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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Ausbauchungsverfahren und auf eine Ausbauchungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bzw. 5.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Üblicherweise
wird eine Ausbauchungsvorrichtung zum Ausbauchen eines Werkstückes wie zum
Beispiel ein Rohr verwendet, das in einem zwischen einem oberen
und unterem Werkzeug ausgebildeten Hohlraum eingefügt ist,
und zwar zum Beispiel zu einer T-Form durch Zuführen einer Hochdruckflüssigkeit
in den Innenraum des Werkstückes. Eine
derartige Ausbauchungsvorrichtung ist in JP-A-7-155857 offenbart.
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Die Ausbauchungsvorrichtung gemäß dem vorstehend
genannten Stand der Technik hat einen Regulierungsstopper, der gleitbar
in einem Wölbungserzeugungsloch
eines Werkzeuges angeordnet ist, und eine Steuervorrichtung zum
Steuern einer Bewegung des Regulierungsstoppers. Während des Ausbauchens
eines Werkstückes
wird das Werkstück
zunächst
in die Werkzeuge eingefügt,
und dann wird eine Hochdruckflüssigkeit
in den Innenraum des Werkstückes
zugeführt,
wobei der Regulierungsstopper mit einem Außenumfang des Werkstückes in Kontakt
ist. Wenn der Druck im Inneren des Werkstückes ansteigt, dann wird der
Regulierungsstopper gesteuert und nach hinten in das Wölbungserzeugungsloch
bewegt, wodurch die Ausdehnung des Werkstückes in das Wölbungserzeugungsloch
gesteuert wird. Durch das Übernehmen
eines derartigen Verfahrens kann ein Wölbungsabschnitt an dem Werkstück ausgebildet
werden, während
die Erzeugung von Rissen verhindert wird, die durch das schnelle
Ausdehnen des Werkstückes
hervorgerufen werden würden.
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Bei der vorstehend erwähnten herkömmlichen
Vorrichtung ist es jedoch notwendig, das Wölbungserzeugungsloch mit einer
derartigen Form auszubilden, dass der Regulierungsstopper verschiebbar
darin eingefügt
ist. Somit kann die zylindrische Form, deren Querschnittsform in
der Längsrichtung konstant
ist, auf die Form des Wölbungserzeugungsloches übertragen
werden, während
die Form, deren Querschnittsform in der Längsrichtung variabel ist, wie
zum Beispiel eine Fassform, nicht darauf übertragen werden kann. Die
Form der Werkzeuge, die bei dieser vorstehend genannten Vorrichtung
anwendbar ist, ist dadurch begrenzt, was ein fortlaufendes Problem
darstellt.
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WO 00/12240 (EP-A-1 107 837; Stand
der Technik gemäß Artikel
54(3) EPÜ)
offenbart ein gattungsgemäßes Ausbauchungsverfahren
und -vorrichtung, bei denen das Werkstück in einen Hohlraum eingefügt wird,
der durch ein oberes und ein unteres Werkzeug ausgebildet ist, und
bei denen eine Hochdruckflüssigkeit
in den Innenraum des Werkstückes zugeführt wird,
wobei eine axiale Kompressionskraft auf das Werkstück aufgebracht
wird, wodurch das Werkstück
entlang der Form der nach innen gerichteten Flächen der Werkzeuge ausgebaucht
wird. Entweder die Werkzeuge oder das Werkstück werden einem Oszillator
ausgesetzt, um so die Reibung zwischen dem Werkstück und den
Werkzeugen während
des Ausbauchungsprozesses zu reduzieren.
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JP-A-61189835, EP-A-0 740 969 und
EP-A-0 036 365 schlagen jeweils eine konstante Aufbringung der Hochdruckflüssigkeit
vor, die dem Innenraum des Werkstückes während des Ausbauchens zugeführt wird.
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EP-A-0 633 075 schlägt eine
genaue Steuerung der Hochdruckflüssigkeit
vor, die dem Innenraum des Werkstückes während des Ausbauchens zugeführt wird,
wodurch jegliche Schwankung des Druckes unterdrückt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Ausbauchungsverfahren und eine Ausbauchungsvorrichtung
mit einer verbesserten Wirkung zum Reduzieren der Risse in dem Werkstück vorzusehen,
und zwar ungeachtet der Form oder der Kontur der nach innen gerichteten
Fläche
der Werkzeuge, die einen Ausbauchungshohlraum definieren.
