DE69909485T2

DE69909485T2 - Vorrichtung und verfahren zum formen von flachen gegenständen

Info

Publication number: DE69909485T2
Application number: DE69909485T
Authority: DE
Inventors: Keijo Hellgren
Original assignee: Flow Holdings GmbH SAGL LLC
Current assignee: AVURE TECHNOLOGIES AB, VOESTERAS, SE
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: AU4665299A; EP1091815B1; US6178796B1; WO1999062652A1; CN1095705C; CN1303324A; EP1091815A1; DE69909485D1; TW472005B; AR018425A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen von flachen Erzeugnissen aus Blech. Insbesondere betrifft die Erfindung das Formen von flachen Erzeugnissen aus Blech in der Automobilindustrie.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In einem Prozess zum Formen von großen, im Wesentlichen flachen Erzeugnissen in einer Branche wie beispielsweise der Automobilindustrie ist es üblich, große herkömmliche Pressen zum Stanzen oder Pressen von Karosserieblechen, wie beispielsweise Wagendächer, Motorhauben und Kofferraumdeckel, aus Blech zu verwenden.
Ein solcher Stanz- oder Pressprozess umfasst üblicherweise eine Presse mit einem dreiteiligen Werkzeug, das zwei große Formgebungsoberflächen aufweist, typischerweise zwei Hälften einer Pressform, die aus äußerst kostspieligem Werkzeugstahl gefertigt sind. Es ist außerdem eine dritte Vorrichtung zum Halten eines Blechs vorhanden, das anschließend durch die beiden Pressformhälften geformt wird.
Abhängig von dem Grad der damit verbundenen Verformung kann mehr als eine Stanz- oder Pressphase notwendig sein, um die erforderliche Form und das erforderliche Profil zu erhalten. Allerings ist eine herkömmliche Presse auf das Erreichen eines Maximalwerts einer Dehnung von zwischen 1% bis 2% während des Formens eines im Wesentlichen flachen Erzeugnisses begrenzt.
Membranpressen wurden in hohem Maße für das Formen von Erzeugnissen aus Blech verwendet, und US 2 344 743 und US 3 614 883 beschreiben Membranpressen, in denen ein Rohlingsblech an einer einzigen Formgebungsoberfläche geformt wird. Es wird des Weiteren beschrieben, dass die Kanten eines Rohlings während eines Presszyklus beschnitten werden können, indem sie in eine Aussparung gedrückt werden. Allerdings ist der Verformungsgrad, der mit den Vorrichtungen aus US 2 344 743 , US 3 614 883 zur Verfügung steht, auf das begrenzt, was in eingegrenzten Teilen der Formgebungsoberfläche durch die festen Konturen der Formgebungsoberfläche erreicht werden kann. US 3 566 650 beschreibt eine Membranpresse, in der ein Werkzeug oder Pressenstößel in einem Formwerkzeug eingebaut sein kann, um einen Rohling an einer Stelle während eines Presszyklus zu formen oder verformen. US 3 672 194 beschreibt eine Membranpresse, in der die Kanten eines Rohlings während eines einzigen Druckzyklus beschnitten oder gelocht werden können.
EP 0 288 705 A2 beschreibt eine Membranpresse, in der ein Metallrohling an einem einseitigen Formwerkzeug geformt werden kann. Außerdem umfasst das Werkzeug bewegliche Teile, die während eines Presszyklus mit zunehmendem Druck durch verschiedene Phasen beweglich sind. Während eines Zyklus kann das Kantenbeschneiden gefolgt werden von einem Ziehen des Materials in Aussparungen des Pressformwerkzeugs, und ein dazwischen liegendes Beschneiden kann anschließend durch weiteres Tiefziehen in Unterschnitte ausgeführt werden, bevor ein abschließender Druck erreicht wird. EP 0 288 705 A2 beschreibt, wie örtliches Formen in einem kontinuierlichen Arbeitsgang ausgeführt werden kann.
Ein Artikel mit der Überschrift "Ein Riese unter Pressen" in einer schwedischen Veröffentlichung Verkstäderna Nr. 8, datiert vom 12. August 1991, beschreibt eine schwedische Membranpresse des Typs Quintus und ein Formwerkzeug, das von einem Automobilhersteller verwendet wird. In dem Artikel wird der Einsatz einer Membranpresse für die kurzfristige Produktion von Erzeugnissen diskutiert und es wird festgestellt, dass eine Integration des Beschneidens von Kanten in ein Formwerkzeug besonders vorteilhaft in einer kurzfristigen Produktion ist.
