EP3020491A1 - Verfahren zum Umformen von Aluminiumblechen - Google Patents

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EP3020491A1
EP3020491A1 EP14003846.4A EP14003846A EP3020491A1 EP 3020491 A1 EP3020491 A1 EP 3020491A1 EP 14003846 A EP14003846 A EP 14003846A EP 3020491 A1 EP3020491 A1 EP 3020491A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
forming
die
room
punch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14003846.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Loipetsberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to EP14003846.4A priority Critical patent/EP3020491A1/de
Publication of EP3020491A1 publication Critical patent/EP3020491A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools

Definitions

  • the invention relates to a method for forming an aluminum and / or aluminum alloy aluminum sheet, wherein the aluminum sheet is formed by means of a forming tool, wherein the forming tool has a horrmatrize, a tool punch and located between the horrmatrize and the tool die tool space, wherein the horrmatrize and / or the tool die are cooled, wherein the aluminum sheet is introduced into the tool space, wherein the tool die and the die are relatively moved relative to each other for forming the in the tool space aluminum sheet, and wherein the forming tool after the deformation of the aluminum sheet by moving apart of the tool die and the tool punch open and the formed aluminum sheet is removed.
  • Object of the present invention is therefore to improve a method of the type mentioned in that the above-mentioned problems are avoided.
  • a substantially water vapor-free atmosphere is created in the tool room into which the aluminum sheet is introduced and in which it is shaped.
  • substantially free of steam should mean that the dew point of the atmosphere is below -40 ° C. or preferably below -50 ° C.
  • the atmosphere in the tool room is so dry that it does not or only slightly to condensation or ice on the forming tool.
  • a “dry gas” is accordingly understood to mean a gas whose water content is less than 30 vppm.
  • the aluminum sheet to be formed is introduced into the tool space between a tool die and a tool punch. Subsequently, the tool die and the tool punch are moved towards each other, so that the aluminum sheet located between the tool die and the tool punch is shaped into a shaped part according to the shape of the tool die and the tool punch. In practice, this is only one of the two parts of the forming tool, usually the tool punch, moves while the tool die or the other part of the forming tool remains in its position. But it is also possible to move both tool die and tool punches.
  • the forming tool has a tool die, a tool punch and an intermediate sheet holder.
  • the aluminum sheet to be formed is introduced into the tool space between the tool die, the blank holder and the tool punch.
  • the tool die, the sheet holder and the tool punch are moved towards each other, so that the aluminum sheet located between the tool die and the tool punch is reshaped into a shaped part according to the shape of the tool die and the tool punch.
  • only two of the three parts of the forming tool usually the tool die and the blank holder, are moved while the tool punch remains in its position. But it is also possible to move both tool die, blank holder and tool punch.
  • a substantially vapor-free atmosphere is created. This is achieved by introducing a dry gas, preferably an inert gas, into the tool room.
  • a dry gas preferably an inert gas
  • the supply of the dry gas can be carried out by appropriate feeds in the tool space located between the tool die and the tool punch or via suitable gas feeds in the tool punch, in the sheet holder or in the tool die.
  • a higher amount of dry gas introduced into the tool room than when the forming tool is closed preferably before and after the actual forming process, while the forming tool is opened or opened, that is, while the tool punch, the blank holder and the tool die are removed from each other or already from each other are removed and the formed aluminum sheet is released.
  • a smaller amount of dry gas is introduced.
  • dry gas for example inert gas
  • inert gas is supplied only in this phase.
  • the inert gas is thus supplied in the same cycle as the forming tool is opened and closed.
  • the forming tool is located in a press room.
  • the press room forms an enclosure around the forming tool, whereby the forming tool and the tool room are even better protected against the entry of moisture. It is also advantageous to keep the moisture content of the atmosphere in the press room low. It has therefore proven to be advantageous to supply the press room with a dry gas, for example an inert gas.
  • the tool die, the sheet holder and / or the tool punch are cooled with a cryogenic fluid, in particular with liquid nitrogen.
