EP0974411A1 - Werkzeuggravur eines Umformwerkzeuges zum Umformen mittels Wirkmedium - Google Patents
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- B21D26/031—Mould construction
Definitions
- the invention relates to a tool engraving Forming tool for forming by means of active medium, according to the Preamble of the first claim, the tool a pressure medium supply for the active medium and a Engraving according to the desired final contour of the Has workpiece and liquid or as the active medium gaseous pressure media are used.
- the invention can for the internal high pressure forming of tubular workpieces as well from adjacent to one another and possibly with one another connected double plates as well as in the hydroforming of Single or double boards or with hydromechanical Thermoforming application.
- the pressure medium can reach the engraving of the tool, so that when the subsequent workpieces are formed in the area in which pressure medium adheres to the engraving, there is no contact between the engraving and the workpiece wall, as a result of which undesirable deformations occur on the workpiece.
- These deformations result in restrictions in the evaluation of the surface quality of the workpiece.
- bubbles can form between sheet metal or thin foils to be formed and engraving, which likewise produces undesirable deformations of the workpieces.
- the object of the invention is to deform the To prevent the workpiece by the active medium and the Improve surface quality and at the same time defined To achieve surface properties of the workpiece.
- microstructures are incorporated into the engraving of the tool. These microstructures should not have a negative influence on the surface quality of the workpiece and should be suitable for absorbing the printing medium adhering to the engraving while the workpiece is pressed against the engraving and for counteracting deformation due to local build-up of the printing medium between the engraving and the workpiece. Furthermore, there is the possibility of specifically influencing the surface structure of the workpiece by means of the microstructures (microstructures), so that, for example, a more uniform shaping takes place and better adhesive properties are guaranteed for a subsequent coating.
- the microstructures should have a dimension in the order of magnitude of one molecule of the printing medium up to approximately 100 ⁇ m width and 100 ⁇ m depth / or height.
- the microstructures can have any shape and are arranged at the same or different distances from one another or also merge into one another and form, for example, line structures, meandering structures or point-like structures.
- the microstructures on the engraving can be arranged over the entire surface or only at defined positions (eg in radius elements) if there is a risk of deformation only at these points, or if only certain surface areas of the workpiece have special surface properties (eg adhesive and friction properties) are desired.
- Figure 1 shows an internal high pressure forming tool with an upper tool half 1a and a lower tool half 1b, which are movable relative to each other for loading and removing the workpiece.
- both tool halves 1a, 1b are closed and have an engraving 2.
- the internal high-pressure forming tool is the not yet formed tubular workpiece W.
- Feed cylinders 3 act on both pipe ends of the workpiece, which ensure that the material continues to flow during the internal high-pressure forming and at the same time seal the workpiece W.
- a pressure medium supply line 4 leads to the feed cylinder 3 shown on the left in FIG. 1, via which the pressure medium is supplied to the workpiece W, for example by means of a hydraulic unit 5.
- the wall of the workpiece then presses against the inner contour of the tool and thus against the engraving 2 of the hydroforming tool.
- the engraving is complete or only provided with microstructures in the areas in which the liquid pressure medium can collect before inserting the next workpiece (marked separately).
- the tool also has a split shape (see FIG. 2).
- the upper tool half 1a has, for example, the engraving 2 and the lower tool half 1b has a pressure chamber 6, in which the pressure medium supply 4 opens.
- the workpiece W is clamped in the form of a single blank between the closed tool halves 1a and 1b.
- the sheet (workpiece W) lies against the engraving 2 of the upper tool half 1a.
- the engraving can be provided with microstructures which either avoid an unwanted deformation of the workpiece due to the active medium enclosed between the engraving and the workpiece and / or specifically influence the surface quality of the workpiece.
- Fig. 3 is a tool part 1a with an engraving 2 acc.
- Fig. 2 shown, in which in the corner areas Microstructures M are arranged.
- the surface of the engraving 2 has the smallest depressions in the form of Microstructures M into which the engraving 2 pent active medium can escape during the forming process, so that a perfect surface of the workpiece W is guaranteed.