Allerdings beschreiben weder EP 0 288 705 A2 noch irgendeine der oben genannten Referenzen, wie eine umfangreiche und gleichförmige plastische Verformung eines Rohlings erreicht werden kann, eine umfangreiche Verformung, die beispielsweise größer als 1% bis 2% Dehnung während des Formens von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen ist, noch eine Vorrichtung zum Erreichen einer solchen Verformung, und es wird auch nicht beschrieben, wie eine solche umfangreiche plastische Verformung mit anderen Prozessen in einem einzigen Pressarbeitsvorgang kombiniert werden kann.
In herkömmlichen Prozessen können zusätzliche Formgebungsphasen erforderlich sein, um eine ausreichende plastische Verformung zu verursachen, die zu einer Kaltverfestigung in dem Blech führen und somit eine besondere Formfestigkeit in dem Metall erzielen soll. Zusätzliche Phasen sind üblicherweise zum Beschneiden von überschüssigem Material erforderlich. Nach dem Pressen und Beschneiden der Kanten ist das geformte Erzeugnis fertig für die Oberflächenbehandlung als Bestandteil eines Anstrichprozesses.
Der herkömmliche Stanz- oder Pressprozess muss weiter verbessert werden. Insbesondere, um hochfeste, leichtgewichtige, im Wesentlichen flache Erzeugnisse aus Blech ohne zusätzliche Formgebungsphasen zu erzeugen. Es wäre für einen Stanz- oder Pressprozess auch vorzuziehen, dass fertig behandeltes oder sogar fertig lackiertes Blech bearbeitet werden kann. Außerdem wäre es von Nutzen, wenn die Kosten für die Werkzeugbestückung für solch einen Formgebungsprozess reduziert werden könnten, so dass im Wesentlichen flache Metallerzeugnisse in Produktionsläufen mit geringem Volumen zum Beliefern von Nischen- oder Fachmärkten hergestellt werden können.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen bereitzustellen, mit dem eine Endform in einem einzigen Pressarbeitsvorgang erzielt wird. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, es zu ermöglichen, ein hochfestes, im Wesentlichen flaches Erzeugnis in einem Verfahren mit einem einzigen Pressarbeitsvorgang zu erzielen, indem ein kontrollierter und gleichmäßig verteilter Kaltverfestigungsgrad in dem im Wesentlichen flachen Erzeugnis bewirkt wird. Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, im Wesentlichen flache Erzeugnisse aus Blech zu formen, das vorbehandelt oder vorlackiert ist.
Diese Aufgaben werden von der Erfindung wie nachstehend beschrieben erfüllt. Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass es in ein und demselben kontinuierlichen Pressarbeitsvorgang möglich ist, ein fertig bearbeitetes, oberflächenbehandeltes Metallerzeugnis als ein Endprodukt zu dehnen, zu beschneiden und in die endgültige Form zu formen. Die Erfindung ist nützlicher als bestehende Prozesse zum Formen von Erzeugnissen aus Metall, da sie auf eine breitere Produktpalette angewendet werden kann. Die Erfindung ist des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass es wirtschaftlich ist, im Wesentlichen flache Erzeugnisse aus Metall in Produktionsläufen mit geringem Volumen herzustellen.
Es gibt beispielsweise einen Bedarf in der Automobilindustrie, das Fertiggewicht von Automobilen zu senken, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Automobil-Außenkarrosseriebleche, die aus einem Material mit hoher Festigkeit gefertigt sind, sind erforderlich, so dass das Gewicht der Außenkarosseriebleche im Vergleich mit einem schwächeren Material reduziert werden kann, wobei trotzdem ein Blech mit ausreichender Festigkeit für ihre Funktion produziert wird.