  • a cryogenic fluid in particular with liquid nitrogen.
  • corresponding cooling channels are provided in the tool die, the sheet holder or in the tool punch through which the cryogenic fluid flows.
  • the cryogenic fluid emerging from the tool die or from the tool punch is then preferably conducted in the gaseous state into the tool space and / or the press space.
  • nitrogen or argon are supplied as inert gas to the tool room and / or the press room.
  • Nitrogen has the advantage of being inexpensive.
  • Argon has the advantage that it is heavier than air and thus does not easily escape when opening and closing the forming tool.
  • a press room enclosing the forming tool can be made accessible or non-accessible.
  • a steam-free gas mixture preferably a gas mixture consisting of nitrogen and oxygen, more preferably a gas mixture consisting of 75 to 83% by volume of nitrogen and 17 to 25% by volume of oxygen, more preferably synthetic air of 79% by volume of nitrogen and 21% by volume Supplied oxygen.
  • the pre-cooling can be done for example by immersion in a cryogenic gas, in particular in liquid nitrogen, and / or spraying with a cryogenic gas, in particular with liquid nitrogen.
  • the aluminum sheet may be pre-cooled by contact with at least one cooled plate.
  • the aluminum sheet is pre-cooled by contact cooling with a plate or usually between two plates.
  • This type of pre-cooling has the advantage that the space requirement is relatively low.
  • This contact cooling is particularly advantageous when the plate (s) is / are cooled by a cryogenic fluid flowing through cooling channels in the plate (s). The emerging from the cooling channels fluid can then be supplied to the tool room and / or the press room and thus continue to be used.
  • the described contact cooling between plates is slower compared to direct cooling by immersion or spraying with a cryogenic gas. It is therefore advantageous to provide several such contact cooler in parallel. Further, the heat transfer from the plate or plates to the aluminum sheet can be increased by pressing the plates and the aluminum sheet together.
  • a system for forming aluminum sheets 1 is shown schematically.
  • the aluminum sheets 1 are in this case transported along a transport path 2 through the system or moved by means of a robot.
  • the aluminum sheets 1 are passed through a bath 3 with liquid nitrogen, wherein the aluminum sheets 1 by heat exchange with the liquid nitrogen to a temperature of, for example, -150 ° C, preferably to -196 ° C, are cooled down.
  • the bath 3 can be refilled from a nitrogen tank 4 or another nitrogen tank via line 5.
  • the bath 3 is surrounded by a housing 6, so that evaporating nitrogen is not lost to the environment, but is first collected by the enclosure 6.
  • Gaseous nitrogen can flow out of the housing 6 into the press room 7 via a gas passage opening 8 or through the opening for the conveyor belt 2.
  • the bath 3 with liquid nitrogen can also be used to apply powdery lubricant on the aluminum sheets 1.
  • the powdered lubricants are added to the liquid nitrogen for this purpose.
  • a forming tool 9 with a tool die 10 a blank holder xx and a tool punch 11 is provided. Between the tool die 10, the sheet holder 21 and the tool punch 11 is a tool room 12 for receiving the aluminum sheets 1 to be formed.
  • the transport path 2 for the aluminum sheets 1 passes first through the nitrogen bath 3 and then through the press room 6 and the tool room 12.
  • the forming tool 9 comprises the three parts: tool die 10, sheet holder 21 and tool punch 11.
  • the aluminum sheet 1 is clamped between the tool die 10 and the sheet holder 21 and then pulled by the tool punch 11 into the tool die 10 and thereby pressed into the desired shape.
  • the tool punch 11, the sheet holder 21 and the tool die 10 can be moved relative to each other.
  • Both the tool punch 11, the sheet holder 21 and the tool die 10 are provided with cooling channels 13, 14, 22, is passed through the liquid nitrogen from the nitrogen tank 4.
  • the tool punch 11, the sheet holder 21 and the tool die 10 are thereby likewise cooled down to cryogenic temperatures of, for example, -150 ° C.
