EP0995512A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten eines Hohlprofils od.dgl. Werkstückes auf dem Wege des Innenhochdruck-Umformens - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten eines Hohlprofils od.dgl. Werkstückes auf dem Wege des Innenhochdruck-Umformens Download PDF

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EP0995512A2 EP99810889A EP99810889A EP0995512A2 EP 0995512 A2 EP0995512 A2 EP 0995512A2 EP 99810889 A EP99810889 A EP 99810889A EP 99810889 A EP99810889 A EP 99810889A EP 0995512 A2 EP0995512 A2 EP 0995512A2
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Jörg Hein
Aslan Göger
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Alcan Technology and Management Ltd
Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/045—Closing or sealing means

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for forming a hollow profile or the like.
  • Workpiece by means of an internal high pressure generated by a flowable active medium in the sealed profile space of the hollow profile, whereby at least one sealing element from the active medium a receiving space of a stamp-like tool part is guided radially outwards.
  • DE 35 32 499 C1 describes a device for hydraulic Widening a pipe section by means of a Tube insertable cone-like cylindrical probe that by means of at least two spaced apart Sealing rings with the pipe section to be expanded Annulus forms, which is filled with pressure medium to expand becomes; the two sealing rings are each in an annular shape Receiving groove U-shaped cross section arranged in the probe and have in the initial state when the Probe into the tube at most the outside diameter of the Corresponding outer diameter. Before the expansion process begins they are used to seal the annular gap radial pressure between the probe and the pipe, the grooves through a to the pressure medium supply connected connecting line supplied becomes.
  • the pressure medium supply to the annulus occurs exclusively over at least one of the grooves and will controlled by a sealing ring serving as a valve body, the opening between the receiving groove and the annular space closes until it expands due to elastic expansion has achieved its sealing effect. That groove is in its edge adjacent to the annulus with at least one bevelled incision. If the pressure in the Annulus between the two seals increases the pipe wall widen in this area.
  • the profile space covering tool part added and the sealing element to one between the hollow profile and the one attached to it stamp-like tool part created. It can the active medium from the space for the sealing element in the Profile space can be initiated.
  • an insert between serves here Pressure line mouth and sealing element as an additional Wear protection. This deposit must consist of one wear-resistant material and can be loose or with the Sealing element to be firmly connected.
  • the sealing element can axially and / or radially biased.
  • stamp-like tool part a radial shoulder surface as a stop for a front edge of the designed as a single or multi-chamber profile has and on the circumference of an insertable in the profile space
  • at least one annular groove for the sealing element is provided, which is to the longitudinal axis of the stamp towards at least one feed space for the active medium spanned and can be lifted off from the feed space by this;
  • the stamp heel that can be inserted into the profile space is on the radially protruding shoulder surface added, which with a joint between the abutting front edge of the hollow profile limited to which this was designed as a sealing ring Allows the sealing element to be applied through the active medium.
  • the Ring or sealing groove another groove as a feed space for the active medium by at least one in the stamp add running channel to a source for the active medium is; if necessary, the further groove is an inner groove molded into the deepest of the ring or sealing groove and the latter is assigned radially.
  • the annular groove is as Shoulder groove shaped with an undercut Cross-sectional part and one as an open contact surface for the Sealing element trained section, above all when the stamp paragraph is a separate part of the approach Stamp is.
  • the annular sealing element is therefore on a Paragraph or shoulder of the stamp in the ring groove that extend also axially parallel over that shoulder surface can.
  • the active medium flows into the Inner groove under the sealing element and expands it, until it lies in front of that joint. Now flows in one configuration the active medium over the inner edge of the ring or Sealing groove - or through holes - in the workpiece on.
  • the holes can be arranged or the inside edge can be designed so that the active medium only in the Workpiece or the profile space flows when the sealing element the joint lies at these critical points.
  • sealing ring a band-like inner section with about this in Rib shaped center of cross section.
  • Rib shaped center of cross section By this stipulation a cross section is created that corresponds to that of a hat.
