EP2025426A1 - Herstellung eines Behälters mittels Innenhochdruckumformen und dadurch hergestellter Behälter - Google Patents

Herstellung eines Behälters mittels Innenhochdruckumformen und dadurch hergestellter Behälter Download PDF

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EP2025426A1
EP2025426A1 EP08105054A EP08105054A EP2025426A1 EP 2025426 A1 EP2025426 A1 EP 2025426A1 EP 08105054 A EP08105054 A EP 08105054A EP 08105054 A EP08105054 A EP 08105054A EP 2025426 A1 EP2025426 A1 EP 2025426A1
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EP
European Patent Office
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container
hydroforming
hollow body
aluminum
face
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08105054A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Opitz
Frank Wähner
Michael Hellenkamp
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Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Original Assignee
Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
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    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/02—Large containers rigid
    • B65D88/06—Large containers rigid cylindrical

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a container. Furthermore, the invention relates to a use of the container produced by the method as a pressure vessel. In addition, the invention relates to a container having two end face regions and with a container jacket arranged between the end face regions.
  • Containers of the aforementioned type are already known. Usually, the container casing and the two end-side regions are produced separately.
  • a container casing for example, a rectangular blank of a metal strip is formed into a hollow cylindrical body and longitudinally welded.
  • circular blanks for example, are preferably deep-drawn from the same metal strip.
  • the container shell is then welded at both ends with the hollow bodies formed by deep drawing.
  • the container thus produced can then optionally be further processed.
  • a disadvantage of this type of container manufacture is that the shape of the container to be produced can not be chosen arbitrarily. Furthermore, the number of process steps to be carried out is essentially predetermined by the container parts to be preformed separately.
  • the separately preformed container parts such as front side areas and container shell, must also be connected by a joining process such as welding.
  • the present invention is therefore based on the object to propose an improved method for producing a container, which requires less joining steps for the production of the container and at the same time increases the flexibility in the shape of the container. Furthermore, the present invention is based on the object to provide an improved container.
  • the object is achieved by a method for producing a container, in which the container is formed by hydroforming a hollow body, wherein the end face regions of the container are formed during the hydroforming.
  • a hollow body is introduced as a blank into the die of a molding tool.
  • the die of the mold has a shape corresponding to the desired shape of the container to be manufactured.
  • an active medium is introduced into the hollow body.
  • the hollow body is molded into the die of the molding tool.
  • the shaping by hydroforming is not limited to the container shell.
  • the front side regions of the container to be produced are also produced.
  • the container shell as well as the front side areas are thus formed from the same hollow body. A separate provision of frontal areas and container shell is no longer necessary. Complex Preform compilers steps such as the deep drawing of the front side areas are therefore superfluous.
  • the welding or other types of joining the front side areas with the container shell can thus be omitted. Rather, the front side areas are mitgeformt by the hydroforming of the hollow body and are therefore seamlessly connected to the container shell. A material entry heat input during a welding operation to connect the end faces with the container shell can be avoided.
  • the container thus produced therefore has a very good stability. Further, the shape that the container is to take after the hydroforming can be freely selected by a corresponding configuration of the mold.
  • tubular hollow bodies are particularly suitable for hydroforming into a container because they have an annular cross-sectional profile.
  • the shape of the container to be produced is therefore least restricted by a tubular hollow body. But of course, other shaped hollow body suitable for the process.
  • a seamless hollow body for example an extruded profile or a longitudinally welded pipe
  • a seamless hollow body for example, hollow bodies of metal may be used, which have been extruded or cast from a molten metal.
  • a hollow body for example a pipe, which has a weld seam, in particular a longitudinal weld seam.
  • the welding process can preferably be carried out without additional materials.
  • the container consists only of a metal alloy with a uniform composition, which has an advantageous effect on the resistance and strength of the weld or the container.
  • the hollow body is formed of aluminum or of an aluminum alloy.
  • aluminum or aluminum alloys are particularly suitable for hydroforming because of their advantageous forming properties.
  • they have considerable weight advantages over steel containers.
  • the containers made of aluminum or aluminum alloy by hydroforming can be used for a variety of applications.
  • the hollow body is cold-formed high-pressure. This means that no targeted heat input to the hollow body before hydroforming or during hydroforming. Thus, the energy required for hydroforming is kept low.
