EP1329269A1 - Innenhochdruck-Umformvorrichtung und Verwendung derselben - Google Patents

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EP1329269A1
EP1329269A1 EP02405027A EP02405027A EP1329269A1 EP 1329269 A1 EP1329269 A1 EP 1329269A1 EP 02405027 A EP02405027 A EP 02405027A EP 02405027 A EP02405027 A EP 02405027A EP 1329269 A1 EP1329269 A1 EP 1329269A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
piston
workpiece
cavity
pump
Prior art date
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Granted
Application number
EP02405027A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1329269B1 (de
Inventor
Christian Leppin
Markus Gehrig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3A Composites International AG
Original Assignee
Alcan Technology and Management Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to EP02405027A priority patent/EP1329269B1/de
Priority to AT02405027T priority patent/ATE288801T1/de
Priority to JP2003001906A priority patent/JP2003236630A/ja
Priority to CA002416088A priority patent/CA2416088A1/en
Priority to US10/347,016 priority patent/US6834522B2/en
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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
    • B21D26/041—Means for controlling fluid parameters, e.g. pressure or temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28—Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B21C37/29—Making branched pieces, e.g. T-pieces
    • B21C37/294—Forming collars by compressing a fluid or a yieldable or resilient mass in the tube

Definitions

  • the present invention relates to a device for forming at least one a workpiece having a cavity by means of a flowable active medium internal high pressure generated in the sealed cavity of the workpiece, containing a forming tool with a cavity receiving the workpiece, and a pressure generating system for generating an internal high pressure.
  • the invention also relates to a method for forming said workpieces under Use of a device according to the invention.
  • a hollow body is expanded or deformed by means of internal high pressure.
  • the openings of the hollow body are sealed by means of a sealing stamp in the cavity by means of an active or pressure medium, which over the Seal stamp is fed into the cavity of the workpiece, an overpressure build and hold.
  • the overpressure generated leads to an expansion or Reshaping of the hollow body, the hollow body being shaped by the tool cavity, in which the hollow body was previously inserted takes on the given spatial shape.
  • the pressures relevant to forming that have to be built up depend on other of the material to be formed, the shape and the wall thickness of the workpiece as well as the forming geometry and the degree of forming from. Furthermore, the pressing out of openings by means of the IHU method requires special Internal pressure requirements.
  • Uniformly operating pressure intensifiers with hydraulic drives for liquid pressure media have been used to generate the internal high pressure.
  • the primary side is usually operated with liquid media.
  • the pressure generating system contains a prefill pump, which Internal high pressure system at the beginning of the forming process with the pressure medium fed and at the same time generates an increased base pressure. Using a pressure translator the final or forming pressure is subsequently generated. Since the volume flow of the barely compressible liquid pressure medium due to the previously generated Base pressure is small, the forming pressure generated by the step piston is immediate reached, the simple travel of the stepped piston in the Usually lies below the maximum possible simple piston travel.
  • the maximum volume flow of the pressure medium that can be generated by the pressure intensifier is limited by the simple piston travel, i.e. after the step piston has traveled a simple piston stroke is a further pressure increase not possible anymore.
  • This problem occurs, for example, in cases in which the pressure intensifier generate relatively high volume flows for pressure generation must, such as a leak on the high pressure side or very large Profile widening in the forming process. So it can happen that the Pressure intensifier cannot generate the necessary maximum pressure as this after covering a simple piston travel through the stepped piston has not been reached.
  • the object of the present invention is an IHU device with a pressure generating device propose which flexible performance adjustment regarding the maximum pressures allow as well as flexible in their installation and in the employment is and is still inexpensive.
  • the invention also relates to a device for shaping a workpiece having at least one cavity by means of internal high pressure generated via a flowable active medium in the sealed cavity of the workpiece, comprising a shaping tool with a cavity receiving the workpiece, the shaping tool having means for making recesses, in particular of Perforations in the workpiece during the hydroforming process, and the means comprise a stamp guided in a wall cavity of the molding tool, the recesses being made by moving the stamp back against the workpiece via the effect of the internal high pressure, and controlling the stamp movement via a stamp counterpressure and the stamp back pressure is generated via a pressure generating system.
  • the one to achieve a secondary end pressure during a forming cycle Pressure booster of the positive displacement pump operating at a stroke frequency f is, in contrast to the uniformly operating pressure intensifier, an oscillating one Pressure intensifier, which covers the specified piston travel several times. In contrast to the uniformly operating pressure intensifier, Generate continuous, unlimited volume flow of the print medium, as this is not dependent on a simple piston travel.
  • the workpieces can, for example, single or multi-chamber hollow profiles with end faces Openings. Furthermore, the workpieces can also have a hollow body be container-shaped.
  • the workpieces are preferably made of metal, in particular made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the pressure generating system for generating the internal high pressure and / or the Stamp back pressure preferably contains a high pressure reciprocating pump, too Piston high pressure pump called.
  • the high-pressure piston pump is preferred on the primary side pneumatic, i.e. with a gas like air. or compressed air.
  • the Piston high pressure pump is preferred with compressed air in the range of 1 to 15 bar driven, the compressed air using a separate compressor, such as a compressor, conveyed to a higher pressure and fed to the displacement pump becomes.
  • the high-pressure piston pump can also be operated hydraulically on the primary side, i.e. with a operated liquid medium.
  • the high pressure piston pump is preferred self-priming.
  • the high-pressure piston pump can have a single- or multi-stage piston drive on the primary side exhibit. This means that the high-pressure piston pump can operate on the primary side have one, two, three or more coupled pistons.
  • the high pressure piston pump with a primary or single-stage piston drive can also be a single or double acting high pressure piston pump. This means, the high pressure piston pump generates a secondary side in one or both stroke directions Print.
  • the pressure generating system contains to generate the internal high pressure and / or the counterpressure Plurality of high pressure piston pumps connected in parallel.
  • the piston high pressure pumps operate a common high pressure system, whereby the piston high pressure pumps preferred to achieve a flow rate that is as constant as possible via a stroke frequency converter, e.g. a pneumatic stroke frequency converter, are controlled so that in a reciprocal working cycle a continuous flow until the target pressure is reached.
  • a stroke frequency converter e.g. a pneumatic stroke frequency converter
  • the active medium which on the secondary side, i.e. to generate the internal high pressure and / or the stamp back pressure is used, is preferably a thin bis viscous active medium.
  • the active medium can be water, for example and / or contain oil and e.g. be a water-oil emulsion.