Beispiele von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen in der Automobilindustrie, die besonders für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Wagendächer, Motor- oder Kühlerhauben, Stoßfänger, Kotflügel, Kofferraumdeckel oder Laderaumdeckel.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren, in dem ein Blech, das im Folgenden als ein Rohling beschrieben wird, in einer Hochdruckpresse positioniert und in ein im Wesentlichen flaches Erzeugnis geformt wird. Der Rohling wird von Klemmen gehalten, die den Rohling auf einen vorher bestimmten Grad dehnen, der bedeutend höher als 2% sein kann. Nach dem Dehnen wird auf den Rohling Druck ausgeübt. Die in der Erfindung verwendete Hochdruckpresse ist eine Membranpresse, beispielsweise eine Quintus-Presse, und der Druck wird auf den Rohling über eine Gummimembran ausgeübt. Der Rohling wird an das Formwerkzeug gepresst und wird in die Form eines im Wesentlichen flachen Enderzeugnisses geformt. Das Verfahren und die Vorrichtung erfordern nur ein einseitiges Formwerkzeug. Die Funktion der anderen Hälfte eines herkömmlichen Formwerkzeugs wird effektiv von der Membran ausgeführt.
Ein Vorteil dieser Erfindung, verglichen mit anderen Prozessen, die derzeit getrennt verfügbar sind, schließt ein, dass das Dehnen des Blechs entlang einer Achse auf den gewünschten Spannungsgrad plastische Verformung erzeugt, wobei das Material in einer optimalen Weise in Bezug auf die Kaltverfestigung eingesetzt wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der Einsatz einer Gummimembran an der äußeren Oberfläche des Blechs, wodurch es möglich wird, ein vorlackiertes Blech zu formen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das vorlackierte Blech in einer Zeit beschnitten wird, in welcher der Prozess von einer Dehnungsphase in eine Stanzbördelphase übergeht, ohne dass der Prozess unterbrochen wird. Was neu an diesem Prozess ist, ist, dass gleichzeitig in einem kontinuierlichen Prozess Vorgänge ausgeführt werden können, von denen einige vorher nur als getrennte Verfahren und/oder Vorrichtungen bekannt waren.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie zum Erzeugen einer größeren Bandbreite von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen verwendet werden kann, die aus Blech geformt sind, weil das Verfahren für mehr Erzeugnisse und Anwendungen wirtschaftlich ist, einschließlich Prototypen und Einzelprodukte. Außerdem reduziert der Einsatz eines einseitigen Formwerkzeugs die Werkzeugherstellungskosten und die erforderliche Prozessentwicklungszeit in bedeutendem Maße.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen im Anhang detaillierter beschrieben.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Erfindung.
2 zeigt eine Vorrichtung und eine erste Beschneidephase gemäß der Erfindung.
3 zeigt eine Vorrichtung und eine zweite Beschneidephase und ein geformtes Erzeugnis gemäß der Erfindung.
4 zeigt ein Enderzeugnis und beschnittenen Abfall am Ende des Formgebungsprozesses.
5 zeigt eine schematische graphische Darstellung des Drucks (P), der gemäß der Erfindung während eines Formgebungsprozesses in der Zeit (T) ausgeübt wird.
6 zeigt schematisch eine Isometrie- und Schnittansicht einer erfindungsgemäß angeordneten Hochdruckpresse für das Formen von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes einseitiges Formwerkzeug zum Formen von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen.
8 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen einseitigen Formwerkzeugs zum Formen von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Verfahren zum Formen von Blech zum erfindungsgemäßen Erzeugen von im Wesentlichen flachen Erzeugnissen, beispielsweise eines Automobil-Wagendachs, wird mittels einer Formvorrichtung wie folgt ausgeführt.
Ein Blech, im Folgenden als Rohling 1 bezeichnet, wird in einer Hochdruckpresse mit einer Membran positioniert, das beispielsweise von einer ersten Klemme 2 und einer zweiten Klemme 3 gehalten wird, wie in 1 dargestellt. Der Rohling 1 ist mit einer Oberfläche gegenüber der Membran 4 angeordnet. Die Oberfläche kann mit einer Oberflächenbehandlung vorbeschichtet sein. Die erste Klemme 2 und die zweite Klemme 3 sind in Bezug zueinander beweglich, so dass sie voneinander weg bewegt werden und den Rohling 1 dehnen können. Der Rohling 1 wird von den Klemmen 2, 3 gedehnt. Wenn ein vorbestimmter Teil des erforderlichen Dehnungsgrads erreicht ist, wird auf die Membran 4 der Hochdruckpresse Druck ausgeübt, wie in 2 dargestellt, und der Druck wird während der Zeit kontinuierlich erhöht, wie in der graphischen Darstellung in 5 angegeben. Die Membran 4 presst den Rohling 1 an ein Formwerkzeug 5.