  • the deformation of the aluminum sheets 1 in the forming tool 9 is thus carried out in a preferred for the transformation of aluminum temperature range.
  • the forming tool may further be provided with a thermal insulation, not shown in the drawing.
  • the tool room 12 is rendered inert in the cycle of the forming tool 9 with nitrogen gas.
  • the nitrogen emerging from the cooling channels 13, 14, 22 in the tool die 10, the sheet holder 21 and the tool punch 11 is conducted via gas feeds 15, 16 into the tool space 12.
  • the tool space 12 is flushed and rendered inert via the gas feeds 15, 16 with nitrogen gas. Any existing moisture is blown out of the tool room 12 and the entry of moisture into the tool room 12 is prevented.
  • the press room 7 is shielded against the entry of moisture.
  • part of the nitrogen emerging from the cooling channels 13, 14, 22 is conducted into the press room 7.
  • a nitrogen supply 18 for supplying gaseous nitrogen from the nitrogen tank 4 is provided.
  • the press room 7 can also be made walkable depending on the size. For safety reasons, it is favorable to provide a breathable atmosphere in the press room 7. Therefore, a tank or a gas bottle or a cylinder bundle 19 are provided with oxygen, which are connected via an oxygen line 20 to the press room 7. As much oxygen is supplied to the press room 7 via the oxygen line 20 that an atmosphere having an oxygen content of 21% by volume is present in the press room 7. About the various nitrogen supplies 8, 15, 16, 17, 18 and the oxygen supply 20 is the press room 7 so in Result synthetic air supplied with 21% by volume of oxygen and 79% by volume of nitrogen. Entering the press room 7 is thus possible safely. As an additional safety feature, an oxygen sensor is provided, with the aid of which the oxygen content in the press room is monitored.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Aluminiumblechs, wobei das Aluminiumblech mittels eines Umformwerkzeugs (9) umgeformt wird, wobei das Umformwerkzeug (9) eine Werkzeugmatrize (10), einen Werkzeugstempel (11) und einen zwischen der Werkzeugmatrize (10) und dem Werkzeugstempel (11) befindlichen Werkzeugraum (12) aufweist, wobei die Werkzeugmatrize (10) und/oder der Werkzeugstempel (11) gekühlt werden, und wobei dem Werkzeugraum (12) ein trockenes Gas zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Aluminiumblechs, wobei das Aluminiumblech mittels eines Umformwerkzeugs umgeformt wird, wobei das Umformwerkzeug eine Werkzeugmatrize, einen Werkzeugstempel und einen zwischen der Werkzeugmatrize und dem Werkzeugstempel befindlichen Werkzeugraum aufweist, wobei die Werkzeugmatrize und/oder der Werkzeugstempel gekühlt werden, wobei das Aluminiumblech in den Werkzeugraum eingebracht wird, wobei die Werkzeugmatrize und der Werkzeugstempel zur Umformung des in dem Werkzeugraum befindlichen Aluminiumblechs relativ auf einander zu bewegt werden, und wobei das Umformwerkzeug nach der Umformung des Aluminiumblechs durch Auseinanderbewegen der Werkzeugmatrize und des Werkzeugstempels geöffnet und das umgeformte Aluminiumblech entnommen wird.
  • Zur Verbesserung der Umformbarkeit von Aluminiumblechen ist es bekannt, die Aluminiumbleche zu kühlen und in gekühltem Zustand umzuformen. Insbesondere bei Temperaturen unter -100 °C zeigt Aluminium eine hohe Dehnbarkeit und Zugfestigkeit, so dass sich das Material besonders gut umformen lässt. So wird beispielsweise in der EP 2581466 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus einem eine Aluminiumlegierung aufweisenden Aluminiumblechs vorgeschlagen, bei dem das Aluminiumblech vor seiner Umformung vorgekühlt wird.