  • Primary side can the piston drive, as already mentioned, is carried out by a liquid or a gas.
  • the pressure intensifier of the high-pressure piston pump preferably contains a high-pressure piston with a small piston area, which component of a high pressure part is, and a drive piston, in particular an air drive piston, with a large Piston surface, which component of a drive part, in particular an air drive part is.
  • the operating pressure is essentially dependent on the gear ratio between the drive piston and the high pressure piston. Because the stepped piston is characterized by an oscillating mode of operation and thereby the Generable volume flow is in principle unlimited, the high-pressure side Piston area compared to conventional, uniform pressure intensifiers be chosen very small, which in turn reduces the size of the system.
  • the drive part is an air drive part, it has an air drive connection to which an air drive feed line is coupled.
  • the high pressure part has a suction connection coupled suction side and one connected to a pressure connection Pressure side.
  • the suction connection has an inlet fitting and the pressure connection via an outlet fitting.
  • the fittings can e.g. Valves, such as inlet or exhaust valves, flaps or slides, which if necessary Are sensor controlled.
  • the high pressure piston pump works until the desired final pressure builds up or pressure equalization has been reached. If the pressure drops, e.g. through leaky seals, can the piston high pressure pump establish the new pressure compensation.
  • Pressure sensors and a pressure regulating unit can change the operation of the high pressure piston pump be automated so that the piston high pressure pump stops automatically when the final or target pressure is reached and if there is any Pressure drop automatically builds up the target pressure again.
  • the pressure is maintained as long as there is no pressure drop on the high pressure side Energy consumption, because of the closed high pressure outlet valve Pressure reduction is possible.
  • the pressures generated for hydroforming and / or for the integrated execution of perforations by means of high pressure controlled Stamping can be up to 4000 bar.
  • the piston high pressure pumps can in the suction and / or pressure lines Compensation of the pulsating volume flow so-called wind boiler (suction or Pressure air vessel) included.
  • the pressure generating system for generating the internal high pressure and / or the Stamp back pressure preferably contains a prefill pump for filling the workpiece with the active medium and to generate a base pressure on which the final pressure is built up with one or more high pressure piston pumps.
  • a prefill pump for example, a base pressure of 1 to 150 bar can be built up become. Base pressures of 1 to 10 bar are particularly preferably built up.
  • the priming pump can e.g. be a centrifugal pump.
  • a priming pump can be dispensed with in some cases become.
  • the device according to the invention can be a pressure generating system according to Invention both for generating an internal high pressure and for generating a stamp back pressure for making recesses, in particular Perforations in the workpiece using pressure-controlled stamps during the hydroforming process contain.
  • the pressure generation for the two process operations can be done by the same pressure generating system.
  • the pressure generation is preferably carried out by separate, non-coupled pressure generation systems.
  • the forming tool can be attached using mechanical fasteners, such as screws, be closed and locked.
  • the closing and locking of the forming tool can also be done via a hydraulic device.
  • Another object of the invention is characterized in that the closing and locking forces to be exerted on the forming tool by means of a Displacement pump, in particular by means of a high pressure piston pump, as in previous text described, are generated. All of the above Design variants of the displacement or piston high pressure pumps also apply to this subject.
  • At least one Displacement pump in particular a high pressure piston pump, as in the previous Text described, provided. All described in the previous text Design variants of the displacement or piston high pressure pumps also apply to this subject.
  • displacement or piston high pressure pumps in the hydroforming system as described above for generating the internal high pressure, for generating the counterpressure for punching, to generate the closing and locking forces the forming tool or to generate the closing and locking forces the sealing stamp can be used for each use individually and independently of the others Use purposes or in any combination with each other.
  • separate or coupled pressure generating systems can be used for each use be provided.
  • the invention also relates to a method for forming at least one Workpiece having cavity by means of a flowable active medium in the sealed cavity of the workpiece generated internal high pressure, wherein the internal high pressure by means of a positive displacement pump according to the characteristic of Claim 1 is generated.
  • the device according to the invention allows flexible adaptation of the hydroforming system to the performance requirements of the forming process. If necessary, the printing performance effortlessly increased by switching on additional high-pressure piston pumps become. In contrast to said high-pressure piston pumps, they are uniform working pressure translators of smaller weight and smaller size, so that the device according to the invention e.g. for experimental purposes or for small series can be assembled and disassembled and transported quickly and easily.
  • the device according to the invention allows spatial separation of Forming tool and pressure generating system, the pressure generation via Pressure supply lines to the forming tool.
  • the hydroforming device 1 contains a forming tool 4 with a cavity, which receives a hollow profile 42 with a profile cavity 5, whereby for generation an internal high pressure in the profile cavity 5, the front profile openings are sealed with stamps 43.
  • the hydroforming device also contains a pressure generating system 1, which is a pressure generating unit 2 of one or more Piston high-pressure pumps connected in parallel and a prefill pump 3.
  • the profile cavity 5 is filled by the prefill pump 3 via the pressure feed line 9 filled with the active medium and at the same time generates a base pressure while over a line 41 in the filling phase is used to vent the profile cavity 5.
  • the pressure generating unit 2 contains a suction line 44 through which the Active medium is fed to the high pressure area via a suction connection. Furthermore, the pressure generating unit 2 contains an air drive line on the primary side 40, via which the drive air with a pressure of e.g. 1 - 10 bar is supplied. A compressor (compressor) can be connected upstream of the air drive line 40 (Not shown).
  • the pressure supply line 7a is via a pressure connection to the high pressure side the pressure generating unit 2 coupled. After a basic print was generated by means of the prefill pump, is generated by means of the pressure generating unit 2 The final pressure is built up via the pressure feed line 7a and the forming process is initiated.
  • the active medium is derived via the forming process Line 41, the active medium by means of compressed air, which via a line 8 in the profile cavity 5 is introduced, is expelled. The derivation of the active medium from the profile cavity can also be done otherwise.
  • the forming tool 4 may further include a hole device 6, which one Stamp guided by a wall in a wall penetration in the forming tool 4 contains.
  • the stamp movement or position is regulated by means of pressure regulation a pressure supply line 7b controlled.
  • the pressure is regulated by a high-pressure piston pump the pressure generating unit 2.
  • the high pressure piston pump for Control of the stamp movement can occasionally be carried out by the internal high-pressure generation system decoupled, separate device.
  • the high-pressure piston pump 10a, b of a first embodiment according to FIGS. 2a, b is a single-acting high-pressure piston pump with a single-stage air drive. Compressed air is supplied to an air drive part 12a, b via an air supply connection 17a, b, an air drive piston 13a, b being driven by pressurized air.
