DE4134596C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum hydro
statischen Umformen von insbesondere ebenen
Blechen aus kaltumformbarem Metall. Ein solches Verfah
ren ist aus der DE-38 40 939 A1 bekannt. Entsprechend dem be
kannten Verfahren wird ein flaches Blechbauteil, dessen Rand
zu einem labyrinthartigen Dichtring verformt und so zwi
schen einem Gesenkdeckel und einem Endformgesenk gehalten
ist, mit einer Druckflüssigkeit hydrostatisch beaufschlagt.
Dies geschieht so, daß die Druckflüssigkeit auf der der Gra
vur des Endformgesenks abgewandten Hauptfläche über Druckmit
telkanäle des Gesenkdeckels zugeführt wird.
Ausgehend von dem bekannten Verfahren zum hydrostati
schen Umformen von insbesondere ebenen Blechen
aus kaltumformbarem Metall (DE-38 40 939 A1), liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzu
stellen, welches eine Steuerung der Restwandstärke des fertig
verformten Blechwerkstücks gestattet.
Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß vor der Beaufschlagung der ersten Hauptfläche
zunächst in einer Vorformstufe die zweite Hauptfläche mit
Druckflüssigkeit hydrostatisch beaufschlagt und hierauf die
erste Hauptfläche gegen eine eine Vorform bildende Gravur gedrückt
wird, welche mindestens einem partiellen Blechbereich,
der in der Endform eine größere Restwanddicke aufweisen soll,
höchstens einen kleinen Verformungsweg und mindestens einem
anderen partiellen Blechbereich, der in der Endform eine geringere
Restwanddicke aufweisen soll, einen größeren Verformungsweg
gestattet.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in der
Vorformstufe der Kaltverformung lediglich eine
Werkstoffverteilung erfolgt, wonach die Restwandstärke bereits
im wesentlichen festliegen kann. In dieser Vorformstufe erhalten
partielle Blechbereiche mit einem großen Verformungsweg
eine geringe Restwanddicke, während diejenigen Blechbereiche,
die nur einem geringen oder keinem Verformungsweg unterliegen,
eine demgegenüber größere Restwandstärke behalten.
Die Höhe des Umformgrades bis zum fertigen Blechwerkstück
wird daher im wesentlichen durch die Vorformstufe bestimmt.
Der die Endform des Blechwerkstücks schließlich be
stimmende Verfahrensschritt besteht in der Endformstufe, d. h.
in ihr erfolgt die eigentliche Formgebung. Hingegen ist es
nicht ausgeschlossen, daß in der Endformstufe auch noch eine
Wanddickenreduzierung für den Fall stattfindet, daß die gesamte
Gravurfläche des Endformgesenks größer ist als die gesamte
Gravurfläche der Vorform-Gravur bzw. des Gesenkdeckels.
Im letzteren Falle werden vornehmlich die in der Vorformstufe
gebildeten partiellen Blechbereiche geringerer Wanddicke in
der Endformstufe noch zusätzlich gestreckt und dabei
wanddickenreduziert, weil sie der Verformung einen geringeren
Widerstand bieten als die in der Vorformstufe erzeugten partiellen
Blechbereiche größerer Restwanddicke.
Zur Erreichung möglichst gleichmäßiger Wanddicken ist es
aus der DE 26 20 795 C2 bekannt, das zu verformende fest
eingespannte Blech nacheinander von wechselnden Seiten mit
Druckfluid zu beaufschlagen und zur Steuerung der Blechdicke
den Abstand der Vorform zum Blech heranzuziehen. Die Blechverformung
vollzieht sich bei dem bekannten Verfahren nur auf
einer Seite der Einspannebene unter Verwendung gegenläufig
bewegbarer Matrizen- und Patrizenteile. Auch ist das bekannte
Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einem ebenen
Blech (aus duktilem Metall bestehend) vorgeschlagen, jedoch
nur als besonders günstig für superplastische Werkstoffe herausgestellt
worden.