  • the hollow body warm hydroforming.
  • the hollow body is heated specifically before hydroforming or during hydroforming.
  • the heat can be transmitted to the hollow body via the active medium, the molding tool and / or via separate heat transfer means.
  • the effect of heat on the hollow body improves its forming properties for the hydroforming process.
  • the hollow body is reduced before the hydroforming at least one end.
  • the hydroforming of the end face regions can be supported and / or optionally supplemented.
  • Thread can, for example, after the hydroforming at least one end face portion of the container, a thread be incorporated.
  • the type of thread is basically not limited to specific embodiments. Threads are particularly suitable for creating or making available connection points so that the container can be connected to other components.
  • the container is provided on at least one end face area with a closure, with a connecting piece and / or with lines.
  • a pressure vessel or a tank is produced by the method.
  • gaseous and / or liquid media are stored under pressure.
  • the pressure difference to the environment can be positive or negative.
  • Positive pressure difference means that the pressure in the interior of the container is greater than in the environment of the container.
  • negative pressure difference means that the pressure in the interior of the container is smaller than in the vicinity of the container.
  • the hydroforming containers have no welds between the face areas and the container shell. This reduces the points at which shortcomings, for example insufficient tightness or breakage due to embrittlement of the welded material, can occur in the case of pressure vessels under a pressure load.
  • containers produced by hydroforming are particularly suitable for use as pressure vessels.
  • Pressure vessels are used, for example, as so-called pressurized gas containers for the storage of liquid oxygen, liquid nitrogen, liquid helium or the like, but are not limited to this particular application.
  • Tanks in particular tanks for motor vehicles, can not only be produced more cheaply with the method according to the invention, but also have less potential vulnerabilities due to the small number of welds in the event of an accident.
  • the object according to the invention is achieved according to a further teaching of the present invention by a container with two end-side regions and with a container casing arranged between the end-side regions in that the container has been shaped by hydroforming a hollow body so that the end-side regions of the container are seamlessly connected to the container casing are.
  • the container has a longitudinal weld, in particular a high-frequency welded longitudinal seam or is completely seamless.
  • the starting material of the longitudinally welded containers are usually longitudinally welded tubes, which have an improved forming behavior.
  • completely seamless containers for example, made of an extruded tube, no joining method such as welding is used, so that on the one hand saves steps and weak points on the container body can be avoided.
  • the container casing it is advantageous for the container casing to have an annular, rectangular, square or polygonal cross section. This allows the container shape to be adapted to the application.
  • the cross-sectional profile is but not limited to the above forms.
  • the container is made of aluminum or of an aluminum alloy, so that it has an optimized weight with high strength.
  • a thread is preferably incorporated on at least one end face region of the container in order to easily create a connection point or to simplify the closing of the container.
  • the container is provided with a closure, with a connection piece and / or with lines at at least one end area, the connection and the use of the container can be simplified.
  • the wall thickness of the container is preferably 0.5 mm to 15 mm. This wall thickness ensures the necessary strength, especially when used as a pressure vessel or tank with low weight. At the same time, the forming properties of, for example, an aluminum alloy at these wall thicknesses are still sufficient for carrying out the hydroforming process.
  • the container is a pressure vessel or a tank, they can be provided with reduced weight with simple production with a few process steps.
  • Fig. 1a shows a container shell 2 and two end portions 4a, 4b in a side cross-section, which are to be joined together to form a container 6, as is common in the prior art.
  • the container shell 2 was preformed from a rectangular blank of an aluminum strip into a hollow cylindrical shape and then longitudinally welded.
  • the end face portions 4a, 4b were formed by deep drawing, respectively preformed from a circular blank of the same aluminum strip and after this transformation have a cup-shaped design.
  • the finished container 6 after welding is in Fig. 1b to see.
  • two annular welds 8a, 8b are visible, which substantially circulate the container.
  • welding also brought about a heat input into the aluminum, which in principle reduces the strength of the aluminum alloy at this point.
  • Fig. 2 shows according to an embodiment of the method according to the invention in a schematic side cross-section how a longitudinally welded aluminum tube 10 has been introduced into a mold 12.
  • a completely seamless aluminum tube 10 for example when the tube has been extruded or cast from an aluminum melt.
  • the die of the molding tool 14 has a cylindrical shape and thus defines the shape of the container 6 to be produced.