  • the central rib of this sealing ring is in Installation position on the one hand from a section of the stamp approach and on the other hand from an annular rib of the head part flanked.
  • the elastic seal adapts during calibration the changing shape of the hollow profile during the forming or the workpiece. Will the pressure in the workpiece again dismantled, the seal returns to its original position; The stamp and seal can be smoothly removed from the Workpiece are extended.
  • the end edge 14 of the hollow profile 10 has to strike the stamp 16 in a sealed manner.
  • the stamp 16 is provided with a radial shoulder surface 18 of an outer diameter d, to which a cylindrical stamp extension 20 of a smaller diameter d 1 is connected.
  • the height of the circumferential surface 22 of the cylindrical stamp shoulder 20 parallel to the longitudinal axis A of the stamp 16 is denoted by h in FIG. 1.
  • annular groove 24 in the peripheral surface 22 thereof molded to accommodate a sealing ring 26.
  • the annular groove 24 molded and the cross section of the Annular groove 24 of width b stepped inner groove 25 on both sides smaller width e. Go from this - in the illustrated Embodiment six - radial channels 28, the other at 29 in a central recess 30 of the stamp 16 mouth.
  • the cross section of this cylindrical in itself Recess 30 tapers near the inside of the stamp or stamp face 17 in an area 32 to be conical an axial or outflow channel 34.
  • an axial channel 34 usable pressure valve which in the embodiment of FIG. 3rd is indicated at 38. This is set so that it opens at the pressure under which the sealing ring 26 of the sealing edge abuts, and so the inlet of a larger volume flow or the lower loss inlet of the Active medium in the profile space 12 allows.
  • the Sealing ring 26 made of elastic material 26 which is changing Shape of the hollow profile 10. In this the Relieved of pressure, the sealing ring 26 goes into its initial position back into the ring groove 24 so that the sealing ring 26 with the stamp 16 again smoothly out of the profile space 12 can be extended.
  • a sealing ring 40 is inserted which has a band-like inner section 41, from the cross-sectional center of which a rib 44 chamfered at its edges 42 is formed; a narrow edge region of the inner portion 41 of the sealing ring 40 is inserted on the one hand into the undercut part of the shoulder groove 24 a and on the other hand overlapped by an axial ring rib 46 of the head part 19.
  • the installation or attachment of the schematically illustrated throttle valve 38 ensures that when the pressure in the profile 10 builds up, pressure is first generated on the sealing ring 40 before the internal pressure is built up in the profile 10; the response of the seal is guaranteed.
  • Fig. 5 also shows a two-part stamp 16 b from a head part 19 b and a separate cylindrical stamp extension 20 b , which is inserted into an insert space 48 of the head part 19 b .
  • the annular groove 24 of rectangular cross section receives the correspondingly designed sealing ring 26, which is partially covered by the side surface 49 of an annular edge 50 surrounding the insert space 48; the latter offers that shoulder surface 18.
  • the shape of the stamp 16 c corresponds approximately to that of the stamp 16 of FIG. 2, but the sealing ring 26 c rests on the peripheral surface 22, which is formed by an annular groove 24 c formed in the shoulder surface 18 parallel to the axis via the shoulder surface 18 is extended.
  • the sealing ring 26 c at the other end has a shoulder indentation 52 arranged on its outer edge, into which an edge rib 54 of a stamp cover 56 engages. The latter is screwed at 58 to the cylindrical stamp approach 20 c .
  • FIG. 7 shows a stamp 16 d with an axially continuous filling line 60 for the hollow profile 10 and a separate eccentric pressure line 62, which connects to the inner groove 25 with a radial section 64; this pressure line 62/64 is used to control the sealing ring 40 a .