Vom hydromechanischen Stülpziehen ist es grundsätzlich
bekannt (DE-AS 17 77 153), eine Blechplatine bilateral in
zwei entgegengesetzten Richtungen zu verformen, ohne daß dadurch
eine gezielte Steuerung der Restwanddicke nahegelegt
wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt es, wenn gewisse An
wendungsfälle es erfordern, grundsätzlich zu, den Umformvor
gang nach der Vorformstufe zu unterbrechen. Da mit einem
Verformungsstillstand jedoch eine Kaltverfestigung einsetzt,
muß das Metallgefüge des vorgeformten Blechkörpers zur Wie
dererlangung der Kaltverformbarkeit zunächst durch Normalglü
hen rekristallisiert werden. Erst danach kann die Formgebung
in der Endformphase durchgeführt werden.
In der weitaus größten Zahl der Anwendungsfälle sieht
die Erfindung indes vor, daß Vorformstufe und Endformstufe im
wesentlichen ohne Verformungstillstand zeitlich unmittelbar
aufeinanderfolgen.
Die Erfindung befaßt sich außerdem mit einer Vorrichtung
zum hydrostatischen Umformen von insbesondere ebenen Blechen
aus kaltumformbarem Metall, wie sie im
Zusammenhang mit der DE-38 40 939 A1 eingangs bereits be
schrieben ist.
Ausgehend von der bekannten hydrostatischen Umformvor
richtung gemäß der DE-38 40 939 A1 (Oberbegriff des nebengeord
neten Anspruchs 4), liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine besonders wirtschaftlich arbeitende Vorrichtung zu
schaffen, die weitestgehend eine gezielte Restwanddicken
steuerung des fertig umgeformten Blechwerkstücks gestattet. Ent
sprechend der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß der Gesenkdeckel als Vorform ebenfalls eine Gravur bil
det, deren partielle Gravurtiefen den dort erzeugten partiel
len Restwanddicken des umgeformten Körpers im wesentlichen
umgekehrt proportional sind und daß in die Gravurfläche des End
formgesenks Druckmittelkanäle münden.
Die Eigenart der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß die Vorformstufe und die Endform
stufe innerhalb einer einzigen Gesenkanordnung stattfinden
können. Hierbei bestimmen die partiell unterschiedlichen Gra
vurtiefen des Gesenkdeckels die partiellen Restwanddicken
des fertig umgeformten Blechwerkstücks weitestgehend vorher.
Wichtig ist es, daß - wie bekannt aus dem ein
gangs geschilderten Verfahren - die metallischen Dichtzonen
zwischen Endformgesenk und Gesenkdeckel als den Blechbereich
lösbar arretierende Klemmflächen ausgebildet sind. Auf diese
Weise ist gewährleistet, daß während der gesamten hydrostati
schen Umformung keinesfalls Werkstoff des Bleches aus
dem Bereich der metallischen Dichtungszonen in das Gesenk
nachgezogen wird. Hierdurch ist ein gleichmäßiger, z. B. bei
ebenen Gravurflächen, völlig glatter faltenloser Verlauf
der umgeformten Blechbereiche sichergestellt.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders
vorteilhaft, sogenannte "Höckerbleche" herzustellen. Derar
tige Höckerbleche weisen einander identische, etwa pyramiden
stumpfartige Oberflächenerhebungen auf. Jede Kleinfläche ei
nes Pyramidenstumpfes dient hierbei als Anlagefläche für ein
glattes Blech. Letzteres wird mit den äußeren Kleinflächen
der Pyramidenstümpfe mittels Punktschweißstellen verbunden.
Derartige Zweilagenbleche ergeben in vorteilhafter Weise
leichtgewichtige Wandbauelemente großer Tragfähigkeit, z. B.
im Zusammenhang mit Fahrzeug-Außenwänden od. dgl. Bei derarti
gen Höckerblechen wird es indes wegen der erwähnten Punkt
schweißverbindung als wünschenswert empfunden, die Kleinflä
chen der Pyramidenstümpfe gezielt dicker auszubilden als de
ren angrenzende seitliche Trapezflächen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines
solchen vorteilhaften Grundelements eines Höckerblechs mit
einer relativ großen Restwanddicke im Bereich der Pyramiden
stumpf-Kleinfläche besteht darin, daß die in der Gesenktei
lungsebene befindlichen beiden Gravuröffnungen von Endformge
senk und Gesenkdeckel miteinander kongruente Rechtecke oder
Quadrate bilden, daß die Gravur des Gesenkdeckels im zentra
len Bereich in der
Gesenkteilungsebene eine quadratische oder
rechteckige ebene Zentralfläche bildet, die von einem umfäng
lich durchgehenden Trog mit abgerundetem Verlauf seiner Quer
schnittskontur umgeben ist, und daß die Gravur des Endformge
senks eine pyramidenstumpfartige Einsenkung bildet, deren
zentrale Teilfläche im wesentlichen der Zentralfläche des
Gesenkdeckels entspricht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Gesamtgesenk
zur Herstellung eines Höckerblechs eine Reihe oder mehrere
insbesondere zueinander parallele Reihen von einander identi
schen Gesenkanordnungen auf.
