DE4403897C2 - Verfahren zum Warmeinziehen der Enden von hohlen Werkstücken mittels Rollieren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Warmeinziehen der Enden von hohlen Werkstücken mittels Rollieren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die DE-OS 23 21 326 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von an einem Ende verschlossenen Metallhülsen oder -kapsel aus im wesentlichen zylindrischen Rohrabschnitten insbesondere zum Herstellen von Rohren für Fahrzeugstoßdämpfer und ähnlichen Teilen. Hierzu wird jeder Rohrabschnitt unter Drehung um seine Rohrachse an einem Ende erwärmt, geglüht und mit Hilfe eines beweglichen Werkzeugs, welches mit zunehmendem Druck gegen das Rohrende wirkt, derart rund gewalzt und verschlossen, daß der gebildete Boden eine größere Wanddicke erhält als der übrige Rohrabschnitt. Anschließend werden die Rohrabschnitte mittels eines Ziehdorns durch eine Zieheinrichtung mit mehreren Ziehstationen mit jeweils kleiner werdendem Durchmesser hindurchgezogen, wodurch unter anderem die Wandstärke des Rohrs auf das Endmaß verringert wird. Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß mit diesem Verfahren nur solche Rohre verschlossen werden können, deren Wandstärke im Verhältnis zum Rohrdurchmesser relativ hoch ist.

Die DE-Zeitschrift "Blech - Rohre - Profile", 29 (1982) 11, S. 529/530 offenbart eine automatische Rohrschließmaschine zur Herstellung von Gasflaschen und Stoßdämpferrohren. Die Rohrabschnitte werden in Drehung versetzt, das Rohrende mittels einer Induktionsspule auf etwa 960 Grad C erwärmt. Das erwärmte Rohrende wird durch eine Support-Schwenkbewegung mit Hilfe einer Drückrolle gasdicht geschlossen. Auch diese Vorrichtung ist lediglich zur Verarbeitung von Rohren geeignet, deren Wandstärke im Verhältnis zum Rohrdurchmesser relativ hoch ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzubilden, daß auch ausgesprochen dünnwandige Rohre, d. h. Rohre, deren Wandstärke im Verhältnis zum Rohrdurchmesser klein ist, mit großer Geschwindigkeit und hoher Präzision in einem kontinuierlichen Arbeitsvorgang bearbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1.

Die vorliegende Erfindung greift zurück auf das an sich bekannte Verfahren zu spanlosen Verformen von Werkstücken, insbesondere Rohren, mittels Rollieren oder Drücken auf einer Dreh- oder Drückbank, wobei das zu bearbeitende Ende des Werkstücks erhitzt wird, um hohe Umformungsgrade möglichst ohne Schädigung des Materialgefüges zu ermöglichen. Um den Grad der Umformung während eines Bearbeitungsschrittes zu maximieren und gleichzeitig die Gefügeveränderungen zu minimieren, wird die Arbeitstemperatur des Werkstücks gemessen und auf einen vorgewählten Wert geregelt. Hierzu wird das Werkstück je nach Bedarf entweder erhitzt oder auch gekühlt. Dabei wird die Erwärmung des Werkstücks so gesteuert, daß die Arbeitstemperatur nur in dem momentan von der Drückrolle bearbeiteten Bereich des Werkstücks erreicht wird. Die Nachbarbereiche bleiben kühler und fester. Dadurch stützt das kältere Material das bearbeitete heißere Material und verhindert eine unkontrollierte Formänderung.

Dank der Temperaturregelung werden auch die die Temperatur beeinflussenden Auswirkungen der Reibung zwischen Werkstück und Drückrolle/n, der Bearbeitungsgeschwindigkeiten, der Umgebungstemperatur usw. berücksichtigt. Außerdem kann dank der kontrollierten Temperatur des Drehteils auf die Verwendung von Stützwerkzeugen völlig verzichtet werden. Dadurch besteht genügend Freiraum, um Einbauteile in dem bearbeiteten Werkstück berührungsfrei zu halten, bis dessen eingezogene Enden auch das Einbauteil halten. Beim Abkühlen entsteht gleichzeitig eine Schrumpfverbindung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Anhand des folgenden Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Ein Rohrabschnitt eines hohlen Werkstücks wird in das Futter einer Dreh- bzw. Drückbank eingespannt, so daß das zu bearbeitende Ende frei zugänglich bleibt. Während der Rohrabschnitt in Drehung versetzt wird, wird das zu bearbeitende Ende auf eine Temperatur unterhalb der optimalen Arbeitstemperatur erhitzt. Zu diesem Zweck wird die Temperatur des erhitzten Rohrendes berührungslos gemessen und die Wärmequelle dementsprechend geregelt.

