NO312539B1 - Pressformsammenstilling av hydroformingstype, og fremgangsmåte for klemfri rörforming - Google Patents

Abstract

En pressformsammentilling som har formstrukturer, som ved samvirkning kan avgrense et formhulrom, hvori et metallisk rørremne kan bli anbragt. En første formstruktur er bevegelig for å tette formhulrommet, og etter at formhulrommet er tettet, er de første og andre formstrukturene bevegelige for å redusere tverrsnittsarealet til formhulrommet, og dermed deformere det metalliske røremnet inne i formhulrommet.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører pressformsammenstilling av hydroformingstype, og fremgangsmåte for klemfri rørforming, i henholdsvis krav 1 og 11.

Fremgangsmåter av hydroformingstype er vanligvis kjent som et middel for å utforme et metallisk røremne til en rørkomponent som har en forutbestemt utførelse. En typisk hydroformingsoperasjon involverer plassering av et metallisk røremne i et hulrom på en hydroformingsform, og tilveiebringer høytrykksfluid til det indre av emnet for å forårsake at emnet ekspandererer utover for å tilpasse seg overflatene som avgrenses av formhulrommet. Mer spesifikt blir de motsatte langsgående endene av det metalliske røremnet tettet, og vann under høyt trykk blir tilveiebragt gjennom en hydroformingsåpning eller dyse som tetter en av rørendene. Fluidet tilveiebragt inne i røret blir trykksatt ved hjelp av en konvensjonell forsterker.

Pressformsammenstillingen inkluderer typisk en nedre formhalvdel og en øyre formhalvdel. Den øvre formhalvdelen beveges nedover for å samvirke med den nedre formhalvdelen, for å danne det forseglede formhulrommet derimellom. Det metalliske røremnet er plassert i den nedre formhalvdelen før den øvre formhalvdelen blir senket for å forsegle røremnet inne i hulrommet.

For mange bruksområder blir røremnet, som typisk har et sirkulært tverrsnitt, hydroformet til en rørformet del eller komponent som har kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt som definert av formens hulrom. Fordi omkretsen til røremnet er vesentlig mindre enn omkretsen til overflatene som avgrenser formens hulrom, er det ofte ønskelig å presse eller deformere rørement inne i formens hulrom når den øvre formhalvdelen senkes for å forsegle formens hulrom. Ønsket om til en viss grad å deformere røremnet inne i formens hulrom før røret settes under trykk for ekspansjon, stammer delvis fra behovet for å tilpasse tverrsnittsomkretsen av røremnet nærmere til tverrsnittsomkretsen av overflatene som avgrenser støpeformens hulrom for å minske behovet for å ekspandere eller strekke metallmaterialet til røremnet under hydroformingsoperasjonens trykkfase. I tillegg letter tilveiebringelse av et røremne med en tverrsnittsomkrets som er mere nøyaktig tilpasset den på et støpeformshulrom (som kan bli betraktet som å tilveiebringe litt "slakk" i metallmaterialet for å lette ekspansjon derav i tilpasning til støpeformens hulrom) evnen til ekspansjon av røremnet inn i de "vanskelige" hjørnene av støpeformens hulrom.

Et problem som oppstår under deformasjonen av røremnet ved lukning av støpeformens hulrom, er muligheten for at det deformerte røremnet kan bli klemt mellom de øvre og nedre støpeformhalvdelene når støpeformen tettes. En løsning for dette potensielle problemet er beskrevet i US-patent nr. 4,829,803. Dette patentet beskriver et arrangement hvori røremnet må bli tilstrekkelig trykksatt før den nedre formhalvdelen senkes, og den ytre overflaten av emnet må bli tilstrekkelig glattet, slik at det indre trykket i røremnet før den øvre formhalvdelen lukkes, i det minste er tilstrekkelig til å overvinne friksjonskreftene som virker på røremnet ved hjelp av formpartiene når disse stenges. Denne konstruksjonen gjør at det indre trykket inne i røremnet og glattheten til ulike friksjonsoverflater til en viss grad blir kritiske. Fordi formsammenstillingen deformerer røret før formhulrommet tettes, vil i tillegg klemmeproblemet fortsatt være mulig.

Et alternativt forslag i US-patent nr. 5,339,667 krever på samme måten deformering av røremnet før støpeformshulrommet tettes. Dette igjen gir en mulighet til at røret klemmes ved lukning av formhulrommet. Dette patentet tilveiebringer i tillegg et formhulrom med svært spesifikke konturer for å ta i betraktning muligheten av å klemme røremnet. Bare rørkomponenter med begrenset form kan derfor bli dannet ved hjelp av denne prosessen.