  • the air drive piston 13a, b is coupled to a high pressure piston 14a, b of a high pressure part 11a, b, wherein the high pressure piston 14a, b has a smaller effective piston area than the air drive piston 13a, b while forming a transmission ratio.
  • the high-pressure part 11a, b contains a suction connection 16a, b with an inlet valve and a pressure connection 15a, b with an outlet valve.
  • a liquid active medium is sucked in by the retracting high-pressure piston with generation of a negative pressure through a supply line from a reservoir via the inlet valve into the piston chamber of the high-pressure part 11a, b and by advancing the high-pressure piston 14a, b under Generation of a primary pressure p 1 at the air drive piston 13a, b and a secondary pressure p 2 at the high pressure piston 14a, b through the outlet valve in the pressure line, respectively.
  • the piston high-pressure pump 30a, b of a second embodiment according to FIGS. 3a, b is a double-acting high-pressure piston pump with a single-stage air drive. Via air supply connections 37a, b on both section ends of the air drive part 32a, b, compressed air is alternately fed to an air drive part 32a, b, depending on the cycle, an air drive piston 33a, b being driven on both sides by alternating pressurized air.
  • the air drive piston 33a, b is coupled on both sides to a high pressure piston 34a, b of two high pressure parts 31a, b, the two high pressure pistons 34a, b having a smaller effective piston area than the air drive piston 33a, b while forming a transmission ratio.
  • the two high-pressure parts 31a, b each contain a suction connection 36a, b with an inlet valve and a pressure connection 35a, b with an outlet valve.
  • a liquid active medium is sucked in by the retracting high-pressure piston with generation of a negative pressure through a supply line from a reservoir via the inlet valve into the piston chamber of the high-pressure part 31a, b and by advancing the high-pressure piston 34a, b under Generation of a primary pressure p 1 at the air drive piston 13a, b and a secondary pressure p 2 at the high pressure piston 14a, b is pressed through the outlet valve into the pressure line.
  • the two high-pressure parts 31a, b work mutually.
  • the piston high-pressure pump 20a, b of a third embodiment according to FIGS. 4a, b is a single-acting high-pressure piston pump with a two-stage air drive. Compressed air is fed via two air supply connections 27a, b into a partial chamber of an air drive part 22a, b, which accommodates one air drive piston 23a, b, the two air drive pistons 23a, b being driven simultaneously by the simultaneous application of compressed air.
  • the two air drive pistons 23a, b are coupled to one another and together with a high-pressure piston 24a, b of a high-pressure part 21a, b, the high-pressure piston 24a, b having a smaller effective piston area than the air drive pistons 23a, b while forming a transmission ratio.
  • the high-pressure part 21a, b contains a suction connection 26a, b with an inlet valve and a pressure connection 25a, b with an outlet valve.
  • a liquid active medium is sucked in by the retracting high-pressure piston with generation of a negative pressure through a feed line from a reservoir via the inlet valve into the piston chamber of the high-pressure part 21a, b and by advancing the high-pressure piston 24a, b under Generation of a primary pressure p 1 at the air drive piston 13a, b and a secondary pressure p 2 at the high pressure piston 14a, b is pressed through the outlet valve into the pressure line.
  • the same final pressure can be achieved with half the air drive pressure as a single-acting pump with an air drive piston according to FIG. 2.
  • three or more air drive pistons can also be provided.
  • the multi-stage air drive can also be combined with double-acting pumps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen von Ein- oder Mehrkammerhohlprofilen (42) mittels eines im Profilhohlraum (5) durch ein flüssiges Druckmedium erzeugten Innenhochdruckes. Die Vorrichtung enthält ein Umformwerkzeug (4) mit einer das Hohlprofil (42) aufnehmenden Kavität, sowie eine Druckerzeugungsanlage (1) zum Erzeugen des Innenhochdruckes. Die Druckerzeugsanlage (1) enthält eine Verdrängungspumpe mit Druckübersetzer aus einem längsgekoppelten Verdrängungskörper mit verschieden grossen Wirkflächen A1, A2, welcher mit einer Hubfrequenz f arbeitet, wobei mittels Hubbewegungen des Druckübersetzers ein primärseitig aufgebrachte Druck p1 bis zur Erreichung eines sekundärseitigen Enddruckes auf den höheren Sekundärdruck p2 gewandelt wird. <IMAGE>

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines wenigstens einen Hohlraum aufweisenden Werkstücks mittels über ein strömbares Wirkmedium in dem abgedichteten Hohlraum des Werkstücks erzeugten Innenhochdrucks, enthaltend ein Umformwerkzeug mit einer das Werkstück aufnehmenden Kavität, und eine Druckerzeugungsanlage zur Erzeugung eines Innenhochdrucks. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Umformen besagter Werkstücke unter Verwendung einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
Beim sogenannten Innenhochdruckumformverfahren, nachfolgend IHU-Verfahren genannt, wird ein Hohlkörper mittels Innenhochdruck ausgedehnt bzw. umgeformt. Dazu werden die Öffnungen des Hohlkörpers mittels Dichtstempel abgedichtet, um in dessen Hohlraum mittels eines Wirk- bzw. Druckmediums, welches über den Dichtstempel in den Hohlraum des Werkstücks zugeführt wird, einen Überdruck aufzubauen und zu halten. Der erzeugte Überdruck führt zu einer Ausweitung bzw. Umformung des Hohlkörpers, wobei der Hohlkörper die durch die Werkzeugkavität, in welche der Hohlkörper zuvor eingelegt wurde, vorgebene Raumform annimmt.
Seit einiger Zeit nutzt man mit dem IHU-Verfahren ferner auch eine Verfahrenskombination von Umformen und Schneiden, Stanzen bzw. Lochen. Das heisst, während dem IHU-Verfahren werden mittels Innenhochdruck zugleich Ausnehmungen aus den Wandungen herausgearbeitet.
Die umformrelevanten Drücke, welche aufgebaut werden müssen, hängen unter anderem vom umzuformenden Werkstoff, von der Formgebung und den Wanddikken des Werkstücks sowie von der Umformgeometrie und dem Umformungsgrad ab. Ferner erfordert das Auspressen von Öffnungen mittels IHU-Verfahrens besondere Anforderungen an die Innendrücke.
