PL158272B1

PL158272B1 - Method for plastic working of shaped elements with cross section having an opening

Info

Publication number: PL158272B1
Application number: PL27251588A
Authority: PL
Original assignee: Ti Automotive
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1992-08-31
Also published as: PL272515A1

Abstract

1. A method of plastic forming of box frame element whose longitudinal part, at least, has uniform, continuous section with round corners, characterized in that the die used is divided along the flat closing surface into two parts and in each of these parts there is a part of die's cavity and both parts of the cavity together make the cavity with gently rounded, continuous box profile, corresponding to the box section and rounded corners of the longitudinal part of the final frame element; furthermore a pipe-like semi-finished product is used, whose section is continuous with gentle corners and which has the circumference allowing for forming the said semi-finished product to obtain the shape of the longitudinal part with the increase in the circumference of the semi-finished product not larger than about 5 percent; the said semi-finished product is placed between the open parts of the die and to its interior the initial hydraulic pressure is entered, which is lower than the yield point of the prefabricated unit's wall but sufficient to draw, following the die's closure, the semi-finished product's wall in a smooth way into the back of each corner created by these parts of the die, while keeping the semi-finished product inside the die's closed interior, and then the parts of the die are closed in order to press down the walls of the semi-finished product by way of the operation of the internally delivered pressure, additional hydraulic pressure is delivered to the interior of the semi-finished product, this hydraulic pressure exceeds the yield point of the semi-finished product's wall which is aimed at the final pressing down of the semi-finished product's wall...<IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób plastycznego formowania skrzynkowego członu ramowego, będący przedmiotem opisu patentowego EPO nr 0 195 157, Int.CH B21D26/02.The subject of the invention is a method of plastic forming a box-type frame member, which is the subject of EPO Patent No. 0 195 157, Int.CH B21D26 / 02.

158 272158 272

W sposobie, opisanym szczegółowo w wycenionym wyżej opisie patentowym, skrzynkowy człon ramowy, mijący przeciwległe ścianki płaskie, jest wytwarzany z półfabrykatu rurowego przez wstępną obróbkę plastyczną w matrycy wstępnej, przy czym ścianki półfabrykatu zgniata się tak, że powstają ścianki z częściami załamanymi do wewnnąrz, przez co tworzą się wklęsłości w obszarze odpowiadającym kszta litowanej przeciwległej ściance płaskiej w finalym skrzynkowym członie ramowym. Tak zdeformowany półfabrykat umieszczony jest następnie w dzielonej matrycy wykończającej, mającej wnękę odpowiadającą pożądanemu kształtowi finatoego członu ramowego, po czym po zamknięciu formy z matrycą półfabrykat rozpręża się pod działaniem ciśnienia wstępującej wewmątrz niego cieczy, przekraczającego granicę plastyczności .maatriału ścianek półfabrykatu, na skutek czego wybrzuszane ścianki dopasowują się do kształtu wnęki matrycy wykończaiącej.In the method described in detail in the above-referenced patent specification, a box-like frame member passing the opposite flat walls is produced from a tubular blank by pre-forming in a pre-die, the walls of the blank being crushed so that walls with portions broken inwardly are formed. whereby concavities are formed in the area corresponding to the shape of the lithated opposing planar wall in the final box-frame member. The thus deformed blank is then placed in a split finishing die, having a cavity corresponding to the desired shape of the finished frame member, and then, after closing the mold with the die, the blank expands under the action of the pressure of the liquid rising inside it, exceeding the yield point of the material of the walls of the blank, resulting in a bulge. the walls follow the shape of the cavity of the finishing die.