Unter niedrigem Druck werden die Kanten des Rohlings 1 gegen eine erste Beschneidevorrichtung 6 gedrückt, die im Querschnitt als eine Aussparung gezeigt ist, die in der Oberfläche des Formwerkzeugs 5 in 1 bis 3 maschinell eingearbeitet ist. Genauer gesagt wird der Rohling 1 durch einen T-förmigen Stempel 7 an die Beschneidevorrichtung 6 gedrückt, der über der Aussparung der ersten Beschneidevorrichtung 6 durch einen Rahmen 8 in Position gehalten wird. Eine erste Rohbeschneidephase, siehe Bezugszeichen 14 in 5, findet statt, wobei der innere Bereich des Rohlings 1 von den äußeren Kanten des Rohlings 1 getrennt wird, der von den Klemmen 2, 3 gehalten wird. Während der Rohbeschneidephase 14 wird der Stempel 7 durch die Membran 4 nach unten an den Rohling 1 gedrückt, die ihn in die erste Beschneidevorrichtung 6 drückt, wodurch die äußeren Kanten des Rohlings 1 beschnitten werden.
Der Druck wird kontinuierlich erhöht, wie aus 5 ersichtlich, und eine zweite Beschneidephase, siehe Bezugszeichen 15, eine Feinbeschneidung, findet unter einem höheren Druck in einer zweiten Beschneidevorrichtung 9, einer stufenförmigen Aussparung, statt. Die zweite Beschneidephase 15 schneidet die Kanten des Rohlings 1 auf die erforderliche endgültige Form. Der Druck wird kontinuierlich auf einen maximalen Druck erhöht, der den Rohling 1 beispielsweise gemäß der detaillierten Oberfläche und Kontur des Formwerkzeugs 5 in die rm eine Automobil-Wagendachs formt. Nach Ablauf der erforderlichen Prozesszeit bei hohem Druck wird der Druck abgelassen. Das vollständig geformte und beschnittene Erzeugnis 10, beispielsweise ein Automobil-Wagendach, sowie ein erster Beschneideabfall 12 und ein zweiter Beschneideabfall 11 werden dann der Presse entnommen, wie in 4 dargestellt.
Die Phasen des Prozesses sind in der graphischen Darstellung von Druck P zu Zeit T in 5 gezeigt. In der graphischen Darstellung ist der kontinuierliche Übergang vom Dehnen zum Rohbeschneiden 14 durch das Linien-Bezugszeichen 3 in der graphischen Darstellung angegeben. Die Einkerbungen 14 und 15 in der Druck/Zeit-Linie zeigen die erste Rohbeschneide- und die zweite Feinbeschneidephase. Der Druckaufbau auf den maximalen Druck des Verfahrens ist durch 16 angegeben. Der Beginn der Dehnungsphase ist durch 17 angegeben, und das Zeitintervall, in dem der Druck durch die Membran 4 angewendet wird, ist durch die Linie 18 angegeben. Das Stanzbördeln findet kontinuierlich zwischen Phase 14 und dem Punkt des maximalen Drucks 16 statt. Das Wegnehmen von Druck ist durch die Linie 19 angegeben, und die gesamte Formsequenz ist als 20 angegeben.
Eine weitere Weiterbildung der ersten und zweiten Beschneidevorrichtungen 6, 9, die in den Figuren als Aussparungen dargestellt sind, kann in der Oberfläche des Formwerkzeugs 5 als eine dritte Aussparung geformt sein. Solch eine dritte Aussparung definiert die Form eines umschlossenen Bereichs von Material, der von dem Rest des Rohlings 1 getrennt werden soll, wobei in einem Enderzeugnis eine Öffnung erzeugt wird. Die Weiterbildung der Beschneidevorrichtung 6 und 9 sowie einer dritten Aussparung wird im Folgenden als eine Lochvorrichtung (9a) bezeichnet. In dem Beispiel eines Automobil-Wagendachs erzeugt eine geeignet geformte Lochvorrichtung (9a) beispielsweise eine Öffnung für ein Schiebedach. In einem Blech für den rückwärtigen Kotflügel eines Automobils wird eine Öffnung für eine Tankklappe in einem einzigen Formgebungsprozess erzeugt. Ähnlich fertige Öffnungen in Türblechen zum Aufnehmen von Türgriff- und/oder Schließbaugruppen und fertige Öffnungen in den Seiten- oder Kotflügelblechen für Licht- oder Signalbaugruppen werden in einem einzigen und kontinuierlichen Hochdruckformarbeitsvorgang geformt.