  • Bei einem solchen kalten Umformverfahren besteht jedoch das Problem, dass sich Luftfeuchtigkeit an den kalten Aluminiumblechen, dem Umformwerkzeug oder anderen Anlagenteilen niederschlägt oder es sogar zu Eisanlagerungen kommt. Bei den während der Umformung des Blechs vorliegenden hohen Drücken werden die Feuchtigkeit oder die Eisablagerungen auf das Aluminiumblech gepresst und führen zu qualitativ mangelhaften Blechoberflächen. Das Eis baut sich zudem in den Werkzeugen auf, wodurch die Maßhaltigkeit der Werkzeuge nicht mehr gegeben ist und die Aluminiumbleche nicht mit den gewünschten Abmessungen umgeformt werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass oben genannte Probleme vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Umformen eines Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Aluminiumblechs gelöst, wobei das Aluminiumblech mittels eines Umformwerkzeugs umgeformt wird, wobei das Umformwerkzeug eine Werkzeugmatrize, einen Werkzeugstempel und einen zwischen der Werkzeugmatrize und dem Werkzeugstempel befindlichen Werkzeugraum aufweist, wobei die Werkzeugmatrize und/oder der Werkzeugstempel gekühlt werden,
    • wobei das Aluminiumblech in den Werkzeugraum eingebracht wird,
    • wobei die Werkzeugmatrize und der Werkzeugstempel zur Umformung des in dem Werkzeugraum befindlichen Aluminiumblechs relativ auf einander zu bewegt werden, und
    • wobei das Umformwerkzeug nach der Umformung des Aluminiumblechs durch Auseinanderbewegen der Werkzeugmatrize und des Werkzeugstempels geöffnet und das umgeformte Aluminiumblech entnommen wird,
    und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Werkzeugraum ein trockenes Gas zugeführt wird.
  • Erfindungsgemäß wird in dem Werkzeugraum, in den das Aluminiumblech eingebracht und in dem es umgeformt wird, eine im Wesentlichen wasserdampffreie Atmosphäre geschaffen. "Im Wesentlichen wasserdampffrei" soll hierbei bedeuten, dass der Taupunkt der Atmosphäre unterhalb von -40°C oder bevorzugt unter -50°C liegt. Die Atmosphäre in dem Werkzeugraum ist damit so trocken, dass es nicht oder nur unwesentlich zu Kondensation oder Eisbildung auf dem Umformwerkzeug kommt. Unter einem "trockenen Gas" wird entsprechend ein Gas verstanden, dessen Wassergehalt weniger als 30 vppm beträgt.
  • Gemäß der Erfindung wird das umzuformende Aluminiumblech in den Werkzeugraum zwischen einer Werkzeugmatrize und einem Werkzeugstempel eingebracht. Anschließend werden die Werkzeugmatrize und der Werkzeugstempel aufeinander zu bewegt, so dass das zwischen der Werkzeugmatrize und dem Werkzeugstempel befindliche Aluminiumblech entsprechend der Form der Werkzeugmatrize und des Werkzeugstempels zu einem Formteil umgeformt wird. In der Praxis wird hierbei nur eines der beiden Teile des Umformwerkzeugs, meist der Werkzeugstempel, bewegt, während die Werkzeugmatrize bzw. das andere Teil des Umformwerkzeugs in seiner Position verbleibt. Es ist aber ebenso möglich, sowohl Werkzeugmatrize als auch Werkzeugstempel zu bewegen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Umformwerkzeug eine Werkzeugmatrize, einen Werkzeugstempel und einen dazwischen liegenden Blechhalter auf. Das umzuformende Aluminiumblech wird in den Werkzeugraum zwischen der Werkzeugmatrize, dem Blechhalter und dem Werkzeugstempel eingebracht. Anschließend werden die Werkzeugmatrize, der Blechhalter und der Werkzeugstempel aufeinander zu bewegt, so dass das zwischen der Werkzeugmatrize und dem Werkzeugstempel befindliche Aluminiumblech entsprechend der Form der Werkzeugmatrize und des Werkzeugstempels zu einem Formteil umgeformt wird. In der Praxis werden hierbei nur zwei der drei Teile des Umformwerkzeugs, meist die Werkzeugmatrize und der Blechhalter, bewegt, während der Werkzeugstempel in seiner Position verbleibt. Es ist aber ebenso möglich, sowohl Werkzeugmatrize, Blechhalter als auch Werkzeugstempel zu bewegen.