Zabieg wstępny jest potrzebny w celu obciśnięcia półfabrykatu do zwartego przekroju, pozwalającego na umieszczenie go w dzielonej matrycy wykończaaącej, mającej wnękę kształtującą w zasadzie nie większą, a najlepiej o obwodzie co najwyżej 5% większym od wyjścoowego półfabrykatu, co zapobiega ściskaniu półfabrykatu przez części składowe matrycy po zaImnięciu formy. Jeśli półfabrykat ma możność rozprężyć się bardziej niż o 5% w obwodzie, zachodzi jego osłabienie lub pękanie, chyba że zastosowane zostaną specjalne środki zapobiegawcze.The preliminary treatment is needed in order to compress the blank to a compact cross-section, allowing it to be placed in a split finishing die, having a shaping cavity in principle not larger, and preferably with a circumference of no more than 5% greater than the original blank, which prevents the blank from being squeezed by the die components after naming the form. If the blank is able to expand by more than 5% in circumference, it will weaken or break, unless special precautions are taken.

Wymóg oddzielnego zabiegu wstępnego kształtowania komplikuje jednakże cały sposób obróbki i wymaga wykonania i użycia dwóch odrębnych zespołów matryc oraz przenoszenia ukształtnwanych wstępnie wyrobów od matrycy wstępnej do wykońccaiącej.The requirement for a separate preshaping step, however, complicates the overall machining process and requires the fabrication and use of two separate die assemblies and the transfer of the preformed articles from precut to final die.

Celem w<^nalazku jest uniknięcie dwuetapowego kształtowalia skrzynkowego członu ramow ego.The aim of at <lazku ^on is to avoid a two-stage kształtowalia the box member of the framework ego.

Stwierdzono, że zakres ściskania zależy od oporów tarcia oddziałujących na półfabrykat przez powierzchnie męki w maarycy. Opory te utrzymują powierzchnie matrycy na przyległych częściach półfabrykatu po zamknęciu formy, powstrzymując półfabrykat przed przesunięctom na bok ku narożnym obszarom wnęki. W rezultacie boczne części półfabrykatu, jak to widać w przekroju, usiłują przemieścić się na boki, przez co tworzą się ostre części narożne w części zgniecione między przylgowymi powierzchniami matrycy po jej złożeniu. Ponadto stwierdzono, że wyCenione opory tarcia mogą być pokonane przez docisk półfabrykatu z cieczą wernątrz pod οϊέηΐβηίβπι miiejszym od granicy plastyczności maeriału półfabrykatu przed zamknięciem formy. Po zamknięciu formy, ciśnienie cieczy wewnątrz półfabrykatu ściskanego w miejscach odpowiadających płaskim, przeciwległym ściankom powoduje, że ścianki półfabrykatu wyginają się rórno ku narożom przekroju męki matrycy, tak że może on przez to lrzyΠmować kształt męki, odpowiadającej wymaganemu przekrojowi końcowemu, przy czym ścianki półfabrykatu przesuwają się po powierzchni matrycy, unikając tmówitligt wy^żej zgniatania.It was found that the compression range depends on the frictional resistance acting on the blank by the surface of the flour in the maarica. These resistances hold the die surfaces on adjacent portions of the blank after the mold is closed, preventing the blank from shifting sideways towards the corner areas of the cavity. As a result, the side portions of the blank, as seen in cross-section, try to move sideways, whereby sharp corner portions are formed partially crushed between the rebating surfaces of the die after it has been folded. Moreover, it was found that the estimated frictional resistance can be overcome by the pressure of the blank with the liquid on the inside under the οϊέηΐβηίβπι lower than the yield point of the blank material before closing the mold. After closing the mold, the pressure of the liquid inside the compressed blank in the places corresponding to the flat, opposite walls causes the walls of the blank to bend unevenly towards the corners of the die's cross-section, so that it can thus form the shape of a pain that corresponds to the required end cross-section, while the walls of the blank move on the surface of the matrix, ^that you avoid tmówitligt j crushing.

