EP2205370B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hohlkörpers und hohlkörper - Google Patents

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EP2205370B1
EP2205370B1 EP08838645A EP08838645A EP2205370B1 EP 2205370 B1 EP2205370 B1 EP 2205370B1 EP 08838645 A EP08838645 A EP 08838645A EP 08838645 A EP08838645 A EP 08838645A EP 2205370 B1 EP2205370 B1 EP 2205370B1
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EP
European Patent Office
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hollow body
die
cross
produced
sectional area
Prior art date
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Not-in-force
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EP08838645A
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English (en)
French (fr)
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EP2205370A1 (de
Inventor
Thomas Flehmig
Jörg GORSCHLÜTER
Oliver Mertens
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes 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
    • B21C37/16—Making tubes with varying diameter in longitudinal direction
    • B21C37/18—Making tubes with varying diameter in longitudinal direction conical tubes
    • B21C37/185—Making tubes with varying diameter in longitudinal direction conical tubes starting from sheet material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0815—Making tubes with welded or soldered seams without continuous longitudinal movement of the sheet during the bending operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/025—Stamping using rigid devices or tools for tubular articles
    • 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
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/02—Enlarging

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a device for carrying out the method.
  • Hollow bodies are frequently required in motor vehicle construction and in pipeline construction, which have large cross-sectional shape changes in the axial direction in only a short axial length, for example from a small cross section to a large cross section.
  • the shape transition between the different cross-sectional shapes having axial sections of these hollow body therefore extends substantially in a radial plane.
  • an exhaust system of a motor vehicle can be considered, which has a correspondingly executed hollow body in the region of the muffler.
  • Other hollow bodies are for example support ends of a frame structure of a motor vehicle or fittings of piping systems. All of these hollow bodies are often produced by a plurality of interconnected, in particular welded, sheets, which have been formed into a corresponding hollow body.
  • the strength of the hollow body thus produced is due to the variety the welds but in need of improvement.
  • welds are susceptible to corrosion and increase the cost of manufacturing.
  • a variety of manufacturing methods are known to produce, for example, from a tubular body corresponding hollow body with strongly deposited shape transition.
  • the pressing of circular blanks or deep-drawn preforms also allows radially extending shape transitions.
  • these shape transitions can usually be made only at the pipe ends and lead to a strong thinning of the sheet thickness. The same applies to the hydroforming, which requires additional high investments in the field of tools.
  • a method according to the preamble of claim 1 is known from JP-A - 2006 00 2898 known.
  • the present invention seeks to provide a method and an apparatus for producing a generic hollow body available, which or which can be operated economically and with which or with which a high strength having hollow body with substantially in one Radial level extending shape transitions and almost constant sheet thickness can be produced.
  • the above-derived object is procedurally achieved by a method having the features of claim 1.
  • the sheet thickness decrease is minimal, since a mold flow of the mold transition or by the compression of the transition region of the preform body, a material flow is generated, which significantly reduces the sheet thickness decrease in highly deformed areas.
  • the thus produced hollow body with a substantially in a radial plane extending shape transition between two axial sections has a very homogeneous sheet thickness.
  • the hollow body can be carried out very economically due to the two-step process, namely the production of the preform and the compression molding of the preform, on the other hand, the resulting hollow body in terms of stability has very good properties.
  • any shape transition is considered, which has a maximum deviation of +/- 20 ° to the perpendicular to the axial direction.
  • the shape transition which essentially runs in a radial plane, takes place between axial sections of the hollow body having different cross-sectional areas, ie axial sections with a small cross-section and / or between different cross-sectional shapes, such as axial and polygonal axial sections of the hollow body.
  • the axial lengths of the axial sections of the hollow body to be produced with different cross-sectional areas may have different lengths, preferably a division of for example, 1/3 to 2/3, wherein 1/3 of the length refers to larger cross-sectional areas.
  • the known methods it has hitherto often only been possible to introduce radially extending shape transitions, for example, into a tubular body in end regions.
  • the preform body is produced from at least one printed circuit board, for example using the rolling-in technique or by U-forming. Both methods, the Einrolltechnik and the UO-forming, have already been tested and allow an economical production of hollow bodies, which can be used as a preform.
  • the formed board is welded together in the edge area.