  • an impact or wear insert made of metal or the like. Wear-resistant material is designated, which is provided in front of the mouth of a radial section 64 on the inner groove 25.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Umformen eines Hohlprofils od.dgl. Werkstückes (10) mittels eines durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdrucks im abgedichteten Profilraum des Hohlprofils wird wenigstens ein Dichtungselement (26) durch das Wirkmedium aus einem es aufnehmenden Raum (24) eines stempelartigen Werkzeugteils (16) radial nach außen geführt, das als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildete Hohlprofil wird stirnseitig an den Profilraum (12) überdeckende Werkzeugteil (16) angefügt und das Dichtungselement (26,40) an eine zwischen dem Hohlprofil sowie dem an dieses angeschlagenen stempelartigen Werkzeugteil bestehende Fuge (36) angelegt. Zudem wird das Wirkmedium aus dem Raum (24) für das Dichtungselement (26) in den Profilraum eingeleitet. Dazu ist am Umfang eines in den Profilraum einführbaren Stempelteils oder Stempelabsatzes wenigstens eine Ringnut (24) vorgesehen und in dieser ein Dichtungselement (26) gelagert, das zur Stempellängsachse (A) hin zumindest einen Zuführraum (25) für das Wirkmedium überspannt sowie durch dieses vom Zuführraum abhebbar und in der Nut radial nach aussen bewegbar angeordnet ist. Der in den Profilraum einführbare Stempelabsatz (20) ist an eine ihn radial überragenden Schulterfläche (18) des Stempels (16) angefügt, wobei letztere als Anschlag für eine Stirnkante des Hohlprofils dient und mit dieser eine Fuge (36) begrenzt, an welche das als Dichtungsring gestaltete Dichtungselement durch das Wirkmedium angelegt werden kann. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Umformen eines Hohlprofils od.dgl. Werkstückes mittels eines durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdrucks im abgedichteten Profilraum des Hohlprofils, wobei wenigstens ein Dichtungselement durch das Wirkmedium aus einem es aufnehmenden Raum eines stempelartigen Werkzeugteils radial nach außen geführt wird.
Beim sog. Innenhochdruck-Umformen (IHU-Verfahren) wird das Hohlprofil durch Innendruck ausgedehnt. Zusätzlich kann das Hohlprofil mittels wenigstens eines Stempels nachgeschoben werden, der am Werkstück stirnseitig angreift. Letzteres kann so aufgeweitet, gestaucht bzw. expandiert werden.
Bei einem Doppel- oder Mehrkammerprofil dehnen sich dessen Stege zwischen den einzelnen Kammern anders aus als die übrigen Wandungen. Scharfe Ecken oder plötzliche Wanddickenänderungen im Werkstück führen zudem zu ungleichmäßiger Verformung beim Kalibrieren.
Es ist bekannt, die Stirnseiten des Hohlprofils abzudichten, um in diesem den Hochdruck zu halten. Bisherige Dichtverfahren bedienen sich konisch geformter PUR- oder Stahldichtstempel, die in das Hohlprofil eingefahren werden. Sie vermögen die ungleichmäßige Verformung nicht auszugleichen und verschleißen schnell durch die beim Einfahren in das Hohlprofil auftretende Reibung. Weicht die Form des Profils zu stark von den Sollwerten ab, muss die Dichtung noch weiter einfahren, was den Verschleiß erhöht; andernfalls kann sie gar nicht mehr abdichten.