Sposób plastycznego fojmowania skrzynkowego członu ramowego, którego co najmniej podłużna część ma jednolity, ciągły przekrój o zaokrąglonych narożach, według wy^naiazku charakteryzuje się tym, że jako matryce stosuje się matrycę dzieloną wzdłuż płaskiej powierzchni zamykaa^cej na dwie części, przy czym w każdej z nich znajduje się część wnęki matrycy, zaś obie części wnęki tworzą łącznie wnękę z łagodnie zaokrąglonym ciągłym profitom skrzynkowym, odpowiadającym skrzynomwemu przekrojowi i zaokrąglonym narożom podłużnej części finatoego członu ramowego, ponadto stosuje się rurowy półfabrykat o ciągyym przekroju o łagodnych załamaniach i obwodzie, pozwalającym na fomowanie tego półfabrykatu do kształtu podłużnej części z powiększeniem obwodu tego półfabrykatu nie większym niż około 5%, przy czym ten półfabrykat umieszcza się pomiędzy otwartymi częściami matrycy, a do jego wnętrza doprowadza się wstępne ciśnienie hydrauliczne, niższe niż granica plastyczności ścianki półfabrykatu, ale wystarczające, po zamknięciu matrycy, do wytłoczenia ścianki półfabrykatu rówlOIπΠernii w głąb każdego z naroży utworzonych przez te części matrycy, przy jednoczesnym utrzymywaniu półfabrykatu wernątrz zamknięteJThe method of plastic stamping a box frame member, at least a longitudinal part of which has a uniform, continuous cross-section with rounded corners, according ^{to the} diagram, characterized in that a die divided along the flat closing surface into two parts is used as the matrices. one of them is part of the die cavity, and both parts of the cavity together form a cavity with gently rounded continuous box profits corresponding to the box-like cross-section and rounded corners of the longitudinal part of the finato frame member, in addition, a tubular blank with a continuous cross-section with gentle bends and perimeter is used. molding this blank to the shape of an elongated part with an increase in the circumference of this blank of not more than about 5%, this blank is placed between the open parts of the die, and a preliminary hydraulic pressure is applied to its interior, lower than the yield point of the blank wall, but Sufficient, after the die is closed, to extrude the wall of the blank evenly into each corner formed by these die parts, while keeping the blank inside closed

158 272 przestrzeni wnęki imtrycy, następnie zamyka się części matrycy dla dociśnięcia ścianek półfabrykatu poprzez oddziaływanie doprowadzonego wewwnęrznie ciśnienia, doprowadza się do wnętrza półfabrykatu dodatkowe ciśnienie hydrauliczne, przekraczające granice plastyczności ścianki półfabrykatu dla ostatecznego dociśnięcia ścianki półfabrykatu do kształtu odpowiadającego zewnętrznemu zarysowi wspoimianej podłużnej części, po czym odcina się źródło ^^lw^nt^znego ciśnienia hydraulicznego, otwiera się części matrycy i wyjmuje z wnęki uformowany skrzynkowy człon ramowy·158 272 of the space of the cavity and the square, then the die parts are closed to press the walls of the blank by the action of the internally applied pressure, additional hydraulic pressure is applied to the interior of the blank, exceeding the plasticity limits of the blank wall to finally press the blank wall to the shape corresponding to the external contour of the said longitudinal part by which the source of ^^ lw ^ nt ^ negative hydraulic pressure is cut off, the parts of the die are opened and the formed box-like frame member is removed from the cavity

Zastosowane wstępne ciśnienie jest przynajrniej wystarczające do pokonania sił tarcia, zwieranych na półfabrykat przez części matrycy po zaimkńęciu matrycy i wywołuje tendencje do rozpierania ścianki półfabrykatu zewnnęrznie na boki pomiędzy sąsiednimi, współpracującymi powierzchniami części matrycy·The applied initial pressure is at least sufficient to overcome the frictional forces that the die parts shorten on the blank by the die parts after the die pronounced and causes a tendency to expand the blank wall externally to the sides between adjacent, cooperating surfaces of the die parts

Przed umieszczeniem rurowego półfabrykatu wewnątrz części matrycy, półfabrykat ten wygina się i stosuje się nrycę mającą wnękę dopasowaną do wygiętego kształtu rurowego półfabrykatu.Before the tubular blank is placed inside the die portion, the blank is bent and a die having a recess conforming to the bent shape of the tubular blank is used.