US-patent nr. 5,239,852 tilveiebringer et annet forslag for å løse dette problemet. I dette arrangementet må imidlertid to formstrukturer komme sammen med en svært høy grad av presisjon for å sikre at hver av sideveggene til formhulrommet kommer i umiddelbar nærhet med de tettende overflatene på den motsatte formstruktur. I tillegg tilveiebringer denne konstruksjonen en svært spiss vinkel i overgangen mellom kanten og bakstykket til formstrukturene. Dette hjørnet, som dannes ved en slik spiss vinkel, tilveiebringer et relativt svakt parti på formstrukturen, som kan bli utsatt for avskalling eller brudd etter lang tids bruk.

Det er et mål med oppfinnelsen å overvinne vanskelighetene i den tidligere kjente teknikk, som bemerket ovenfor. Den foreliggende oppfinnelse oppnår dette ved å tilveiebringe minst tre separate fomslrukturer som ved samvirkning avgrenser et formhulsom hvori et metallisk røremne kan bli anbragt. Den første formstrukturen er bevegelig for å tette formhulrommet, og etter at formhulrommet er tettet, er første og andre formstrukturer bevegelige for å redusere tverrsnittsarealet av formhulrommet og derved deformere det metalliske røremnet inne i formhuhommet.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse, er også to bevegelige formstrukturer og en enkelt fast formstruktur tilveiebragt for å avgrense formhulrommet. Relativ bevegelse mellom de første og andre bevegelige strukturer tetter hulrommet. Etter at hulrommet er tettet, reduserer bevegelse av den første formstrukturen i forhold til den faste formstrukturen tverrsnittsarealet til formhulrommet for å deformere metallrøret i formhulrommet.

Det er ytterligere mål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for å hydroforme et metallrør. Fremgangsmåten innbefatter å plassere metallrøret i en formsammenstilling av hydroformingstypen som har tre separate formstrukturer, og der de tre strukturene sammen avgrenser et formhulrom. Først ved å bevege en første av formstrukturene for å tette formhulrommet, så ved å bevege den første av formstrukturene på den andre av formstrukturene for å redusere tverrsnittsarealet til forrnhulrommet, og så ved å deformere metallrøret som et resultat av et redusert tverrsnitt på formhulrommet.

Et ytterligere mål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe en formsammenstilling av hydroformingstype som innbefatter en nedre formsammenstilling som definerer en nedre formhulromsdel hvori et metallrør kan plasseres, og der den nedre formsammenstillingen tilveiebringer sidevegger som avgrenser motsatte sider av det nedre formhulrommspartiet, og en nedre vegg som avgrenser en nedre overflate på det nedre formhulrommet, en øvre bevegelig formstruktur som har tettede overflater som er bevegelig for å kobles til den nedre formsammenstillingen på motsatte sider av det nedre formhulromspartiet for å tette det nedre forrnhulromspartiet, og derved tilveiebringe et tettet formhulrom, og der den nedre formsammenstillingen og den øvre formstrukturen sammen er istand til å redusere størrelsen til det tettede formhulrommet for å deformere metallrøret etter at formhulrommet er tettet.

Andre mål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse kan bli realisert i samsvar med den følgende detaljerte beskrivelse, og de vedlagte tegninger og krav.

Pressformsammenstillingen og fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er henholdsvis kjennetegnet ved de i karakteristikken til krav 1 og 11 angitte trekk. Fordelaktige utførelsesformer fremgår av de uselvstendige krav.

Figur 1 er et splittriss i perspektiv av formsammenstillingen av hydroformingstype i samsvar med den foreliggende oppfinnelse:

figur 2 er et planriss av en langsgående ende av formsammenstillingen av hydroformingstype i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, med den ene formstrukturen vist i en oppreist og åpnet posisjon; figur 3 et er planriss lignende det i figur 2, men som viser den øvre formstrukturen i en innledende lukket posisjon, før den øvre formstrukturen er i en helt senket eller stengt posisjon: figur 4 er et tversgående snittriss gjennom linjen 4-4 i figur 1, men som viser komponentene fullt sammensatt, med den øvre formstrukturen i oppreist eller åpnet posisjon som i figur 2;

figur 5 er et snittriss lignende det som er vist i figur 4, men som viser det neste trinnet i en hydroformingsprosess, hvorved den øvre formstrukturen er i den innledende lukkede posisjonen som i figur 3;