  • the preform bodies produced by these methods continue to have very good forming properties due to the material-sparing pre-processes.
  • the die upsetting In the second process step, the die upsetting, this also allows large degrees of deformation to be achieved.
  • the length of the transition region of the preform body is selected as a function of the wall thickness of the formed blank, the shape change in the shape transition and depending on the material such that the maximum change in sheet thickness in the axial direction of the hollow body, especially in the area of the shape transition, is ⁇ 15%.
  • the process reliability of the method according to the invention can be further increased and the change in sheet thickness controlled by the method according to the invention.
  • the method according to the invention is particularly advantageous if the preform body has the outer and inner shape of the hollow body to be produced in at least one axial section.
  • the upsetting is particularly simple, since the mandrel can be arranged in a simple manner displaceable in this axial section of the preform body.
  • preform tubular bodies are formed, so that in a simple way fittings or parts of exhaust systems or support ends of a frame structure of a motor vehicle are produced.
  • functional elements or secondary elements are introduced into the hollow body to be produced, so that it can be dispensed with the subsequent introduction of these elements.
  • the introduction of the functional elements and / or secondary molding elements in the die for the production of the preform or in the die for forming the shape transition of the mold transition as well as in the mandrel itself can be integrated.
  • Functional elements or secondary features may be, for example, stampings, holes or tabs in the lateral surface of the hollow body. Other functional elements are also conceivable.
  • blanks of steel, of a steel alloy, in particular of high-strength steels are preferably used for producing the preform body.
  • the method according to the invention allows the use of high-strength steels, since no large degrees of deformation are required for producing the hollow body.
  • the preform body is made of "tailored blanks".
  • "Tailored blanks” are adapted to the particular application, for example, consisting of sheets with different thicknesses and / or material grades blanks.
  • a device in that a first die is provided for producing a preform body from a board using the rolling-in technique or the UO-forming process, wherein the first die is formed such that the preform body has at least one transition region extending in the axial direction of the hollow body to be produced, arranged between the first and the second axial section, and in the transition region the cross-sectional area of the preform body preferably continuously changes from the cross-sectional area of the first axial section to the cross-sectional area of the second axial section, and at least one second Die is provided for receiving the produced preform body with a forming mandrel, wherein the second die has the outer end shape of the hollow body, the forming mandrel, the inner end shape of the hollow to be produced body and the mandrel is axially displaceable relative to the second die.
  • the method according to the invention can be carried out in an economical manner, so that, with regard to the advantages of the device according to the invention, the advantages of the method according to the invention are pointed out becomes.
  • the necessary dies for the production of the preform and for molding of the hollow body in its final form require no high investment and thus contribute to the efficiency of the process.
  • first and / or the second die and / or the forming mandrel has means for introducing functional and / or secondary shaped elements into the hollow body. These do not have to be introduced by additional steps or devices.
  • a further advantageous embodiment of the device according to the invention provides that means for automatically transporting a board into the first die of the device and / or means for inserting the preform body in the second die and / or means for removing the hollow body from the second die are provided.
  • the compositions significantly improve the cycle times for producing the hollow body and, to that extent, lead to a particularly economical method of producing the hollow body.
  • the above object is achieved by a hollow body made of metal, which has at least a first axial section with a first cross-sectional area and a second axial section with a second cross-sectional area and wherein both axial sections of the hollow body over a substantially in a radial plane extending shape transition with each other are connected, thereby achieved that this is produced by the method according to the invention and the maximum change in sheet thickness, in particular in the region of the shape transition +/- 15%.
  • the inventive method allows a particularly gentle production of a hollow body with substantially in a radial plane shape transition between axial sections of different cross-sectional areas and thus allows particularly small changes in sheet thickness of the hollow body.
  • hollow body having radial shape transition can be made available by the hollow body made of steel, a steel alloy and / or high-strength steels.
  • "tailored blanks" can also be used to produce the hollow bodies, so that adaptation of the hollow body to the loads occurring in the application can be achieved with simultaneous weight optimization.
  • the use of high-strength steels results in the thus produced hollow bodies being adapted to high loads.
  • the preform body 1 is shown in a schematic, axial sectional view.