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Die Aufgabe wird durch das Ausbauchungsverfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Ausbauchungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
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Die Erfindung ist so weiter entwickelt,
wie dies in den abhängigen
Ansprüchen
definiert ist.
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Die Schwankung des Druckes kann eine
periodische Schwankung sein. Der Druck in dem Kontaktbereich der
Außenfläche des
Werkstückes
mit der nach innen gerichteten Fläche der Werkzeuge kann dadurch
schwanken, dass der Druck der Druckflüssigkeit schwankt, der dem
Innenraum des Werkstückes
zugeführt
wird, und/oder dass der Druck der Druckflüssigkeit schwankt, der dem
Außenraum
zugeführt
wird, wenn das Werkstück
ausgebaucht und verformt wird, was außerdem zu der Schwankung eines
Reibwiderstandes zwischen dem Werkstück und den Werkzeugen in dem
vorstehend genannten Kontaktbereich führt. Insbesondere kann der
Strömungswiderstand,
der durch die Reibkräfte
des Materials des Werkstückes
erzeugt wird, in den vorbestimmten Zeitintervallen reduziert werden,
wodurch ein behutsamer Materialfluss entlang der Form oder der Kontur
der nach innen gerichteten Fläche
der Werkzeuge ermöglicht
wird. Infolgedessen kann wirksam verhindert werden, dass sich das
Werkstück örtlich verdünnt und
somit reißt,
und ein genaues Ausbauchen entlang der Form oder Kontur der nach
innen gerichteten Fläche
der Werkzeuge kann erzielt werden, was das Ergebnis der vorliegenden
Erfindung ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben,
wobei:
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1 zeigt
eine schematische Blockdarstellung einer Ausbauchungsvorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Druck und
der Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt
eine graphische Darstellung einer alternativen Beziehung zwischen
dem Druck und der Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt
eine graphische Darstellung einer weiteren alternativen Beziehung
zwischen dem Druck und der Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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5 zeigt
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Druck und
einer Versetzung gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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6A und 6B zeigen graphische Darstellungen
von zwei Druckschwankungsmodi gemäß den Ausführungsbeispielen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Wie dies in der 1 gezeigt ist, bestehen die Werkzeuge 1 aus
einem ersten oberen Werkzeug 2 und einem zweiten unteren
Werkzeug 4, und das obere Werkzeug 2 und das untere
Werkzeug 4 sind an einer Presse zum Ausbauchen (nicht gezeigt)
angebracht. Ein Hohlraum 6 ist innerhalb des Werkzeugpaares 1 ausgebildet,
wenn das obere Werkzeug 2 und das untere Werkzeug 4 aneinander gepasst
werden. Ein Werkstück 5,
für das
bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Rohr verwendet wird, wird in den Hohlraum 6 eingefügt. Die
nach innen gerichtete Fläche
der Werkzeuge 1 definiert den Hohlraum 6 und ist
mit einer derartigen Form ausgebildet, dass das Ausdehnen des mittleren
Bereiches des Werkstückes 8 durch
das Ausbauchen ermöglicht
wird.
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Außerdem ist ein Paar bestehend
aus einem ersten und einem zweiten Druckwerkzeug 10 und 12 verschiebbar
an beiden entgegen gesetzten Enden des Werkstückes 8 angeordnet,
das in den Hohlraum 6 der Werkzeuge eingefügt ist.
Die Außenform
oder Kontur der Druckwerkzeuge 10 und 12 passt
im Wesentlichen bzw. folgt im Wesentlichen der Innenform oder Kontur
der Werkzeuge 1, und des weiteren ist ein bekannter Abdichtungsaufbau
zwischen dem Druckwerkzeug 10 und den Werkzeugen 1 und
außerdem
zwischen dem Druckwerkzeug 12 und den Werkzeugen 1 vorgesehen,
wodurch dazwischen eine luftdichte Anordnung vorgesehen ist. Als
ein Beispiel eines derartigen Dichtungsaufbaus können O-Ringe zwischen dem Druckwerkzeug 10 und
den Werkzeugen 1 und außerdem zwischen dem Druckwerkzeug 12 und
den Werkzeugen 1 angeordnet werden. Die Druckwerkzeuge 10 und 12 werden durch
Hydraulikzylinder 14 bzw. 16 betätigt, um
eine axiale Kompressionskraft auf das Werkstück 8 aufzubringen.