  • Im Werkzeugraum wird eine im Wesentlichen wasserdampffreie Atmosphäre geschaffen. Dies wird dadurch erreicht, dass ein trockenes Gas, vorzugsweise ein Inertgas, in den Werkzeugraum eingeleitet wird. Die Zuführung des trockenen Gases kann durch entsprechende Zuführungen in den zwischen der Werkzeugmatrize und dem Werkzeugstempel befindlichen Werkzeugraum oder über geeignete Gaszuführungen im Werkzeugstempel, im Blechhalter oder in der Werkzeugmatrize erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vor und/oder nach dem eigentlichen Umformvorgang, vorzugsweise vor und nach dem eigentlichen Umformvorgang, während das Umformwerkzeug geöffnet ist oder geöffnet wird, das heißt während der Werkzeugstempel, der Blechhalter und die Werkzeugmatrize voneinander entfernt werden oder bereits voneinander entfernt sind und das umgeformte Aluminiumblech frei gegeben wird, eine höhere Menge an trockenem Gas in den Werkzeugraum eingeleitet als bei geschlossenem Umformwerkzeug. Bei geschlossenem Umformwerkzeug wird dagegen eine geringere Menge an trockenem Gas eingeleitet.
  • Von Vorteil wird nur in dieser Phase trockenes Gas, beispielsweise Inertgas, zugeführt. Die Inertgaszuführung erfolgt also im selben Takt wie das Umformwerkzeug geöffnet und geschlossen wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform befindet sich das Umformwerkzeug in einem Pressenraum. Der Pressenraum bildet eine Einhausung um das Umformwerkzeug, wodurch das Umformwerkzeug und der Werkzeugraum noch besser gegen den Eintritt von Feuchtigkeit geschützt werden. Hierbei ist es weiterhin von Vorteil, auch den Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre im Pressenraum niedrig zu halten. Es hat sich daher als günstig erwiesen, auch dem Pressenraum ein trockenes Gas, zum Beispiel ein Inertgas, zuzuführen.
  • Die Anforderungen an die Wasserdampffreiheit im Pressenraum sind nicht so hoch wie die an die Atmosphäre im Werkzeugraum. Aus ökonomischen Gründen kann daher das Inertgas, welches zunächst dem Werkzeugraum zur Inertisierung zugeführt wurde, anschließend zur Inertisierung des Pressenraums wiederverwendet werden.
  • In einer weiteren Variante werden die Werkzeugmatrize, der Blechhalter und/oder der Werkzeugstempel mit einem kryogenen Fluid, insbesondere mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Hierzu sind in der Werkzeugmatrize, dem Blechhalter beziehungsweise in dem Werkzeugstempel entsprechende Kühlkanäle vorgesehen, durch die das kryogene Fluid fließt. Das aus der Werkzeugmatrize beziehungsweise aus dem Werkzeugstempel austretende kryogene Fluid wird anschließend bevorzugt in gasförmigem Zustand in den Werkzeugraum und/oder den Pressenraum geleitet.
  • Vorzugsweise werden Stickstoff oder Argon als Inertgas dem Werkzeugraum und / oder dem Pressenraum zugeführt. Stickstoff hat hierbei den Vorteil, kostengünstig zu sein. Argon hat den Vorteil, dass es schwerer als Luft ist und damit beim Öffnen und Schließen des Umformwerkzeugs nicht so leicht entweicht.
