, der mit der gebogenen Form des Rohlings konform ist.

6. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Querschnitts des Formhohlraums (35, 37, 39, 41) bis zu 5% größer als der Umfang des Querschnitts des rohrförmigen Rohlings (15) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Querschnitts des Formhohlraums (35, 37, 39, 41) um zwei bis vier Prozent größer als der Umfang des rohrförmigen Rohlings (15) ist.

8. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluiddruck ein hydraulischer Druck ist.