Die Hydraulikzylinder 14 und 16 sind mit Hydraulikquellen 18 bzw. 19 verbunden.
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Die Hydraulikquellen 18 und 19 sind
zum Zuführen
einer Hochdruckflüssigkeit
zu den Hydraulikzylindern 14 bzw. 16 und zum Einstellen
des Druckes der Druckflüssigkeit
gemäß externen
Signalen vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht ein Druckmechanismus 20 aus
dem Hydraulikzylinder 14 und der Hydraulikquelle 18,
und ein Druckmechanismus 21 besteht aus dem Hydraulikzylinder 16 und der
Hydraulikquelle 19.
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Ein Innenraum des Werkstückes 8 ist
mit einer ersten Verstärkungsvorrichtung 22 über einen Verbindungskanal
bzw. einem Loch 24 verbunden, das in dem Druckwerkzeug 10 ausgebildet
ist. In der gleichen Art und Weise ist der Außenraum des Werkstückes 8 mit
einer zweiten Verstärkungsvorrichtung 26 über einen
Verbindungskanal oder ein Loch 25 verbunden, wenn es innerhalb
des Hohlraumes 6 (nachfolgend als der „Außenraum" bezeichnet) angeordnet ist. Die erste
und die zweite Verstärkungsvorrichtung 22 und 26 sind
mit Hydraulikquellen 28 bzw. 29 verbunden, wie
zum Beispiel Hydraulikpumpen. Die Hydraulikquellen 28 und 29 sind
zum Zuführen einer
Hochdruckflüssigkeit
zu der ersten und der zweiten Verstärkervorrichtung 22 bzw. 26 und
zum Einstellen des Druckes der Druckflüssigkeit gemäß externen
Signalen vorgesehen.
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Die erste und die zweite Verstärkervorrichtung 22 und 26 intensivieren
den Druck der Druckflüssigkeit,
die von den Hydraulikquellen 28 bzw. 29 zugeführt wird,
und dann führen
sie die intensivierte Druckflüssigkeit
zu dem Innenraum des Werkstückes 8 bzw.
dem Außenraum
zu. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
besteht ein Innendruckzuführungsmechanismus 30 aus
der ersten Verstärkervorrichtung 22 und
der Hydraulikquelle 28, und ein Außendruckzuführungsmechanismus 31 besteht
aus der zweiten Verstärkervorrichtung 26 und
der Hydraulikquelle 29.
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Außerdem sind gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
bei der Ausbauchungsvorrichtung Positionssensoren 32 und 34 zum
Erfassen einer Versetzung der Druckwerkzeuge 10 bzw. 12 vorgesehen.
Außerdem
sind ein Innendruckerfassungssensor 36 zum Erfassen des
Druckes der von der ersten Verstärkervorrichtung 22 zu
dem Innenraum des Werkstückes 8 zugeführten Druckflüssigkeit
und ein Außendruckerfassungssensor 38 zum
Erfassen des Druckes der Druckflüssigkeit
von der zweiten Verstärkervorrichtung
zu dem Außenraum
vorgesehen.
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Die Positionssensoren 32 und 34,
der Innendruckerfassungssensor 36 und der Rußendruckerfassungssensor 38 sind
allesamt mit einer Steuerschaltung 40 verbunden. Die Steuerschaltung 40 gibt Signale
ab, wie zum Beispiel ein Antriebssignal zum Antreiben einer Hydraulikpumpe
und ein Druckfestlegungssignal zum Festlegen des Druckes der Druckflüssigkeit
gemäß den Signalen,
die von den jeweiligen Sensoren 32, 34, 36 und 38 aufgenommen
werden, und sie überträgt außerdem Abgabesignale
zu den jeweiligen Hydraulikquellen 18, 19, 28 und 29.