  • Je nach Größe des Umformwerkzeugs kann ein das Umformwerkzeug einhausender Pressenraum begehbar oder nicht begehbar ausgebildet sein. Im Falle eines begehbaren Pressenraums ist es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft, im Pressenraum eine sauerstoffhaltige Atmosphäre vorzusehen. Von Vorteil wird daher dem Pressenraum ein wasserdampffreies Gasgemisch, bevorzugt ein Gasgemisch bestehend aus Stickstoff und Sauerstoff, besonders bevorzugt ein Gasgemisch bestehend aus 75bis 83 Vol-% Stickstoff und 17 bis 25 Vol-% Sauerstoff, besonders bevorzugt synthetische Luft aus 79 Vol-% Stickstoff und 21 Vol-% Sauerstoff zugeführt.
  • Es hat sich ebenfalls als günstig erwiesen, das Aluminiumblech vorzukühlen. Die Vorkühlung kann beispielsweise durch Eintauchen in ein kryogenes Gas, insbesondere in flüssigen Stickstoff, und/oder Besprühen mit einem kryogenen Gas, insbesondere mit flüssigem Stickstoff, erfolgen.
  • Gemäß einer alternativen oder ergänzenden Aüsführungsform kann das Aluminiumblech durch Kontakt mit mindestens einer gekühlten Platte vorgekühlt werden. Das Aluminiumblech wird hierbei durch Kontaktkühlung mit einer Platte oder in der Regel zwischen zwei Platten vorgekühlt. Diese Art der Vorkühlung hat den Vorteil, dass der Raumbedarf relativ gering ist. Besonders vorteilhaft ist diese Kontaktkühlung, wenn die Platte(n) durch ein kryogenes Fluid gekühlt wird/werden, welches durch Kühlkanäle in der Platte(n) strömt. Das aus den Kühlkanälen austretende Fluid kann anschließend dem Werkzeugraum und/oder dem Pressenraum zugeführt und damit weiterverwendet werden.
  • Die beschriebene Kontaktkühlung zwischen Platten ist langsamer im Vergleich zu einer Direktkühlung durch Eintauchen oder Besprühen mit einem kryogenen Gas. Es ist daher von Vorteil, mehrere solcher Kontaktkühler parallel vorzusehen. Ferner kann die Wärmeübertragung von der oder den Platten auf das Aluminiumblech erhöht werden, indem man die Platten und das Aluminiumblech zusammenpresst.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Details der Erfindung werden im Folgenden anhand des schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei zeigt die
    • Figur
    eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In der Figur ist schematisch eine Anlage zum Umformen von Aluminiumblechen 1 dargestellt. Die Aluminiumbleche 1 werden hierbei entlang einer Transportbahn 2 durch die Anlage transportiert oder mit Hilfe eines Roboters bewegt.
  • Zunächst werden die Aluminiumbleche 1 durch ein Bad 3 mit flüssigem Stickstoff geführt, wobei die Aluminiumbleche 1 durch Wärmeaustausch mit dem flüssigen Stickstoff auf eine Temperatur von beispielsweise -150°C, vorzugsweise auf -196°C, herabgekühlt werden. Das Bad 3 kann aus einem Stickstofftank 4 oder einem anderweitigen Stickstoffbehälter über Leitung 5 nachgefüllt werden. Das Bad 3 ist von einer Einhausung 6 umgeben, so dass verdampfender Stickstoff nicht an die Umgebung verloren geht, sondern zunächst von der Einhausung 6 aufgefangen wird. An die Einhausung 6 grenzt ein Pressenraum 7 an. Über eine Gasdurchtrittsöffnung 8 oder durch die Öffnung für das Transportband 2 kann gasförmiger Stickstoff aus der Einhausung 6 in den Pressenraum 7 strömen.
  • Das Bad 3 mit flüssigem Stickstoff kann man auch dazu nutzen, um pulverförmige Schmiermittel auf den Aluminiumblechen 1 aufzubringen. Die pulverförmigen Schmierstoffe werden hierzu dem flüssigen Stickstoff beigemischt.
