EP2203264B1 - Verfahren und vorrichtung zur umformung eines stangenmaterials, stangenmaterial - Google Patents

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EP2203264B1
EP2203264B1 EP08802474A EP08802474A EP2203264B1 EP 2203264 B1 EP2203264 B1 EP 2203264B1 EP 08802474 A EP08802474 A EP 08802474A EP 08802474 A EP08802474 A EP 08802474A EP 2203264 B1 EP2203264 B1 EP 2203264B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bar stock
forming tool
diameter
forming
bending
Prior art date
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EP08802474A
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English (en)
French (fr)
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EP2203264A1 (de
Inventor
Matthias Hermes
Bastian Kurze
A. Erman Tekkaya
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Technische Universitaet Dortmund
Original Assignee
Technische Universitaet Dortmund
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Publication date
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    • 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
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels for metal drawing
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/12—Die holders; Rotating dies
    • 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
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels for metal drawing
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/08—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof with section defined by rollers, balls, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for forming a rod material and a rod material, on the one hand, a reduction of the cross-section takes place and additionally a bending of the rod material is performed.
  • the tube bending processes known today are generally associated with high tooling costs, since the bending tools have to be adapted to the respective workpiece and in particular have to be specially adjusted to the respective pipe diameter.
  • the radii or contours to be bent are each imaged by the tool.
  • EP 0 148 514 relates to a method and an apparatus for producing pipes and the resulting product.
  • the invention enables the production of bent tubes by cold drawing a hollow tube in one operation with reduction of the outer diameter and the wall thickness by means of a Ausformwerkmaschines and a dome.
  • US 3,013,652 discloses a method of sliding tubes over a loose plug combined with a mandrel, and bending the tube around a drum.
  • FR 2 467 644 describes a method for reducing a pipe diameter and a subsequent expansion of the pipe behind a punch by means of a Ausformwerkmaschinemaschines.
  • the object of the invention is therefore to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and, in particular, to provide a method and a device by which in particular thin-walled bar materials, such as e.g. Tubes, as well as rod materials with new high-strength materials are simple, accurate and inexpensive formable.
  • thin-walled bar materials such as e.g. Tubes
  • rod materials with new high-strength materials are simple, accurate and inexpensive formable.
  • a bar material can be bent flat (simple) or spatially (complex) with the possibility of simultaneously changing the diameter or thickness of the workpiece along its longitudinal axis during bending.
  • the bar material is secured against twisting during the forming process in particular.
  • metallic rod materials are suitable for the method according to the invention, e.g. elongated, closed or open profiles or round bodies, hollow profiles or tubes.
  • the rod material has a length which is significantly greater than the diameter, in particular with wire-like rod material may possibly also be spoken by an endless profile.
  • the rod material is fed in a step a) with its first diameter (initial diameter or comparable extent specification) to a forming tool, wherein the forming tool rotates in the circumferential direction around the rod material and in particular unrolls on the outer circumference of the profile.
  • first diameter initial diameter or comparable extent specification
  • the forming tool rotates in the circumferential direction around the rod material and in particular unrolls on the outer circumference of the profile.
  • this also means, for example, that the forming tool exerts forces on a portion of the peripheral surface of the rod material which enable a (uniform) diameter reduction.
  • the rod material in its state still unprocessed by the method, has a first (middle) diameter, which is predetermined by its respective outer contour, which is reduced by the encircling forming tool in a step b).
  • a plurality of forming tools can also be arranged one behind the other, in particular coaxially, so that a first diameter of the bar material can be reduced several times, but a single-stage reduction of the diameter is preferred in view of a simple and inexpensive construction of the device.
  • the wall thickness is changed by the forming tool.
  • a deflection device which allows bending of the bar material (bending process).
  • the deflection device may be formed as a die, through which the rod material extends.
  • the deflection device can also be used as a pen, as an angle or the like. It is preferred that the bending be carried out with a constant degree of bending during the method proposed here.
  • the bending of the rod material in step c) takes place in the region of an influence zone of the forming tool, which is characterized by the local plastic deformation of the material of the rod material by the forming tool.
  • the material of the rod material is locally plastically deformed. Due to the stress state introduced thereby, simultaneous bending is favored, so that in particular only small bending forces are to be used by the deflection device.
  • the zone of influence characterizes the region of the rod material which is plastically deformed locally at a certain point in time, in which the material thus flows, so that further deformation of the material is possible, for example, by bending with little effort.
  • the influence area can be maintained differently in time behind the forming tool, so that the influence range (ie the distance from the plastic deformation to the solidification) can be adjusted by the feed rate and the force of the forming tool.
  • a defined solidification can be further introduced into the material of the rod material.
  • a defined change in the rotational speed of the forming tool to the rod material at a constant feed rate (feed) of the rod material to the forming tool a different solidification can be introduced at the relevant point in the axial extension of the rod material.
  • the rod material then has at this point without significant geometric changes, in particular without geometric changes, over an increased strength.
  • defined failure zones for example, can be introduced into a component. This can be important, for example, in the crash behavior of a vehicle.
  • an inner cross-section of a hollow rod material is supported by a mandrel in at least one subregion of the zone of influence of the forming tool.
  • the (free) inner cross section of the rod material is supported in at least a portion of its inner circumferential surface, so that in a partial region of the influence zone, the hollow rod material is reduced in its inner diameter only so far by the forming tool that it rests on the mandrel at least in a partial region.
  • the mandrel does not extend into the portion of the zone of influence of the forming tool, in which the hollow bar material is already deformed by a bend, so that there is no unwanted overlap between mandrel and bar material as a result of the bend.
  • the mandrel can in particular also be used in several successive forming steps, so that it extends in particular through all these forming steps, which produce an ever further reduced inner diameter of the bar material or obtain a constant inner diameter and reduce only the outer diameter or reduce the wall thickness. Due to the mandrel shape and the axial positioning of the mandrel, the influence of the forming tool on the material can be controlled. Thus, e.g. produced at a position of the mandrel directly under the forming components of the forming tool almost pure compressive stresses and thus a wall thickness reduction can be effected. At a position of the mandrel in front of the forming components of the forming tool, an in-line bending stress can be achieved within the tube wall so that the solidification introduced into the material of the hollow bar stock is reduced.