Die DE 35 32 499 C1 beschreibt eine Vorrichtung zum hydraulischen Aufweiten eines Rohrabschnitts mittels einer in das Rohr einführbaren zapfenartigen zylindrischen Sonde, die mittels mindestens zweier im Abstand voneinander befindlicher Dichtringe mit dem aufzuweitenden Rohrabschnitt einen Ringraum bildet, der zum Aufweiten mit Druckmittel gefüllt wird; die beiden Dichtringe sind jeweils in einer ringförmigen Aufnahmenut U-förmigen Querschnitts in der Sonde angeordnet und haben im Ausgangszustand beim Einführen der Sonde in das Rohr einen höchstens dem Außendurchmesser der Sonde entsprechenden Außendurchmesser. Vor Beginn des Aufweitungsvorganges werden sie zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen Sonde und Rohr radial mit Druckmittel beaufschlagt, das den Aufnahmenuten durch eine an die Druckmittelzuführung angeschlossene Verbindungsleitung zugeführt wird. Die Druckmittelzufuhr zum Ringraum geschieht ausschließlich über zumindest eine der Aufnahmenuten und wird durch einen als Ventilkörper dienenden Dichtring gesteuert, der eine zwischen Aufnahmenut und Ringraum befindliche Öffnung so lange verschließt, bis er durch elastisches Aufweiten seine Dichtwirkung erreicht hat. Jene Aufnahmenut ist in ihrem dem Ringraum benachbarten Rand mit wenigstens einem schrägen Einschnitt versehen. Wird nun der Druck im Ringraum zwischen den beiden Dichtungen erhöht, beginnt sich die Rohrwand in diesem Bereich zu weiten.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Dichtmöglichkeiten zwischen der Paarung aus Hohlprofil und Stempel zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentansprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfindungsgemäß wird an das als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildete Hohlprofil stirnseitig das den Profilraum überdeckende Werkzeugteil angefügt und das Dichtungselement an einen zwischen dem Hohlprofil und dem an dieses angeschlagenen stempelartigen Werkzeugteil angelegt. Dabei kann das Wirkmedium aus dem Raum für das Dichtungselement in den Profilraum eingeleitet werden.
Als günstig hat es sich aber auch erwiesen, das Wirkmedium zum einen in den Profilraum sowie zum anderen -- getrennt-- in den Raum für das Dichtungselement einzuleiten, d. h. das Dichtungselement kann über eine gesonderte Druckleitung angesteuert werden, und für den Profilraum besteht eine weitere Zuleitung. So kann vorteilhafterweise dank der getrennten Druckleitungen das Dichtelement völlig entlastet bzw. drucklos geschaltet werden, bevor der Dichtstempel nach dem Kalibrieren aus dem Profil ausgefahren wird. Dadurch ist es möglich, das Dichtungselement in seine Ausgangslage zurück und ohne Verschleiß aus dem Profil auszufahren. Im übrigen dient hier eine Einlage zwischen Druckleitungsmündung und Dichtungselement als zusätzlicher Verschleißschutz. Diese Einlage muss aus einem verschleißfesten Material sein und kann lose oder mit dem Dichtungselement fest verbunden sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll wenigstens ein Druckventil im Strömungsweg des Wirkmediums zwischen dem das Dichtungselement aufnehmenden Zuführraum sowie dem Profilraum liegen, das bei dem Druck geöffnet wird, unter welchem das Dichtungselement seine Dichtfunktion erfüllt; es soll den Einlauf eines größeren Volumenstroms oder ein verlustärmeres Einlaufen des Wirkmediums in den Profilraum ermöglichen.
Wird das Dichtungselement beidseits eingespannt, kann es axial und/oder radial vorgespannt werden.
Insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, bei der das stempelartige Werkzeugteil eine radiale Schulterfläche als Anschlag für eine Stirnkante des als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildeten Hohlprofils aufweist sowie am Umfang eines in den Profilraum einführbaren Stempelabsatzes wenigstens eine Ringnut für das Dichtungselement vorgesehen ist, welches zur Stempellängsachse hin zumindest einen Zuführraum für das Wirkmedium überspannt sowie durch dieses vom Zuführraum abhebbar ist; der in den Profilraum einführbare Stempelabsatz ist an die ihn radial überragende Schulterfläche angefügt, welche mit der anschlagenden Stirnkante des Hohlprofils eine Fuge begrenzt, an welche sich das als Dichtungsring gestaltete Dichtungselement durch das Wirkmedium anlegen lässt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung schließt an die Ring- oder Dichtungsnut eine weitere Nut als Zuführraum für das Wirkmedium an, die durch zumindest einen im Stempel verlaufenden Kanal an eine Quelle für das Wirkmedium anzufügen ist; gegebenenfalls ist die weitere Nut als Innennut in das Tiefste der Ring- oder Dichtungsnut eingeformt und letzterer radial zugeordnet.