Die Beschneidevorrichtungen 6, 9 werden in 1 bis 4 und 6 bis 8 als Aussparungen gezeigt. Erfindungsgemäße Beschneidevorrichtungen können alternativ eine oder mehrere erhöhte und relativ scharte Kanten umfassen, an denen der Rohling 1 durch Anwendung von Druck durch die Membran beschnitten wird. Ähnlich kann eine Beschneidevorrichtung und/oder Lochvorrichtung im Sinne der Erfindung einen oder mehrere scharfkantige Teile des Formwerkzeugs umfassen, die aus der Oberfläche der Pressform während des Verfahrens zum Formen von flachen Erzeugnissen durch mechanische oder hydraulische Mittel zum Ausführen eines Beschneide- oder Lochvorgangs herausbewegt werden.
Eine Vorrichtung für das Formen von Erzeugnissen umfasst eine Hochdruck-Membranpresse, beispielsweise des Typs Quintus, siehe Bezugszeichen 22 in 6. In 6 ist auch das Formwerkzeug 5 in einem Pressentisch 21 der Quintuspresse 22 dargestellt. Das Formwerkzeug 5 ist in der fertigen Kontur des erforderlichen Erzeugnisses geformt, und es umfasst wenigstens zwei Beschneidevorrichtungen 6, 9, die hier als maschinell in die Oberfläche des Formwerkzeugs 5 eingearbeitete Aussparungen gezeigt werden. Die erste Beschneidevorrichtung 6 wird in Kombination mit einem Stempel 7 verwendet, der über der Aussparung der ersten Beschneidevorrichtung 6 durch einen in 2 gezeigten Rahmen 8 in Position gehalten wird. Der Stempel 7 ist so geformt, dass der Druck auf das Material des Rohlings 1 verstärkt wird, das über der Aussparung der Beschneidevorrichtung 6 liegt. Der Stempel 7, wie in der 1 bis 3 gezeigt, weist beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt auf. Das Formwerkzeug 5 wird auch als ein einseitiges Formwerkzeug bezeichnet, weil es, im Gegensatz zur herkömmlichen Praxis zum Formen eines Blechs in ein flaches Erzeugnis zwischen zwei Hälften eines geformten Pressformwerkzeugs, aus einer geformten Seite besteht, und weil es die Membran 4 ist, die das Blech 1 an dem Formwerkzeug 5 formt.
7 zeigt eine weitere Ansicht des Formwerkzeugs 5 im Querschnitt, der die relativen Positionen der Klemmen 2, 3 und der Beschneidevorrichtungen 6, 9 zeigt, die im Pressentisch 21 angeordnet sind.
Der Druck zum Bewegen der sich bewegenden Klemmen 2, 3 kann durch internen mechanischen oder hydraulischen Druck von der Hochdruckpresse bereitgestellt werden. Alternativ können die sich bewegenden Klemmen durch externe hydraulische oder mechanische Kraftquellen bewegt werden.
Das Blech, aus dem der Rohling 1 gefertigt ist, wird vorzugsweise mit einer Mikrostruktur hergestellt, die gewünschte und hohe Festigkeitseigenschaften unter ausreichender plastischer Verformung erzeugt. Das Blech wird in der Hochdruckpresse als Rohling so erzeugt und angeordnet, dass die Mikrostruktur des Blechs optimal in Bezug auf eine Dehnungsachse zum Verformen und Kaltverfestigen während der Dehnungsphase und des Formgebungsvorgangs positioniert ist. Es liegt im Sinne der Erfindung, dass der Rohling 1 von mehr als zwei Klemmen gehalten werden kann und in mehr als einer Achse gedehnt wird.
Ein Blech mit einer vorbehandelten Oberfläche kann durch die Erfindung in ein im Wesentlichen flaches Erzeugnis geformt werden. Die Vorbehandlung kann abschließende Endbearbeitungssubstanzen einschließen, wie beispielsweise einen Deckanstrich, und kann alternativ andere funktionale Oberflächenbehandlungen umfassen, wie beispielsweise Vorlackierungs-Behandlungen und Korrosionsschutz-Behandlungen sowie die Lackierung mit Automobillack.