  • Im Pressenraum 7 ist ein Umformwerkzeug 9 mit einer Werkzeugmatrize 10, einem Blechhalter xx und einem Werkzeugstempel 11 vorgesehen. Zwischen der Werkzeugmatrize 10, dem Blechhalter 21 und dem Werkzeugstempel 11 befindet sich ein Werkzeugraum 12 zur Aufnahme der umzuformenden Aluminiumbleche 1. Die Transportbahn 2 für die Aluminiumbleche 1 verläuft entsprechend zunächst durch das Stickstoffbad 3 und anschließend durch den Pressenraum 6 und den Werkzeugraum 12.
  • Das Umformwerkzeug 9 umfasst die drei Teile: Werkzeugmatrize 10, Blechhalter 21 und Werkzeugstempel 11. Das Aluminiumblech 1 wird zwischen der Werkzeugmatrize 10 und dem Blechhalter 21 eingeklemmt und dann vom Werkzeugstempel 11 in die Werkzeugmatrize 10 gezogen und dabei in die gewünschte Form gepresst. Hierzu können der Werkzeugstempel 11, der Blechhalter 21 und die Werkzeugmatrize 10 relativ zueinander bewegt werden.
  • Sowohl der Werkzeugstempel 11, der Blechhalter 21 als auch die Werkzeugmatrize 10 sind mit Kühlkanälen 13, 14, 22 versehen, durch die flüssiger Stickstoff aus dem Stickstofftank 4 geleitet wird. Der Werkzeugstempel 11, der Blechhalter 21 und die Werkzeugmatrize 10 werden dadurch ebenfalls auf kryogene Temperaturen von beispielsweise -150 °C heruntergekühlt. Die Umformung der Aluminiumbleche 1 in dem Umformwerkzeug 9 erfolgt damit in einem für die Umformung von Aluminium bevorzugten Temperaturbereich. Das Umformwerkzeug kann weiterhin mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten thermischen Isolierung versehen sein.
  • Der Werkzeugraum 12 wird im Takt des Umformwerkzeugs 9 mit Stickstoffgas inertisiert. Hierzu wird der aus den Kühlkanälen 13, 14, 22 in der Werkzeugmatrize 10, dem Blechhalter 21 und dem Werkzeugstempel 11 austretende Stickstoff über Gaszuführungen 15, 16 in den Werkzeugraum 12 geleitet. Jedes Mal wenn Werkzeugstempel 11, Blechhalter 21 und Werkzeugmatrize 10 voneinander weg bewegt werden und den Werkzeugraum 12 frei geben, wird der Werkzeugraum 12 über die Gaszuführungen 15, 16 mit Stickstoffgas gespült und inertisiert. Eventuell vorhandene Feuchtigkeit wird aus dem Werkzeugraum 12 geblasen und der Eintritt von Feuchtigkeit in den Werkzeugraum 12 wird verhindert.
  • Zusätzlich wird auch der Pressenraum 7 gegen den Eintritt von Feuchtigkeit abgeschirmt. Hierzu wird ein Teil des aus den Kühlkanälen 13, 14, 22 austretenden Stickstoffs in den Pressenraum 7 geleitet. Außerdem besteht zwischen der Einhausung 6 über dem Stickstoffbad 3 und dem Pressenraum 7 eine Verbindung 8, über die Stickstoffgas in den Pressenraum 7 übertreten kann. Schließlich ist eine Stickstoffzuführung 18 zur Zuführung von gasförmigem Stickstoff aus dem Stickstofftank 4 vorgesehen.