Eine günstige Druckverteilung zur Erzielung gleichförmig
verformter Oberflächen ergibt sich in zusätzlicher Ausgestal
tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine Vielzahl
etwa siebartig verteilter in den Gravuren von Endformgesenk
und Gesenkdeckel mündender Druckmittelkanäle.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer
die Druckmittelkanäle von Endformgesenk und Gesenkdeckel im Wechsel
und zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgend beaufschla
genden Druckmittelsteuerung versehen.
In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbei
spiel entsprechend der Erfindung mehr schematisch darge
stellt, es zeigt
Fig. 1 ein Gesenk mit einem in der Verformstufe verform
ten Blechbereich und
Fig. 2 das Gesenk gemäß Fig. 1 mit dem von der Vorformstufe
in die Endformstufe hinein verformten Blech.
In den Zeichnungen ist eine Gesenkanordnung insgesamt
mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Gesenkanordnung 10
weist einen Gesenkdeckel 11 als Vorform und ein Endformgesenk
12 auf. Eine strichpunktierte Linie kennzeichnet die Gesenk
teilungsebene E.
Der Gesenkdeckel 11 bildet eine umlaufend durchgehende
Dichtfläche 13, während das Endformgesenk 12 eine umlaufend
durchgehende Dichtfläche 14 aufweist.
Der Gesenkdeckel 11 ist in Richtung y vom Endformgesenk
12 abhebbar und umgekehrt in der Richtung z auf das Endform
gesenk 12 absenkbar, um die Gesenkanordnung 10 insgesamt zu
zustellen.
Zwischen den Dichtflächen 13, 14 ist ein Bereich einer Blechplatine,
z. B. aus austenitischem Stahl des Werkstoffs 1.4401, mit ei
ner Blechdicke s von 1,5 mm eingespannt. Ein solcher Blechbereich
ist in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt und
mit K bezeichnet. Der in Fig. 1 gezeigte Blechbereich ist
planeben.
Der Gesenkdeckel 11 und das Endformgesenk 12 sind mit
Druckmittelkanälen 15, 16 versehen, welche jeweils in der
Gravur GV bzw. GE des Gesenkdeckels 11 bzw. des Endformge
senks 12 münden.
Der zu verformende Bereich des Blechs K er
streckt sich innerhalb der Gesenkanordnung und ist von den
Innenkanten der metallischen Dichtflächen 13, 14 begrenzt.
Das Endformgesenk 12 ruht in nicht dargestellter Weise
auf einem Pressentisch, während der Gesenkdeckel 11 an dem in
Richtung y aufgehenden und in Richtung z absenkbaren Pressen
bär befestigt ist. Im geschlossenen Zustand drückt der Pres
senbär die Dichtfläche 13 des Gesenkdeckels 11 fest zur
Dichtfläche 14 des Endformgesenks 12, so daß die außerhalb
der Gravuren GV, GE befindlichen Bereiche des Bleches
fest und unverschieblich in der Gesenkteilungsebene E zwi
schen den Dichtflächen 13 und 14 eingeklemmt sind.
Die Vorformstufe des Umformvorganges besteht darin, daß
ein hydraulisches Druckmittel (z. B. eine geeignete wäßrige
Emulsion) über die Druckmittelzuleitungen 15 in den unteren
Gesenkhohlraum HU eingeführt und ein Druck von ca. 1500 Bar
aufgebaut wird, welcher die zweite Hauptfläche 17 des Blech
bereiches K derart beaufschlagt, daß sich dessen erste Haupt
fläche 18 unter plastischer Verformung gegen die Gravur GV
des Gesenkdeckels 11 anlegt.