  • the preform body has a first axial section 2 with a first cross-sectional area and a second axial section 3 with a second cross-sectional area.
  • the cross-sectional area of the first axial section 2 is smaller than the cross-sectional area of the second axial section 3.
  • the shape transition in the axially extending transition region 4 is continuous or linear. But there are also other shape transitions conceivable.
  • preform body 1 shown preform body 1, for example, by the application Einrolltechnik or a UO-forming are produced.
  • the preform body, as well as the finished hollow body has a circular cross-section and is therefore particularly simple.
  • the shape transition can also take place between different cross-sectional shapes.
  • Fig. 2 now shows in a schematic, axial sectional view of an embodiment of a die for form upsetting the preform body 1 for carrying out the method according to the invention.
  • the die 5 has a die 6, which corresponds to the outer shape of the hollow body to be produced.
  • the preform body 1 is already inserted and the mandrel 7 is inserted into the preform body 1.
  • the mandrel 7 may additionally comprise, not shown means for introducing functional and / or secondary features in the hollow body. Other means, not shown, for introducing functional elements can also be provided in the die 5, but also in the forming mandrel 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäβ dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Im Kraftfahrzeugbau sowie im Rohrleitungsbau werden häufig Hohlkörper benötigt, welche in axialer Richtung große Querschnittsformänderungen in nur kurzer axialer Länge, beispielsweise von einem kleinen Querschnitt auf einen großen Querschnitt, aufweisen. Der Formübergang zwischen den unterschiedliche Querschnittsformen aufweisenden Axialabschnitte dieser Hohlkörper verläuft daher im Wesentlichen in einer Radialebene. Als ein typisches Beispiel kann eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges angesehen werden, welche im Bereich des Schalldämpfers einen entsprechend ausgeführten Hohlkörper aufweist. Andere Hohlkörper sind beispielsweise Trägerenden einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs oder Fittinge von Rohrleitungssystemen. All diese Hohlkörper werden häufig über mehrere miteinander verbundene, insbesondere verschweißte, Bleche hergestellt, welche zu einem entsprechenden Hohlkörper umgeformt wurden. Die Festigkeit der so hergestellten Hohlkörper ist aufgrund der Vielzahl der Schweißnähte jedoch verbesserungswürdig. Zudem sind Schweißnähte korrosionsanfällig und erhöhen den Aufwand zur Herstellung. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Herstellverfahren bekannt, um beispielsweise aus einem rohrförmigen Körper entsprechende Hohlkörper mit stark abgesetztem Formübergang herzustellen. Beispielsweise ermöglicht das Drücken von Blechronden oder tiefgezogenen Vorformkörpern ebenfalls radial verlaufende Formübergänge. Allerdings können diese Formübergänge zumeist nur an den Rohrenden hergestellt werden und führen zu einer starken Ausdünnung der Blechdicke. Gleiches gilt auch für das Innenhochdruckumformen, welches zusätzliche hohe Investitionen im Bereich der Werkzeuge erfordert. Die beispielsweise bekannte Einrolltechnik zur Herstellung von Hohlkörpern beliebigen Querschnitts aus Metall aus einer Platine ermöglicht nur die Herstellung von Formübergängen, welche über einen längeren Übergangsbereich axial verlaufen. Im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufende Formübergänge sind durch die Verwendung der Einrolltechnik nicht herstellbar. Schließlich kann durch eine Warmumformung ein in einer Radialebene verlaufender Formübergang hergestellt werden. Allerdings ist auch dieses Verfahren, insbesondere aufgrund der notwendigen Erwärmung, kostenintensiv.
  • Aus der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 2005279706 A ist darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers mit einem Formübergang bekannt, bei welchem durch einen in den Hohlkörper eingeführten Formstempel ein Axialabschnitt mit einer verringerten Querschnittsfläche aus einem Bereich mit größerer Querschnittsfläche gezogen wird. Einerseits wird bei dem Verfahren der Formübergang zwischen dem kleineren und größeren Querschnitt nicht beeinflusst, sondern vielmehr der kleinere Querschnittsbereich ausgezogen. Darüber hinaus ist die Blechdickenabnahme bei dem bekannten Verfahren relativ groß.