Zur Erzeugung des Innenhochdrucks stehen bis anhin sogenannte gleichförmig arbeitende Druckübersetzer mit hydraulischem Antrieb für flüssige Druckmedien im Einsatz. Gleichförmig arbeitende Druckübersetzer sind funktionsgemäss zwei längsgekoppelte Zylinder mit verschieden grossen Wirkflächen A1, A2, praktisch als Gerät mit Stufenkolben ausgeführt, mit denen der primärseitig aufgebrachte Druck p1 auf den höheren Enddruck, den sogenannten Sekundärdruck p2, gewandelt wird, wobei der Stufenkolben zur Druckerzeugung einen einfachen Weg zurücklegt. Der Druckerhöhungsfaktor ergibt sich bei Vernachlässigung der Reibungsdruckverluste als Verhältnis der Wirkflächen: P 2 P 1 = A 1 A 2
Da der Druckübersetzer sekundärseitig mit relativ grosser Kolbenfläche arbeitet, erfolgt der primärseitige Betrieb in der Regel mit flüssigen Medien.
Üblicherweise enthält die Druckerzeugungsanlage eine Vorfüllpumpe, welche das Innenhochdruck-System zu Beginn des Umformprozesses mit dem Druckmedium beschickt und zugleich einen erhöhten Basisdruck erzeugt. Mittels Druckübersetzer wird nachfolgend der End- bzw. Umformdruck erzeugt. Da der Volumenstrom des kaum komprimierbaren flüssigen Druckmediums aufgrund des vorgängig erzeugten Basisdrucks klein ist, wird der durch den Stufenkolben erzeugte Umformdruck unmittelbar erreicht, wobei der einfach zurückgelegte Weg des Stufenkolbens in der Regel unter dem maximal möglichen einfachen Kolbenweg liegt.
Der durch den Druckübersetzer maximal erzeugbare Volumenstrom des Druckmediums ist durch den einfachen Kolbenweg begrenzt, d.h. nachdem der Stufenkolben einen einfachen Kolbenweg zurückgelegt hat, ist eine weitere Druckerhöhung nicht mehr möglich. Diese Problematik tritt beispielsweise in Fällen auf, in welchen der Druckübersetzer relativ hohe Volumenströme zur Druckerzeugung generieren muss, wie beispielsweise bei einem Leck auf der Hochdruckseite oder bei sehr grossen Profilaufweitungen im Umformprozess. So kann es vorkommen, dass der Druckübersetzer den notwendigen Maximaldruck nicht erzeugen kann, da dieser nach Zurücklegen eines einfachen Kolbenweges durch den Stufenkolben noch nicht erreicht ist.
Herkömmliche, mit Druckübersetzern ausgerüstete IHU-Vorrichtungen sind relativ unflexibel, da der Volumenstrom, welcher ein Druckübersetzer zur Erzeugung des Innenhochdrucks generieren kann, durch den einfachen Kolbenweg begrenzt ist. Ferner ist die Installation und der Betrieb herkömmlicher Druckübersetzer verhältnismässig aufwendig, so dass z.B. der Aufbau einer IHU-Vorrichtung zu temporären Versuchszwecken oder für Kleinserien unter Verwendung von gleichförmig arbeitenden Druckübersetzern kaum wirtschaftlich ist.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist, eine IHU-Vorrichtung mit einer Druckerzeugungsvorrichtung vorzuschlagen, welche eine flexible Leistungsanpassung bezüglich der Höchstdrücke erlaubt sowie flexibel in ihrer Installation und im Arbeitseinsatz ist und trotzdem kostengünstig ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Druckerzeugsanlage eine Verdrängungspumpe mit einem Druckübersetzer aus einem längsgekoppelten Verdrängungskörper mit verschieden grossen Wirkflächen A1, A2 enthält, und der Verdrängungskörper mit einer Hubfrequenz f arbeitet, und sich mittels Hubbewegungen des Druckübersetzers ein primärseitig aufgebrachter Druck p1 bis zur Erreichung eines sekundärseitigen Enddruckes jeweils auf einen höheren Sekundärdruck p2 wandeln lässt, wobei sich der Druckerhöhungsfaktor aus der Beziehung: P 2 P 1 = A 1 A 2 ableiten lässt.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Umformen eines wenigstens einen Hohlraum aufweisenden Werkstücks mittels über ein strömbares Wirkmedium in dem abgedichteten Hohlraum des Werkstücks erzeugten Innenhochdrucks, enthaltend ein Umformwerkzeug mit einer das Werkstück aufnehmenden Kavität, wobei das Umformwerkzeug Mittel zum Anbringen von Ausnehmungen, insbesondere von Lochungen, im Werkstück während des IHU-Prozesses enthält, und die Mittel einen in einem Wandhohlraum des Formwerkzeuges wandschlüssig geführten Stempel umfassen, wobei die Ausnehmungen durch Zurückfahren des Stempels entgegen dem Werkstück über die Wirkung des Innenhochddrucks eingebracht werden, und die Stempelbewegung über einen Stempelgegendruck gesteuert wird und der Stempelgegendruck über eine Druckerzeugungsanlage erzeugt wird. Die besagte Druckerzeugungsanlage enthält eine Verdrängungspumpe mit einem Druckübersetzer aus einem längsgekoppelten Verdrängungskörper mit verschieden grossen Wirkflächen A1, A2, wobei der Verdrängungskörper mit einer Hubfrequenz f arbeitet, und mittels Hubbewegungen des Druckübersetzers ein primärseitig aufgebrachter Druck p1 bis zur Erreichung eines sekundärseitigen Enddruckes jeweils auf einen höheren Sekundärdruck p2 gewandelt wird, wobei sich der Druckerhöhungsfaktor aus der Beziehung: P 2 P 1 = A 1 A 2 ableiten lässt.
Der zur Erreichung eines sekundärseitigen Enddruckes während eines Umformzykluses mit einer Hubfrequenz f arbeitende Druckübersetzer der Verdrängerpumpe ist foglich im Gegensatz zum gleichförmig arbeitenden Druckübersetzer ein oszillierender Druckübersetzer, welcher den vorgebenen Kolbenweg mehrfach zurücklegt. Somit lässt sich im Gegensatz zum gleichförmig arbeitenden Druckübersetzer ein kontinuierlicher, unbegrenzter Volumenstrom des Druckmediums erzeugen, da dieser nicht von einem einfachen Kolbenweg abhängig ist.