Die Erfindung wird am besten eingesetzt wie folgt. Zum Beginn eines Produktionslaufs wird ein vorbehandeltes Blech in der offenen Presse als Rohling zwischen Klemmen 2, 3 über dem Formwerkzeug 5 positioniert.
Das Formwerkzeug 5 umfasst endgültige Konturen der erforderlichen Form des im Wesentlichen flachen Erzeugnisses, die Beschneidevorrichtung 6, die einen außerdem Umfang von Rohling 1 definiert, die Beschneidevorrichtung 9, die im Rohling 1 einen Umfang eines fertigen, im Wesentlichen flachen Erzeugnisses 10 definiert, und eine Weiterbildung der Beschneidevorrichtungen 6 und 9, eine Lochvorrichtung (9a), die beispielsweise als eine dritte Aussparung so geformt ist, dass eine Öffnung in dem fertigen Erzeugnis 10 geschaffen wird.
Das Formverfahren stellt sich wie oben beschrieben und schematisch in 5 gezeigt dar und umfasst die folgenden Schritte. Die Hochdruckpresse schließt sich und der Rohling 1 wird zu Beginn durch die Klemmen 2, 3 gedehnt, die sich voneinander weg bewegen. Auf die Membran 4 wird allmählich Druck ausgeübt, nachdem der erforderliche Dehnungsgrad erreicht wurde. Dieser ist beispielsweise eine Dehnung zwischen 1% und 7%, und vorzugsweise zwischen 1% und 4% für einen Aluminiumtyp, der beispielsweise für ein Automobil-Wagendach geeignet ist. Die obere Grenze dieser Dehnung ist beträchtlich höher als 7%. Gemäß der Erfindung ist die praktische Grenze tatsächlich die Bruchgrenze des fraglichen Materials, die für eine Stahlsorte bis zu 35% betragen kann.
Der Druck wird allmählich erhöht, und der Rohling 1 wird durch den von der Membran 4 ausgeübten Druck an das Formwerkzeug 5 gedrückt. Während des beginnenden Druckaufbaus werden die Kantenbereiche des Rohlings 1, die unmittelbar über der ersten Beschneidevorrichtung 6 liegen, die zu den Klemmen 2, 3 benachbart ist, in einer Rohbeschneidephase 14 bei einem Druck zwischen 5 bar bis 100 bar, und vorzugsweise zwischen 20 bar bis 40 bar, beschnitten. Die Rohbeschneidephase wird bei niedrigem Druck durch die kombinierte Aktion der Beschneidevorrichtung 6 und des Stempels 7 erzielt. Unter erhöhtem Druck wird der Rohling 1 in einem Feinbeschneidevorgang 15 durch die Beschneidevorrichtung 9 beschnitten, wenn der Druck zwischen 200 bar bis 900 bar, und vorzugsweise zwischen 400 bar bis 500 bar erreicht.
Ähnlich ist eine Weiterbildung der Beschneidevorrichtung 6 und 9, die Lochvorrichtung (9a) geformt, beispielsweise als dritte Aussparung in der Oberfläche des Formwerkzeugs. Die Lochvorrichtung (9a) schneidet einen Bereich aus dem Rohling 1 unter Anwendung hohen Drucks aus und erzeugt eine Öffnung in dem Rohling 1. Nachdem der erforderliche Druck, im Bereich zwischen 200 bar bis 1.500 bar, und vorzugsweise zwischen 400 bar bis 1.200 bar während der erforderlichen Zeit angewendet wurde, wird Druck abgelassen. Die Presse wird geöffnet. Das fertige, geformte, im Wesentliche flache Erzeugnis wird aus der Presse entnommen. Überschüssiges Material, die rohbeschnittenen Kanten 12 und die feinbeschnittenen Kanten 11 von Rohling 1 und alles ausgeschnittene Material zum Bilden einer Öffnung im Rohling 1, wird entfernt.