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Die Steuerschaltung 40 selbst
wird hierbei nicht näher
beschrieben, außer
dass die Steuerschaltung 40 eine I/O-Schnittstelle zur Übermittlung und Aufnahme von
Signalen zwischen den jeweiligen Sensoren 32, 34, 36, 38 und
der jeweiligen Hydraulikquelle 18, 19, 28, 29,
eine CPU zum Bereitstellen von verschiedenen Steuerbefehlsarten,
einen ROM zum Speichern von Steuerprogrammen und einen RAM zum vorübergehenden
Halten von verschiedenen Daten aufweist.
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Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Ausbauchungsvorrichtung
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird nun beschrieben.
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Das Werkstück 8 wird in den Hohlraum 6 eingefügt, und
die Hydraulikzylinder 14 und 16 werden dann dadurch
betätigt,
dass ein Hydraulikfluid von den Hydraulikquellen 18 bzw. 19 zugeführt wird,
so dass die vordere Seite der jeweiligen Druckwerkzeuge 10 und 12 mit
einer Endseite des Werkstückes 8 in
Kontakt gelangt.
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Der Innenraum des Werkstückes 8 und
der Außenraum
werden dann mit einer Niedrigdruckflüssigkeit über die Verbindungslöcher 24 bzw. 25 gefüllt, während die
erste und die zweite Verstärkervorrichtung 22 und 26 mit
einer Hochdruckflüssigkeit
von den Hydraulikquellen 28 bzw. 29 versorgt werden. Eine
Flüssigkeit
mit intensiviertem Hochdruck wird von der ersten Verstärkervorrichtung 22 durch
das Verbindungsloch 24 dem Innenraum des Werkstückes 8 zugeführt, während eine
Flüssigkeit mit
intensiviertem Hochdruck von der zweiten Verstärkervorrichtung 26 durch
das Verbindungsloch 25 zu dem Außenraum zugeführt wird.
Andererseits wird ein Hydraulikfluid von den Hydraulikquellen 18 und 19 den Hydraulikzylindern 14 und 16 zugeführt, um
eine axiale Kompressionskraft auf das Werkstück 8 über die Druckwerkzeuge 10 und 12 aufzubringen.
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Ist die Hochdruckflüssigkeit
dem Innenraum des Werkstückes 8 einmal
zugeführt
worden, dann dehnt sich das Werkstück 8 aufgrund seines
Druckes aus, um der Form der nach innen gerichteten Fläche der
Werkzeuge 1 zu folgen oder sich ihnen anzupassen. Da die
axiale Kompressionskraft auf das Werkstück 8 über die
Druckwerkzeuge 10 und 12 aufgebracht wird, werden
die Druckwerkzeuge 10 und 12 in der axialen Richtung
mit der Ausdehnung des Werkstückes 8 versetzt.
Gleichzeitig wird die Flüssigkeit
mit intensiviertem Hochdruck über
die zweite Verstärkervorrichtung 26 dem
Außenraum
zugeführt.
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In diesem Fall wird das Werkstück 8 durch das
Festlegen des Druckes des Außenraumes
unter dem Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 so ausgedehnt,
dass es mit der Form der nach innen gerichteten Fläche der
Werkzeuge 1 aufgrund des dazwischen liegenden Druckdifferenzials übereinstimmt.
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Als ein Verfahren zum Steuern eines
derartigen Druckdifferenzials wird zum Beispiel vorgeschlagen, sowohl
die durch den Innendruckerfassungssensor 36 und den Außendruckerfassungssensor 38 erfassten
Drücke
zu überwachen,
um beide Hydraulikquellen 28 und 29 so zu steuern,
dass der Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 mit einem vorbestimmten
Maß größer wird
als jener des Außenraumes.
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Falls die vorzuziehenden festgelegten
Werte des Innendrucks entsprechend der Änderung des Innendruckes durch
Tests im Voraus erhalten werden, dann wird vorgeschlagen, den Druck
des Innenraumes des Werkstückes 8 zu überwachen,
der durch den Innendruckerfassungssensor 36 erfasst wird, und
den Druck der Druckflüssigkeit
zu steuern, die von der Hydraulikquelle 28 zu der ersten
Verstärkervorrichtung 22 zugeführt wird,
so dass der Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 größer wird
als jener des Außenraumes.
