DE4140948C2 - Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Teile - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Teile

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Teile mit den Merkmalen des Oberbegriffs im einzigen Anspruch.

Es findet insbesondere bei der Herstellung von hochgenauen Hydraulikzylindern Anwendung. Die Abmessungen der Hydraulikzylinder, z. B. Teleskopzylinder, entsprechen oft nicht den Abmessungen von serienmäßig hergestellten Halbzeugen. Um den erforderlichen Außen- und Innendurchmesser zu erzielen, müssen die rohrförmigen Halbzeuge einer zusätzlichen spanenden oder umformenden Bearbeitung unterzogen werden.

Bei spanender Bearbeitung werden nur ca. 60% des eingesetzten Materials für das Bauteil genutzt.

Das Schrägwalzverfahren nach Mannesmann (US 3 719 066) ist ein Warmumformverfahren, welches bei einer Temperatur von 1100°C bis 1200°C durchgeführt wird und zur Herstellung rohrförmiger Halbzeuge dient. Das Ausgangswerkstück ist dabei rotationssymmetrisches Vollmaterial, aus welchem unter Anwendung von Rollen und einem Stempel die Rohre gefertigt werden. Bei der Durchführung des Verfahrens entstehen durch die Schrägstellung der Rollen im Werkstoffkern tangentiale Zugspannungen, die ein Aufreißen des Werkstoffs in seinem Kern bewirken. Der Dorn bewirkt ein nachträgliches Glätten der entstandenen Bohrung. Dieses Verfahren kann aufgrund der auftretenden Kräfte nur als Warmumformverfahren durchgeführt werden.

Ein Kaltumformverfahren zur Reduzierung der Wanddicke von rohrförmigen Teilen ist das Abstreckdrücken (Fließdrücken), beschrieben, z. B. in DE-GM 69 46 170, wobei ein rohrförmiges Halbzeug auf den Dorn geschoben wird und eine Wanddickenreduzierung durch die Rollen erfolgt. Der Innendurchmesser bleibt dabei konstant.

Ein Kaltumformverfahren zur gleichzeitigen Verringerung des Außendurchmessers und Vergrößerung des Innendurchmessers besteht in der Kombination Rohraufweiten und gleichzeitigem Abstreckziehen. Der Nachteil dieser Verfahrenskombination liegt darin, daß für jeden Außendurchmesser ein neuer Ziehring erforderlich ist und somit die Flexibilität des Verfahrens entsprechend eingeschränkt wird. Weiterhin zwingt die verfahrenstypische Neigung zur Ziehriefenbildung zu einer nur schwer mit anderen Fertigungsoperationen kombinierbaren, aufwendigen Oberflächenvorbehandlung, wie z. B. Beizen, Phosphatieren, Beseifen. Der translatorische Vorgang ist zudem nicht kompatibel zu typischen vor- oder nachgelagerten Zerspanungsvorgängen wie etwa einer Endenbearbeitung, dem Nuten o. ä.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches eine hohe Flexibilität gewährleistet, gleichzeitig eine hohe Oberflächenqualität sowie Form- und Maßgenauigkeit garantiert und darüber hinaus den Kraftbedarf für den Umformvorgang wesentlich verringert.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des einzigen Anspruchs gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Verfahrenskombination von Aufweiten und Abstreckdrücken wird durch die Überlagerung beider Umformverfahren überraschenderweise eine wesentliche Reduzierung der Gesamtkaft erzielt. Diese liegt ca. 50% niedriger als bei der Durchführung der Einzelverfahren in Folgeschritten.

Die Oberflächenqualität, vor allem der Innenflächen des Teiles, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich verbessert werden. Dabei entsteht an der Zylinderinnenseite die einbaufertige Funktionsfläche.

Prinzipiell kann, in Abhängigkeit von Werkstoff und Funktionsanforderung an das Werkstück, auch die Zylinderaußenseite einbaufertig hergestellt werden. Weiter ist es möglich, den Vorgang so zu gestalten, daß die Abstufung des Außenzylinders, die sich zwangsläufig aus dem Abstreckvorgang ergibt, funktionell als Anschlagkante von Teleskopbauteilen genutzt wird.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung sind die einzelnen Arbeitselemente während des Umformvorgangs am Werkstück 1 dargestellt. Die Umformzonen, die beim Aufweiten durch den Aufweitdorn 2 und beim Abstreckdrücken durch die Drückrollen 3 gebildet werden, liegen dabei radial annähernd in einer Ebene, so daß eine ringförmige Umformzone 4 im Werkstück 1 ausgebildet wird. Das verdrängte Material fließt über den Aufweitdorn 2 ab. Dabei addieren sich die Umformkräfte der Einzelverfahren nicht, wie eigentlich zu erwarten wäre. Es wurde im Gegenteil überraschenderweise festgestellt, daß durch die funktionelle Verschmelzung beider Verfahren deren Gesamtkraft nur ca. 50% der Summenkraft der jeweiligen Einzelverfahren beträgt. Die Verfahrensgrenzen werden für beide Verfahren bezüglich des tangentialen Umformgrades für das Aufweiten sowie der Wanddickenreduzierung für das Abstreckdrücken um ca. 15% angehoben, wodurch eine universelle Einsetzbarkeit gewährleistet wird und auf Sonderabmessungen verzichtet werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen, flexibel anwendbaren Verfahrenskombination wird es möglich, hochpräzise Hydraulikrohre aus rohrförmigen Halbzeugen kostengünstig herzustellen, wobei die Oberflächenqualität sowie Form- und Maßabweichungen in nur einer Bearbeitungsstufe auf 10% der Ausgangswerte verbessert werden können.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Teile aus handelsüblichen rohrförmigen Halbzeugen unter Anwendung der an sich bekannten Verfahren Aufweiten und Abstreckdrücken und der dafür üblichen Werkzeuge wie Aufweitdorn und Drückrollen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verfahrenskombination beider Umformverfahren derart durchgeführt wird, daß der Aufweitdorn (2) und die Drückrollen (3) gleichzeitig im Eingriff stehen, wobei der Aufweitdorn (2) gleichzeitig die Funktion eines Drückdorns ausübt und die Umformzonen annähernd radial in einer Ebene liegen, so daß eine gemeinsame ringförmige Umformzone (4) im Werkstück (1) ausgebildet wird und durch diese Wirküberlagerung der Verfahren Aufweiten und Abstreckdrücken die Gesamtkraft wesentlich niedriger als bei den jeweiligen Einzelverfahren wird.