Korzystnie stosuje się matrycę mającą dwie części matrycy, przy czym każda z części matrycy tworzy kanałową część wnęki, zaś dno każdej kanałowej części wnęki jest płaskie i zasadniczo prostopadłe do jej boków·Preferably, a die is used having two die parts, each of the die parts forming a channel portion of the cavity, and the bottom of each channel portion of the cavity is flat and substantially perpendicular to its sides.

W wy^naiazku stosuje się półfabrykaty rurowe, o takim obwodzie przy którym formowaniu półfabrykatu na kształt podłużnej części towarzyszy zwiększenie obwodu półfabrykatu o nie więcej niż od około 2% do 4%·In ^{the present} invention, pipe blanks are used, with a circumference at which the formation of a blank in the shape of an elongated part is accompanied by an increase in the circumference of the blank by no more than about 2% to 4%.

Przedmiot tynalazku jest wyjaśniony na podstawie przykładowej realizacji sposobu formowania skrzynkowego członu ramowego przedstawionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny ukazujący schemaaycznie matrycę dzieloną i wcięty półfabrykat rurowy, podlegający obróbce sposobem według tynalazku, fig. 2 - widok boczny matrycy i półfabrykatu z fig. 1 w kolejnej fazie wytwarzania członu ramowego, fig. 3 analogicznie jak fig. 2, kolejną fazę wytwarzania członu r^mow^i^to, fig. 4 - analogicznie jak fig. 3, kolejną fazę wytwarzania członu ramowego, a fig. 5 - widok perspektywiczny członu ramowego jako wyrobu finannego.The subject of the invention is explained on the basis of an exemplary embodiment of the method for forming a box frame member shown in the drawing, in which Fig. 1 is a perspective view showing a schematic view of a split die and an indented tubular blank being processed by the method of the invention, Fig. 2 - side view of a die and blank from the invention. Fig. 1 in a subsequent phase for the production of the frame member, Fig. 3 in the same way as Fig. 2, the next phase of the production of the frame member, Fig. 4 - analogous to Fig. 3, the next phase of the production of the frame member, and 5 - perspective view of the frame member as a final product.

Fig· 1 pokazuje górną i dolną część 11 i 13 dzielonej matrycy i wygięty, metalowy, rurowy półfabrykat 15, który ma być ukształoowany w wyrób 16 o przybliżeniu prostokątnym, jednolitym na całej długości przekroju z otworem, pokazany na fig, 5 i mający stosunkowo długie, płaskie górne i dolne ścianki 17 i 19 oraz płaskie, przeciwległe ścianki boczne 21 i 23 z łagodnymi przejściami, tworzącymi zaokrąglone naroża widoczne na fig. 5·Fig 1 shows the upper and lower parts 11 and 13 of a split die and a bent metal tubular blank 15 which is to be formed into an approximately rectangular product 16 with a cross section with an aperture uniform along the entire length, shown in Fig. 5 and having relatively long flat top and bottom walls 17 and 19 and flat opposing side walls 21 and 23 with smooth transitions forming the rounded corners shown in Fig. 5

W przykładzie tym pokazane jest kształtowanie wrobu 16 o przekroju z otworem w kształcie litery S· Górna i dolna część składowa matrycy mają części wnęki, tworzące po złożeniu odpowiedni kanał więki, przy czym każda część wnęki ma jednooity przekrój na całej długości utworzony przez równoległe odcinki 25 i 27 na przeciwległych końcach, ukośny odcinek pośredni 29 m.ędzy odcinkami 25 i 27 oraz łukowate odcinki 33 łączące część końcową 25 z częścią pośrednią 29 i część pośrednią 29 z przeciwległą częścią końcową 27·This example shows the shaping of a frame 16 with a cross-section with an S-shaped opening. The upper and lower die components have recess portions which, when folded, form a corresponding beam channel, each recess part having a uniform cross-section along its entire length formed by parallel sections 25 and 27 at opposite ends, an intermediate oblique length 29 m between the sections 25 and 27 and arcuate sections 33 connecting end 25 to intermediate 29 and intermediate 29 to opposite end 27