figur 6 er et tverrgående snittriss lignende det som er vist i figur 5, men som viser det neste hydroformingstrinnet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, hvori den øvre formstrukturen er i den fullt senkede posisjonen, og et røremne som skal hydroformes er lettere deformert eller presset ved hjelp av relativ bevegelse av formstrukturene som danner formhuhommet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse;

figur 7 er et tverrgående snittriss lignende det i figur 6, men som viser en påfølgende hydroformingsprosedyre hvorved fluid under trykk ekspanderer røremnet i samsvar med formhulrommet; og

figur 8 er et langsgående snittriss gjennom linjen 8 - 8 i figur 1, men som viser komponentene fullt sammenstilt, med et røremne anbragt i den nedre formsammenstillingen, et par hydrauliske presser som bringes i kontakt med motsatte ender av røremnet, og den øvre formstrukturen i en oppreist stilling.

I figur 1 er det vist et splittriss av formsammenstillingen av hydroformingstypen i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, generelt henvist til som 10. Formsammenstillingen av hydroformingstypen 10 inkluderer en bevegelig øvre formstruktur 12, en bevegelig nedre formstruktur 14, en fast formstruktur 16, en fast basisdel 18 til hvilken den faste formstrukturen 16 er festet, og et flertall kommersielt tilgjengelige nitrogenfjærsylindere 20 til å montere den nedre formstrukturen 14 for bevegelse på den faste basisdelen 18. Den øvre formstrukturen 12, den nedre formstrukturen 14, og den faste formstrukturen 16 avgrenser isammen et langsgående formhulrom derimellom, som har et i det vesentlige boksformet tverrsnitt, som vil bli beskrevet mer detaljert i forbindelse med figurene 5-7. Fortrinnsvis er den øvre formstrukturen 12, den nedre strukturen 14, den faste formstrukturen 16, og den faste basisdelen samtlige laget av passende stålmateriale, slik som P-20 stål.

Som vist i figur 1, har den øvre formstrukturen 12 to vuggeområder 31 i motsatte langsgående ender derav. Vuggeområdene 31 er utformet og anbragt for å motta og lette øvre klemmestrukturer 26 i motsatte langsgående ender av den øvre formstrukturen 12. Mer detaljert er klemmestrukturene 26 hver forbundet til den øvre formstrukturen 12, i de respektive vuggeområder 31 ved hjelp av et flertall nitrogenfjærsylindere som tillater relativ vertikal bevegelse mellom klemmestrukturene 26 og den øvre formstrukturen 12. For eksempel, som vist i figur 2, er nitrogenfjærsylindere 27 montert på klemmestrukturene 26 i et noe adskilt, fleksibelt fjærende forhold med hensyn til øvre formstruktur 12.

Den nedre formstrukturen 14 har like vuggeområder 33 i motsatte langsgående ender derav, som er konstruert og anbragt for å lette de nedre klemmestrukturene 28 på lignende vis.

De nedre klemmestrukturene 28 har hver en i lengderetningen utstrekkende, generelt bueformet eller halvsirkelformet, oppovervendende overflate 34. Overflaten 34 er konstruert og anbragt for å berøre og oppta undersiden av et røremne som er plassert i den nedre formstrukturen. Ettersom hver av de bueformede overflatene 34 i de nedre ldemmestrukrurene 28 i lengderetningen strekker seg innover mot midtpartiene av båndsammenstillingene av hydroformingstype 10, overføres de til en i det vesentlige kvadratisk eller U-boks-formet overflatekonfigurasjon 36.

De øvre rørklemmestrukturene 26 er i det vesentlige identisk med de nedre klemmestrukturene 28, men de er invertert med hensyn til disse. Mer detaljert, som det fremgår fra figur 1 - 3, har hver øvre klemmestruktur 26 en bueformet eller halvsirkelformet i lengderetning utstrekkende, men nedovervende overflafte 38, som går over i en invertert U-boks-formet overflatekonfigurasjon 39. Den bueformede overflaten 38 til hver klemmestruktur 26 samvirker med overflaten 34 av en tilsvarende av de nedre klemmestrukturene 28 for å danne sylindriske klemmeoverflater som fanger og kobles tettende til de motsatte ender av røremnet 40 når den øvre formstrukturen 12 i utgangspunktet er senket (se figur 3).

Som det fremgår fra snittrisset i figur 4, avgrenser den øvre formstrukturen 12 mellom de øvre vuggeområdene 33 en langsgående kanal 37 som har et i det vesentlige invertert U-formet tverrsnitt. Kanalen 37 er avgrenset av adskilte, i lengderetning utstrekkende, vertikale sideoverflater 43 som løper parallelt med hverandre og en generelt horisontal, i lengderetning utstrekkende overflate 66 derimellom.