  • Fig. 3 shows in the continuation of the example Fig. 2 like the aluminum tube 10 with an active medium 16, for example, a water-oil emulsion has been filled.
  • the aluminum tube 10 may be heated to improve its forming properties
  • the protruding aluminum pipe sections at the end face regions 4a, 4b of the molded container 6 can be cut or completely removed, for example by sawing.
  • the front side portions 4a, 4b of the container 6 can now be provided with a thread 18, which can serve in particular as a connection for closures, lines or the like, as in Fig. 4 is shown.
  • the container casing 2 has a circular cross-section. But it is also possible to provide the container casing 2 with a rectangular, in particular square, polygonal or other different cross-section. Polygonal cross sections, which include as special cases, the rectangular and square cross-sections, for example, offer the advantage of allowing a higher packing density of adjacent, similar containers 6.
  • the container produced according to the example described above can be used in particular as a pressure vessel. Since no joining process had to be used to connect the end faces of the container with the container shell, the number of joining zones on the finished container is minimized compared to containers known from the prior art. Due to the lack of joining, the heat input into the container material in the region of the container jacket could also be avoided, which leads to an improved strength of the container.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters (6). Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Behälters (6) vorzuschlagen, bei welchem insbesondere für die Herstellung des Behälters weniger Fügeschritte benötigt werden. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Behälter (6) durch Innenhochdruckumformen eines einstückigen Hohlkörpers geformt wird, wobei die Stirnseitenbereiche (4a,4b) des Behälters beim Innenhochdruckumformen mitgeformt werden. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines nach dem Verfahren hergestellten Behälters (6) als Druckbehälter. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Behälter (6) mit zwei Stirnseitenbereichen (4a,4b) und mit einem zwischen den Stirnseitenbereichen angeordneten Behältermantel (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des nach dem Verfahren hergestellten Behälters als Druckbehälter. Außerdem betrifft die Erfindung einen Behälter mit zwei Stirnseitenbereichen und mit einem zwischen den Stirnseitenbereichen angeordneten Behältermantel.
  • Behälter des vorstehend genannten Typs sind bereits bekannt. Üblicherweise werden der Behältermantel und die beiden Stirnseitenbereiche separat hergestellt. Um einen Behältermantel herzustellen, wird beispielsweise ein rechteckiger Zuschnitt eines Metallbandes zu einem hohlzylindrischen Körper geformt und längsnahtgeschweißt. Um die Stirnseitenbereiche herzustellen, werden beispielsweise kreisförmige Zuschnitte vorzugsweise aus dem gleichen Metallband tiefgezogen. Der Behältermantel wird anschließend an beiden Stirnseiten mit den durch Tiefziehen entstandenen Hohlkörpern verschweißt. Der so hergestellte Behälter kann dann gegebenenfalls noch weiterverarbeitet werden. An dieser Art der Behälterherstellung ist nachteilig, dass die Form der herzustellenden Behälter nicht beliebig gewählt werden kann. Weiterhin ist die Anzahl der durchzuführenden Verfahrensschritte im Wesentlichen durch die separat vorzuformenden Behälterteile vorbestimmt. Somit ist die Herstellung mit hohem finanziellem, personellem sowie vorrichtungstechnischem Aufwand verbunden. Die separat vorgeformten Behälterteile, wie Stirnseitenbereiche und Behältermantel, müssen außerdem noch durch ein Fügeverfahren wie Verschweißen verbunden werden. Dies setzt die Behälterteile insbesondere einer thermischen Belastung aus, was sich negativ auf die Materialeigenschaften bzw. durch Verzug auch auf deren Geometrie auswirken kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Behälters vorzuschlagen, welches zur Herstellung des Behälters weniger Fügeschritte benötigt und gleichzeitig die Flexibilität in der Formgebung der Behälter erhöht. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Behälter anzugeben.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters gelöst, bei welchem der Behälter durch Innenhochdruckumformen eines Hohlkörpers geformt wird, wobei die Stirnseitenbereiche des Behälters während des Innenhochdruckumformens mitgeformt werden.