Bei einer besonderen Ausgestaltung ist die Ringnut als Schulternut geformt mit einem hinterschnittenen Querschnittsteil und einem als offene Auflagefläche für das Dichtungselement ausgebildeten Abschnitt, dies vor allem dann, wenn der Stempelabsatz ein gesondertes Ansatzteil des Stempels ist.
Das ringförmige Dichtungselement befindet sich also auf einem Absatz oder Ansatz des Stempels in jener Ringnut, die sich auch achsparallel über jene Schulterfläche hinaus erstrecken kann. An ihr verläuft eine weitere Nut als Innennut, die das Wirkmedium führt. Das Wirkmedium strömt in die Innennut unter das Dichtungselement und weitet dieses auf, bis es sich vor jene Fuge legt. Nun strömt bei einer Ausgestaltung das Wirkmedium über die Innenkante der Ring- oder Dichtungsnut -- oder über Bohrungen -- in das Werkstück ein. Die Bohrungen können so angeordnet oder die Innenkante kann so ausgeformt sein, dass das Wirkmedium erst in das Werkstück bzw. den Profilraum fließt, wenn das Dichtungselement an diesen kritischen Stellen der Fuge anliegt.
Als günstig hat es sich erwiesen, der freien Endkante des Dichtungsstreifens eine ihn radial haltende Randrippe eines Stempeldeckels aufzulegen; letzterer ist mit der Stirnfläche des Stempelansatzes verbunden.
Im Rahmen der Erfindung liegt zudem ein Dichtungsring aus einem bandartigen Innenabschnitt mit aus diesem etwa in Querschnittsmitte herausgeformter Rippe. Durch diese Maßgabe entsteht ein Querschnitt, der dem eines Hutes entspricht. Die mittige Rippe dieses Dichtungsringes ist in Einbaustellung einerseits von einem Abschnitt des Stempelansatzes und anderseits von einer Ringrippe des Kopfteils flankiert.
Während des Kalibrierens passt sich die elastische Dichtung der sich beim Umformen ändernden Gestalt des Hohlprofils bzw. des Werkstücks an. Wird der Druck im Werkstück wieder abgebaut, geht die Dichtung in ihre Ausgangslage zurück; Stempel und Dichtung können wieder reibungslos aus dem Werkstück ausgefahren werden.
Mit der Erfindung werden u. a. die folgenden Vorteile erreicht:
  • es erfolgt ein berührungsloses Einfahren, also verschleißarmes Abdichten;
  • Toleranzen des Hohlprofils oder Werkstücks werden durch die Dichtung kompensiert;
  • es wird keine zusätzliche Dichtkraft erforderlich;
  • es erfolgt ein Ausgleich ungleichmäßiger Ausdehnung des Hohlprofils während des Kalibriervorgangs durch die Dichtung;
  • ein Nachschieben mit Stempel ist ohne zusätzlichen Verschleiß der Dichtung möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1, 7:
jeweils einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2:
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 in zu dieser geänderter Betriebsstellung;
Fig. 3, 5, 6:
Ausschnitte zu jeweils einer anderen Vorrichtung;
Fig. 4:
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3.
Beim sogenannten Innenhochdruck-Umformen (IHU) wird ein Hohlprofil 10 durch einen in seinem Profilraum 12 herrschenden Innendruck aufgeweitet. Zusätzlich kann das Hohlprofil 10 mittels eines an seiner Stirnkante 14 angreifenden Stempels 16 axial nachgeschoben werden.
Um den Hochdruck im Profilraum 12 zu halten, muss die Stirnkante 14 des Hohlprofils 10 am Stempel 16 abgedichtet anschlagen. Hierzu ist der Stempel 16 mit einer radialen Schulterfläche 18 eines Außendurchmessers d versehen, an welche ein zylindrischer Stempelansatz 20 eines kleineren Durchmessers d1 anschließt. Die Höhe der zur Längsachse A des Stempels 16 parallelen Umfangsfläche 22 des zylindrischen Stempelabsatzes 20 ist in Fig. 1 mit h bezeichnet.