  • Ein Verfahren gemäβ dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der JP-A - 2006 00 2898 bekannt.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gattungsgemäßen Hohlkörpers zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche wirtschaftlich betrieben werden kann und mit welchem bzw. mit welcher eine hohe Festigkeit aufweisende Hohlkörper mit im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufendem Formübergängen und nahezu gleich bleibender Blechdicke hergestellt werden können.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben hergeleitete Aufgabe verfahrensmäßig durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Blechdickenabnahme minimal ist, da beim Formstauchen des Formübergangs bzw. durch die Stauchung des Übergangsbereich des Vorformkörpers ein Materialfluss erzeugt wird, welcher die Blechdickenabnahme in stark umgeformten Bereichen deutlich reduziert. Der so hergestellte Hohlkörper mit einem im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufenden Formübergang zwischen zwei Axialabschnitten weist eine sehr homogene Blechdicke auf. Einerseits kann der Hohlkörper aufgrund des zwei Arbeitsschritte umfassenden Verfahrens, nämlich die Herstellung des Vorformkörpers und das Formstauchen des Vorformkörpers, sehr wirtschaftlich durchgeführt werden, andererseits weist der resultierende Hohlkörper in Bezug auf Stabilität sehr gute Eigenschaften auf. Als einer im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufender Formübergang wird in der vorliegenden Patentanmeldung auch jeder Formübergang angesehen, welcher zur Senkrechten zur Axialrichtung eine Abweichung von maximal +/- 20° aufweist. Der im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufende Formübergang erfolgt erfindungsgemäß zwischen unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisenden Axialabschnitten des Hohlkörpers, also beispielsweise zwischen einem kleinen und einem großen Querschnitt aufweisenden Axialabschnitten und/oder zwischen unterschiedliche Querschnittsformen, wie beispielsweise kreisrund und vieleckig, aufweisenden Axialabschnitten des Hohlkörpers.
  • Die axialen Längen der Axialabschnitte des herzustellenden Hohlkörpers mit unterschiedlichen Querschnittsflächen können unterschiedlich lang, bevorzugt eine Aufteilung von beispielsweise 1/3 zu 2/3 aufweisen, wobei 1/3 der Länge sich auf größere Querschnittsflächen bezieht. Mit den bekannten Verfahren war es bisher häufig nur möglich, in Endbereichen radial verlaufende Formübergänge beispielsweise in einen rohrförmigen Körper einzubringen. Um die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu steigern, ist erfindungsgemäβ vorgesehen, dass der Vorformkörper aus mindestens einer Platine beispielsweise unter Verwendung der Einrolltechnik oder durch ein U-O-Umformen hergestellt wird. Beide Verfahren, die Einrolltechnik sowie das U-O-Umformen, sind bereits erprobt und ermöglichen eine wirtschaftliche Herstellung von Hohlkörpern, welche als Vorformkörper verwendet werden können. Sowohl bei der Einrolltechnik als auch beim U-O-Umformen wird die umgeformte Platine im Kantenbereich miteinander verschweißt. Insbesondere weisen die mit diesen Verfahren hergestellten Vorformkörper aufgrund der materialschonenden Vorverfahren weiterhin sehr gute Umformeigenschaften auf. Im zweiten Verfahrensschritt, dem Formstauchen, können damit ebenfalls noch große Umformgrade erzielt werden.
  • Erfindungsgemäβ wird die Länge des Übergangsbereichs des Vorformkörpers abhängig von der Wanddicke der umgeformten Platine, der Formänderung im Formübergang und abhängig vom Werkstoff derart ausgewählt, dass die maximale Blechdickenänderung in axialer Richtung des Hohlkörpers, insbersondere im Bereich des Formübergangs, ±15% beträgt. Hierdurch kann die Prozesssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter gesteigert und die Blechdickenänderung durch das erfindungsgemäße Verfahren kontrolliert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn der Vorformkörper in mindestens einem Axialabschnitt die Außen- und Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist. Hierdurch gestaltet sich das Formstauchen besonders einfach, da der Formdorn auf einfache Weise in diesem Axialabschnitt des Vorformkörpers verschiebbar angeordnet werden kann. Vorzugsweise werden rohrförmige Vorformkörper umgeformt, so dass auf einfache Weise Fittinge oder Teile von Abgasanlagen oder Trägerenden einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeuges hergestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Funktionselemente oder Nebenformelemente in den herzustellenden Hohlkörper eingebracht, so dass auf das nachträgliche Einbringen dieser Elemente verzichtet werden kann. Vorzugsweise kann das Einbringen der Funktionselemente und/oder Nebenformelemente in dem Gesenk zur Herstellung des Vorformkörpers oder im Gesenk zum Formstauchen des Formübergangs wie auch im Formdorn selbst integriert werden. Funktionselemente bzw. Nebenformelemente können beispielsweise Verprägungen, Löcher oder Laschen in der Mantelfläche des Hohlkörpers sein. Andere Funktionselemente sind ebenso denkbar.