  • a bending radius is set in step c) which deviates at most 5%, in particular at most 3%, from a radius of curvature of the bent rod material.
  • bending radius refers to the radius which is set in method step c), for example by a system operator.
  • the mentioned radius of curvature denotes the radius of the bent bar material, the End product can be measured or generated. The radius of curvature is thus greater in particular by the amount of springback than the set bending radius.
  • the method is also characterized by the fact that this springback due to the bending during the plastic deformation of the material by the forming tool is very low. As a result, a precise bending or an accurate setting of the bending radius is possible, so that it is in particular identical to the final radius of curvature generated. In this case, it is possible to produce radii of curvature which deviate in particular less than 2% and also less than 1% from the bending radius. This error in the estimation of the spring compensation can be avoided and particularly accurate bending processes can be realized.
  • the forming tool has a rotational speed around the rod material of 50 to 3000 1 / min [revolutions per minute], on.
  • the rotational speed is preferably to be selected in the upper specified range in order to carry out an economic process with acceptable centrifugal forces.
  • the entire forming tool and / or its (individual) rollers can move at this rotational speed relative to the rod material around.
  • a particularly fast circumscribing forming tool transfers the material in the zone of influence of the forming tool into a state of stress, in which the material of the bar material is already partly or completely made to flow, so that no high forces are required for the actual bending process and the springback is additionally reduced ,
  • the ratio of bending radius (R B ) to a second diameter (D 2 ) lies in a range of 1 to 5 (5 ⁇ R B / D 2 ⁇ 1), preferably in a range of 1 to 3, and more preferably in a range of 1 to 2.
  • This ratio of set bending radius R B to a second diameter D 2 , the outer diameter after forming the Bar material is a parameter for the achievable degree of deformation of the bending of the rod material.
  • rod material is in particular also machined from high-strength material, e.g. made of heat-resistant steel, TRIP (Transformation Induced Plasticity), dual-phase steel, titanium alloys or aluminum alloys.
  • high-strength material e.g. made of heat-resistant steel, TRIP (Transformation Induced Plasticity), dual-phase steel, titanium alloys or aluminum alloys.
  • the step b) is performed with varying rotational speed of the forming tool, wherein in particular locally limited portions of the rod material are influenced in terms of material properties, in particular solidified.
  • the rotational speed is significantly varied, in particular by more than 10%, preferably by more than 25% and especially by more than 50% of the present rotational speed. It is preferred that the rotational speed is increased at least once and once lowered, in particular again to an initial value.
  • the change can in particular be made abruptly in order to produce the desired material properties with high selectivity in the individual locally limited subregions.
  • the other parameters, such as delivery of the forming tool in the radial direction, feed of the rod material, etc. can advantageously support this effect and be adjusted accordingly, or varied. For example, failure points of the component can be generated in a targeted and defined manner.
  • the device described here is particularly suitable for carrying out the method also described here according to the invention. Also, therefore, to explain the function or operation of the device to the explanations to the described forming method can be used.
  • device here on the one hand meant a purpose built for this purpose facility, as well as a tool set, the z. B. can build on turning devices.
  • the apparatus For performing a combined forming-bending process, the apparatus comprises a feed unit which either pushes bar stock through the forming tool or pulls it through the forming tool. A combination of these two characteristics is also possible.
  • the device has (at least one) circumferential forming tool. This forming tool may rotate completely or partially (e.g., individual rolling bodies in contact with the bar stock) around the bar stock.
  • the rotational axis of the forming tool is preferably substantially parallel to the feed direction of the rod material in the region of the forming tool, so that a forming force can act tangentially and radially on the cross section thereof.
  • the deflector which is downstream of the forming tool in the feed direction, bends the bar stock and for this purpose has an adapted receptacle or guide for the bar stock. It should be pointed out here that if necessary at least two of the units mentioned here (forming tool, feed unit, deflection device) can be combined or integrated with one another.
  • this has a control which is in particular programmable or makes a direct intervention possible and by which in particular all components of the device can be controlled automatically.
  • the deflection device can be positioned by the controller.
  • positioning means in particular a displacement in the three-dimensional space behind the forming tool, as well as a rotation of the deflection device about all three spatial axes.
  • the position of the deflection device can be controlled and changed during the forming process.
  • the control is furthermore particularly suitable for performing at least one of the following functions: to control, regulate or position the feed, the rotational speed of the forming tool and the positioning of the mandrel for supporting an inner cross section.
  • the at least one forming tool is a rotating flow-forming tool.
  • this flow-forming tool has a base body with a recess through which the rod material is passed during the process.
  • a plurality of rollers are arranged on this body, which are rotatable about its own axis, and are in contact with the bar material and thus effect the deformation of the bar material.
  • at least two but also more (for example 4, 5, 6, 8, 10) rollers can be arranged around the rod material on the base body of the flow-forming tool.
  • the rollers are preferably cylindrical, but this is not mandatory.
  • the rollers are also regularly driven by themselves.
  • the axes of the rollers are arranged in particular parallel to the axis of rotation of the forming tool.
  • the rotating flow-forming tool has radially deliverable rollers and the apparatus in particular a controller, in particular for the automated feed of the rollers.
  • the rollers arranged on the main body of the rotating flow-forming tool are radially on the base body of the flow-forming tool deliverable bar stock, or even removable, so that different outer contours and / or degrees of plastic deformation of the rod material can be generated.
  • the speed of delivery is coupled with the speed of the feed, so that transitions such. B. radii or conicities can be adjusted as desired.
  • the rolls may have different shapes. They may be conically shaped, cylindrical or spherical and in particular have any other shapes.
  • this has a mandrel which at least partially supports an inner cross section of the rod material in at least one subregion of an influence zone of the at least one forming tool.
  • the mandrel is regularly relative to the position of the forming tool relatively movable and can in particular partially immerse in the forming tool.
  • the rod material according to the invention is produced by the method according to the invention and has at least one failure zone.
  • This failure zone is defined by at least one locally deviating material property of the rod material, which is introduced into the rod material in particular by coordinated process variants.