Wnęka utworzona w przyległych, składowych częściach 11 i 13 matrycy dzielonej ma na całej długości jednolity przekrój odpowiadający zewnętrznej powierzchni wymaganego profilu wyrobu pokazanego na fig. 4· Z tego względu, jak pokazano na fig. 2, _ kanał wnęki każdej części matrycy ma w przybliżeniu płaskie dno i ścianki prostopadłe do powierzchni przylgowych tych części, a w przekroju ma stosunkowo długi prostolnnoowy bok 35, krótkie mnoowe boki 37 i łukowate narożniki 39, łączące w łagodny sposób boki 35 i 37·The cavity formed in the adjacent component parts 11 and 13 of the split die has a uniform cross section along its entire length corresponding to the outer surface of the desired product profile shown in Figure 4. Therefore, as shown in Figure 2, the cavity channel of each die portion has approximately flat bottom and walls perpendicular to the rebate surfaces of these parts, and in cross-section it has a relatively long rectangular side 35, short multiplied sides 37 and arched corners 39, smoothly connecting sides 35 and 37

Cylindryczny pąłfabrykat rurowy zostaje iajpie^o w/gięty na kształt odpowiadający w przybliżeniu pożądanemu kształtowi finannego wyrobu, jednakże bez zmian w obwodzie przekroju półfabrykatu rurowego· W danym przypadku, cylinnclryc^i^ny półfabrykat jest więc najpierw wyginany na kształt lieery S, jak pokazano na fig. 1, z zachowaniem przekroju kołowego na całej jego długości.The cylindrical tubular blank is then bent to a shape approximately corresponding to the desired shape of the final product, without however changing the circumference of the tubular blank. In this case, the cylindrical blank is then first bent into a shape S as shown in 1, with a circular section along its entire length.

Maeriał rurowy jest dobierany tak, aby jego obwód był równy lub nieco mniejszy od obwodu wnęki utworzonej w przylegających częściach 11 i 13 dzielonej matrycy, a zatem również finannego ksztatfowego ^robu 16·The tubular material is selected so that its circumference is equal to or slightly smaller than the circumference of the cavity formed in adjacent parts 11 and 13 of the split die, and thus also of the final shaped work 16

158 272158 272

Pożądane jest, aby dobierać obwód półfabrykatu 15 tak, aby obwód wytwarzanego kształtowego wyrobu 16 w żadnym mejscu nie przekraczał obwodu maaeriału półfabrykatuIt is desirable to select the circumference of the blank 15 such that the circumference of the shaped article 16 produced does not exceed the circumference of the blank material at any point.

15, jak pokazano na fig. 4, więcej niż o 5%. W przypadku rur stalowych, łatwo dostępnego rodzaju, gdy taki półfabrykat rozpręży się na obwodzie więcej niż o 5%, wówczas maeriał jego ścianek wykazuje tendencję do znacznego osłabienia lub pękania. Jakkolwiek miżna doprowadzić do rozprężenia rury na obwodzie nawet do 20%, jeśli jej maeriał jest w całości obrabiany cieplnie, to jednak zaleca się prowadzenie opisanego sposobu wytwarzania bez stosowania specjalnej obróbki cieplnej materiału półfabrykatu. W zalecanym rozwiązaniu, aby nadać półfabrykatowi pożądany profil przekroju bez doprowadzenia w pewnych miejscach ścianek półfabrykatu do osłabienia lub pęknięć, wytwarzany kształoowy wyrób 16 w postaci członu ramowego ma w każdym przekroju profil o jednakowym obwodzie, większy od obwodu półfabrykatu 15 o 2% do 4%.15, as shown in Fig. 4, more than 5%. In the case of steel pipes of the readily available type, when such a blank expands around the circumference by more than 5%, the material of its walls tends to weaken or crack significantly. Although it is possible to expand the pipe around the circumference even up to 20%, if its material is completely heat-treated, it is nevertheless advisable to carry out the described production method without applying special heat treatment to the blank material. Preferably, in order to give the blank the desired cross-sectional profile without causing the walls of the blank to weaken or crack at certain points, the shaped, frame-like product 16 produced has a profile with the same circumference in each cross-section, greater than the circumference of the blank 15 by 2% to 4%. .