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In Fällen, bei denen die vorzugsweise
festgelegten Werte des Außendruckes
entsprechend der Änderung
des Außendruckes
durch Tests im Voraus erhalten werden, wird vorgeschlagen, den Druck
des Außenraumes
zu überwachen,
der durch den Außendruckerfassungssensor 38 erfasst
wird, und den Druck der Druckflüssigkeit
zu steuern, die von der Hydraulikquelle der zweiten Verstärkervorrichtung 26 zugeführt wird,
so dass der Druck des Außenraumes niedriger
wird als jener des Innenraumes des Werkstückes 8.
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In Fällen, bei denen die vorzugsweise
festgelegten Werte des Außendruckes
entsprechend der Änderung
des Innendruckes durch Tests im Voraus erhalten werden, wird vorgeschlagen,
den Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 zu überwachen,
der durch den Innendruckerfassungssensor 36 erfasst wird,
und den Druck der Druckflüssigkeit
zu steuern, der von der Hydraulikquelle 29 der zweiten
Verstärkervorrichtung 26 zugeführt wird,
so dass der Druck des Außenraumes
kleiner wird als jener des Innenraumes des Werkstückes 8.
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In Fällen, bei denen die vorzugsweise
festgelegten Werte des Innendruckes entsprechend der Änderung
des Außendruckes
durch Tests im Voraus erhalten werden, wird vorgeschlagen, den Druck
des Außenraumes
zu überwachen,
der durch den Außendruckerfassungssensor 38 erfasst
wird, und den Druck der Druckflüssigkeit
zu steuern, der von der Hydraulikquelle 28 der ersten Verstärkervorrichtung 22 zugeführt wird,
so dass der Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 größer wird
als jener des Außenraumes.
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Als ein spezifischer Steuermodus
wird zum Beispiel gemäß der 2 vorgeschlagen, dass der Druck
des Innenraumes des Werkstückes 8 (Innendruck)
im Wesentlichen konstant gehalten wird, während der Druck des Außenraumes
(Außendruck)
im Laufe der Zeit reduziert wird.
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Wie dies in der 3 gezeigt ist, können alternativ der Druck des
Innenraumes des Werkstückes 8 und
auch der Druck des Außenraumes
im Laufe der Zeit erhöht
werden. In diesem Fall sollte der Erhöhungsgrad des Druckes des Innenraumes des
Werkstückes 8 größer sein
als jener des Druckes des Außenraumes.
Außerdem
kann der Erhöhungsgrad
der Druckdifferenziale gemäß der Materialzusammensetzung
und Dicke des Werkstückes 8 bestimmt
werden.
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Wie dies in der 4 gezeigt ist, wird des Weiteren vorgeschlagen,
dass der Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 erhöht wird,
während
der Druck des Außenraumes
im Laufe der Zeit reduziert wird. In diesem Fall kann der Erhöhungsgrad
oder der Reduzierungsgrad des Druckes gemäß der Materialzusammensetzung
und Dicke des Werkstückes 8 bestimmt
werden.
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Der Fortschritt des Ausbauchens des
Werkstückes 8 kann
aus der Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 abgeleitet
werden, die durch die Positionssensoren 32 bzw. 34 erfasst
wird. Wenn das Ausbauchen des Werkstückes 8 fortschreitet,
dann wird insbesondere die Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 größer. Es
wird vorgeschlagen, die Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 dann
zu überwachen
und die Hydraulikquelle 28 zu steuern, um dadurch den Druck
des Innenraumes des Werkstückes 8 einzustellen.
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Alternativ wird vorgeschlagen, die
Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 zu überwachen und
die Hydraulikquelle 29 zu steuern, um dadurch den Druck
des Außenraumes
einzustellen.
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Bei den vorstehend beschriebenen
Fällen können der
Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 und
der Druck des Außenraumes
in der gleichen Art und Weise gesteuert werden, wie dies in den 2, 3 und 4 gezeigt
ist. In diesem Fall zeigt die Abszisse der jeweiligen graphischen
Darstellung die Versetzung und nicht die Zeit. Darüber hinaus
wird zum Beispiel vorgeschlagen, dass die Erhöhung des Druckes des Innenraumes
des Werkstückes 8 umso schneller
geschieht, desto größer die
Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 ist, wie
dies in der 5 gezeigt
ist, während
der Druck des Außenraumes
mit einer konstanten Rate allmählich
reduziert wird. Durch das allmähliche
Reduzieren des Außendruckes
kann der Materialfluss des Werkstückes 8 präzise gesteuert
werden, während
das Werkstück 8 ausgebaucht
und verformt wird, und daher kann es entlang der Form der nach innen
gerichteten Fläche
der Werkzeuge 1 ausgebaucht werden, bzw. mit dieser übereinstimmen.