  • These locally deviating material properties may in particular be present over the entire circumference bounded in the axial direction of extension of the rod material, whereby deviating material properties are present over the entire cross section of the rod material (in comparison to other axial regions).
  • partial regions of the circumference of an axial bar material section or partial regions of the cross section of the bar material may also have locally differing material properties.
  • the rod material is made particularly brittle in these areas, so that a failure point is defined by this material property.
  • a material property is, in particular, a mechanical property, possibly at least one of the group: strength, hardness, ductility, microstructure, solidification, degree of deformation, etc.
  • Fig. 1 shows here the device 13 for combined spin forming and bending of a rod material 1 by a rotating flow-forming tool 16, which is used here as a forming tool 2, with three rollers 17 which are arranged rotatably around the, carried out by the forming tool 2, bar material 1 around.
  • the rod material 1 in this case has a first diameter 3 in front of the forming tool 2 and is pressed by a feed device 14 with a feed 15 through the forming tool 2 therethrough.
  • the diameter 3 of the rod material 1 is reduced as a result of the forming process by the forming tool 2 to a second diameter 11 after the forming tool 2.
  • the material of the bar material 1 in the zone of influence 5 of the forming tool 2 is partially plastically deformed (outside), so that the bending of the bar material 1 is possible with lower forces.
  • the deflecting device 4 arranged downstream of the forming tool 2 is set in such a way, optionally by a controller 18, that a bending radius 9 is generated.
  • this bending radius 9 is entered in the controller 18 or set on the device 13, wherein as a result of the springback of the rod material 1 after bending a radius of curvature 10 occurs in the final product of the rod material 1 produced.
  • the controller 18 is particularly suitable for a common control of at least feed unit 14, rotational and delivery speed or feed path of the rollers 17, rotational speed of the forming tool 2 and positioning of the deflection device 4. This is in Fig. 1 represented by the dashed connecting lines between the control unit 18 and the individual device components.
  • Fig. 2 shows a further device 13 in a perspective view, wherein the back of the forming tool 2 is shown with the Walzenachsenfactn 23 in the base body 19.
  • the deflection device 4 is designed as a die, through which the rod material 1 extends.
  • the first diameter 3 of the rod material is reduced to the second diameter 11.
  • Fig. 3 schematically shows a plan view of the flow-forming die 16, which consists essentially of a base body 19 and, in this case, of three rotatably arranged on the base body 19 rolls 17.
  • the flow-forming tool 16 rotates with its base body 19 and the rollers 17 to the rod material 1, which has a first diameter 3 in the area in front of the forming and in the deformed state after the forming a second diameter 11.
  • the rollers 17 are in this embodiment in a shown conical embodiment whose smaller diameter comes into engagement with the first diameter 3 of the rod material 1 and whose larger diameter generates the deformed second diameter 11 of the rod material 1.
  • Fig. 4 schematically shows a plan view of a further device 13, with a rolling tool 16, consisting essentially of a base body 19 and arranged on rollers 17, which can perform a feed movement 20 by feed units.
  • the main body 19 rotate in a first rotational direction 21 about the rod material 1 and the rollers in a second direction of rotation 22, wherein the rollers 17 roll on the circumference of the rod material 1.
  • Fig. 5 schematically shows a cross section through the device 13, wherein here a hollow bar material 1 is shown, with a first diameter 3 in front of the forming tool 2 and an inner cross section 6 and a corresponding wall thickness 12.
  • the bar material 1 is in the region of the influence zone 5 of the forming tool 2 of the first diameter 3 is reduced to the second diameter 11, wherein a mandrel 7 is inserted at least in a portion 8 of the influence zone 5 of the forming tool 2, so that in this area the bar material 1 is supported with its inner cross section 6 on the mandrel 7.
  • a failure zone 24 is generated by corresponding change of one or more process parameters.

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  • Forging (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen eines Stangenmaterials sowie ein Stangenmaterial, wobei einerseits eine Reduzierung des Querschnitts erfolgt und zusätzlich noch eine Biegung des Stangenmaterials durchgeführt wird.
  • Zum Biegen eines Stangenmaterials ist es bisher erforderlich, das Biegemoment in das Profil durch entsprechende Querkräfte mit einer Biegevorrichtung oder Maschine einzuleiten. Dadurch entsteht eine entsprechende Spannungsverteilung im Querschnitt, die das Material des Profils zum Fließen bringt und somit eine Krümmung erzeugt. Da bei diesem Prozess insbesondere bei dünnwandigen Rohren der Querschnitt zur Deformation neigt, wird häufig der Innenquerschnitt mit einem Dorn oder einer Füllung gestützt. Gängige, hierzu bekannte Verfahren sind das Drei-Rollen-Biegen und das klassische Rohrbiegen oder Rundbiegen.
  • Die heute bekannten Rohrbiegeverfahren sind im Allgemeinen mit hohen Werkzeugkosten verbunden, da die Biegewerkzeuge auf das jeweilige Werkstück angepasst und insbesondere auf den jeweiligen Rohrdurchmesser speziell eingestellt werden müssen. Die zu biegenden Radien oder Konturen werden dabei jeweils durch das Werkzeug abgebildet.
  • Des Weiteren muss bei den bekannten Verfahren eine Rückfederung des gebogenen Werkstücks beachtet werden, um dieses auszugleichen. Dies ist ebenfalls in Folge von Chargenschwankungen des Ausgangsmaterials sehr schwierig.
  • EP 0 148 514 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohren und das resultierende Produkt. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von gebogenen Rohren durch Kaltziehen eines hohlen Rohres in einem Arbeitsgang mit Verringerung des Außendurchmessers und der Wandstärke mittels eines Ausformwerkzeugs und eines Doms.
  • US 3,013,652 offenbart ein Verfahren zum Gleitziehen von Rohren über einen losen Stopfen kombiniert mit einem Dorn, und dem Biegen des Rohres um eine Trommel.