  • Zur Durchführung des Innenhochdruckumformens wird ein Hohlkörper als Rohling in die Matrize eines Formwerkzeugs eingebracht. Die Matrize des Formwerkzeugs weist eine Form auf, die der gewünschten Form des herzustellenden Behälters entspricht. Anschließend wird in den Hohlkörper ein Wirkmedium eingebracht. Unter Einwirkung von Druck wird der Hohlkörper in die Matrize des Formwerkzeugs eingeformt. Die Formgebung durch Innenhochdruckumformen beschränkt sich nicht nur auf den Behältermantel. Es werden erfindungsgemäß auch die Stirnseitenbereiche des herzustellenden Behälters hergestellt. Der Behältermantel als auch die Stirnseitenbereiche werden also aus dem gleichen Hohlkörper geformt. Eine separate Bereitstellung von Stirnseitenbereichen und Behältermantel ist nicht mehr notwendig. Aufwändige Vorformverfahrensschritte wie das Tiefziehen der Stirnseitenbereiche sind demnach überflüssig. Auch das Verschweißen oder andersartige Fügen der Stirnseitenbereiche mit dem Behältermantel kann somit entfallen. Vielmehr werden die Stirnseitenbereiche durch das Innenhochdruckumformen des Hohlkörpers mitgeformt und sind demnach nahtlos mit dem Behältermantel verbunden. Ein das Material beeinträchtigender Wärmeeintrag während eines Verschweißvorgangs, um die Stirnseitenbereiche mit dem Behältermantel zu verbinden, kann vermieden werden. Der so hergestellte Behälter weist daher eine sehr gute Stabilität auf. Ferner kann die Form, die der Behälter nach dem Innenhochdruckumformen annehmen soll, durch eine entsprechende Ausgestaltung des Formwerkzeugs frei gewählt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird als Hohlkörper ein rohrförmiger Hohlkörper verwendet. Rohrförmige Hohlkörper sind für das Innenhochdruckumformen zu einem Behälter insbesondere geeignet, weil sie ein ringförmiges Querschnittsprofil aufweisen. Die Formgebung des herzustellenden Behälters ist demnach durch einen rohrförmigen Hohlkörper am wenigsten eingeschränkt. Aber natürlich sind auch anders geformte Hohlkörper für das Verfahren geeignet.
  • Vorzugsweise wird als Hohlkörper ein nahtloser Hohlkörper, beispielsweise ein Strangpressprofil oder ein längsnahtgeschweißtes Rohr verwendet. Als nahtlose Hohlkörper können beispielsweise Hohlkörper aus Metall verwendet werden, die extrudiert oder aus einer Metallschmelze gegossen worden sind. Es ist jedoch auch möglich, einen Hohlkörper, beispielsweise ein Rohr, zu verwenden, der bzw. das eine Schweißnaht, insbesondere eine Längsschweißnaht, aufweist. Der Verschweißvorgang kann vorzugsweise ohne Zusatzwerkstoffe ausgeführt werden. Dadurch besteht der Behälter lediglich aus einer Metalllegierung mit einheitlicher Zusammensetzung, was sich vorteilhaft auf die Beständigkeit und Festigkeit der Schweißnaht bzw. des Behälters auswirkt.
  • Vorzugsweise ist der Hohlkörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Aluminium oder Aluminiumlegierungen sind einerseits für das Innenhochdruckumformen auf Grund ihrer vorteilhaften Umformungseigenschaften besonders geeignet. Andererseits weisen sie gegenüber Stahlbehältern erhebliche Gewichtsvorteile auf. Darüber hinaus sind die aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mittels Innenhochdruckumformen hergestellten Behälter für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar. Allerdings ist auch denkbar, den Behälter aus Stahl oder Edelstahl zu fertigen.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Hohlkörper kalt Innenhochdruck umgeformt. Dies bedeutet, dass kein gezielter Wärmeeintrag auf den Hohlkörper vor dem Innenhochdruckumformen oder während des Innenhochdruckumformens vorgenommen wird. Somit wird die benötigte Energie für das Innenhochdruckumformen gering gehalten.