Die Werkstücke können zum Beispiel Ein- oder Mehrkammerhohlprofile mit stirnseitigen Öffnungen sein. Ferner können die Werkstücke auch Hohlkörper mit einer behälterförmigen Gestalt sein. Die Werkstücke sind bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Die Druckerzeugungsanlage zur Erzeugung des Innenhochdrucks und/oder des Stempelgegendrucks enthält bevorzugt eine Hubkolbenhochdruckpumpe, auch Kolbenhochdruckpumpe genannt. Die Kolbenhochdruckpumpe ist primärseitig bevorzugt pneumatisch, d.h. mit einem Gas, wie Luft. bzw. Druckluft, betrieben. Die Kolbenhochdruckpumpe wird bevorzugt mit Druckluft im Bereich von 1 bis 15 bar angetrieben, wobei die Druckluft mittels eines separaten Verdichters, wie Kompressor, auf einen höheren Druck befördert und der Verdrängungspumpe zugeführt wird. Die Kolbenhochdruckpumpe kann primärseitig auch hydraulisch, d.h. mit einem flüssigen Medium betrieben werden. Die Kolbenhochdruckpumpe ist bevorzugt selbstsaugend.
Die Kolbenhochdruckpumpe kann primärseitig einen ein- oder mehrstufigen Kolbenantrieb aufweisen. Das heisst, die Kolbenhochdruckpumpe kann primärseitig einen, zwei, drei oder mehrere gekoppelte Kolben aufweisen. Die Kolbenhochdruckpumpe mit einem primärseitig ein- oder mehrstufigen Kolbenantrieb kann ferner eine einfach- oder doppelwirkende Kolbenhochdruckpumpe sein. Das heisst, die Kolbenhochdruckpumpe erzeugt in einer oder beiden Hubrichtungen einen sekundärseitigen Druck.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält die Druckerzeugungsanlage zur Erzeugung des Innenhochdrucks und/oder des Stempelgegendrucks eine Mehrzahl von parallel geschalteten Kolbenhochdruckpumpen. Die Kolbenhochdruckpumpen bedienen ein gemeinsames Hochdrucksystem, wobei die Kolbenhochdruckpumpen zur Erreichung eines möglichst konstanten Förderstroms bevorzugt über einen Hubfrequenzrichter, z.B. einen pneumatischen Hubfrequenzrichter, gesteuert sind, so dass in wechselseitigem Arbeitstakt ein kontinuierlicher Förderstrom bis zur Erreichung des Solldruckes erzeugt wird.
Das Wirkmedium, welches sekundärseitig, d.h. zur Erzeugung des Innenhochdrucks und/oder des Stempelgegendrucks, eingesetzt wird, ist bevorzugt ein dünnbis dickflüssiges Wirkmedium. Das Wirkmedium kann beispielsweise Wasser und/oder Öl enthalten und z.B. eine Wasser-ÖI-Emulsion sein. Primärseitig kann der Kolbenantrieb wie bereits genannt durch eine Flüssigkeit oder ein Gas erfolgen.
Der Druckübersetzer der Kolbenhochddruckpumpe enthält bevorzugt einen Hochdruckkolben mit kleiner Kolbenfläche, welcher Komponente eines Hochdruckteils ist, und einen Antriebskolben, insbesondere einen Luftantriebskolben, mit grosser Kolbenfläche, welcher Komponente eines Antriebteils, insbesondere eines Luftantriebteils ist. Der Betriebsdruck ist im wesentlichen abhängig vom Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebskolben und dem Hochdruckkolben. Da der Stufenkolben sich durch eine oszillierende Arbeitsweise auszeichnet und dadurch der erzeugbare Volumenstrom prinzipiell unbeschränkt ist, kann die hochdruckseitige Kolbenfläche im Vergleich zu herkömmlichen gleichförmig arbeitenden Druckübersetzern sehr klein gewählt werden, was wiederum die Anlagengrösse reduziert.
Ist der Antriebteil ein Luftantriebteil, so weist dieser einen Luftantriebsanschluss auf, an welchen eine Luftantriebszuleitung gekoppelt ist. Durch Einsatz eines Druckluftreglers in der Luftantriebsleitung kann der Betriebsdruck gegebenenfalls leicht voreingestellt werden. Der Hochdruckteil verfügt über eine an einen Sauganschluss gekoppelte Saugseite sowie eine an einen Druckanschluss gekoppelte Druckseite. Der Sauganschluss verfügt über eine Einlass-Armatur und der Druckanschluss über ein Auslass-Armatur. Die Armaturen können z.B. Ventile, wie Einlass- bzw. Auslassventile, Klappen oder Schieber sein, welche gegebenenfalls Sensor-gesteuert sind.
Durch Ausführen eines Vorhubes durch den Antriebskolbens wird im Hochdruckteil ein Unterdruck erzeugt, wodurch an der Saugseite der Pumpe das Einlassventil geöffnet wird und das Wirkmedium aus der Saugseite in die Kolbenkammer der Hochdruckseite strömt während das Auslassventil geschlossen bleibt. Mittels Luftantrieb wird primärseitig ein Rückhub erzeugt, durch welchen auf der Hochdruckseite ein Sekundärdruck aufgebaut wird, wodurch das Auslassventil geöffnet wird und über eine Druckleitung im Umformwerkzeug ein Innenhochdruck bzw. Stempelgegendruck aufgebaut wird. Das Einlassventil bleibt während dieses Vorganges geschlossen.
Die Kolbenhochdruckpumpe arbeitet bis der angestrebte Enddruck aufgebaut bzw. der Druckausgleich erreicht ist. Bei Druckabfall, z.B. durch lecke Dichtungen, kann die Kolbenhochdruckpumpe den erneuten Druckausgleich herstellen. Mittels Drucksensoren und einer Druckregulierungseinheit kann die Arbeitsweise der Kolbenhochdruckpumpe automatisiert werden, so dass die Kolbenhochdruckpumpe bei erreichen des End- bzw. Solldruckes automatisch stoppt und bei einem allfälligem Druckabfall automatisch den Solldruck wieder aufbaut.
Die Druckhaltung erfolgt, solange kein Druckabfall hochdruckseitig eintritt, ohne Energieverbrauch, da durch das geschlossene hochdruckseitige Auslassventil kein Druckabbau möglich ist. Die erzeugten Drücke für die Innenhochdruckumformung und/oder für die intergrierte Ausführung von Lochungen mittels hochdruckgesteuerten Stempeln können bis zu 4000 bar betragen.