  • FR 2 467 644 beschreibt ein Verfahren zur Reduktion eines Rohrdurchmessers und eine folgende Ausweitung des Rohres hinter einem Stempel mittels eines Ausformwerkzeugs.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch die insbesondere dünnwandige Stangenmaterialien, wie z.B. Rohre, sowie auch Stangenmaterialien mit neuartigen hochfesten Werkstoffen einfach, genau und kostengünstig umformbar sind.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie mit einem Stangenmaterial gemäß Patentanspruch 13. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Vorliegend wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Umformen eines Stangenmaterials gelöst, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
    1. a) Zuführen des Stangenmaterials mit einem ersten Durchmesser zu einem in Umfangsrichtung um das Stangenmaterial umlaufenden Umformwerkzeug,
    2. b) Reduzieren des ersten Durchmessers des Stangenmaterials durch das umlaufende Umformwerkzeug hin zu einem kleineren zweiten Durchmesser,
    3. c) Biegen des Stangenmaterials durch eine, dem Umformwerkzeug nachgeordnete Ablenkvorrichtung,
    wobei das Biegen des Stangenmaterials im Bereich einer Einflusszone des Umformwerkzeugs erfolgt.
  • Durch das hier beanspruchte Verfahren kann ein Stangenmaterial eben (einfach) oder räumlich (komplex) gebogen werden mit der Möglichkeit gleichzeitig den Durchmesser bzw. die Dicke des Werkstücks entlang seiner Längsachse während des Biegens zu verändern. Das Stangenmaterial ist während des Umformprozesses insbesondere gegen Verdrehen gesichert.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere metallische Stangenmaterialien, also z.B. langgestreckte, geschlossene oder offene Profile oder Rundkörper, Hohlprofile oder Rohre. Üblicherweise hat das Stangenmaterial eine Länge, die deutlich größer als der Durchmesser ist, insbesondere bei Draht-ähnlichem Stangenmaterial kann ggf. auch von einem Endlosprofil gesprochen werden.
  • Das Stangenmaterial wird dabei in einem Schritt a) mit seinem ersten Durchmesser (Ausgangsdurchmesser oder vergleichbare Erstreckungsangabe) zu einem Umformwerkzeug zugeführt, wobei das Umformwerkzeug in Umfangsrichtung um das Stangenmaterial herum rotiert und dabei auf dem Außenumfang des Profils insbesondere abrollt. Mit anderen Worten heißt das beispielsweise auch, dass das Umformwerkzeug auf einen Abschnitt der Umfangsfläche des Stangenmaterials Kräfte ausübt, die eine (gleichmäßige) Durchmesserreduzierung ermöglichen.
  • Das Stangenmaterial weist dabei in seinem durch das Verfahren noch unbearbeiteten Zustand einen ersten (mittleren) Durchmesser auf, der durch seine jeweilige Außenkontur vorgegeben ist, die durch das umlaufende Umformwerkzeug in einem Schritt b) reduziert wird.
  • Grundsätzlich können auch mehrere Umformwerkzeuge hintereinander, insbesondere koaxial, angeordnet werden, so dass ein erster Durchmesser des Stangenmaterials mehrfach reduziert werden kann, bevorzugt ist jedoch im Hinblick auf einen einfachen und kostengünstigen Aufbau der Vorrichtung ein einstufiges Reduzieren des Durchmessers.
  • Gegebenenfalls wird bei Hohlkörpern neben dem Durchmesser gleichzeitig die Wanddicke durch das Umformwerkzeug geändert.
  • Dem umlaufenden Umformwerkzeug (Umformprozess) nachgeordnet ist eine Ablenkvorrichtung, die ein Biegen des Stangenmaterials ermöglicht (Biegeprozess). Dabei kann die Ablenkvorrichtung als Matrize geformt sein, durch die sich das Stangenmaterial erstreckt. Die Ablenkvorrichtung kann aber auch als Stift, als Winkel oder ähnliches ausgebildet sein. Bevorzugt ist, dass das Biegen mit einem konstanten Biegegrad während des hier vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt wird.
  • Das in dem Schritt c) vorgenommene Biegen des Stangenmaterials erfolgt dabei im Bereich einer Einflusszone des Umformwerkzeugs, die durch die lokale plastische Verformung des Materials des Stangenmaterials durch das Umformwerkzeug gekennzeichnet ist. Infolge der Umformung mit einhergehender Reduzierung des Durchmessers bzw. der Wanddicke des Stangenmaterials durch das Umformwerkzeug wird der Werkstoff des Stangenmaterials lokal plastisch verformt. Durch den damit eingebrachten Spannungszustand wird das gleichzeitige Biegen begünstigt, so dass insbesondere nur geringe Biegekräfte durch die Ablenkvorrichtung aufzuwenden sind. Mit anderen Worten kennzeichnet die Einflusszone den Bereich des Stangenmaterials, der zu einem bestimmten Zeitpunkt lokal plastisch verformt wird, in dem das Material also fließt, so dass eine weitere Umformung des Materials zum Beispiel durch Biegen mit geringem Kraftaufwand möglich ist.
  • Je nach Art der Reduzierung des Durchmesser kann der Einflussbereich sich hinter dem Umformwerkzeug zeitlich unterschiedlich lang aufrecht erhalten, so dass durch die Zuführgeschwindigkeit und die Krafteinwirkung des Umformwerkzeugs der Einflussbereich (also die Strecke von der plastischen Verformung bis hin wieder zur Verfestigung) eingestellt werden kann.