- the microstructures are here lined up in a meandering pattern.
- FIG. 5 is a circular arrangement of the Microstructures M are shown which e.g. at a deepest Point of an engraving 2 may lie.
- microstructures M can for example by laser machining, electroerosive Machining, ultrasonic erosion, scoring, etching or by other suitable ablation procedures.
- electroerosive Machining e.g. by electroerosive Machining
- ultrasonic erosion e.g. by ultrasonic erosion
- scoring e.g. by etching
- etching e.g. by lithography
- the arrangement of the microstructures can be cross-shaped, linear, circular, meandering or in other structures or shapes. 4 shows two variants with meandering and circular lines of the microstructures.
- the microstructures avoid the formation of bubbles, since the active medium can escape into the microstructures.
- lubricants can be saved on the workpiece.
- a defined influence on the material flow is also possible, for example, by roughening the engraving with the microstructures.
- the microstructures can be used to produce a workpiece surface with more favorable adhesive properties for a subsequent coating of the workpiece.
- the size of the microstructures should preferably be between 10 and 100 microns are around this not to the To make the workpiece surface visible.
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Abstract
Description
Diese Deformierungen bewirken Einschränkungen in der Bewertung der Oberflächenqualität des Werkstücks. Auch bei gasförmigen Wirkmedien können Blasenbildungen zwischen Blech oder umzuformenden dünnen Folien und Gravur auftreten, wodurch ebenfalls unerwünschte Deformationen der Werkstücke erzeugt werden.
Die Mikrostrukturen sollten dabei eine Abmessung in der Größenordnung von einem Molekül des Druckmediums bis ca. 100µm Breite und 100µm Tiefe/oder Höhe aufweisen. Die Mikrostrukturen können beliebige Formen besitzen und in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden oder auch ineinander übergehen und z.B. Linienstrukturen, meanderförmige Strukturen oder punktförmige Strukturen bilden. Entsprechend der Spezifik des Bauteiles können die Mikrostrukturen an der Gravur ganzflächig oder nur an definierten Positionen (z.B. in Radienelementen) angeordnet sein, wenn nur an diesen Stellen die Gefahr einer Deformierung besteht, oder wenn nur an bestimmten Oberflächenbereichen des Werkstücks besondere Oberflächeneigenschaften (z.B. Haft- und Reibungseigenschaften) gewünscht werden.
- Fig. 1:
- Prinzipdarstellung eines Innenhochdruckumformwerkzeuges
- Fig. 2:
- Prinzipdarstellung eines Hydroumformwerkzeuges
- Fig. 3:
- Schnittdarstellung durch eine Gravur mit Mikrostrukturen in den Eckbereichen
- Fig. 4:
- Gravur mit meanderförmigem Linienverlauf der Mikrostrukturen
- Fig. 5:
- Gravur mit kreisförmigen Linienverlauf der Mikrostrukturen
Beim Umformen mittels Wirkmedium von Einfach- oder Doppelplatinen weist das Werkzeug ebenfalls eine geteilte Form auf (s. Fig. 2). Die obere Werkzeughälfte 1a verfügt dabei beispielsweise über die Gravur 2 und die untere Werkzeughälfte 1b verfügt über einen Druckraum 6, in welchen die Druckmittelzuführung 4 mündet. Zwischen den geschlossenen Werkzeughälften 1a und 1b ist das Werkstück W in Form einer Einfachplatine gespannt. Durch die nun folgende Druckzuführung des Wirkmediums in den Druckraum und die Druckbeaufschlagung legt sich das Blech (Werkstück W) an die Gravur 2 der oberen Werkzeughälfte 1a an. Auch in diesem Fall kann die Gravur mit Mikrostrukturen versehen sein, die entweder eine ungewollte Deformierung des Werkstücks aufgrund zwischen Gravur und Werkstück eingeschlossenen Wirkmediums vermeiden und/oder gezielt die Oberflächenqualität des Werkstücks beeinflussen.