Celem uniknięcia osłabienia struktury wyrobu pożądane jest takie projektowanie wyrobu, aby w każdym przekroju poprzecznym profil był wygładzony i nie wykazywał ostrych kantów lub nieciągłości, które mogłyby prowadzić do koncennracji naprężeń i do strukturalnego osłabienia materiału. Dlatego na przykład w wyrobie 16 pokazanym na fig. 4 ścianki są połączone za pomocą zaokrąglonych naroży, a każda ze ścianek 17,19,21 i 23 może być łagodnie wklęśnięta.In order to avoid weakening of the structure of the product, it is desirable to design the product such that the profile is smoothed in each cross-section and does not have sharp edges or discontinuities that could lead to stress concentration and structural weakening of the material. Therefore, for example, in the product 16 shown in Fig. 4, the walls are connected by means of rounded corners, and each of the walls 17, 19, 21 and 23 can be slightly concave.

W opisanym sposobie kształoowania wyrobu 16, cylindryczny półfabrykat jest najpieiw wyginany na kształt lieery S, stosownie do pożądanego kształtu wytwarzanego kształtowego wyrobu 16 bez zmiany jego obwodu w żadnym z przekrojów. Wyginanie to może być dokonywane dowolnym, konwencjonalnym sposobem, na przykład przez użycie trzpienia wewnętrznego i zewnętrznego narzędzi do gięcia t j. przez gięcie na trzpieniu lub przez obciąganie, co nie wymaga stosowania trzpienia. Takie sposoby gięcia są ogólnie dobrze znane wśród fachowców i nie ma potrzeby szczegółowego ich omawóania. Przy gięciu na trzpieniu najmniejszy promień gięcia, jaki może być zastosowany do rury, jest równy w przybliżeniu podwójnej średnicy cylίndyycznegt półfabrykatu rurowego, a najmniejszy odstęp między przyległymi częściami giętymi jest w przybliżeniu równy średnicy rury. Przy gięciu na trzpieniu następuje zmniejszenie przekroju poprzecznego zwykle o około 5%. Przy zastosowaniu gięcia przez obciąganie bez użycia trzpienia zaleca się, aby minimalny promień gięcia był w przybliżeniu trzy razy większy od średnicy półfabrykatu, a minimalny odstęp między sąsiednimi zagięciami był równy połowie średnicy półwyrobu. Zimnej szenie przekroju poprzecznego wynosi zwykle około 15%.In the method of shaping the product 16 described, the cylindrical blank is first bent into the shape of a shape S according to the desired shape of the shaped product 16 to be produced without changing its circumference in any of the sections. This bending may be accomplished by any conventional means, for example by using an inner mandrel and an outer mandrel for bending tools, i.e. mandrel bending or dressing, which does not require a mandrel. Such bending methods are generally well known to those skilled in the art and need not be discussed in detail here. In mandrel bending, the smallest bend radius that can be applied to the pipe is approximately twice the cylindrical diameter of the pipe blank and the smallest spacing between adjacent bent portions is approximately equal to the diameter of the pipe. When bending on a mandrel, the cross-section is usually reduced by about 5%. When mandrel-free dress bending is used, it is recommended that the minimum bend radius is approximately three times the blank diameter and the minimum spacing between adjacent bends is half the blank diameter. The cold shedding cross section is usually around 15%.