Die Kolbenhochdruckpumpen können in den Saug- und/oder Druckleitungen zum Ausgleich des pulsierenden Volumenstroms sogenannte Windkessel (Saug-, bzw. Druckwindkessel) enthalten.
Die Druckerzeugungsanlage zur Erzeugung des Innenhochdrucks und/oder des Stempelgegendrucks enthält bevorzugt eine Vorfüllpumpe zur Füllung des Werkstückes mit dem Wirkmedium und zur Erzeugung eines Basisdrucks, auf welchem mit einer oder mehreren Kolbenhochdruckpumpen der Enddruck aufgebaut wird. Mit der Vorfüllpumpe kann beispielsweise ein Basisdruck von 1 bis 150 bar aufgebaut werden. Besonders bevorzugt werden Basisdrücke von 1 bis 10 bar aufgebaut. Die Vorfüllpumpe kann z.B. eine Kreiselpumpe sein.
Da mittels der genannten Verdrängungspumpe ein prinzipiell unbegrenzter Volumenstrom erzeugt werden kann, kann fallweise auf eine Vorfüllpumpe verzichtet werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann eine Druckerzeugungsanlage gemäss Erfindung sowohl zur Erzeugung eines Innenhochdrucks als auch zur Erzeugung eines Stempelsgegendrucks zum Anbringen von Ausnehmungen, insbesondere Lochungen, im Werkstück mittels druckgesteuerten Stempeln während des Innenhochdruckumformprozesses enthalten. Die Druckerzeugung für die beiden Verfahrensvorgänge kann durch dieselbe Druckerzeugungsanlage geschehen. Die Drukkerzeugung erfolgt jedoch bevorzugt durch separate, nicht gekoppelte Druckerzeugungsanlagen.
Das Umformwerkzeug kann über mechanische Befestigungsmittel, wie Schrauben, geschlossen und zugehalten werden. Das Schliessen und Zuhalten des Umformwerkzeugs kann auch über eine Hydraulik-Vorrichtung erfolgen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die auf das Umformwerkzeug auszuübenden Schliess- und Zuhaltekräfte mittels einer Verdrängungspumpe, insbesondere mittels einer Kolbenhochdruckpumpe, wie im vorangehenden Text beschrieben, erzeugt werden. Sämtliche vorangehend beschriebenen Ausführungsvarianten der Verdrängungs- bzw. Kolbenhochdruckpumpen finden auch auf diesen Gegenstand Anwendung.
Ferner ist in einem weiteren Gegenstand der Erfindung zwecks Erzeugung der Schliess- und Zuhaltekräfte sowie zwecks Nachführen der den Hohlraum des Werkstücks abdichtenden Zylinder, auch Dichtstempel genannt, wenigstens eine Verdrängungspumpe, insbesondere eine Kolbenhochdruckpumpe, wie im vorangehenden Text beschrieben, vorgesehen. Sämtliche im vorangehenden Text beschriebenen Ausführungsvarianten der Verdrängungs- bzw. Kolbenhochdruckpumpen finden auch auf diesen Gegenstand Anwendung.
Der Einsatz von Verdrängungs- bzw. Kolbenhochdruckpumpen in der IHU-Anlage wie vorangehend beschrieben zur Erzeugung des Innenhochdrucks, zur Erzeugung des Stempelgegendrucks für Lochungen, zur Erzeugung der Schliess- und Zuhaltekräfte des Umformwerkzeugs oder zur Erzeugung der Schliess- und Zuhaltekräfte der Dichtstempel kann für jede Verwendung einzeln und unabhängig von den anderen Verwendungszwecken oder in beliebiger Kombination miteinander geschehen. Ebenso können für jede Verwendung separate oder miteinander gekoppelte Drukkerzeugungsanlagen vorgesehen sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Umformen eines wenigstens einen Hohlraum aufweisenden Werkstücks mittels über ein strömbares Wirkmedium in dem abgedichteten Hohlraum des Werkstücks erzeugten Innenhochdrucks, wobei der Innenhochdruck mittels einer Verdrängerpumpe gemäss dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erzeugt wird.
Die Vorrichtung gemäss Erfindung erlaubt eine flexible Anpassung der IHU-Anlage an die Leistungserfordernisse des Umformprozesses. Bei Bedarf kann die Druckleistung durch Zuschalten von weiteren Kolbenhochdruckpumpen mühelos erhöht werden. Die besagten Kolbenhochdruckpumpen sind im Gegensatz zu gleichförmig arbeitenden Druckübersetzern von kleinerem Gewicht und kleinerer Grösse, so dass die erfindungsgemässe Vorrichtung z.B. für Versuchszwecke oder für Kleinserien schnell und problemlos auf- und abgebaut sowie transportiert werden kann.
Ferner erlaubt die erfindungsgemässe Vorrichtung die räumliche Trennung von Umformwerkzeug und Druckerzeugungsanlage, wobei die Druckerzeugung über Druckzuleitungen auf das Umformwerkzeug erfolgt.
Die Verwendung von Hochdruckkolbenpumpen der beschriebenen Art zur Steuerung des Stempeldrucks bzw. Stempelgegendrucks weist überdies den Vorteil auf, dass innerhalb des Wanddurchstosses keine Druckübersetzer eingesetzt werden muss. Dadurch kann der maximale Durchmesser des Wandurchstosses gleich oder nur ein geringes Mass grösser ausgelegt werden als der Stempeldurchmesser. Es können somit mehrere nahe beieinander liegende Ausnehmungen durch individuell druckgesteuerte Stempel erfolgen. Ferner ist der Bearbeitungsaufwand zur Herstellung von Stempelöffnungen in der Werkzeugform wesentlich geringer.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:
schematische Darstellung einer erfindungsgemässen IHU-Vorrichtung mit Druckerzeugungsanlage;
Fig. 2a,b:
Funktionsschema einer einfachwirkenden Kolbenhochddruckpumpe mit einstufigem Luftantrieb;
Fig. 3a,b:
Funktionsschema einer doppelwirkenden Kolbenhochdruckpumpe mit einstufigen Luftantrieb;
Fig. 4a,b:
Funktionsschema einer einfachwirkenden Kolbenhochddruckpumpe mit mehrstufigem Luftantrieb.