  • Es ist jedoch auch möglich, den Hohlkörper warm Innenhochdruck umzuformen. In diesem Fall wird der Hohlkörper vor dem Innenhochdruckumformen oder während des Innenhochdruckumformens gezielt erwärmt. Die Wärme kann über das Wirkmedium, das Formwerkzeug und/oder über separate Wärmeübertragungsmittel auf den Hohlkörper übertragen werden. Die Wärmeeinwirkung auf den Hohlkörper verbessert dessen Umformeigenschaften für den Innenhochdruckumformungsprozess.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Hohlkörper vor dem Innenhochdruckumformen an mindestens einem Ende reduziert. Damit kann insbesondere die Innenhochdruckumformung der Stirnseitenbereiche unterstützt und/oder gegebenenfalls ergänzt werden. So ist es beispielsweise möglich, durch die Reduzierung Stellen an den Stirnseitenbereichen vorzusehen, an denen eine später vorzunehmende Weiterverarbeitung des mittels Innenhochdruckumformen hergestellten Behälters ansetzen kann.
  • Es kann beispielsweise nach dem Innenhochdruckumformen an mindestens einem Stirnseitenbereich des Behälters ein Gewinde eingearbeitet werden. Die Art des Gewindes ist grundsätzlich nicht auf bestimmte Ausgestaltungen beschränkt. Gewinde sind insbesondere dazu geeignet, Anschlussstellen zu schaffen bzw. zur Verfügung zu stellen, so dass der Behälter mit anderen Komponenten verbunden werden kann.
  • Vorzugsweise wird der Behälter an mindestens einem Stirnseitenbereich mit einem Verschluss, mit einem Verbindungsstück und/oder mit Leitungen versehen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch das Verfahren ein Druckbehälter oder ein Tank hergestellt wird. In einem Druckbehälter werden gasförmige und/oder flüssige Medien unter Druck bevorratet. Die Druckdifferenz zur Umgebung kann positiv oder negativ sein. Positive Druckdifferenz bedeutet, dass der Druck im Innenraum des Behälters größer als in der Umgebung des Behälters ist. Negative Druckdifferenz bedeutet entsprechend, dass der Druck im Innenraum des Behälters kleiner als in der Umgebung des Behälters ist. Die durch Innenhochdruckumformen hergestellten Behälter haben keine Schweißnähte zwischen den Stirnseitenbereichen und dem Behältermantel. Dies verringert die Stellen, an denen bei Druckbehältern unter einer Druckbelastung Mängel, beispielsweise ungenügende Dichtigkeit oder Bruch durch Versprödung des verschweißten Materials, auftreten können. Somit sind durch Innenhochdruckumformen hergestellte Behälter insbesondere für die Verwendung als Druckbehälter geeignet. Druckbehälter finden beispielsweise als sogenannte Druckgasbehälter für die Aufbewahrung von flüssigem Sauerstoff, flüssigem Stickstoff, flüssigem Helium oder ähnlichem Verwendung, sind aber nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt. Tanks, insbesondere Tanks für Kraftfahrzeuge können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur kostengünstiger produziert werden, sondern weisen weniger potentiellen Schwachstellen aufgrund der geringen Anzahl an Schweißnähten im Falle eines Unfalls auf.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung durch einen Behälter mit zwei Stirnseitenbereichen und mit einem zwischen den Stirnseitenbereichen angeordneten Behältermantel dadurch gelöst, dass der Behälter durch Innenhochdruckumformen eines Hohlkörpers geformt worden ist, so dass die Stirnseitenbereiche des Behälters nahtlos mit dem Behältermantel verbunden sind. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Behälters wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
  • Vorzugsweise weist der Behälter eine Längsschweißnaht, insbesondere eine Hochfrequenz geschweißte Längsnaht auf oder ist vollständig nahtlos ausgebildet. Das Ausgangsmaterial der längsnahtgeschweißten Behälter sind zumeist längsnahtgeschweißte Rohre, die ein verbessertes Umformverhalten aufweisen. Bei vollständig nahtlos ausgebildeten Behältern, beispielsweise hergestellt aus einem stranggepressten Rohr, wird kein Fügeverfahren wie beispielsweise ein Verschweißen angewendet, so dass einerseits Arbeitsschritte eingespart und Schwachstellen am Behälterkörper vermieden werden können.
  • Ferner ist es vorteilhaft, dass der Behältermantel einen ringförmigen, rechteckigen, quadratischen oder polygonen Querschnitt aufweist. Hierdurch kann die Behälterform an die Anwendung angepasst werden. Das Querschnittsprofil ist jedoch nicht auf die vorstehend genannten Formen beschränkt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Behälters ist der Behälter aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet, so dass dieser ein optimiertes Gewicht bei hoher Festigkeit aufweist.