Hierbei wird deutlich, daß dort, wo die Gravur GV bei 19
einen umfänglich durchgehenden Trog mit abgerundetem Verlauf
seiner Querschnittskontur bildet, die maximale Gravurtiefe
Tmax vorhanden ist. Die quadratische ebene Zentralfläche 20
der Gravur GV hingegen ist nur etwa um die Blechstärke s von
der Gesenkteilungsebene E zurückversetzt, so daß an jener
Stelle der Verformungsweg Tmin = 0 ist.
Je geringer der Verformungsweg, desto größer ist die
verbliebene Restwandstärke, so daß die Restwandstärke s1 des
Körpers K im Bereich der Zentralfläche 20 = 1,5 mm beträgt,
während die Restwandstärke s2 des Bleches K am trogför
migen Gravurbereich 19 nur 1,1 mm ausmacht.
In Fig. 2 ist der sich in der Gravur GV des Gesenk
deckels 11 befindliche vorgeformte Blechbereich K gestrichelt
dargestellt, während der endgeformte Blechbereich K
in durchgezogenen Linien gezeigt ist.
Sobald der Blechbereich K gemäß Fig. 1 vorgeformt ist, wird
die Druckflüssigkeit in unmittelbarer übergangsloser zeitli
cher Aufeinanderfolge von den Druckmittelkanälen 15 auf die
Druckmittelkanäle 16 umgesteuert, so daß das Druckmittel über
den oberen Gesenkhohlraum NO in die Gesenkanordnung 10 ein
tritt. Hierbei geschieht wiederum ein Druckaufbau auf 1500
Bar, wodurch der Blechbereich K aus seiner vorgeformten Form
in seine Endform versetzt wird, wie sie mit durchgezogenen
Linien in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Endformstufe
wird die erste Hauptfläche 18 druckbeaufschlagt, so daß sich
die zweite Hauptfläche 17 an die Gravurfläche GE des Endform
gesenks 12 anlegt und dabei die im unteren Gesenkhohlraum HU
vorhandene Druckflüssigkeit über die Kanäle 15 nach außen
drängt. Sobald dies geschehen ist, kann der Gesenkdeckel 11
in Richtung y abgehoben und der fertig umgeformte Blechbereich
K aus der Gesenkanordnung 10 entnommen werden.
Anhand der Fig. 1 und 2 ist vorstellbar, daß die in der
Gesenkteilungsebene E befindlichen beiden Gravuröffnungen von
Endformgesenk 12 und Gesenkdeckel 11 miteinander kongruente
Quadrate bilden, wobei die Gravur GV des Gesenkdeckels 11 in
ihrem zentralen Bereich eine etwa um die Blechstärke s des
Bleches K von der Gesenkteilungsebene E zurückversetzte qua
dratische ebene Zentralfläche 20 darstellt. Letztere ist von ei
nem umfänglich durchgehenden Trog 19 mit abgerundetem Verlauf
seiner Querschnittskontur umgeben. Die Gravur GE des Endform
gesenks 12 bildet eine pyramidenstumpfartige Einsenkung, de
ren zentrale Teilfläche 21 im wesentlichen der Zentralfläche
20 des Gehäusedeckels entspricht. Die Gravur GE enthält zudem
trapezförmige Seitenflächen 22 eines Pyramidenstumpfes.
Anhand der Fig. 1 und 2 ist auch vorstellbar, daß zur
Herstellung eines Höckerblechs ein Gesamtgesenk eine Reihe
oder mehrere insbesondere zueinander parallele Reihen von
einander identischen Gesenkanordnungen 10 aufweist. Aus den
Zeichnungen sind bei einer Gesenkhälfte 11, 12 nur jeweils
zwei Druckmittelkanäle 15, 16 ersichtlich. In nicht darge
stellter Weise ist es zur Herstellung gleichförmiger Körper-
Oberflächen zweckmäßig, eine Vielzahl etwa siebartig verteil
ter, in die Gravuren GE, GV von Endformgesenk 12 und Gesenk
deckel 11 mündender Druckmittelkanäle 15, 16 vorzusehen.