  • Der Pressenraum 7 kann je nach Größe auch begehbar ausgeführt sein. Aus Sicherheitsgründen ist es dann günstig, im Pressenraum 7 eine atembare Atmosphäre vorzusehen. Daher sind ein Tank oder eine Gasflasche oder ein Flaschenbündel 19 mit Sauerstoff vorgesehen, welche über eine Sauerstoffleitung 20 an den Pressenraum 7 angeschlossen sind. Über die Sauerstoffleitung 20 wird dem Pressenraum 7 soviel Sauerstoff zugeführt, dass im Pressenraum 7 eine Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von 21 Vol-% vorliegt. Über die verschiedenen Stickstoffzuführungen 8, 15, 16, 17, 18 und die Sauerstoffzuführung 20 wird dem Pressenraum 7 damit im Ergebnis synthetische Luft mit 21 Vol-% Sauerstoff und 79 Vol-% Stickstoff zugeführt. Das Betreten des Pressenraums 7 ist somit gefahrlos möglich. Als zusätzliches Sicherheitsmerkmal ist ein Sauerstoffsensor vorgesehen, mit dessen Hilfe der Sauerstoffgehalt im Pressenraum überwacht wird.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Umformen eines Aluminium und/oder eine Aluminiumlegierung aufweisenden Aluminiumblechs, wobei das Aluminiumblech mittels eines Umformwerkzeugs umgeformt wird, wobei das Umformwerkzeug eine Werkzeugmatrize, einen Werkzeugstempel und einen zwischen der Werkzeugmatrize und dem Werkzeugstempel befindlichen Werkzeugraum aufweist, wobei die Werkzeugmatrize und/oder der Werkzeugstempel gekühlt werden,
    - wobei das Aluminiumblech in den Werkzeugraum eingebracht wird,
    - wobei die Werkzeugmatrize und der Werkzeugstempel zur Umformung des in dem Werkzeugraum befindlichen Aluminiumblechs relativ auf einander zu bewegt werden, und
    - wobei das Umformwerkzeug nach der Umformung des Aluminiumblechs durch Auseinanderbewegen der Werkzeugmatrize und des Werkzeugstempels geöffnet und das umgeformte Aluminiumblech entnommen wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dem Werkzeugraum ein trockenes Gas zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug einen Blechhalter aufweist, wobei sich der Werkzeugraum zwischen der Werkzeugmatrize, dem Werkzeugstempel und dem Blechhalter befindet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeugraum in dem Zeitraum, in dem das Umformwerkzeug ganz oder teilweise geöffnet ist, mehr trockenes Gas zugeführt wird als in dem Zeitraum, in dem das Umformwerkzeug geschlossen ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das trockene Gas in dem Zeitraum, bevorzugt nur in diesem Zeitraum, in dem das Umformwerkzeug geöffnet wird oder geöffnet ist, dem Werkzeugraum zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Umformwerkzeug in einem Pressenraum befindet und dass dem Pressenraum ein trockenes Gas zugeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeugraum und/oder dem Pressenraum ein Inertgas, Stickstoff oder Argon als trockenes Gas zugeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das trockene Gas zuerst dem Werkzeugraum und anschließend dem Pressenraum zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pressenraum ein wasserdampffreies Gasgemisch, bevorzugt ein Gasgemisch bestehend aus Stickstoff und Sauerstoff, besonders bevorzugt ein Gasgemisch bestehend aus 75 bis 83 Vol-% Stickstoff und 17 bis 25 Vol-% Sauerstoff, zugeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmatrize und/oder der Blechhalter und/oder der Werkzeugstempel Kühlkanäle aufweisen, dass ein kryogenes Fluid, insbesondere flüssiger Stickstoff, durch die Kühlkanäle geleitet wird und dass das aus den Kühlkanälen austretende kryogene Fluid dem Werkzeugraum und/oder dem Pressenraum zugeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumblech vor der Umformung vorgekühlt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumblech durch Eintauchen in ein kryogenes Gas, insbesondere in flüssigen Stickstoff, und/oder Besprühen mit einem kryogenen Gas, insbesondere mit flüssigem Stickstoff, vorgekühlt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumblech durch Kontakt mit mindestens einer gekühlten Platte vorgekühlt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kalte Platte mit einem kryogenen Gas, insbesondere flüssigem Stickstoff, gekühlt wird.
EP14003846.4A 2014-11-14 2014-11-14 Verfahren zum Umformen von Aluminiumblechen Withdrawn EP3020491A1 (de)

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