Claims

Vorrichtung für ein Hochdruckformen eines flachen Erzeugnisses (10) aus einem Rohling (1), die eine Hochdruckpresse umfasst, die mit einer Membran (4) und einem einseitigen Formwerkzeug (5) versehen ist, das eine erste Beschneidevorrichtung (9) und eine Lochvorrichtung (9a) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das einseitige Formwerkzeug (5) umfasst: wenigstens eine zweite Beschneidevorrichtung (6), die mit einem Stempel (7) versehen ist, wenigstens zwei Klemmen (2, 3), die so angeordnet sind, dass sie den Rohling in Position über dem einseitigen Formwerkzeug (5) halten, wobei die wenigstens zwei Klemmen (2, 3) in Bezug zueinander beweglich angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einseitige Formwerkzeug (5) mehr als zwei Klemmen (2, 3) umfasst, die in Bezug zueinander beweglich so angeordnet sind, dass sie den Rohling (1) entlang mehr als einer Achse dehnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (7) eine größere Oberfläche, die zu der Membran (4) hin freiliegt, als die Oberfläche des Stempels (7) hat, die zu dem Rohling (1) hin freiliegt, so dass der Stempel (7) als Kraftverstärker wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochvorrichtung (9) durch die erste Beschneidevorrichtung (9) gebildet wird.
Einsatz einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4 zum Hochdruckformen des Rohlings (1), wobei es sich bei dem Rohling (1) um ein Blech handelt, von dem wenigstens eine Oberfläche vor dem Einführen in die Hochdruckpresse beschichtet oder mit einer Oberflächenbehandlung behandelt wird.
Verfahren für ein Hochdruckformen eines flachen Erzeugnisses (10) aus einem Rohling (1) unter Einsatz einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Anordnen des Rohlings (1) zwischen wenigstens zwei Klemmen (2, 3), Dehnen (17) des Rohlings (1) mit den wenigstens zwei Klemmen (2, 3) auf einen vorgegebenen Grad, um Kaltverfestigung aufgrund plastischer Verformung zu erreichen, anschließendes Ausüben von Druck (17) auf den Rohling (1) mittels einer Membran (4) und Drücken des Rohlings (1) an ein einseitiges Formwerkzeug (5), nachdem das Dehnen begonnen hat.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Beschneiden des Rohlings (1) mit einer zweiten Beschneidevorrichtung (6) im Zusammenwirken mit einem Stempel (7) bei einem ersten niedrigen Druck (14), um so den Rest des Rohlings (1) von den wenigstens zwei Klemmen (2, 3) zu trennen, Beschneiden des Rohlings (1) auf eine fertige Form mit einer ersten Beschneidevorrichtung (9) bei einem erhöhten zweiten Druck (15), wobei der zweite Druck (15) ein höherer Druck ist als der erste Druck (14).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Erhöhen des von der Membran (4) ausgeübten Drucks auf einen erforderlichen dritten Druck, der höher ist als der zweite Druck (15), Aufrechterhalten des erforderlichen dritten Drucks über eine erforderliche Zeit (19), Ablassen des erforderlichen dritten Drucks (20), Entnehmen eines geformten Erzeugnisses (10).
Verfahren nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druck zwischen 5 bar und 100 bar und vorzugsweise zwischen 20 bar und 40 bar liegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druck zwischen 200 bar und 900 bar und vorzugsweise zwischen 400 bar und 500 bar liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Druck zwischen 200 bar und 1500 bar und vorzugsweise zwischen 400 bar und 1200 bar liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass: der Rohling (1) zwischen mehr als den wenigstens zwei Klemmen (2, 3) gehalten angeordnet ist, und der Rohling entlang mehr als einer Achse auf einen vorgegebenen Grad gedehnt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–12, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Drücken des Rohlings mit der Membran (4) an eine Lochvorrichtung (9a), Ausschneiden eines umschlossenen Bereiches, der als eine Öffnung in dem Rohling (1) geformt ist, mit der Lochvorrichtung (9a).
Verfahren nach den Ansprüchen 6–13, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Anordnen des Rohlings (1) zwischen den wenigstens zwei Klemmen (2, 3) in der Hochdruckpresse, so dass die Mikrostruktur des Metallmaterials in einer bevorzugten Ausrichtung in Bezug auf eine oder mehrere Achsen angeordnet ist, entlang derer der Rohling (1) gedehnt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) in einem einzelnen und kontinuierlichen Presszyklus mit den wenigstens zwei Klemmen (2, 3) gedehnt wird, mit der ersten Beschneidevorrichtung (9) und der zweiten Beschneidevorrichtung (6) beschnitten und mit der Lochvorrichtung (9a) gelocht sowie an dem einseitigen Formwerkzeug (5) geformt wird.