Claims (8)
1. Verfahren zum hydrostatischen Umformen von insbeson
dere ebenen Blechen aus kaltumformbarem
Metall, bei welchem der zu verformende Blechbereich an bei
den Hauptflächen von je einer geschlossenen Dich
tungszone nach außen hin abgeschlossen und zwischen beiden Dichtungszonen unverschieblich fest gehalten wird und in einer Endform
stufe eine erste Hauptfläche des zu verformenden Blechbe
reichs mittels einer Druckflüssigkeit hydrostatisch beauf
schlagt und
verformt wird, wobei der Blechbereich mit seiner
zweiten Hauptfläche gegen eine seine Endform bildende Gravur
gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
vor der Beaufschlagung der ersten Hauptfläche
(18) zunächst in einer Vorformstufe die zweite Haupt
fläche (17) mit Druckflüssigkeit hydrostatisch beaufschlagt
und hierbei die erste Hauptfläche (18) gegen eine eine
Vorform bildende Gravur (GV) gedrückt wird, welche mindestens
einem partiellen Blechbereich (bei 20, 21), der in der End
form eine größere Restwanddicke (s1) aufweisen soll,
höchstens einen kleinen Verformungsweg (Tmin) und mindestens
einem anderen partiellen Blechbereich (bei 19), der in der
Endform eine geringere Restwanddicke (s2) aufweisen soll,
einen größeren Verformungsweg (Tmax) gestattet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der partielle Blechbereich (bei 20, 21), der in der End
form eine größere Restwandstärke (s1) aufweisen soll, in der
Vorformstufe keinem Verformungsweg unterliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß Vorformstufe und Endformstufe im wesentlichen
ohne Verformungsstillstand zeitlich unmittelbar aufeinander
folgen.
4. Vorrichtung zum hydrostatischen Umformen von insbe
sondere ebenen Blechen aus kaltumformbarem
Metall mit einer die Endform des zu verformenden Blechbereichs
wiedergebenden Gravur eines Endformgesenks und mit einem das
Endformgesenk abschließenden Gesenkdeckel, wobei Endformge
senk und Gesenkdeckel den zu verformenden Blechbereich
dichtend zwischen sich aufnehmen und die metallischen Dichtzonen zwischen Endformgesenk
(12) und Gesenkdeckel (11) als den Blechbereich (K)
lösbar arretierende Klemmflächen ausgebildet sind, wobei der Deckel zu dem
zu verformenden Blechbereich führende Druckmittelkanäle auf
weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesenkdeckel (11) als
Vorform ebenfalls eine Gravur (GV) bildet, deren partielle
Gravurtiefen (Tmax, Tmin) den dort erzeugten partiellen Rest
wandstärken (s2, s1) des umgeformten Körpers (K) im wesentli
chen umgekehrt proportional sind, daß in die Gravurfläche
(GE) des Endformgesenks (12) Druckmittelkanäle (15) münden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Gesenkteilungsebene (E) befindlichen beiden
Gravuröffnungen von Endformgesenk (12) und Gesenkdeckel (11)
miteinander kongruente Rechtecke oder Quadrate bilden, daß
die Gravur (GV) des Gesenkdeckels (11) im zentralen Bereich
eine etwa um die Blechstärke (s) des Bleches (K) von der Ge
senkteilungsebene (E) zurückversetzte quadratische oder
rechteckige ebene Zentralfläche (20) bildet, die von einem
umfänglich durchgehenden Trog (19) mit abgerundetem Verlauf
seiner Querschnittskontur umgeben ist, und daß die Gravur
(GE) des Endformgesenks (12) eine pyramidenstumpfartige Ein
senkung bildet, deren zentrale Teilfläche (21) im wesentli
chen der Zentralfläche (20) des Gesenkdeckels (11) ent
spricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung eines Höckerblechs das Gesamtgesenk eine
Reihe oder mehrere insbesondere zueinander parallele Reihen
von einander identischen Gesenkanordnungen (10) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet
durch eine Vielzahl etwa siebartig verteilter in die Gravuren
(GE, GV) von Endformgesenk (12) und Gesenkdeckel (11) münden
der Druckmittelkanäle (15, 16).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekenn
zeichnet durch eine die Druckmittelkanäle (15, 16) von End
formgesenk (12) und Gesenkdeckel (11) im Wechsel und zeitlich un
mittelbar aufeinanderfolgend beaufschlagende Druckmittel
steuerung.
Priority Applications (1)
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ID=6443006
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