  • Weiterhin ist vorzugsweise an mindesten einem Stirnseitenbereich des Behälters ein Gewinde eingearbeitet, um auf einfache Weise eine Anschlussstelle zu schaffen oder das Verschließen des Behälters zu vereinfachen.
  • Ist der Behälter an mindestens einem Stirnseitenbereich mit einem Verschluss, mit einem Verbindungsstück und/oder mit Leitungen versehen, kann das Anschließen und die Verwendung des Behälters vereinfacht werden.
  • Die Wandstärke des Behälters beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis 15 mm. Diese Wandstärke gewährleistet die notwendige Festigkeit insbesondere beim Einsatz als Druckbehälter oder Tank bei geringem Gewicht. Gleichzeitig sind die Umformeigenschaften beispielsweise einer Aluminiumlegierung bei diesen Wandstärken noch ausreichend zur Durchführung des Innenhochdruckumformverfahrens.
  • Ist der Behälter ein Druckbehälter oder ein Tank, können diese mit verringertem Gewicht bei einfacher Herstellung mit wenigen Verfahrensschritten zur Verfügung gestellt werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1a
    zwei Stirnseitenbereiche und einen Behältermantel als separate Behälterteile, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, in einem Seitenquerschnitt, bevor sie zu einem Behälter verschweißt werden,
    Fig. 1b
    die Behälterteile aus Fig. 1a in einem Seitenquerschnitt, nachdem sie zu einem Behälter verschweißt wurden,
    Fig. 2 und 3
    ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung und
    Fig. 4
    eine beispielhafte Ausgestaltung eines Behälters, wie er durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist.
  • Fig. 1a zeigt einen Behältermantel 2 und zwei Stirnseitenbereiche 4a, 4b in einem Seitenquerschnitt, die zu einem Behälter 6 zusammengefügt werden sollen, wie es im Stand der Technik üblich ist. Der Behältermantel 2 wurde aus einem rechteckigen Zuschnitt eines Aluminiumbandes in eine hohlzylinderförmige Gestalt vorgeformt und anschließend längsnahtgeschweißt. Die Stirnseitenbereiche 4a, 4b wurden durch Tiefziehen jeweils aus einem kreisförmigen Zuschnitt des gleichen Aluminiumbandes vorgeformt und haben nach dieser Umformung eine schalenförmige Gestalt. Die Querschnittsprofile sowohl des vorgeformten Behältermantel 2 als auch der vorgeformten Stirnseitenbereiche 4a, 4b wurden so angepasst, dass je ein vorgeformter Stirnseitenbereich 4a, 4b von je einer Seite an die Stirnseiten des vorgeformten Behältermantel 2 herangeführt werden kann (Pfeile), um dort bündig verschweißt zu werden.
  • Der fertige Behälter 6 nach dem Verschweißen ist in Fig. 1b zu sehen. Neben der (nicht dargestellten) Längsschweißnaht am Behältermantel 2 sind zwei ringförmige Schweißnähte 8a, 8b sichtbar, die den Behälter im Wesentlichen umlaufen. Neben der hohen Anzahl an Schweißnähten wurde durch das Verschweißen auch noch ein Wärmeeintrag in das Aluminium bewirkt, welcher prinzipiell die Festigkeit der Aluminiumlegierung an dieser reduziert.
  • Fig. 2 zeigt gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem schematischen Seitenquerschnitt, wie ein längsnahtgeschweißtes Aluminiumrohr 10 in ein Formwerkzeug 12 eingebracht worden ist. Es ist natürlich auch möglich, ein vollständig nahtloses Aluminiumrohr 10 zu verwenden, beispielsweise wenn das Rohr extrudiert oder aus einer Aluminiumschmelze gegossen wurde. Die Matrize des Formwerkzeugs 14 weist eine zylindrische Form auf und definiert damit die Form des herzustellenden Behälters 6.