  • Durch das vorgeschlagene Verfahren kann weiterhin eine definierte Verfestigung in den Werkstoff des Stangenmaterials eingebracht werden. Durch eine definierte Änderung der Drehzahl des Umformwerkzeuges um das Stangenmaterial bei konstanter Zuführgeschwindigkeit (Vorschub) des Stangenmaterials zum Umformwerkzeug, kann eine unterschiedliche Verfestigung an der betreffenden Stelle in der axialen Erstreckung des Stangenmaterials eingebracht werden. Das Stangenmaterial verfügt dann an diesen Stelle ohne wesentliche geometrische Änderungen, insbesondere ohne geometrische Änderungen, über eine erhöhte Festigkeit. Durch diese Ausprägung des Verfahrens lassen sich beispielsweise definierte Versagenszonen in ein Bauteil einbringen. Dies kann z.B. beim Crashverhalten eines Fahrzeuges von Bedeutung sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein Innenquerschnitt eines hohlen Stangenmaterials durch einen Dorn in wenigstens einem Teilbereich der Einflusszone des Umformwerkzeugs gestützt ist. Dabei wird der (freie) Innenquerschnitt des Stangenmaterials in wenigstens einem Teilbereich seiner Innenumfangsfläche abgestützt, so dass in einem Teilbereich der Einflusszone das hohle Stangenmaterial in seinem Innendurchmesser nur so weit durch das Umformwerkzeug reduziert wird, dass es wenigstens in einem Teilbereich auf dem Dorn aufliegt. Der Dorn erstreckt sich dabei nicht in den Teilbereich der Einflusszone des Umformwerkzeugs, in dem das hohle Stangenmaterial bereits durch eine Biegung verformt ist, so dass es nicht zu ungewollten Überschneidungen zwischen Dorn und Stangenmaterial in Folge der Biegung kommt. Der Dorn kann insbesondere auch bei mehreren aufeinanderfolgenden Umformstufen eingesetzt werden, so dass er sich insbesondere durch all diese Umformstufen hindurch erstreckt, die einen immer weiter reduzierten Innendurchmesser des Stangenmaterials erzeugen bzw. einen konstanten Innendurchmesser erhalten und nur den Außendurchmesser reduzieren bzw. die Wanddicke reduzieren. Durch die Dornform und die axiale Positionierung des Dorns kann der Einfluss des Umformwerkzeuges auf den Werkstoff mit gesteuert werden. So können z.B. bei einer Position des Dorns direkt unter den umformenden Komponenten des Umformwerkzeuges fast reine Druckspannungen erzeugt und somit eine Wandstärkenreduktion bewirkt werden. Bei einer Position des Dorns vor den umformenden Komponenten des Umformwerkzeuges kann eine Schub- bzw. inkrementelle Biegespannung innerhalb der Rohrwand erzielt werden, so dass die in den Werkstoff des hohlen Stangenmaterials eingebrachte Verfestigung verringert wird.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird in Schritt c) ein Biegeradius eingestellt, der höchstens 5 %, insbesondere höchstens 3 %, von einem Krümmungsradius des gebogenen Stangenmaterials abweicht. Dabei ist mit Biegeradius der Radius gemeint, der in dem Verfahrensschritt c), z.B. durch einen Anlagenbediener, eingestellt wird. Wobei demgegenüber der angeführte Krümmungsradius den Radius des gebogenen Stangenmaterials bezeichnet, der am Endprodukt nachmessbar oder erzeugt ist. Der Krümmungsradius ist damit insbesondere um den Betrag der Rückfederung größer als der eingestellte Biegeradius.
  • Das Verfahren zeichnet sich nun auch dadurch aus, dass diese Rückfederung in Folge des Biegens während der plastischen Verformung des Materials durch das Umformwerkzeug sehr gering ausfällt. Dadurch ist ein genaues Biegen bzw. ein genaues Einstellen des Biegeradius möglich, so dass dieser insbesondere identisch mit dem endgültig erzeugten Krümmungsradius ist. Dabei lassen sich Krümmungsradien erzeugen, die insbesondere weniger als 2 % und auch weniger als 1 % von dem Biegeradius abweichen. Damit können Fehler bei der Abschätzung der Rückfederkompensation vermieden und besonders exakte Biegeprozesse verwirklicht werden.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens weist das Umformwerkzeug eine Rotationsgeschwindigkeit um das Stangenmaterial von 50 bis 3000 1/min [Umdrehungen pro Minute], auf. Die Rotationsgeschwindigkeit ist bevorzugt im oberen angegebenen Bereich zu wählen, um ein wirtschaftliches Verfahren bei akzeptablen Fliehkräften durchzuführen. Dabei können sich das gesamte Umformwerkzeug und/oder dessen (einzelne) Walzen mit dieser Rotationsgeschwindigkeit relativ um das Stangenmaterial herum bewegen.
  • Ein besonders schnell umlaufendes Umformwerkzeug überführt das Material in der Einflusszone des Umformwerkzeugs in einen Spannungszustand, bei dem der Werkstoff des Stangenmaterials schon teilweise oder ganz zum Fließen gebracht wird, so dass für den eigentlichen Biegeprozess keine hohen Kräfte mehr erforderlich sind und die Rückfederung zusätzlich verringert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verhältnis von Biegeradius (RB) zu einem zweiten Durchmesser (D2) in einem Bereich von 1 bis 5 liegt (5 ≥ RB / D2 ≥ 1), bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 3 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 2. Dieses Verhältnis von eingestelltem Biegeradius RB zu einem zweiten Durchmesser D2, der den Außendurchmesser nach dem Umformen des Stangenmaterials beschreibt, ist eine Kenngröße für den erreichbaren Umformgrad der Biegung des Stangenmaterials.
  • Ferner ist es vorteilhaft, dass Stangenmaterial insbesondere auch aus hochfestem Werkstoff bearbeitet wird, z.B. aus hitzebeständigem Stahl, TRIP-Stahl (Transformation Induced Plasticity), Dualphasenstahl, Titan-Legierungen oder Aluminium-Legierungen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Schritt b) mit variierender Umlaufgeschwindigkeit des Umformwerkzeuges durchgeführt, wobei insbesondere lokal begrenzte Teilbereiche des Stangenmaterials hinsichtlich der Materialeigenschaften beeinflusst werden, insbesondere verfestigt werden. Die Umlaufgeschwindigkeit wird dabei signifikant variiert, insbesondere um mehr als 10%, bevorzugt um mehr als 25% und besonders um mehr als 50% der vorliegenden Drehzahl. Bevorzugt ist, dass die Umlaufgeschwindigkeit zumindest einmal erhöht und einmal erniedrigt wird, insbesondere wieder auf einen Ausgangswert. Die Änderung kann dabei insbesondere sprunghaft erfolgen, um die gewünschten Materialeigenschaften mit hoher Trennschärfe in den einzelnen lokal begrenzten Teilbereichen zu erzeugen. Die weiteren Parameter, wie Zustellung des Umformwerkzeugs in radialer Richtung, Vorschub des Stangenmaterials, usw. können in vorteilhafter Weise diesen Effekt unterstützen und dementsprechend angepasst, bzw. variiert werden. Damit lassen sich beispielsweise Versagensstellen des Bauteils gezielt und definiert erzeugen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die sich die Erfindung ferner richtet, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Umformen eines Stangenmaterials geeignet ist, aufweisend
    • wenigstens ein in Umfangsrichtung um das Stangenmaterial umlaufendes Umformwerkzeug zur Reduzierung eines ersten Durchmessers des Stangenmaterials hin zu einem kleineren zweiten Durchmesser,
    • eine Vorschubeinheit zum Erzeugen eines Vorschubs des Stangenmaterials gegenüber dem umlaufenden Umformwerkzeug und
    • eine relativ zum Umformwerkzeug bewegbare Ablenkvorrichtung zum Biegen des Stangenmaterials.