Die Bearbeitung des erhitzten Rohrendes erfolgt mit einer an sich bekannten Drückrolle. Falls die Gefahr besteht, daß sie im verformten Material Falten bilden, wird die Drückrolle in kurzen, bogenförmigen Abschnitten zugestellt.

Das Erhitzen des zu verformenden Endes des Werkstücks kann wie an sich bekannt mittels Gasflamme erfolgen. Vorteilhafter ist jedoch die Erhitzung mittels elektrischer Induktion, da diese feinfühliger geregelt werden kann. In jedem Fall ist die Wärmequelle derart ausgebildet, daß das Ende des Werkstücks die optimale Verformungstemperatur nur jeweils in der gerade bearbeiteten Zone erreicht. Die Nachbarbereiche werden zeit- und/oder abschnittsweise gekühlt. Darunter ist auch eine forcierte Kühlung zu verstehen. Dadurch stützt das kältere Material die heiße Zone und verhindert eine unkontrollierte Formänderung.

Die Beeinflussung der Temperatur der bearbeiteten Zone erfolgt nicht zuletzt durch die Reibung zwischen Drückrolle und Werkstück bzw. die Bearbeitungsgeschwindigkeit von Drückrolle und/oder Werkstück. Auf diese Weise kann der Erfahrungstatsache Rechnung getragen werden, daß oftmals nur kleine Temperaturanpassungen erforderlich sind, für die eine forcierte Heizung bzw. Kühlung nicht erforderlich ist.

Größere Reibungskräfte und damit stärkere Erwärmungen lassen sich erreichen, wenn der Winkel zwischen den Rotationsachsen von Drückrolle und Werkstück, der normalerweise 0 Grad beträgt, verändert wird. Der Grad der Verstellung wird auf die gewünschte Änderung der Reibung und der Gefügestruktur abgestimmt.

Für eine besondere Glättung der verformten Oberfläche des Werkstücks wird mit einer gesonderten Drückrolle nachgearbeitet. Verformung und Glättung können auch parallel erfolgen.

Schließlich besteht die Möglichkeit, die spanlos verformten Teile anschließend ohne umzuspannen auch spanabhebend zu bearbeiten, um beispielsweise Passungen, Lagersitze, Gewinde und dergleichen herzustellen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Warmeinziehen der Enden von hohlen Werkstücken mittels Rollieren, wobei das Werkstück in Drehung versetzt wird, das zu bearbeitende Ende auf eine vorgewählte Temperatur vorgewärmt wird und das Drückwerkzeug stufenweise zugestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Angriffsbereich des Drückwerkzeugs eine gezielte, auf den Angriffsbereich begrenzte Erwärmung des Werkstücks auf die eigentliche Umformtemperatur erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformtemperatur durch die Reibung zwischen Drückwerkzeug und Werkstück beeinflußt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Umformtemperatur die Umformgeschwindigkeit des Drückwerkzeugs und/oder des Werkstücks variiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Drückrolle als Drückwerkzeug der Winkel zwischen den Rotationsachsen von Drückrolle und Werkstück auf Werte größer 0 Grad eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformvorgang aus einzelnen bogenförmigen Bewegungsabläufen des Drückwerkzeugs besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verformte Oberfläche des Werkstücks mit einer gesonderten Drückrolle in der gleichen Aufspannung geglättet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zeitweise außerhalb des Umformbereiches gekühlt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mittels Flamme erhitzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück induktiv erhitzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Werkstücks berührungslos gemessen wird.