Som det fremgår fra figur 1 og planrissene i figur 2 og 3, har de motsatte langsgående endene av den nedre formstrukturen 14 som avgrenser vuggeområdene 33 et i det vesentlige U-formet tverrsnitt. Som det fremgår fra snittrisset i figur 4, har imidlertid den nedre formstrukturen 14 en midtre åpning 42 derigjennom mellom de U-formede langsrettede endene. Indre vertikale overflater 41 på den nedre formstrukturen 14 avgrenser og omgir den tidligere nevnte midtre åpning 42 på alle fire sider. Mer detaljert, avgrenser to i lengderetning utstrekkende sideoverflater 41 sideveis ytterpunkter av åpningen 42. Disse overflatene er vertikalt anbragt, og i parallelt, motvendende forhold til hverandre, som det fremgår fra figurene 4-7. Selv om det ikke er vist, kan det forstås at to tverrgående sideoverflater 41 (ikke vist) avgrenser ytterpunktene til åpningen 42 i lengderetning, og er vertikalt anbragt i parallell motvendende forhold til hverandre. Det fremgår også at fire overflater 41 tilveiebringer åpningen 42 med en i det vesentlige rektangulær konfigurasjon, sett fra oven.

Ved å gå tilbake til figur 1, vil det fremgå at den faste basisdelen 18 er i form av en i det vesentlige rektangulær metallplate, og at den faste formstrukturen 16 er festet til en øvre overflate 46 på den faste basisdelen 18 ved hjelp av et flertall bolter 44. Den faste formstrukturen 16 er en langstrakt struktur som strekker seg langs en vesentlig del av lengden til den øvre overflaten 46 på den faste basisdelen 18, generelt langs det tverrgående sentrum av den faste basisdelen 18. Den faste formstrukturen 16 stikker frem i oppoverretning fra den faste basisdelen 18, og har i det vesentlige vertikale sideoverflater 52 på motsatte langsgående sider derav (bare en av slike sideoverflater er vist i figur 1). Den faste formstrukturen 16 har i det vesentlige vertikale endeoverflater 54 i motsatte langsrettede ender derav (bare en av slike sideoverflater er vist i figur 1). Den faste formstrukturen 16 er konstruert og anbragt for å strekke seg inne i åpningen 42 i den nedre formstrukturen 14 med minimal klaring mellom de generelt vertikale overflatene 41 som avgrenser åpningen 42, og de vertikale sideoverflatene 52 og 54 av den faste formstrukturen 16. Den faste formstrukturen 16 inkluderer i tillegg en øvre, generelt horisontal, i lengderetning utstrekkende formoverflate 56, som er konstruert og anbragt for å strekke seg i adskilt forhold til den i lengderetning utstrekkende formoverflaten 66 på den øvre formstrukturen 12.

Samvirkningen mellom de tidligere nevnte sideoverflatene 41, den øvre overflaten 46 og overflatene 43 på den faste formstrukturen 16, og den nedre overflaten 66 på den øvre formstrukturen 12 samvirker fortrinnsvis for å tilveiebringe et formhulrom 60 som har en generelt boksformet tverrsnittsfigurasjon i det vesentlige gjennom hele dens utstrekning i lengderetning (se figur 5 og 6), for å danne en hydroformet del som har en i det vesentlige lukket tverrsnittsbokskonfigurasjon gjennom hele dens langsgående utstrekning. Formoverflaten 56 av den faste formstrukturen 16, og formoverflaten 66 av den øvre formstrukturen 12 tilveiebringer henholdsvis de nedre og øvre formoverflater av formhulrommet 60. Ved å henvise til figur 1 igjen, vil det fremgå at selv om den øvre overflaten 56 av den faste formstrukturen 16 ovenfor blir henvist til som å være generelt horisontal, og virkelig har i det vesentlige horisontale og generelt parallelle overflatepartier 62 i motsatte langsrettede ender derav, er et bueformet nedoverragende overflateparti 64 anbragt derimellom. Det vil derfor fremgå at den rørformede hydroformede del kan bli tilveiebragt med en uregelmessig konfigurasjon hvis ønskelig.