  • Die hier beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung des hier ebenfalls erfindungsgemäß beschriebenen Verfahrens. Auch deshalb kann zur Erläuterung der Funktion bzw. Betriebsweise der Vorrichtung auf die Erläuterungen zum beschriebenen Umformverfahren zurückgegriffen werden.
  • Mit "Vorrichtung" ist hier einerseits eine eigens für diesen Zweck errichtete Anlage gemeint, als auch ein Werkzeugsatz, der sich z. B. auf Drehvorrichtungen aufbauen lässt.
  • Zur Durchführung eines kombinierten Umform-Biege-Verfahrens weist die Vorrichtung eine Vorschubeinheit auf, die Stangenmaterial entweder durch das Umformwerkzeug hindurch drückt oder es durch das Umformwerkzeug hindurch zieht. Eine Kombination dieser beiden Ausprägungen ist ebenfalls möglich. Darüber hinaus hat die Vorrichtung (wenigstens ein) umlaufendes Umformwerkzeug. Dieses Umformwerkzeug kann vollständig oder teilweise (z.B. einzelne mit dem Stangenmaterial in Kontakt stehende Rollkörper) um das Stangenmaterial herum rotieren. Die Rotationsachse des Umformwerkzeuges liegt dabei bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Vorschubrichtung des Stangenmaterials im Bereich des Umformwerkzeuges, so dass eine Umformkraft auf dessen Querschnitt tangential und radial einwirken kann. Die Ablenkvorrichtung, die dem Umformwerkzeug in Vorschubrichtung nachgeschaltet ist, biegt das Stangenmaterial und hat zu diesem Zweck eine angepasste Aufnahme bzw. Führung für das Stangenmaterial. Es sei hier noch darauf hinzuweisen, dass ggf. zumindest zwei der hier angeführten Aggregate (Umformwerkzeug, Vorschubeinheit, Ablenkvorrichtung) miteinander kombiniert bzw. integriert ausgeführt sein können.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung weist diese eine Steuerung auf, die insbesondere programmierbar ist oder einen direkten Eingriff möglich macht und durch die insbesondere alle Komponenten der Vorrichtung automatisiert ansteuerbar sind.
  • Insbesondere ist durch die Steuerung die Ablenkvorrichtung positionierbar. Dabei ist mit "Positionieren" insbesondere ein Verschieben im dreidimensionalen Raum hinter dem Umformwerkzeug gemeint, als auch ein Verdrehen der Ablenkvorrichtung um alle drei Raumachsen. Insbesondere lässt sich die Position der Ablenk-vorrichtung während des Umformprozesses ansteuern und verändern. Somit ist auch eine Führung des noch ungebogenen aber bereits umgeformten Stangenmaterials nach dem Umformwerkzeug möglich, so dass eine zusätzliche Führung des Stangenmaterials zur Ablenkvorrichtung nicht zwingend erforderlich ist.
  • Die Steuerung ist weiterhin insbesondere dazu geeignet, wenigstens eine der folgenden Funktionen zu erfüllen: den Vorschub, die Rotationsgeschwindigkeit des Umformwerkzeuges und die Positionierung des Dornes zur Abstützung eines Innenquerschnittes anzusteuern, zu regeln oder zu positionieren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das wenigstens eine Umformwerkzeug ein rotierendes Drückwalzwerkzeug. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist dieses Drückwalzwerkzeug einen Grundkörper mit einer Ausnehmung auf, durch die das Stangenmaterial während des Prozesses hindurchgeführt wird. Weiter sind auf diesem Grundkörper mehrere Walzen angeordnet, die um ihre eigene Achse drehbar sind, und mit dem Stangenmaterial in Kontakt sind und so die Umformung des Stangenmaterials bewirken. Dabei können zumindest zwei aber auch mehr (z.B. 4, 5, 6, 8, 10) Walzen um das Stangen-material herum auf dem Grundkörper des Drückwalzwerkzeuges angeordnet sein. Die Walzen sind bevorzugt zylindrisch, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
  • Die Walzen sind zudem regelmäßig selbst angetrieben. Die Achsen der Walzen sind insbesondere parallel zur Rotationsachse des Umformwerkzeuges angeordnet.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Drückwalzwerkzeuges weist das rotierende Drückwalzwerkzeug radial zustellbare Walzen und die Vorrichtung insbesondere eine Steuerung insbesondere zum automatisierten Zustellen der Walzen auf. Die auf dem Grundkörper des rotierenden Drückwalzwerkzeugs angeordneten Walzen sind dabei auf dem Grundkörper des Drückwalzwerkzeugs radial zum umzuformenden Stangenmaterial zustellbar, oder auch entfernbar, so dass verschiedene Außenkonturen und/oder Grade der plastischen Verformung des Stangenmaterials erzeugbar sind. Insbesondere ist die Geschwindigkeit der Zustellung mit der Geschwindigkeit des Vorschubes zu koppeln, so dass Übergänge wie z. B. Radien oder Konizitäten beliebig angepasst werden können.