  • Um die notwendige Festigkeit zur Verfügung zu stellen, werden vorzugsweise zur Herstellung des Vorformkörpers Platinen aus Stahl, einer Stahllegierung, insbesondere aus hochfesten Stählen verwendet. Insbesondere ermöglicht erst das erfindungsgemäße Verfahren den Einsatz von hochfesten Stählen, da insgesamt keine großen Umformgrade zur Herstellung des Hohlkörpers benötigt werden.
  • Um den Hohlkörper besser an den Anwendungsfall anzupassen, ist es vorteilhaft, dass der Vorformkörper aus "Tailored Blanks" hergestellt wird. "Tailored Blanks" sind auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasste, beispielsweise aus Blechen mit unterschiedlichen Materialstärken und/oder Materialgüten bestehende Blechzuschnitte.
  • Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch eine Vorrichtung dadurch gelöst, dass ein erstes Gesenk zur Herstellung einer Vorformkörpers aus einer Platine unter Verwendung der Einrolltechnik oder des U-O-Umformverfahrens vorgesehen ist, wobei das erste Gesenk so ausgebildet ist, dass der Vorformkörper mindestens einen sich in Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt angeordneten Übergangsbereich aufweist und im Übergangsbereich sich die Querschnittsfläche des Vorformkörpers von der Querschnittsfläche des ersten Axialabschnitts in die Querschnittsfläche des zweiten Axialabschnitts vorzugsweise kontinuierlich ändert, und mindestens ein zweites Gesenk zur Aufnahme des hergestellten Vorformkörpers mit einem Formdorn vorgesehen ist, wobei das zweite Gesenk die äußere Endform des Hohlkörpers aufweist, der Formdorn die innere Endform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und der Formdorn relativ zum zweiten Gesenk axial verschiebbar ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren auf wirtschaftliche Art und Weise durchgeführt werden, so dass im Hinblick auf die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens hingewiesen wird. Darüber hinaus erfordern die notwendigen Gesenke zur Herstellung des Vorformkörpers und zum Formstauchen des Hohlkörpers in seine endgültige Form keine hohen Investitionen und tragen insofern zur Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bei.
  • Weitere Arbeitsschritte können gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch vermieden werden, dass das erste und/oder das zweite Gesenk und/oder der Formdorn Mittel zur Einbringung von Funktions- und/oder Nebenformelementen in den Hohlkörper aufweist. Diese müssen dann nicht durch zusätzliche Arbeitsschritte oder Vorrichtungen eingebracht werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass Mittel zum automatischen Transport einer Platine in das erste Gesenk der Vorrichtung und/oder Mittel zum Einlegen des Vorformkörpers in das zweite Gesenk und/oder Mittel zur Entnahme des Hohlkörpers aus dem zweiten Gesenk vorgesehen sind. Die Mittel verbessern insbesondere die Zykluszeiten zur Herstellung des Hohlkörpers deutlich und führen insofern zu einer besonders wirtschaftlichen Herstellweise der Hohlkörper.
  • Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch einen Hohlkörper aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte des Hohlkörpers über einen im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufenden Formübergang miteinander verbunden sind, dadurch gelöst, dass dieser mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird und die maximale Blechdickenänderung, insbesondere im Bereich des Formübergangs +/- 15 % beträgt.
  • Wie zuvor ausgeführt, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders schonende Herstellung eines Hohlkörpers mit im Wesentlichen in einer Radialebene Formübergang zwischen Axialabschnitten unterschiedlicher Querschnittsflächen und ermöglicht damit besonders geringe Blechdickenänderungen des Hohlkörpers.