Figur 2 er et planriss som viser formsammenstillingen av hydroformingstype 10, med den øvre formstrukturen 12 i en åpnet eller oppreist posisjon. I denne posisjonen gjør hydroforrmngs-formsammenstillingen 10 det mulig for et røremne 40 å bli plassert inne i den nedre formstrukturen 14. Emnet 40 er fortrinnsvis forut for dette bøyd i et mellomliggende parti derav, før det plasseres i den nedre formstrukturen 14. Den forutbendte konfigurasj sonen av emnet 40 følger generelt konturen av de buede motsatte formoverflatene 56,66. Det vil fremgå fra figur 1,4 og 5 at røremnet 40 som skal hydroformes blir holdt oppe av de nedre klemmestrukturene 28 for å strekke seg noe over den øvre overflaten 56 av den faste formstrukturen 16 når røremnet 40 først blir plassert i hydroformmgs-fomsammenstillingen 10.

Når emnet er plassert i den nedre strukturen 14, hviler motsatte ender av emnet 40 på de respektive overflatene 36 av de nedre klemmestrukturene 28 i de motsatte ender av den nedre formstrukturen 14 (se figur 8). Fortrinnsvis er overflatene 36 konstruert og anbragt for å danne en presspasning med det nedre partiet av de respektive motsatte ender av røremnet 40. I det påfølgende blir den øvre formstrukturen senket slik at de øvre klemmestrukturene, som er holdt i den forlengede posisjon ved hjelp av nitrogensylindere 27, som vist i figur 2, danner en presspasning med det øvre partiet av de respektive motsatte ender av røremnet 40. I dette punktet er begge motsatte ender av røremnet fanget mellom klemmene 26 og 28 før den øvre formstrukturen 12 blir senket til sin fullt lukkede posisjon.

I dette punktet er røremnet 40 i det vesentlige fast holdt på plass for å tillate hydroformingssylindere, referert til som 59 i figur 8, å bli teleskopisk og tettende innført i begge motsatte ender av røret 40, uten noen vesentlig bevegelse av røret og uten behov for fullstendig å senke den øvre formstrukturen 12 til sin fullt lukkede eller senkede posisjon. Hydroformingssylinderne fyller fortrinnsvis, men trykksetter ikke i utstrakt grad, røremnet 40 med hydraulisk fluid (indikert ved hjelp av henvisningsbokstaven F i figurene 3, 5, 6 og 7) forut for eller samtidig med den fortsatte senkingen av den øvre formstrukturen 12. Fortrinnsvis benyttes vann som det hydrauliske fluidet. Selv om for-fyllingsoperasjonen blir foretrukket for å redusere syklustiden, og for å oppnå en del med en mer jevn kontur, forutsetter den foreliggende oppfinnelse at den øvre formstrukturen 12 kan bli fullt senket før fluid tilføres internt til røret 40.

Som vist i figur 5, inkluderer den øvre formstrukturen 12 fortrinnsvis to sideveis adskilte, parallelle riller 70 som stikker ut i nedoverretning fra motsatte sider av formoverflaten 66, og strekker seg langs hele lengden av den øvre formstrukturen 12. Når den øvre formstrukturen 12 blir ytterligere senket, etter den innledende berøringen mellom den øvre klemmestrukturen 26, røret 40, og nedre klemmestruktur 28 (som vist i figur 3), blir nitrogensylinderne 27 komprimert og rillene 70 blir bragt i kobling med øvre formoverflater 72 på den nedre formstrukturen 12 på de motsatte sider av åpningen 42, for å tette formhulrommet 60 (som vist i figur 5). Rillene 70 danner en robust tetting, som kan motstå ekstremt høyt hulromstrykk på over 10.000 atmosfærer. Det kan være ønskelig å tilveiebringe lignende riller til overflatene 72, på motsatte langsgående sider av åpningen 42, som samvirker med rillene 70. Fordi hydroformings-formsammenstillingen 10 benytter tre (eller valgfritt flere) formstrukturer 12,14 og 16 til å danne formhulrommet 60, trenger uansett ikke den klemfrie hydroformings-forsammenstilling 10 i samsvar med den foreliggende oppfinnelse å være tilveiebragt med noen områder som har et tynt tverrsnitt som kan være utsatt for avskalling eller lekkasje etter flere hydroformingsoperasjoner.