  • Weiterhin können die Walzen unterschiedliche Formen aufweisen. Sie können konisch geformt sein, zylindrisch oder auch sphärisch und insbesondere weitere beliebige Formen aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist diese einen Dorn auf, der wenigstens teilweise einen Innenquerschnitt des Stangenmaterials in wenigstens einem Teilbereich einer Einflusszone des wenigstens einen Umformwerkzeugs abstützt. Der Dorn ist regelmäßig gegenüber der Position des Umformwerkzeugs relativ verfahrbar und kann insbesondere in das Umformwerkzeug teilweise eintauchen.
  • Das erfindungsgemäße Stangenmaterial wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt und weist mindestens eine Versagenszone auf. Diese Versagenszone wird durch wenigstens eine lokal abweichend Materialeigenschaft des Stangenmaterials definiert, die insbesondere durch abgestimmte Verfahrensvarianten in das Stangenmaterial eingebracht werden. Diese lokal abweichenden Materialeigenschaften können dabei insbesondere über den gesamten, in axialer Erstreckungsrichtung des Stangenmaterials begrenzten, Umfang vorliegen, wobei insbesondere über den gesamten Querschnitt des Stangenmaterials (gegenüber anderen axialen Bereichen) abweichende Materialeigenschaften vorliegen. Dabei können auch Teilbereiche des Umfangs eines axialen Stangenmaterialabschnitts oder Teilbereiche des Querschnittes des Stangenmaterials lokal abweichende Materialeigenschaften aufweisen. Insbesondere ist das Stangenmaterial in diesen Bereichen besonders spröde ausgeführt, so dass durch diese Materialeigenschaft eine Versagensstelle definiert ist. Als Materialeigenschaft kommt insbesondere eine mechanische Eigenschaft in Betracht, ggf. wenigstens eine aus der Gruppe: Festigkeit, Härte, Duktilität, Gefügeaufbau, Verfestigung, Umformgrad, etc..
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1:
    eine Vorrichtung während des Prozesses in perspektivischer Ansicht,
    Fig. 2:
    eine weitere Vorrichtung während des Prozesses in perspektivischer Ansicht,
    Fig. 3:
    eine Vorrichtung während des Prozesses in einer Aufsicht,
    Fig. 4:
    eine weitere Vorrichtung während des Prozesses in einer Aufsicht Und
    Fig. 5:
    einen Querschnitt durch die Seitenansicht einer Vorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt hierbei die Vorrichtung 13 zum kombinierten Drückwalzen und Biegen eines Stangenmaterials 1 durch ein rotierendes Drückwalzwerkzeug 16, das hier als Umformwerkzeug 2 eingesetzt wird, mit drei Walzen 17, die um das, durch das Umformwerkzeug 2 durchgeführte, Stangenmaterial 1 herum drehbar angeordnet sind. Das Stangenmaterial 1 weist dabei einen ersten Durchmesser 3 vor dem Umformwerkzeug 2 auf und wird durch eine Vorschubeinrichtung 14 mit einem Vorschub 15 durch das Umformwerkzeug 2 hindurch gedrückt. Dabei wird der Durchmesser 3 des Stangenmaterials 1 in Folge des Umformprozesses durch das Umformwerkzeug 2 auf einen zweiten Durchmesser 11 nach dem Umformwerkzeug 2 reduziert. In Folge des Umformens durch die Walzen 17 wird das Material des Stangenmaterials 1 in der Einflusszone 5 des Umformwerkzeugs 2 teilweise (außen) plastisch verformt, so dass das Biegen des Stangenmaterials 1 mit geringeren Kräften möglich wird.
  • Die dem Umformwerkzeug 2 nachgeordnete Ablenkvorrichtung 4 wird derart eingestellt, gegebenenfalls durch eine Steuerung 18, dass ein Biegeradius 9 erzeugt wird. Dabei wird dieser Biegeradius 9 in der Steuerung 18 eingegeben oder an der Vorrichtung 13 eingestellt, wobei in Folge der Rückfederung des Stangenmaterials 1 nach dem Biegen ein Krümmungsradius 10 im erzeugten Endprodukt des Stangenmaterials 1 auftritt.
  • Die Steuerung 18 ist insbesondere für eine gemeinsame Steuerung wenigstens von Vorschubeinheit 14, Dreh- und Zustellgeschwindigkeit bzw. Zustellweg der Walzen 17, Drehgeschwindigkeit des Umformwerkzeugs 2 und Positionierung der Ablenkvorrichtung 4 geeignet. Dies ist in Fig. 1 durch die gestrichelten Verbindungslinien zwischen Steuereinheit 18 und den einzelnen Vorrichtungskomponenten dargestellt.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Vorrichtung 13 in perspektivischer Ansicht, wobei die Rückseite des Umformwerkzeugs 2 mit den Walzenachsenaufnahmen 23 in dem Grundkörper 19 dargestellt ist. Die Ablenkvorrichtung 4 ist als Matrize ausgeführt, durch die sich das Stangenmaterial 1 erstreckt. Durch das Umformwerkzeug 2 wird der erste Durchmesser 3 des Stangenmaterials auf den zweiten Durchmesser 11 reduziert.
  • Fig. 3 zeigt schematisch eine Aufsicht auf das Drückwalzwerkzeug 16, das im Wesentlichen aus einem Grundkörper 19 und, in diesem Fall, aus drei auf dem Grundkörper 19 drehbar angeordneten Walzen 17 besteht. Dabei rotiert das Drückwalzwerkzeug 16 mit seinem Grundkörper 19 und den Walzen 17 um das Stangenmaterial 1, das im Bereich vor dem Umformwerkzeug einen ersten Durchmesser 3 aufweist und im umgeformten Zustand nach dem Umformwerkzeug einen zweiten Durchmesser 11. Die Walzen 17 sind in dieser Ausführungsform in einer konischen Ausführung dargestellt, deren kleinerer Durchmesser mit dem ersten Durchmesser 3 des Stangenmaterials 1 in Eingriff kommt und deren größerer Durchmesser den umgeformten zweiten Durchmesser 11 des Stangenmaterials 1 erzeugt.