Außerdem
muss nicht gesagt werden, dass dieser Modus auf den vorstehend beschriebenen
Steuermodus auf der Grundlage der Zeit angewendet werden kann.
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Wie dies vorstehend erwähnt ist,
kann infolge des Ausbauchens des Werkstückes 8 durch das Zuführen einer
Hochdruckflüssigkeit
zu dem Außenraum
und auch zu dem Innenraum des Werkstückes 8 ein schnelles
Ausdehnen des Werkstückes 8 verhindert
werden, was außerdem
zu der Verhinderung von Rissen in dem Werkstück 8 führt. Zusätzlich wird ungeachtet
der Form des Werkstückes 8 der
Druck der Druckflüssigkeit
gleichmäßig auf
den Verformungsbereich des Werkstückes aufgebracht, und daher
kann ein sicheres Ausbauchen selbst in jenen Fällen erzielt werden, bei denen
verschiedene Formen als die Form des Hohlraumes 6 übernommen werden.
Darüber
hinaus kann durch das Steuern des Druckes des Innenraumes des Werkstückes 8 oder des
Druckes des Außenraumes
das Ausbauchen unter geeigneten Bedingungen gemäß der Materialzusammensetzung
und der Dicke des Werkstückes 8 durchgeführt werden.
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In Fällen, bei denen die Hochdruckflüssigkeit dem
Innenraum des Werkstückes 8 zugeführt wird, der
nun innerhalb der Werkzeuge 1 angeordnet ist, wird der
Kontaktbereich des Werkstückes 8 mit
den Werkzeugen 1 dem Hochdruck ausgesetzt, und folglich
nimmt die Außenfläche des
Werkstückes 8 in dem
Kontaktbereich größere Reibungskräfte von
der nach innen gerichteten Fläche
der Werkzeuge 1 auf. Andererseits werden in dem Nicht-Kontaktbereich des
Werkstückes 8 mit
den Werkzeugen 1, in dem sich das Werkstück 8 innerhalb
des Hohlraumes 6 im Zeitraum des Ausbauchens ausdehnen
möchte,
keine Reibungskräfte
erzeugt. Daher werden zwei verschiedene Strömungsbereiche in dem Werkstück 8 während des
Ausbauchungsprozesses erzeugt: In einem Bereich strömt Material
entlang der nach innen gerichteten Fläche der Werkzeuge 1 und
nimmt eine größere Reibungskraft
auf; und in dem anderen Bereich strömt Material, ohne dass es irgendeine
Reibungskraft aufnimmt. Dadurch besteht eine Möglichkeit, dass das Werkstück 8 zwischen
den beiden Bereichen örtlich
verdünnt
wird, was des Weiteren zu einer Möglichkeit der Rissbildung in
dem Werkstück 8 führt.
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Deswegen schlägt die vorliegende Erfindung auch
das Schwanken der Druckflüssigkeit
vor, die dem Innenraum des Werkstückes 8 zugeführt wird, und/oder
des Druckes der Druckflüssigkeit,
die dem Außenraum
während
des Ausbauchvorganges zugeführt
wird.
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Zum Beispiel kann die Hydraulikquelle 28 durch
die Steuerschaltung 40 gesteuert werden, wodurch der Druck
des Hydraulikfluids geschwankt wird, das von der Hydraulikquelle 28 der
Verstärkervorrichtung 22 zugeführt wird.
Folglich wird der Druck der Hochdruckflüssigkeit ebenso geschwankt,
der von der Verstärkervorrichtung 22 dem
Innenraum des Werkstückes 8 zugeführt wird.