Die IHU-Vorrichtung gemäss Fig. 1 enthält ein Umformwerkzeug 4 mit einer Kavität, welche ein Hohlprofil 42 mit einem Profilhohlraum 5 aufnimmt, wobei zur Erzeugung eines Innenhochdrucks im Profilhohlraum 5 die stirnseitigen Profilöffnungen mit Stempeln 43 abgedichtet sind. Die IHU-Vorrichtung enthält ferner eine Druckerzeugungsanlage 1, welche eine Druckerzeugungs-Einheit 2 aus einer oder mehreren parallel geschalteten Kolbenhochdruckpumpen sowie eine Vorfüllpumpe 3 umfasst. Über die Druckzuleitung 9 wird der Profilhohlraum 5 durch die Vorfüllpumpe 3 mit dem Wirkmedium gefüllt und gleichzeitig ein Basisdruck erzeugt, während über eine Leitung 41 in der Füllphase die Entlüftung des Profilhohlraumes 5 erfolgt.
Die Druckerzeugungs-Einheit 2 enthält eine Ansaugleitung 44, durch welche das Wirkmedium über einen Sauganschluss dem Hochdruckbereich zugeführt wird. Ferner enthält die Druckerzeugungs-Einheit 2 primärseitig eine Luftantriebsleitung 40, über welche die Antriebsluft mit einem Druck von z.B. 1 - 10 bar zugeführt wird. Der Luftantriebsleitung 40 kann ein Verdichter (Kompressor) vorgeschaltet sein (nicht gezeigt). Die Druckzuleitung 7a ist über einen Druckanschluss an die Hochdruckseite der Druckerzeugungs-Einheit 2 gekoppelt. Nachdem ein Basisdruck mittels der Vorfüllpumpe erzeugt wurde, wird mittels der Druckerzeugungseinheit 2 über die Druckzuleitung 7a der Enddruck aufgebaut und der Umformprozess eingeleitet. Die Ableitung des Wirkmedium nach dem Umformprozess erfolgt über die Leitung 41, wobei das Wirkmedium mittels Druckluft, welche über eine Leitung 8 in den Profilhohlraum 5 eingebracht wird, ausgetrieben wird. Die Ableitung des Wirkmediums aus dem Profilhohlraum kann jedoch auch andersweitig geschehen.
Das Umformwerkzeug 4 kann ferner ein Locheinrichtung 6 enthalten, welche einen wandschlüssig in einem Wanddurchstoss im Umformwerkzeug 4 geführten Stempel enthält. Die Stempelbewegung bzw. -position wird mittels Druckregulierung über eine Druckzuleitung 7b gesteuert. Die Druckregulierung erfolgt über eine Kolbenhochdruckpumpe der Druckerzeugungs-Einheit 2. Die Kolbenhochdruckpumpe zur Steuerung der Stempelbewegung kann fallweise eine von der Innenhochdruckerzeugungsanlage entkoppelte, separate Vorrichtung sein.
Die Kolbenhochdruckpumpe 10a,b einer ersten Ausführungsart gemäss Fig. 2a,b ist eine einfachwirkende Kolbenhochdruckpumpe mit einstufigem Luftantrieb. Über eine Luftversorgungsanschluss 17a,b wird Druckluft einem Luftantriebteil 12a,b zugeführt, wobei ein Luftantriebskolben 13a,b durch Druckluft-Beaufschlagung angetrieben wird. Der Luftantriebskolben 13a,b ist mit einem Hochdruckkolben 14a,b eines Hochdruckteils 11a,b gekoppelt, wobei der Hochdruckkolben 14a,b unter Ausbildung eines Übersetzungsverhältnisses eine kleinere Kolbenwirkfläche aufweist als der Luftantriebskolben 13a,b. Der Hochdruckteil 11a,b enthält einen Sauganschluss 16a,b mit einem Einlassventil sowie einen Druckanschluss 15a,b mit einem Auslassventil. Je nach Arbeitstakt des ozillierenden Druckübersetzers (Luftantriebskolben und Hochdruckkolben) wird ein flüssiges Wirkmedium durch den zurückfahrenden Hochdruckkolben unter Erzeugung eines Unterdruckes durch eine Zuleitung aus einem Reservoir über das Einlassventil in den Kolbenraum des Hochdruckteils 11a,b angesaugt und durch Vorfahren des Hochdruckkolbens 14a,b unter Erzeugung eines Primärdrucks p1 am Luftantriebskolben 13a,b und eines Sekundärdrucks p2 am Hochdruckkolben 14a,b durch das Auslassventil in die Druckleitung resp. in den Profilhohlraum zwecks Erzeugung des Innenhochdrucks gepresst.
Die Kolbenhochdruckpumpe 30a,b einer zweiten Ausführungsart gemäss Fig. 3a,b ist eine doppelwirkende Kolbenhochdruckpumpe mit einstufigem Luftantrieb. Über Luftversorgungsanschlüsse 37a,b an beiden Abschnittsenden des Luftantriebteils 32a,b wird wechselseitig, je nach Takt, Druckluft einem Luftantriebteil 32a,b zugeführt, wobei ein Luftantriebskolben 33a,b durch wechselseitige Druckluft-Beaufschlagung beidseitig angetrieben wird. Der Luftantriebskolben 33a,b ist beiderseits mit je einem Hochdruckkolben 34a,b zweier Hochdruckteile 31a,b gekoppelt, wobei die beiden Hochdruckkolben 34a,b unter Ausbildung eines Übersetzungsverhältnisses eine kleinere Kolbenwirkfläche aufweisen als der Luftantriebskolben 33a,b. Die beiden Hochdruckteile 31a,b enthalten je einen Sauganschluss 36a,b mit einem Einlassventil sowie einen Druckanschluss 35a,b mit einem Auslassventil. Je nach Arbeitstakt des ozillierenden Druckübersetzers (Luftantriebskolben und Hochdruckkolben) wird ein flüssiges Wirkmedium durch den zurückfahrenden Hochdruckkolben unter Erzeugung eines Unterdruckes durch eine Zuleitung aus einem Reservoir über das Einlassventil in den Kolbenraum des Hochdruckteils 31a,b angesaugt und durch Vorfahren des Hochdruckkolbens 34a,b unter Erzeugung eines Primärdrucks p1 am Luftantriebskolben 13a,b und eines Sekundärdrucks p2 am Hochdruckkolben 14a,b durch das Auslassventil in die Druckleitung gepresst. Die beiden Hochdruckteile 31a,b arbeiten dabei wechselseitig.