  • Schließlich können besonders hohe Festigkeiten aufweisende Hohlkörper mit radialem Formübergang dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass der Hohlkörper aus Stahl, einer Stahllegierung und/oder hochfesten Stählen besteht. Wie bereits zuvor ausgeführt, können durchaus auch "Tailored Blanks" zur Herstellung der Hohlkörper verwendet werden, so dass eine Anpassung des Hohlkörpers an die in der Anwendung auftretenden Belastungen bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung erzielt werden kann. Insbesondere die Verwendung von hochfesten Stählen führt dazu, dass die so herstellten Hohlkörper an hohe Belastungen angepasst sind.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren, die Vorrichtung sowie den erfindungsgemäßen Hohlkörper auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die den Patentansprüchen 1, 6 und 9 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1
    in einer axialen Schnittansicht den Vorformkörper eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß hergestellten Hohlkörpers,
    Fig. 2
    das zweite Gesenk zum Formstauchen des Vorformkörpers eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vor dem Formstauchen des Vorformkörpers in einer schematischen Axialschnittansicht und
    Fig. 3
    das Gesenk aus Fig. 2 nach dem Formstauchen des Vorformkörpers in einer schematischen Axialschnittansicht.
    Fig. 4
    das erste und das zweite Gesenk
  • In Fig. 1 ist zunächst der Vorformkörper 1 in einer schematischen, axialen Schnittansicht dargestellt. Der Vorformkörper weist einen ersten Axialabschnitt 2 mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt 3 mit einer zweiten Querschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche des ersten Axialabschnitts 2 ist kleiner als die Querschnittsfläche des zweiten Axialabschnitts 3. Im sich in Axialrichtung erstreckenden Übergangsbereich 4, welcher zwischen beiden Axialabschnitten 2, 3 angeordnet ist, ändert sich die Querschnittsfläche des Axialabschnitts 2 auf die Querschnittsfläche des Axialabschnitts 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Formübergang in dem sich in axialer Richtung erstreckenden Übergangsbereich 4 kontinuierlich bzw. linear. Es sind aber auch andere Formübergänge denkbar. Der in Fig. 1 gezeigte Vorformkörper 1 kann beispielsweise durch die Anwendung der Einrolltechnik oder einer U-O-Umformung hergestellt werden. Vorliegend weist der Vorformkörper, wie auch der fertig gestellte Hohlkörper einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist damit besonders einfach ausgebildet. Wie bereits ausgeführt, kann der Formübergang aber auch zwischen unterschiedlichen Querschnittsformen erfolgen.
  • Fig. 2 zeigt nun in einer schematischen, axialen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines Gesenks zum Formstauchen des Vorformkörpers 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Gesenk 5 weist eine Matrize 6 auf, welche der äußeren Formgebung des herzustellenden Hohlkörpers entspricht. Im Gesenk 5 der Fig. 2 ist der Vorformkörper 1 bereits eingelegt und der Formdorn 7 in den Vorformkörper 1 eingeführt. Der Formdorn 7 kann zusätzlich, nicht dargestellte Mittel zur Einbringung von Funktions- und/oder Nebenformelementen in den Hohlkörper aufweisen. Weitere nicht dargestellte Mittel zur Einbringung von Funktionselementen können auch im Gesenk 5, aber auch im Formdorn 7 vorgesehen sein. Der Formdorn 7 wird nun in Pfeilrichtung axial verschoben, so dass der Übergangsbereich 4 des Vorformkörpers 1 in den Formübergang 8 des Hohlkörpers gestaucht wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Blechdickenänderung, trotz der Erzeugung des radial verlaufenden Formübergangs 8 moderat bleibt und insofern ein verbesserter Hohlkörper mit radialem Formübergang 8 zur Verfügung gestellt werden kann, Fig. 3.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt (2) mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt (3) mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte (2,3) des Hohlkörpers über einen im wesentlichen in einer Radialebene verlaufenden Formübergang (8), d.h. über einen Formübergang, welcher zur Senkrechten zur Axialrichtung eine Abweichung von maximal +/- 20° aufweist, miteinander verbunden sind, bei welchem ein Vorformkörper (1) aus einer Platine hergestellt wird, welcher mindestens einen sich in Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt (2,3) angeordneten Übergangsbereich (4) aufweist, wobei im Übergangsbereich (4) sich die Querschnittsfläche des Vorformkörpers (1) von der Querschnittsfläche des ersten Axialabschnitts (2) in die Querschnittsfläche des zweiten Axialabschnitts (3) vorzugsweise kontinuierlich ändert,