Etter den innledende tilkoblingen av rillene 70 til formoverflaten 72, forårsaker fortsatt bevegelse av den øvre formstrukturen 12 i nedoverretning at den nedre formstrukturen 14 blir tvunget nedover mot kraften av nitrogenfjærsylinderne 20, på hvilken den nedre formstrukturen 14 er montert. Røret 40, som i sine ender er fanget mellom den øvre formstrukturen 12 og den nedre formstrukturen 14, blir på samme måte beveget i nedoverretning. Den tvungne bevegelsen i nedoverretning av den nedre formstrukturen 14 kan bli utført ved bruk av vekten av den øvre formstrukturen 12, eller ved å tilveiebringe et hydraulisk system som tvinger den øvre formstrukturen 12 nedover. Den øvre formstrukturen 12 og den nedre formstrukturen 14 fortsetter å beveges nedover, inntil slik bevegelse bli stanset når den nedre formstrukturen treffer en stoppestruktur tilveiebragt ved hjelp av den faste basisdelen 18. Under denne fortsatte nedoverrettede bevegelse av den øvre formstrukturen 12 og den nedre formstrukturen 14, blir formoverflaten 66 til den øvre formstnikturen 12 beveget mot formoverflaten 56 til den faste formstrukturen 16, for å redusere størrelsen av formhulromemt 60, mens en vesentlig perifer tetting av hulrommet opprettholdes. Til sist blir det nedre partiet av emnet 40 beveget i nedoverretning, og bringes i kontakt med formoverflaten 56 av fonnstrukturen 16.

Etterat det nedre partiet av emnet 40 har blitt bragt i kontakt med overflaten 56, fører fortsatt nedoverrettet bevegelse av formstrukturene 12 og 14 til at emnet 40 bendes. Som vist i figur 6, når den øvre formstrukturen 12 og den nedre formstrukturen 14 endelig kommer til ro i den fullt senkede og lukkede posisjon, er hulrommet 60 gjort tilstrekkelig lite til at røremnet 40 blir lettere klemt. Denne lette klerrimingen av røremnet blir utført slik at det sylindriske, rørformede emnet 40 kan bli tilveiebragt med en omkrets som overensstemmer i en større grad med den endelige tverrsnittsomkretsen til det boksformede formhulrommet 60. Fordi røremnet 40 blir fyllt med hydraulisk fluid i forkant av klemming, unngås folder i røret som et resultat av klerrimingen, og en hydroformet del med generelt glatt kontur kan bli dannet.

Den hydrauliske fluiden inne i det klemte emnet 40 blir trykksatt ved hjelp av et hydraulisk system som kan være utformet på en hvilken som helst kjent måte (for eksempel ved bruk av en hydraulisk forsterker eller høytrykkspumpe) gjennom en av endene av røremnet 40, blir den nedre formstrukturen 14 bragt i kontakt med den faste basisdelen 18 slik at den ikke kan beveges videre etter at den øvre formstrukturen 12 når sin fullt senkede posisjon (som vist i figur 7). Alternativt kan ekspansjonen eller hydroformingen av røremnet 40 begynne før full senking av den øvre formstrukturen 12, og dermed før klemmingen av røremnet 40. Mer spesifikt forutsetter den foreliggende oppfinnelse at ekspansjonen av røremnet 40 kan begynne umiddelbart etter at den øvre formstrukturen 12 er senket til et punkt der den tettende overflaten 70 derav er bragt i kontakt med den samvirkende formoverflaten 72 på den nedre formstnikturen 14, som vist i figur 5. Ved å begynne ekspansjonen på dette tidligere tidspunktet, kan syklustiden for hele hydroformingsprosedyren bli redusert. Fordi formhulrornrnet har et større tverrsnittsareal når klemmestrukturen 26 og den øvre formstrukturen 12 først kommer i kontakt med den nedre formstrukturen 14 (se figur 5), sammenligent med når formstrukturen 12 og nedre formstruktur 14 blir bragt til full senket posisjon (se figur 6), gjør denne tidligere ekspansjonen av røremnet det mulig for emnet å ekspandere radielt i en vertikal retning (d.v.s. i en oval konfigurasjon) utover det som er mulig med den øvre formstrukturen 12 i den fullt senkede posisjon. Som et resultat av denne økte ekspansjonskapasiteten, kan tverrsnittsomkretsen av røremnet 40 bli bragt i nærmere samsvar med den endelige tverrsnittsomkretsen av det endelige formhukommet 60, og det blir letter å ekspandere røremnet 40 inn i hjørnene av formhulrommet. Spesielt fordi røremnet 40 blir ekspandert for å tilpasse dets tverrsnittsomkrets som tidligere nevnt før røremnet blir berørt av formoverflaten 66, kan røremnet bli ekspandert inn i hjørnene av formhulrommet 60 uten å behøve å bevege metallmaterialet til emnet mens den ytre metalliske overflaten av emnet 40 er i friksjonskontakt med de øvre og nedre formoverflater 56 og 66. Som et resultat er ekspansjon inn i hjørnene av formhulrommet 60 lettere utført, og en glattere ferdig del kan bli dannet.