Die Kolbenhochdruckpumpe 20a,b einer dritten Ausführungsart gemäss Fig. 4a,b ist eine einfachwirkende Kolbenhochdruckpumpe mit zweistufigem Luftantrieb. Über zwei Luftversorgungsanschlüsse 27a,b wird Druckluft in je einen Luftantriebskolben 23a,b aufnehmende Teilkammer eines Luftantriebteils 22a,b zugeführt, wobei die beiden Luftantriebskolben 23a,b durch simultane Druckluft-Beaufschlagung gleichzeitig angetrieben werden. Die beiden Luftantriebskolben 23a,b sind gegenseitig sowie gemeinsam mit einem Hochdruckkolben 24a,b eines Hochdruckteils 21a,b gekoppelt, wobei der Hochdruckkolben 24a,b unter Ausbildung eines Übersetzungsverhältnisses eine kleinere Kolbenwirkfläche aufweist als die Luftantriebskolben 23a,b. Der Hochdruckteil 21a,b enthält einen Sauganschluss 26a,b mit einem Einlassventil sowie einen Druckanschluss 25a,b mit einem Auslassventil. Je nach Arbeitstakt des oszillierenden Druckübersetzers (Luftantriebskolben und Hochdruckkolben) wird ein flüssiges Wirkmedium durch den zurückfahrenden Hochdruckkolben unter Erzeugung eines Unterdruckes durch eine Zuleitung aus einem Reservoir über das Einlassventil in den Kolbenraum des Hochdruckteils 21a,b angesaugt und durch Vorfahren des Hochdruckkolbens 24a,b unter Erzeugung eines Primärdrucks p1 am Luftantriebskolben 13a,b und eines Sekundärdrucks p2 am Hochdruckkolben 14a,b durch das Auslassventil in die Druckleitung gepresst. Durch den Einsatz von zwei gekoppelten Luftantriebskolben kann mit der Hälfte des Luftantriebsdruckes derselbe Enddruck erreicht werden, wie eine einfachwirkende Pumpe mit einem Luftantriebskolben gemäss Fig. 2. In Abwandlung dieses Ausführungsbeispieles können auch drei oder mehr Luftantriebskolben vorgesehen sein. Ferner kann der mehrstufige Luftantrieb mit doppelwirkenden Pumpen kombiniert werden.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Umformen eines wenigstens einen Hohlraum (5) aufweisenden Werkstücks (42) mittels über ein strömbares Wirkmedium in dem abgedichteten Hohlraum (5) des Werkstücks (42) erzeugten Innenhochdrucks, enthaltend ein Umformwerkzeug (4) mit einer das Werkstück (42) aufnehmenden Kavität, und eine Druckerzeugungsanlage (1) zur Erzeugung eines Innenhochdrucks,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Druckerzeugsanlage (1) eine Verdrängungspumpe (2) mit einem Druckübersetzer aus einem längsgekoppelten Verdrängungskörper mit verschieden grossen Wirkflächen A1, A2 enthält, und der Verdrängungskörper mit einer Hubfrequenz f arbeitet, und sich mittels Hubbewegungen des Druckübersetzers ein primärseitig aufgebrachter Druck p1 bis zur Erreichung eines sekundärseitigen Enddruckes jeweils auf einen höheren Sekundärdruck p2 wandeln lässt, wobei sich der Druckerhöhungsfaktor aus der Beziehung: P 2 P 1 = A 1 A 2 ableiten lässt.
  2. Vorrichtung zum Umformen eines wenigstens einen Hohlraum (5) aufweisenden Werkstücks (42) mittels über ein strömbares Wirkmedium in dem abgedichteten Hohlraum (5) des Werkstücks (42) erzeugten Innenhochdrucks, enthaltend ein Umformwerkzeug (4) mit einer das Werkstück (42) aufnehmenden Kavität, wobei das Umformwerkzeug (4) Mittel (6) zum Anbringen von Ausnehmungen, insbesondere von Lochungen, im Werkstück (42) während des Innenhochdruckumformprozesses enthält, und die Mittel einen in einem Wandhohlraum des Formwerkzeuges wandschlüssig geführten Stempel umfassen, wobei die Ausnehmungen durch Zurückfahren des Stempels entgegen dem Werkstück (42) über die Wirkung des Innenhochddrucks eingebracht werden, und die Stempelbewegung über einen Stempelgegendruck gesteuert wird und der Stempelgegendruck über eine Druckerzeugungsanlage (1) erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Druckerzeugsanlage (1) eine Verdrängungspumpe mit einem Druckübersetzer aus einem längsgekoppelten Verdrängungskörper mit verschieden grossen Wirkflächen A1, A2 enthält, und der Verdrängungskörper mit einer Hubfrequenz f arbeitet, und sich mittels Hubbewegungen des Druckübersetzers ein primärseitig aufgebrachter Druck p1 bis zur Erreichung eines sekundärseitigen Enddruckes jeweils auf einen höheren Sekundärdruck p2 wandeln lässt, wobei sich der Druckerhöhungsfaktor aus der Beziehung: P 2 P 1 = A 1 A 2 ableiten lässt.
  3. Vorrichtung nach den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsanlage eine Kolbenhochdruckpumpe (10a) enthält, welche primärseitig Druckluft-betrieben ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsanlage (1) eine Kolbenhochdruckpumpe (10a, 10b, 20a, 20b) mit einem primärseitig ein- oder mehrstufigen Kolbenantrieb enthält.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsanlage (1) eine einfach- oder doppelwirkende Kolbenhochdruckpumpe (10a, 10b, 30a, 30b) enthält.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsanlage eine Mehrzahl von parallel geschalteten Kolbenhochdruckpumpen enthält.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenhochdruckpumpen zur Erreichung eines möglichst konstanten Förderstroms über einen Hubfrequenzrichter gesteuert sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsanlage eine Vorfüllpumpe zur Füllung des Werkstück-Hohlraumes mit dem Wirkmedium und zur Erzeugung eines Basisdrucks enthält.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Umformwerkzeug während des Umform-Prozesses auszuübenden Schliess- und Zuhaltekräfte mittels einer Verdrängungspumpe, insbesondere mittels einer Kolbenhochdruckpumpe erzeugt werden.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliess- und Zuhaltekräfte der den Hohlraum des Werkstücks abdichtenden Dichtstempel mittels einer Verdrängungspumpe, insbesondere mittels einer Kolbenhochdruckpumpe, erzeugt werden.
  12. Verfahren zum Umformen eines wenigstens einen Hohlraum aufweisenden Werkstücks mittels über ein strömbares Wirkmedium in dem abgedichteten Hohlraum des Werkstücks erzeugten Innenhochdrucks, wobei der Innenhochdruck mittels einer Verdrängerpumpe gemäss dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erzeugt wird.
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