Am Übergang der ringförmigen Schulterfläche 18 zum Stempelansatz 20 ist in dessen Umfangsfläche 22 eine Ringnut 24 zur Aufnahme eines Dichtungsringes 26 eingeformt. Unter diesem verläuft eine in das Tiefste -- also den Nutboden 27 -- der Ringnut 24 eingeformte sowie zum Querschnitt der Ringnut 24 einer Breite b beidseits abgestufte Innennut 25 geringerer Breite e. Von dieser gehen -- im dargestellten Ausführungsbeispiel sechs -- Radialkanäle 28 aus, die andernends bei 29 in eine zentrische Ausnehmung 30 des Stempels 16 münden. Der Querschnitt dieser an sich zylindrischen Ausnehmung 30 verjüngt sich nahe der Stempelinnen- oder Stempelstirnfläche 17 in einem Bereich 32 konisch zu einem Axial- oder Ausflusskanal 34 hin.
Zur Durchführung einer Verformung des Hohlprofils 10 fährt der Stempel 16 mit seinem Dichtungsring 26 reibungslos in dieses Werkstück bzw. Hohlprofil 10 ein; dabei entsteht zwischen letzterem sowie der radialen Schulterfläche 18 des Stempels 16 eine zu dichtende Fuge 36. Durch die Radialkanäle 28 strömt aus der zentrischen Ausnehmung 30 in die beschriebene -- als Zuführraum dienende -- abgestufte Innennut 25 ein Wirkmedium und weitet den Dichtungsring 26 auf; dieser legt sich vor jene Fuge 36, und das Wirkmedium strömt gemäß Pfeil in Fig. 2 über die Innenkante 23 der Ringnut 24 -- oder über Bohrungen -- in den Profilraum 12 ein. Sowohl die Innenkante 23 als auch die nicht dargestellten Bohrungen können so ausgebildet sein, dass das Wirkmedium erst in den Profilraum 12 fließt, wenn der Dichtungsring 26 an den kritischen Stellen vor der Fuge 36 -- diese abdichtend -- liegt.
In Fig. 1 nicht wiedergegeben ist ein in den Axialkanal 34 einsetzbares Druckventil, das in der Ausführung der Fig. 3 bei 38 angedeutet ist. Dieses wird so eingestellt, dass es sich bei jenem Druck öffnet, unter welchem der Dichtungsring 26 der Dichtkante anliegt, und so den Einlauf eines größeren Volumenstroms oder den verlustärmeren Einlauf des Wirkmediums in den Profilraum 12 zuläßt.
Während des Kalibrierens des Hohlprofils 10 passt sich der Dichtungsring 26 aus elastischem Werkstoff 26 der sich ändernden Gestalt des Hohlprofiles 10 an. Wird in diesem der Druck abgebaut, geht der Dichtungsring 26 in seine Ausgangslage in die Ringnut 24 zurück, so dass der Dichtungsring 26 mit dem Stempel 16 wieder reibungslos aus dem Profilraum 12 ausgefahren zu werden vermag.
Bei der Ausführung nach Fig. 3, 4 ist der Stempel 16a in der Ebene seiner Schulterfläche 18 in einen Kopfteil 19 und den zylindrischen Stempelansatz 20a zweigeteilt. In eine einseitig hinterschnittene Schulternut 24a ist ein Dichtungsring 40 eingeschoben, der einen bandartigen Innenabschnitt 41 aufweist, aus dessen Querschnittsmitte eine an ihren Kanten 42 angefaste Rippe 44 herausgeformt ist; ein schmaler Randbereich des Innenabschnitts 41 des Dichtungsringes 40 ist einerseits in den hinterschnittenen Teil der Schulternut 24a eingeschoben und anderseits von einer axialen Ringrippe 46 des Kopfteils 19 übergriffen. Der querschnittlich einem Hutquerschnitt ähnliche Dichtungsring 40 aus Polyurethan ist also beidseitig durch den zweigeteilten Stahlstempel 16a eingefasst. Dadurch wird er zum einen axial vorgespannt und bei einem gewissen Innendruck auch in seiner Position gehalten. Durch den Ein-/oder Anbau des schematisch dargestellten Drosselventils 38 ist gewährleistet, dass bei Druckaufbau im Profil 10 zuerst Druck am Dichtungsring 40 erzeugt wird, bevor der Innendruck im Profil 10 aufgebaut wird; das Ansprechen der Dichtung ist gewährleistet.