  • Fig. 3 zeigt in der Fortführung des Beispieles aus Fig. 2, wie das Aluminiumrohr 10 mit einem Wirkmedium 16, beispielsweise einer Wasser-Öl-Emulsion, gefüllt worden ist. Die, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Stempel bewirkte Druckausübung von den beiden Stirnseiten aus (Pfeile) führt dazu, dass das Aluminiumrohr 10 in dem Formwerkzeug 12 Innenhochdruck umgeformt und in die Matrize des Formwerkzeugs 14 eingeformt wird. Vor dem Innenhochdruckumformen oder auch während des Innenhochdruckumformens kann das Aluminiumrohr 10 erwärmt werden, um dessen Umformeigenschaften zu verbessern
  • Nach der erfolgten Innenhochdruckumformung können die überstehenden Aluminiumrohrabschnitte an den Stirnseitenbereichen 4a, 4b des geformten Behälters 6 beschnitten oder vollständig entfernt werden, beispielsweise durch Sägen. Die Stirnseitenbereiche 4a, 4b des Behälters 6 können nun noch mit einem Gewinde 18 versehen werden, das insbesondere als Anschluss für Verschlüsse, Leitungen oder ähnliches dienen kann, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
  • In der in Fig. 4 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung des Behälters 6 hat der Behältermantel 2 einen kreisringförmigen Querschnitt. Es ist aber auch möglich, den Behältermantel 2 mit einem rechteckigen, insbesondere quadratischen, polygonen oder einem sonstigen andersartigen Querschnitt zu versehen. Polygone Querschnitte, zu denen als Spezialfälle auch die rechteckigen und quadratischen Querschnitte zu zählen sind, bieten beispielsweise den Vorteil, eine höhere Packungsdichte von einander anliegenden, gleichartigen Behältern 6 zu ermöglichen.
  • Der nach dem vorstehend beschriebenen Beispiel hergestellte Behälter kann insbesondere als Druckbehälter eingesetzt werden. Da kein Fügeverfahren mehr angewendet werden musste, um die Stirnseitenbereiche des Behälters mit dem Behältermantel zu verbinden, ist die Anzahl an Fügezonen am fertigen Behälter gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Behältern minimiert. Durch das fehlende Fügen konnte außerdem der Wärmeeintrag in das Behältermaterial im Bereich des Behältermantels vermieden werden, was zu einer verbesserten Festigkeit des Behälters führt.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Behälters, bei welchem der Behälter durch Innenhochdruckumformen eines einstückigen Hohlkörpers geformt wird, wobei die Stirnseitenbereiche des Behälters während des Innenhochdruckumformens mitgeformt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    nach dem Innenhochdruckumformen an mindestens einem Stirnseitenbereich des Behälters ein Gewinde eingearbeitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlkörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlkörper kalt Innenhochdruck umgeformt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlkörper warm Innenhochdruck umgeformt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlkörper vor dem Innenhochdruckumformen an mindestens einem Ende reduziert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Behälter an mindestens einem Stirnseitenbereich mit einem Verschluss, mit einem Verbindungsstück und/oder mit Leitungen versehen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Druckbehälter oder ein Tank hergestellt wird.
  8. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Behälters als Druckbehälter.
  9. Behälter, insbesondere hergestellt nach einem in den Ansprüchen 1 bis 8 beschriebenen Verfahren,
    mit zwei Stirnseitenbereichen (4a, 4b) und mit einem zwischen den Stirnseitenbereichen (4a, 4b) angeordneten Behältermantel (2),
    der Behälter (6) durch Innenhochdruckumformen eines Hohlkörpers (10) geformt worden ist, so dass die Stirnseitenbereiche (4a, 4b) des Behälters (6) nahtlos mit dem Behältermantel (2) verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an mindesten einem Stirnseitenbereich (4a, 4b) des Behälters (6) ein Gewinde (18) eingearbeitet ist..
  10. Behälter nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Behälter (6) eine Längsnaht aufweist oder vollständig nahtlos ausgebildet ist.
  11. Behälter nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Behältermantel (2) einen ringförmigen, rechteckigen, quadratischen oder polygonen Querschnitt aufweist.
  12. Behälter nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Behälter (6) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
  13. Behälter nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Behälter(6) an mindestens einem Stirnseitenbereich (4a, 4b) mit einem Verschluss, mit einem Verbindungsstück und/oder mit Leitungen versehen ist.
  14. Behälter nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wandstärke des Behälters (6) 0,5 mm bis 15 mm beträgt.
  15. Behälter nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Behälter (6) ein Druckbehälter oder Tank ist.
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