In Fig. 4 sind dabei zwei Varianten mit meanderförmigem, und kreisförmigem Linienverlauf der Mikrostrukturen dargestellt.
Bei der Umformung z.B. dünner Folien mit Luft wird eine Blasenbildung durch die Mikrostrukturen vermieden, da das Wirkmedium in die Mikrostrukturen ausweichen kann.
Es ist weiterhin erstmalig möglich, mit diesen Mikrostrukturen in Bereichen hohen Verschleißes ein Schmiermitteldepot anzulegen und somit den Verschleiß entscheidend zu verringern.
Bei sehr geschmierten Werkstücken wird dieses Schmiermitteldepot z.B. aufgefüllt und bei zu wenig geschmierten Teilen durch den wirkenden Druck bei Anpressen der Bauteilwandung an die Gravur wieder abgegeben. Die Notlaufeigenschaften des Werkzeuges werden somit überraschender Weise entscheidend verbessert. Weiterhin kann eine Einsparung von Schmiermittel am Werkstück erfolgen.
Eine definierte Beeinflussung des Materialflusses ist z.B. durch eine Aufrauhung der Gravur mit den Mikrostrukturen ebenfalls möglich.
Durch die Mikrostrukturen kann für eine nachfolgende Beschichtung des Werkstückes eine Werkstückoberfläche mit günstigeren Hafteigenschaften erzeugt werden.
Claims (9)
- Werkzeuggravur eines Umformwerkzeuges zum Umformen mittels Wirkmedium, wobei das Werkzeug eine Druckmittelzuführung (4) für das Wirkmedium und eine Gravur (2) entsprechend der gewünschten Endkontur des Werkstückes (W) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravur (2) mit Mikrostrukturen (M) versehen ist.
- Werkzeuggravur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen (M) die Oberflächenqualität des Werkstückes (W) nicht negativ beeinflussen und geeignet sind,während des Anpressens des Werkstücks (W) an die Gravur (2) beim Innenhochdruckumformen das Wirkmedium aufzunehmen und einer Deformierung durch örtlichen Stau des Wirkmediums zwischen Gravur (2) und Werkstück (W) entgegenwirken
und/oderdie Hafteigenschaften des Werkstucks gezielt zu beeinflussen
und/oderSchmiermittel aufzunehmen und als Schmiermitteldepot zu dienen
und/oderden Materialfluß des Werkstückes beim Umformen zu beeinflussen. - Werkzeuggravur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen (M) eine definierte Größe, Form und Anordnung aufweisen.
- Werkzeuggravur nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen (M) eine Abmessung in der Größenordnung von einem Molekül des Wirkmediums bis ca. 100µm Breite und 100µm Tiefe oder 100µm Höhe aufweisen.
- Werkzeuggravur nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen (M) an der Gravur (2) ganzflächig oder an definierten Positionen angeordnet sind.
- Werkzeuggravur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen (M)in Gravurbereichen, in welchen sich das Wirkmedium aufstaut und in welchen dadurch Deformationen des Werkstücks (W) auftreten kann
und/oderin Gravurbereichen, mit die Oberflächenstruktur des Werkstücks (W) gezielt beeinflußt werden soll
und/oderin Gravurbereichen, in denen ein hoher Verschleiß auftritt
und/oderin Gravurbereichen, mit denen der Werkstofffluß beeinflußt werden soll
angeordnet sind. - Werkzeuggravur nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostrukturen (M) linienförmig, kreisförmig, meanderförmig oder in anderen Formen aneinandergereiht sind.
- Werkzeuggravur nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit durch Laserbearbeitung, elektroerosive Bearbeitung, Ultraschallerosion, Einritzen, Einätzen oder andere Abtragungsverfahren erzeugten Mikrostrukturen (M) versehen ist.
- Werkzeuggravur nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit durch Lithographie oder andere Auftragsverfahren erzeugte Mikrostrukturen (M) aufweist.
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