Fig. 5 zeigt ebenfalls einen zweigeteilten Stempel 16b aus einem Kopfteil 19b und einem gesonderten zylindrischen Stempelansatz 20b, der in einen Einsatzraum 48 des Kopfteils 19b eingesetzt ist. Die Ringnut 24 rechteckigen Querschnitts nimmt den entsprechend gestalteten Dichtungsring 26 auf, der teilweise von der Seitenfläche 49 eines den Einsatzraum 48 umgebenden Ringrandes 50 überdeckt ist; letzterer bietet jene Schulterfläche 18 an.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 entspricht die Form des Stempels 16c etwa der des Stempels 16 der Fig. 2, wobei allerdings der Dichtungsring 26c der Umfangsfläche 22 aufliegt, die durch eine achsparallel in die Schulterfläche 18 eingeformte Ringnut 24c über die Schulterfläche 18 hinaus verlängert ist. Hier weist der Dichtungsring 26c andernends eine an seine Außenkante angeordnete Schultereinformung 52 auf, in den eine Randrippe 54 eines Stempeldeckels 56 haltend eingreift. Letzterer ist bei 58 mit dem zylindrischen Stempelansatz 20c verschraubt.
In Fig. 7 wird ein Stempel 16d mit einer axial durchgehenden Fülleitung 60 für das Hohlprofil 10 sowie einer gesonderten exzentrischen Druckleitung 62 vorgestellt, die mit einem Radialabschnitt 64 an die Innennut 25 anschließt; diese Druckleitung 62/64 dient der Ansteuerung des Dichtungsrings 40a. Mit 66 ist eine Prall- oder Verschleißeinlage aus Metall od. dgl. verschleißfestem Werkstoff bezeichnet, die vor der Mündung eines Radialabschnittes 64 an der Innennut 25 vorgesehen ist.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Umformen eines Hohlprofils od.dgl. Werkstückes (10) mittels eines durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdrucks im abgedichteten Profilraum des Hohlprofils, wobei wenigstens ein Dichtungselement (26) durch das Wirkmedium aus einem es aufnehmenden Raum (24) eines stempelartigen Werkzeugteils (16) radial nach außen geführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an das als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildete Hohlprofil (10) stirnseitig das den Profilraum (12) überdeckende Werkzeugteil (16, 16a bis 16d) angefügt und das Dichtungselement (26, 26c, 40, 40a) an eine zwischen dem Hohlprofil (10) sowie dem an dieses angeschlagenen stempelartigen Werkzeugteil (16, 16a, 16b, 16c, 16d) bestehende Fuge (36) angelegt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmedium aus dem Raum (24) für das Dichtungselement (26, 26c, 40) in den Profilraum (12) eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkmedium zum einen in den Profilraum (12) sowie zum anderen in den Raum (24) für das Dichtungselement (40a) getrennt eingeleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem das Dichtungselement (26) aufnehmenden Raum (24) und den Profilraum (12) im Strömungs- oder Fließweg des Wirkmediums angeordnetes Druckventil bei dem Druck, unter dem das Dichtungselement dichtend anliegt, geöffnet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (26, 26c, 40) beidseits eingespannt sowie axial und/oder radial vorgespannt wird.