W odniesieniu do wyrobu pokazanego na załączonych rysunkach zaleca się gięcie na trzpieniu z wykorzystaniem wewnętrznego trzpienia i zewnętrznych narzędzi gnących. Weemątrz giętego półfabrykatu 15 stosuje się następnie ciecz pod ciśnienńem poprzez uszczelnienie jego końców i włóczenie przez jedno z uszczelnień cieczy hydraulicznej dla uzyskania niewielk^go nadciśnienia wewnątrz półfabrykatu. Ciśnienie jest tak dobrane, aby nie przekroczyło granicy plastyczności ścianek półfabrykatu 15, tzn. było mniejsze od ciśnienia, jakie mogłoby spowodować wybrzuszanie się lub rozciąganie w kierunku promienonym półfabrykatu, ale aby po ztmknąęciu fojmy z matrycą prowadź zło do pokonania oporów tarcia stawianych przez części składowe matrycy.With reference to the product shown in the attached drawings, mandrel bending using an internal mandrel and external bending tools is recommended. Pressurized fluid is then applied to the interior of the bent blank 15 by sealing its ends and threading through one of the hydraulic fluid seals to provide a slight overpressure inside the blank. The pressure is selected so that it does not exceed the yield point of the walls of the blank 15, i.e. it is less than the pressure that could cause bulging or stretching in the radiant direction of the blank, but that after the joint with the matrix collapses, it leads the evil to overcome the frictional resistance of the component parts matrix.

Po zamknęciu matrycy, tj. złożeniu obu jej części 11 i 13, półfabrykat 15 zostaje zdeformowany przez docisk, gdyż jego górna i dolna ścianka opierają się o płaskie dna wnęk, jakie w przekroju zaznaczone są przez proste odcinki 35. Docisk powoduje wygięcie się bocznych ścianek półfabrykatu na zewnątrz aż do zetknięcia z bocznymi ściankami 37 wnęki w matrycy. Ćwiartka zdetonowanego półfabrykatu w sytuacći, gdyby nie występowało w nim odpowiednie ciśnienie wewnąrz, przybrałaby kształt zaznaczony na fig. 2 linią przerwaną, przy czym należy rozumieć, iż pozostałe ćwiartki zdetonowanego półfabrykatu będą ukształtowane symeerycznie względem pokazanej. Jak widać, zdetonowana dolna ścianka i boczna ścianka półfabrykatu dotykają krańców ścianek 35 i 37 w obszarach zaznaczonychAfter the die is closed, i.e. both its parts 11 and 13 are folded, the blank 15 is deformed by the pressure, because its upper and lower walls rest against the flat bottoms of the cavities, which in cross-section are marked by straight sections 35. The pressure causes the side walls to bend the blank outward until it contacts the side walls 37 of the die cavity. A quarter of the detonated blank, in the absence of adequate internal pressure, would take the shape marked in Figure 2 with a broken line, it being understood that the remaining quarters of the detonated blank will be shaped symeerically with respect to the shown one. As can be seen, the detonated bottom wall and side wall of the blank touch the ends of walls 35 and 37 in the areas marked

158 272 odpowiednio na fig. 2, 41 i 43. W wyniłk^ reirne^-i mujmy częściami 11 i 13 matrycy i półfabrykatem 15 powstają duże siły tarcia wywierane na boczną ściankę półfabrykatu, przez co ścianka ta zostaje skutecznie dociśnięta do wetwnęrznej powierzchni wnęki matrycy. W rezultacie ścianka boczna półfabrykatu nie może przesunąć się w kierunku poprzecznym poza wewnętrzne powierzchnie wnęki matrycy, by dotrzeć do zaokrąglonego naroża 39. Pod dociskeem wżeranym na półfabrykat po zamkkięciu matrycy w formie, boczne jego części 45 między częściami utrzymywanymi przez opory tarcia w strefie 43 zostają odgięte na zewnątrz i wypchnięte poza obszar wydzielony przez wnękę matrycy p^-jej zar^nnęciu. Każda część 11 i 12 matrycy dzielonej ma wykonane wokół ścianek wnęki płaskie przyggowe powierzchnie 47, które ściśle przylegają do siebie przy złożonej matrycy, jak to pokazano na fig. 3 i 4. W ten sposób, po zamknęciu formy części 45 półfabrykatu, odgięte na boki wnęki matrycy, zostają ściśnięte między powierzchniami przylgowymi 47.2, 41 and 43, respectively. In the result of the die parts 11 and 13 and the blank 15, high frictional forces arise on the side wall of the blank, whereby the wall is effectively pressed against the inner surface of the die cavity. . As a result, the side wall of the blank cannot move transversely beyond the inner surfaces of the die cavity to reach the rounded corner 39. Under the clamp etched onto the blank after the die is closed in the mold, the side portions of the blank 45 between the frictional portions in zone 43 remain. bent outward and pushed beyond the area delimited by the matrix cavity at its intersection. Each of the split die parts 11 and 12 has flat butt surfaces 47 formed around the walls of the cavity which fit tightly against each other against the folded die, as shown in Figs. the die cavities are compressed between the seating surfaces 47.

