DE4337517A1 - Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumformbarem Metall - Google Patents
Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumformbarem MetallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenhoch
druck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumform
barem Metall.
Allgemein wird beim Innenhochdruck-Umformen ein Rohrab
schnitt mit gerader oder nicht gerader Längsachse durch
gleichzeitige Wirkung von Innendruck Pi und Axialkraft Pa
umgeformt. Einige Innenhochdruck-Umformverfahren sind z. B.
im Tagungsband des 14. Umformtechnischen Kolloquiums in Han
nover 1993 auf S. 9 genauer beschrieben, auf die in vollem
Umfang bezug genommen wird.
Das Innenhochdruck-Umformen üblicher hohlwellenförmiger
Werkstücke erfolgt üblicherweise entsprechend Fig. 1 und 2
in zwei Umformphasen. Nach dem Füllen der Rohre erfolgt zu
erst das Aufweiten. Hier gelten die Gesetzmäßigkeiten der
freien, d. h. werkzeugungebundenen Aufweitung. Die Rohrober
fläche ist gewölbt, der am Ende dieser ersten Umformphase
entstehende Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug er
streckt sich zunächst nur über einen Teilbereich der Werk
stückoberfläche. In der weiteren Umformphase wird das Werk
stück durch Kalibrieren zur vollständigen Anlage an die In
nenform des Formwerkzeug gebracht. Der Wanddickenverlauf im
Längsschnitt von Hohlwellen, die auf diese Weise erzeugt
worden, liegt in der Regel bei ca. 15% von der Ausgangs
wanddicke So der Rohrabschnitte Fig. 3. Der Wanddickenver
lauf ist in erster Linie abhängig von der Dehnungsfähigkeit
der Rohrmaterialien. Die freie Aufweitlänge bzw. Knickgrenze
beträgt bei den bislang bekannten Innenhoch
druck-Umformverfahren max. 2xdo, wobei do der Durchmesser
des Ausgangsrohres ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein ver
bessertes Innenhochdruck-Umformverfahrens zu schaffen, das
es erlaubt, anspruchsvolle Hohlwellen herzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß
Patentanspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für
solche Hohlwellen, wie sie z. B. in der Anmeldung P 40 07 284.3
beschrieben sind. Hier handelt es sich z. B. um An
triebswellen eines Kraftfahrzeugs mit einem mittleren Rohr
bereich größeren Außendurchmesser mit dünner Wandstärke und
beiderseitig ausgebildeten Endbereichen mit dicker Wand
stärke. Die Wanddickenunterschiede an diesen Wellen und die
freie Aufweitlänge übersteigen die bislang beim Innenhoch
druckumformen bekannten Verfahrensgrenzen um ein Vielfaches.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden u. a. folgende
Vorteile erzielt:
- 1. Herstellung von Hohlwellen mit Wanddickenverlauf im Längsschnitt mit Wanddickenunterschieden von weit mehr als 15% bezogen auf So.
- 2. Herstellung von Hohlwellen mit einer Aufweitlänge von weit mehr als 2xdo.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der
Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Innenhochdruckverfahren;
Fig. 2 eine Folge von Verfahrensschritten zur Herstellung
eines teilweise aufgeweiteten Rohrs
Fig. 3 den Wanddickenverlauf eines aufgeweiteten Rohrs,
Fig. 4 ein Beispiel eines erfindungsgemäß hergestellten
Gegenstandes und
Fig. 5 schematisch einen anschließenden Verfahrensschritt.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, wird ein Verfah
rensprodukt gemäß Fig. 4 dadurch herstellt, daß zunächst das
Rohr mit einen Fluid, das auch ein Gas oder eine hoch
flüchtige Flüssigkeit sein kann, gefüllt. Anschließend er
folgt das Aufweiten durch Abdichten der Rohrenden in an sich
bekannter Weise und Aufbringen eines Innenhochdrucks. Nach
dem Aufweiten in Phase 1 und Kalibrieren des Hohlkörpers in
Phase 2 wird in Phase 3 der hohe Kalibrierdruck aufrechter
halten bzw. noch gesteigert.
Erfindungsgemäß wird nun, wie insbesondere aus Fig. 5 er
sichtlich, ein Aufstauchen des geformten langen Rohrs durch
geführt.
Der erste Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß den zwei
Umformphasen eine dritte entsprechend Fig. 5 hinzugefügt
wird. Nach dem Aufweiten in Phase 1 und Kalibrieren in Phase
2 wird in Phase 3 der hohe Kalibrierdruck aufrechterhalten
bzw. noch gesteigert. Dieser hohe Innendruck ermöglicht ein
Aufeinanderzuschieben der Rohrenden ohne Faltenbildung in
der Rohrwand. Es erfolgt zwangsläufig ein Aufstauchen der
Wand der Werkstücke im Aufnehmerbereich um nahezu beliebige
Beträge. Ein solcher Vorgang läßt sich durch entsprechende
Steuerungstechnik der Umformmaschine realisieren. Eine ge
eignete Rohrwanddicke So muß gewählt werden, um die optimale
Wanddickenabstufung des dünneren Aufweitbereiches und des
dicken Endbereichs zu erzielen.
Der zweite Teil der Aufgabe wird durch werkzeugtechnische
Maßnahmen gelöst (Fig. 6). Abstützelemente im Werkzeug, die
auch gefedert sein können, verhindern das Ausknicken der
langen Rohrwellen. Je nach Länge der Rohrwellen müssen ein
oder mehrere Elemente in Werkzeug-Längsrichtung angeordnet
werden.
Claims (2)
- Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumformbarem Metall, gekennzeichnet durch nachfolgende Schritte:
- - Vorlegen eines Rohrausgangsteils und Füllen desselben mit Fluid;
- - Abdichten zumindest des aufzuweitenden Rohrabschnitts;
- - Aufbringen eines zum Aufweiten des Rohrabschnitts geeigneten Innenhochdrucks;
- - Kalibrieren des Werkstücks durch Aufbringen eines hohen Kalibrierdrucks;
- - Aufrechterhalten des Kalibrierdrucks unter Anstauchen des Rohrs in Längsachsenrichtung;
- wobei Innenwerkzeuge, auch gefederte, als Abstützelemente im Werkzeug vorgesehen sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8131 | Rejection |