  6. Vorrichtung zum Umformen eines Hohlprofils od. dgl. Werkstückes (10) mittels eines durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdrucks im abgedichteten Profilraum (12) des Hohlprofils (10), wobei wenigstens ein Dichtungselement (26) durch das Wirkmedium aus einem es aufnehmenden Raum (24) eines stempelartigen Werkzeugteils (16) radial nach außen geführt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voraufgehenden Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das stempelartige Werkzeugteil (16, 16a bis 16d) eine radiale Schulterfläche (18) als Anschlag für eine Stirnkante (14) des als Ein- oder Mehrkammerprofil ausgebildeten Hohlprofils (10) aufweist sowie am Umfang (22) eines in den Profilraum (12) einführbaren Stempelabsatzes (20, 20a, 20b, 20c) wenigstens eine Ringnut (24, 24a, 24c) für das Dichtungselement (26, 26c, 40, 40a) vorgesehen ist, das zur Stempellängsachse (A) hin zumindest einen Zuführraum (25) für das Wirkmedium überspannt sowie durch dieses vom Zuführraum abhebbar ist, wobei gegebenenfalls der in den Profilraum (12) einführbare Stempelabsatz an die ihn radial überragende Schulterfläche (18) angefügt ist, welche mit der anschlagenden Stirnkante (14) des Hohlprofils (10) eine Fuge (36) begrenzt, an welche das als Dichtungsring gestaltete Dichtungselement durch das Wirkmedium anlegbar ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Ring- oder Dichtungsnut (24, 24a, 24c) eine weitere Nut (25) als Zuführraum für das Wirkmedium anschließt, die durch zumindest einen im Stempel (16) verlaufenden Kanal (28; 62, 64) an eine Quelle für das Wirkmedium anschließbar ausgebildet ist, wobei gegebenenfalls die weitere Nut als Innennut in das Tiefste (27) der Ring- oder Dichtungsnut eingeformt und letzterer radial zugeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Innennut (25) wenigstens ein gesonderter Kanal (62, 64) als Druckleitung für das Wirkmedium mündet, der gegebenenfalls aus einem radialen und einem achsparallelen Abschnitt besteht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mündung der Druckleitung (62, 64) und dem Dichtungselement (40a) eine Einlage (66) aus verschleißfestem Werkstoff angeordnet ist, wobei gegebenenfalls die Einlage (66) mit dem Dichtungselement (40a) fest verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innennut (25) mit einer zentrischen Ausnehmung (30) des Stempels (16) durch etwa radiale Kanäle (28) verbunden ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrische Ausnehmung (30) zum Profilraum (12) hin in einen an der Stempelinnenfläche (17) mündenden Ausflusskanal (34) übergeht, der gegebenenfalls mit einem Druckventil versehen ist und/oder zu dem hin sich die zentrische Ausnehmung (30) verjüngt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabsatz (20a, 20b) als gesondertes Teil an einen die radiale Schulterfläche (18) bildenden Kopfteil (19, 19a) des Stempels (16a, 16b) angefügt ist, und/oder, dass die Ringnut (24, 24c) in achsparalleler Richtung teilweise in die Schulterfläche (18) einragt.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der gesonderte Stempelabsatz (20b) in einen Einsatzraum (48) des Kopfteils (19b) eingesetzt ist und das in der Ringnut (24) des Stempelansatzes (20b) vorgesehene Dichtungselement (26) in den Einsatzraum an dessen Seitenfläche (49) eingreift.
  14. Vorrichtung nach einem Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (26c) an seiner der Schulterfläche (18) fernen Kante von einer Randrippe (54) eines Stempeldeckels (56) übergriffen ist, der an die Stirnfläche (17) des Stempelansatzes (20c) angefügt ist, und/oder, dass die Ringnut als Schulternut (24a) einen hinterschnittenen Querschnittsabschnitt sowie einem an den Kopfteil (19) des Stempels (16a) anschließenden Schulterabschnitt umfasst.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, gekennzeichnet durch einen Dichtungsring (40, 40a) aus einem bandartigen Innenabschnitt (41, 41a) und gegebenenfalls aus diesem etwa in Querschnittsmitte herausgeformter Rippe (44).
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mittige Rippe (44) des Dichtungsringes (40) in Einbaustellung einerseits von einem Abschnitt des Stempelansatzes (20a) und anderseits von einer Ringrippe (44) des Kopfteils (19) flankiert ist, wobei gegebenenfalls wenigstens eine Kante (42) der mittigen Rippe (44) des Dichtringes (40) angefast ist.
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