Wie dies in der 6A gezeigt
ist, wird der Druck des Hydraulikfluides von der Hydraulikquelle 28 anhand
eines Beispiels als eine periodische Rechteckwelle geschwankt. Alternativ
kann der Druck des Hydraulikfluides als eine periodische Sinuswelle
geschwankt werden, wie dies in der 6B gezeigt
ist.
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In den vorstehend beschriebenen Fällen wird der
Druck der Hochdruckflüssigkeit,
die von der Verstärkervorrichtung
22 dem Innenraum des Werkstückes 8 zugeführt wird,
in einer rechteckigen Wellenform geschwankt, und folglich wird der
Druck des Kontaktbereiches der Außenfläche des Werkstückes 8 mit
der nach innen gerichteten Fläche
der Werkzeuge 1 ebenso geschwankt, was außerdem zu
der Schwankung des Reibungswiderstandes zwischen dem Werkstück 8 und
den Werkzeugen 1 in dem Kontaktbereich führt. Und
zwar kann der Strömungswiderstand
des Materials des Werkstückes 8,
der durch die vorstehend erwähnte
Reibungskraft hervorgerufen wird, in den vorbestimmten Zeitintervallen reduziert
werden. Das Material kann leicht fließen, wenn der Strömungswiderstand
klein ist. Daher kann das Material behutsam entlang der Form oder
Kontur der nach innen gerichteten Fläche der Werkzeuge 1 fließen. Infolgedessen
kann in wirksamer Weise verhindert werden, dass das Werkstück 8 örtlich verdünnt wird
und dass es daraus während
des Ausbauchens reißt,
und ein genaues Ausbauchen entlang der Form oder Kontur der nach
innen gerichteten Fläche
der Werkzeuge 1 kann erzielt werden. Die korrekten Werte
der vorstehend beschriebenen Schwankungsperiode und der Schwankungsamplitude
des Druckes können
gemäß der Art
des Werkstückes 8 durch
Tests im Voraus bestimmt werden.
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Alternativ kann die Hydraulikquelle 29 durch die
Steuerschaltung 40 gesteuert werden, um den Druck des Hydraulikfluides
zu schwanken, der von der Hydraulikquelle 29 der Verstärkervorrichtung 26 zugeführt wird,
um dadurch das Werkstück 8 in
der gleichen Art und Weise gemäß der vorstehenden
Beschreibung auszubauchen. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
dass der Druck des Hydraulikfluides von der Hydraulikquelle 28 und
der Druck des Hydraulikfluides von der Hydraulikquelle 29 währen des Ausbauchens
beide geschwankt werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen,
den Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 dadurch zu schwanken,
dass die Hydraulikquelle 28 gemäß der Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 gesteuert wird.
Alternativ kann der Druck des Außenraumes dadurch geschwankt
werden, dass die Hydraulikquelle 29 gemäß der Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 gesteuert
wird. Des Weiteren können der
Druck des Hydraulikfluides von der Hydraulikquelle 28 und
der Druck des Hydraulikfluides von der Hydraulikquelle 29 beide
gemäß der Versetzung
der Druckwerkzeuge 10 und 12 geschwankt werden. Zum
Beispiel wird der Druck des Innenraumes des Werkstückes 8 dann
geschwankt, wenn die Versetzung der Druckwerkzeuge 10 und 12 einen
vorbestimmten Schwellwert überschreitet,
wodurch es möglich
ist, das Werkstück 8 insbesondere
in der letzten Stufe des Ausbauchungsprozesses entlang der Form
oder Kontur der nach innen gerichteten Fläche der Werkzeuge 1 präzise auszubauchen.
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Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht
auf die hierbei beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und
sie kann in vielfältiger
Weise in der Praxis ausgeführt
werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zum Beispiel
eine periodische rechteckige Wellenform und eine periodische sinusförmige Wellenform
als eine Schwankungsform des Druckes des Hydraulikfluides angegeben;
jedoch muss nicht gesagt werden, dass eine dreieckförmige Wellenform,
eine trapezförmige Wellenform
und andere vielfältige
Wellenformen möglich
sind. Außerdem
kann das Ausbauchen unter Atmosphärendruck durchgeführt werden,
aber es ist selbstverständlich
möglich,
das Ausbauchen in einer speziellen äußeren Umgebung durchzuführen, wie zum
Beispiel unter Hochdruck oder dergleichen.