  • Fig. 4 zeigt schematisch eine Aufsicht einer weiteren Vorrichtung 13, mit einem Walzdrückwerkzeug 16, im Wesentlichen bestehend aus einem Grundkörper 19 und darauf angeordneten Walzen 17, die durch Vorschubeinheiten eine Zustellbewegung 20 ausführen können. Während des Prozesses drehen sich der Grundkörper 19 in einer ersten Drehrichtung 21 um das Stangenmaterial 1 und die Walzen in einer zweiten Drehrichtung 22, wobei die Walzen 17 auf dem Umfang des Stangenmaterials 1 abrollen.
  • Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Vorrichtung 13, wobei hier ein hohles Stangenmaterial 1 dargestellt ist, mit einem ersten Durchmesser 3 vor dem Umformwerkzeug 2 und einem Innenquerschnitt 6 und einer dementsprechenden Wandstärke 12. Das Stangenmaterial 1 wird im Bereich der Einflusszone 5 des Umformwerkzeugs 2 von dem ersten Durchmesser 3 auf den zweiten Durchmesser 11 reduziert, wobei ein Dorn 7 wenigstens in einen Teilbereich 8 der Einflusszone 5 des Umformwerkzeugs 2 eingeschoben ist, so dass in diesem Bereich das Stangenmaterial 1 mit seinem Innenquerschnitt 6 auf dem Dorn 7 abgestützt ist. In einem axial begrenzten Teilbereich des Stangenmaterials 1 wird durch entsprechende Veränderung einzelner oder mehrerer Verfahrensparameter eine Versagenszone 24 erzeugt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen der Erfindung im Rahmen der Patentansprüche möglich.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Stangenmaterial
    2
    Umformwerkzeug
    3
    Erster Durchmesser (D1)
    4
    Ablenkvorrichtung
    5
    Einflusszone
    6
    Innenquerschnitt
    7
    Dorn
    8
    Teilbereich
    9
    Biegeradius (RB)
    10
    Krümmungsradius (RK)
    11
    Zweiter Durchmesser (D2)
    12
    Wandstärke
    13
    Vorrichtung
    14
    Vorschubeinheit
    15
    Vorschub
    16
    Drückwalzwerkzeug
    17
    Walzen
    18
    Steuerung
    19
    Grundkörper
    20
    Zustellbewegung
    21
    Erste Drehrichtung
    22
    Zweite Drehrichtung
    23
    Walzenachsenaufnahme
    24
    Versagenszone

Claims (13)

  1. Verfahren zum Umformen eines Stangenmaterials (1) aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Zuführen des Stangenmaterials (1) mit einem ersten Durchmesser (3) zu einem in Umfangsrichtung um das Stangenmaterial (1) umlaufenden Umformwerkzeug (2),
    b) Reduzieren des ersten Durchmessers (3) des Stangenmaterials (1) durch das umlaufende Umformwerkzeug (2) hin zu einem kleineren zweiten Durchmesser (11),
    c) Biegen des Stangenmaterials (1) durch eine, dem Umformwerkzeug (2) nachgeordnete Ablenkvorrichtung (4),
    wobei das Biegen des Stangenmaterials (1) im Bereich einer Einflusszone (5) des Umformwerkzeugs (2) erfolgt.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei ein Innenquerschnitt (6) eines hohlen Stangenmaterials (1) durch einen Dorn (7) in wenigstens einem Teilbereich (8) der Einflusszone (5) des Umformwerkzeugs (2) gestützt ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Schritt c) ein Biegeradius (9) eingestellt wird, der höchstens 5 %, insbesondere höchstens 3 %, von einem Krümmungsradius (10) des gebogenen Stangenmaterials (1) abweicht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Umformwerkzeug (2) eine Rotationsgeschwindigkeit um das Stangenmaterial (1) von 50 bis 3000 U/min aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein Verhältnis von Biegeradius (9) zu einem zweiten Durchmesser (11) im Bereich von 1 bis 5 liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Stangenmaterial (1) aus wenigstens einem Werkstoff der folgenden Gruppe bearbeitet wird: hitzebeständiger Stahl, TRIP-Stahl, Dualphasenstahl, Titan-Legierungen, Aluminium-Legierungen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Schritt b) mit variierender Umlaufgeschwindigkeit des Umformwerkzeuges (2) durchgeführt wird.
  8. Vorrichtung (13) zum Umformen eines Stangenmaterials (1), aufweisend
    - wenigstens ein in Umfangsrichtung um das Stangenmaterial (1) umlaufendes Umformwerkzeug (2) zur Reduzierung eines ersten Durchmessers (3) des Stangenmaterials (1),
    - eine Vorschubeinheit (14) zum Erzeugen eines Vorschubs (15) des Stangenmaterials (1) gegenüber dem umlaufenden Umformwerkzeug (2), und
    - eine relativ zum Umformwerkzeug (2) bewegbare Ablenkvorrichtung (4) zum Biegen des Stangenmaterials (1).
  9. Vorrichtung (13) nach Patentanspruch 8, aufweisend eine Steuerung (18), insbesondere zum automatisierten Positionieren der Ablenkvorrichtung (4).
  10. Vorrichtung (13) nach einem der Patentansprüche 8 oder 9, wobei das wenigstens eine Umformwerkzeug (2) ein rotierendes Drückwalzwerkzeug (16) ist.
  11. Vorrichtung (13) nach Patentanspruch 10, wobei das rotierende Drückwalzwerkzeug (16) radial zustellbare Walzen (17) und die Vorrichtung (13) insbesondere eine Steuerung (18), insbesondere zum automatisierten Zustellen der Walzen (17), aufweist.
  12. Vorrichtung (13) nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, aufweisend einen Dorn (7), der dazu geeignet ist, wenigstens teilweise einen Innenquerschnitt (6) eines hohlen Stangenmaterials (1) in wenigstens einem Teilbereich (8) einer Einflusszone (5) des wenigstens einen Umformwerkzeugs (2) abzustützen.
  13. Stangenmaterial (1), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei mindestens eine Versagenszone (24) vorgesehen ist, die gezielt und definiert erzeugt wurde und die wenigstens eine lokal abweichend Materialeigenschaft des Stangenmaterials ist.
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