    der Vorformkörper (1) in einem Gesenk (5) aufgenommen wird, wobei das Gesenk (5) die endgültige Außenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist,
    ein Formdorn (7) in den Vorformkörper (1) eingeführt wird, wobei der Formdorn (7) die Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist,
    durch eine axiale Bewegung des Formdorns (7) der Vorformkörper (1) im Gesenk (5) in die Endform des Hohlkörpers formgestaucht wird,
    dadurch gekennzeichnet, d a s s
    der Vorformkörper (1) aus mindestens einer Platine unter Verwendung der Einrolltechnik oder durch eine U-O-Umformung hergestellt wird und die Länge des Übergangsbereichs (4) des Vorformkörpers (1) abhängig von der Wanddicke der umgeformten Platine, der Formänderung im Formübergang und abhängig vom Werkstoff derart ausgewählt wird, dass die maximale Blechdickenänderung in axialer Richtung des Hohlkörpers, insbesondere im Bereich des Formübergangs (8), ± 15% beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Vorformkörper (1) in mindestens einem xialabschnitt (2,3) die Außen- und Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Funktionselemente und/oder Nebenformelemente in den herzustellenden Hohlkörper eingebracht werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Herstellung des Vorformkörpers (1) Platinen aus Stahl, einer Stahllegierung, insbesondere aus hochfesten Stählen verwendet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Vorformkörper (1) aus "Tailored Blanks" hergestellt wird.
  6. Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt (2) mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt (3) mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte (2,3) in Axialrichtung des Hohlkörpers über einen im weventlichen in einer Radialebene verlaufenden Formübergang (8), d.h. über einen Formübergang, welcher zur Senkrechten zur Axialrichtung eine Abweichung von maximal +/- 20° aufweist, aneinander angrenzen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein erstes Gesenk (10) zur Herstellung eines Vorformkörpers (1) aus einer Platine unter Verwendung der Einrolltechnik oder des U-O-Umformenverfahrens vorgesehen ist, wobei das erste Gesenk (10) so ausgebildet ist, dass der Vorformkörper (1) mindestens einen sich in Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt (2,3) angeordneten Übergangsbereich (4) aufweist und im Übergangsbereich (4) sich die Querschnittsfläche des Vorformkörpers (1) von der Querschnittsfläche des ersten Axialabschnitts (2) in die Querschnittsfläche des zweiten Axialabschnitts (3) vorzugsweise kontinuierlich ändert, und mindestens ein zweites Gesenk (5) zur Aufnahme des hergestellten Vorformkörpers (1) mit einem Formdorn (7) vorgesehen ist, wobei das zweite Gesenk (5) die äußere Endform des Hohlkörpers aufweist, der Formdorn (7) die innere Endform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und der Formdorn (7) relativ zum zweiten Gesenk (5) axial verschiebbar
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste und/oder das zweite Gesenk (10, 5) und/oder der Formdorn (7) Mittel zur Einbringung von Funktions - und/oder Nebenformelementen in den Hohlkörper aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Mittel zum automatischen Transport einer Platine in das erste Gesenk (10) der Vorrichtung (9) und/oder Mittel zum Einlegen des Vorformkörpers in das zweite Gesenk und/oder Mittel zur Entnahme des Hohlkörpers aus dem zweiten Gesenk vorgesehen sind.
  9. Hohlkörper aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt (2) mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt (3) mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte (2, 3) des Hohlkörpers über einen in einer Radialebene verlaufenden Formübergang (8) miteinander verbunden sind, hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, wobei die maximale Blechdickenänderung in axialer Richtung des Hohlkörpers, insbesondere im Bereich des Formübergangs (8) +/- 15 % beträgt.
  10. Hohlkörper nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlkörper aus Stahl, einer Stahllegierung und/oder hochfesten Stählen besteht.
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