Under hydroformingsekspansjonen av røremnet 40, blir fiuiden F trykksatt i tilstrekkelig grad for å ekspandere emnet radielt utoverrettet i samsvar med formoverflatene som avgrenser formhulrommet 60. Fortrinnsvis blir det benyttet et fluidtrykk på mellom 2.000 og 3.500 atmosfærer, og emnet blir ekspandert for å tilveiebringe en hydroformet del som har et tverrsnittsareal som er 10% større eller mer enn det det opprinnelige emnet har. De motsatte langsrettede endene av røremnet blir i tillegg dyttet langsrettet innover mot hverandre for å supplere veggtykkelsen av røret ettersom det ekspanderer, som beskrevet i US-patentsøknad nr. 08/314,496. Mens emnet 40 blir trykksatt og ekspandert, fortsetter den øvre formstrukturen 12 å tvinges i nedoverretning for å opprettholde formen til det tettede hulrommet 60, for eksempel ved hjelp av et hydraulisk drevet stempel, for å motvirke den oppoverrettede kraften som er et resultat av trykksettingen av røret 40.

Etter at røret 40 har blitt hydroformet, blir den øvre formstrukturen 12 hevet. Fordi den hydroformede delen er tvunget i berøring med de perifere formoverflatene som danner hulrommet 60, kan delen danne en i det vesentlige rigid presspasning med overflatene 41 og 43 av den øvre formstrukturen 12. I dette tilfellet vil røret 40 bli løftet oppover med den øvre formstrukturen 12, og må trekkes ut derfrå. En utkasterstruktur 80 er derfor tilveiebragt i den øvre formstrukturen 12, som vist i figur 1. Utkasterstrukturen 80 passer inne i vuggeområdet i den øvre formstrukturen 12, og danner en del av formhulrommet 60. Utkasterstrukturen 80 er bevegelig i vertikal retning ut av sin posisjon i vuggen i formstrukturen 12 for effektivt å kaste ut den hydrodannede del. Utkasterstrukturen kan bli beveget ved hjelp av et hydraulisk stempel.

På samme måte kan den nedre formstrukturen 14 være tilveiebragt med to utkasterstrukturer (ikke vist) som passer inne i den nedre formstrukturen for å definere en del av sideoverflatene 41 som avgrenser åpningen 42 i formstrukturen 14. Utkasterstrukturenes funksjon er å kaste den hydroformede del i tilfelle den kiles fast eller sitter fast i den indre formoverflaten til den nedre formstrukturen 14 etter en hydroformingsoperasjon.

Det skal forstås at den forutgående detaljerte beskrivelse og de vedlagte tegninger av den foretrukne utførelsesform bare er illustrativ av natur, og at den foreliggende oppfinnelse inkluderer alle andre utførelsesformer som er innenfor ånden og omfanget av den beskrevne utførelsesform og de vedlagte krav. For eksempel vil det forstås at fire eller flere strukturer kan bli benyttet innenfor omfanget av denne oppfinnelse, selv om den spesifikt illustrerte utførelsesform tilveiebringer tre separate formstrukturer som sammen danner formhulrommet.

Claims (14)

1. Hydroforrmngs-formsarrimenstilling en fast formstruktur (16) montert på en fast basis, hvilken faste formstruktur (16) har en fast formoverflate (56); en første bevegelig formstruktur (12) konstruert og anordnet for frem- og tilbakegående bevegelser i forhold til den faste formstrukturen (16) mellom en åpen posisjon, en lukket posisjon og en sluttposisjon, hvilken første bevegelige formstruktur (12) har en første bevegelig formoverflate (66,43); og karakterisert ved en andre bevegelig formstruktur (14) montert på den faste basisen for frem- og tilbakegående bevegelse i forhold til den faste formstrukturen (16), hvilken andre bevegelige formstruktur (14) har andre bevegelige formoverflater (41), hvilken faste formstruktur (16) og første bevegelige formoverflate (66,43) forløper mellom de andre bevegelige formoverflatene (41); hvilke første bevegelige formoverflate (66,43), andre bevegelige formoverflater (41), og faste formoverflate (56) samvirker for å definere et formhulrom med en lukket tverrsnittskonfigurasjon i hvilket et metallrør kan bli anbragt når den første bevegelige formen (12) er i den åpne posisjonen; hvilken første bevegelige formstruktur (12) kontakter den andre bevegelige formstrukturen (14) og tetter formhulrommet når den første beveglige formstrukturen (12) beveges fra den åpne posisjon til den lukkede posisjon; og hvor, etter at formhulrommet er tettet, bevegelse av den første bevegelige formstrukturen (12) fra den lukkede posisjonen til sluttposisjonen progressivt beveger den andre bevegelige formstrukturen (14) i forhold til den faste formstrukturen (16) for dermed å redusere formhulrommets volum for å deformere metallrøret inne i formhulerommet.

2. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til krav 1, karakterisert ved å innbefatte to åpningselementer (59) som er konstruert og anbragt for å tilveiebringe trykksatt fluid til et indre av nevnte metallrør (40) for å ekspandere metallrøret (40) utover til samsvar med overflatene som avgrenser formhulerommet.

3. Hydrofomin<g>s-formsarnmenstilling i henhold til krav 2, karakterisert ved at hydroformingsåpningselementet (59) er i stand til relativ bevegelse derimellom for å gjøre det mulig for hydroformings-åpningselementene (59) å i lengderetningen komprimere metallrøret (40) derimellom for å flyte metallmateriale fra metallrøret (40) i en langsgående retning for å komplettere veggtykkelsen til røret ettersom det ekspanderer.

4. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til kravene 1,2 eller 3, karakterisert ved at den faste formstrukturen (16) blir mottatt inne i en åpning i den andre bevegelige formstrukturen (14).

5. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til krav 4, karakterisert ved at den andre bevegelige formstrukturen (14) er montert på et flertall komprimerbare fjærelementer (20), hvori kontinuerlig nedoverbevegelse av den første bevegelige formstrukturen (12) etter kontakten beveger den andre bevegelige formstrukturen (14) mot en kraft fra fjærelementene (20).

6. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til krav 5, karakterisert ved at de komprimerbare fjærelementene (20) innbefatter nitrogenfjærsylindere.

7. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til kravene 5 eller 6, karakterisert ved å innbefatte et par motsatte nedre klenimestrukturer (28) montert på den andre bevegelige formstrukturen og konstruert og anordnet for å kontakte en underside av metallrøret (40) i motsatte langsgående ender av dette, og hvori de nedre ldemmestarkturene (28) holder metallrøret (40) i overliggende forhold til den faste formstrukturen (16) før den første bevegelige formstrukturen (12) beveges nedover til kontakt med den andre bevegelige formstrukturen (14).

8. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til krav 7, karakterisert v e d at de nedre klemmestrukturene (28) er montert på den andre bevegelige formstrukturen (14) med fjærsylindere for å muliggjøre relativ bevegelse mellom de nedre klemmestrukturene og den andre bevegelige formstrukturen.

9. Hydroforrmngs-formsammenstilling i henhold til kravene 7 eller 8, karakterisert ved at de nedre klemmestrukturene (28) danner en presspasning med motsatte langsgående ender av metallrøret (40).

10. Hydroformings-formsammenstilling i henhold til krav 9, karakterisert ved å innbefatte et par motsatte klerrunestrukturer (26) som er montert på den første bevegelige formstrukturen (12) og konstruert og anordnet for å kontakte en øvre overflate av metallrøret (40) i motsatte langsgående ender når den første bevegelige formstrukturen (12) beveges til kontakt med den andre bevegelige formstrukturen (14), hvilke motsatte klemmestrukturer (26) montert på den første bevegelige formstrukturen (12) samvirker med de nedre klemmestrukturene (28) montert på den andre bevegelige formstrukturen (14) for å fange den ytre overflaten av metallrøret i motsatte ender.

11. Fremgangsmåte for hydroforming av et metallrør, innbefattende: å plassere metallrøret (40) i en hydroformings-formsammenstilling (10) i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karerisert ved å: bevege den første bevegelige formstrukturen (12) til å kontakte den andre bevegelige formstrukturen (14) og tette formhulrommet; så bevege den første bevegelige formstrukturen (12) og den andre bevegelige formstrukturen (14) i forhold til den faste formstrukturen (16) for å redusere volumet til formhulrommet; og deformere metallrøret (40) som et resultat av det reduserte volumet i formhulrommet.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, karakterisert vedå innbefatte å forhåndsfylle et indre av metallrøret (40) med en væske forut for deformasjon av metallrøret (40) for å tilveiebringe innvendig støtte for metallrøret når det blir deformert.

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 12, karakterisert vedå innbefatte, etter deformasjonstrinnet, å tilveiebringe trykk til væsken for å ekspandere metallrøret (40) utover til samsvar med overflatene som avgrenser formhulrommet.

14. Fremgangsmåte i henhold til krav 13, karakterisert vedå innbefatte å komprimere endene av metallrøret (40) sammen for å flyte metallmateriale fra metallrøret i en langsgående retning for å supplere veggtykkelsen til røret ettersom det blir ekspandert.