W sposobie według wynalazku, półfabrykat 15 poddany jest działaniu wewnętrznego ciśnienia tak, że przy naprężaniu jest to ciśnienie działające od wewnątrz na ścianki półfabrykatu w obszarze naroży 39, gdzie półfabrykat jest początkowo nie podparty po stronie zewiętrznej i jest wystarczające do równomiernego wtłoczenia ścianek w każde z naroży. W rezultacie ścianki półfabrykatu przesuwają się w kierunku poprzecznym po twnęęrziej powierzchni więki matrycy pokonując siły tarcia starające się przeciwdziałać ikeemu poprzecznemu przesuwaniu, przy czym ścianki półfabrykatu są przytrzmzywaie w □rębie wnęki matrycy, przez co unika się omówionego w/^żej problemu zaciskania.In the method according to the invention, the blank 15 is subjected to an internal pressure such that the tension is the pressure exerted internally on the walls of the blank in the area of the corners 39, where the blank is initially unsupported on the outside and is sufficient to press the walls evenly into each of them. corners. As a result, the blank walls move in the transverse direction on the surface of twnęęrziej Sounds die against the frictional force seeking to counteract ikeemu lateral movement, the walls of the blank are in przytrzmzywaie □ foal the die cavity, thereby avoiding discussed in / j problem ^that clamping.

Ciśnienie wewnntrzne wymagane do pokonania sił tarcia i kształoowania półfabrykatu rak, aby był on równommernie wtłaczany w naroża męki, może być łatwo określone w drodze prób i ekperzmeitów dla danych umiarów i kształtów półfabrykatu i wnęki matrycy. Typowe ciśnienie wy^nosi około 2060 kPa.The internal pressure required to overcome the frictional forces and shape the blank so that it is uniformly pressed into the corners of the torture can easily be determined by tests and exteriors for the given dimensions and shapes of the blank and the die cavity. Typical pressure ^nose O and about 2060 kPa.

Celem uniknięcia lub zm^iejszeiia ryzyka naprężenia półfabrykatu, powodującego wzrost wewnętrznego ciśnienia wystarczającego do wywołania uginania się ścianek półfabrykatu, pożądane jest utrzymywanie ciśnienia w półfabrykacie poniżej pewnej zadanej wartości, rnińs^jszej od granicy plastyczności jego ścianek. Można tego łatwo dokonać przez zastosowanie w jednym z wymienionych uprzednio uszczelnień zaworu redukcyjnego, który by spuszczał nieco cieczy przy wzroście ciśnienia powyżej zadanej wartości.In order to avoid or reduce the risk of stress on the blank, causing an increase in internal pressure sufficient to cause the walls of the blank to flex, it is desirable to keep the pressure in the blank below a given value less than the yield strength of its walls. This can easily be done by providing a reduction valve in one of the seals mentioned above, which would drain some liquid when the pressure rises above a predetermined value.

Jeśli, jak to wstępuje w zaleconym rozwiązaniu, obwód wnęki matrycy jest nieco większyIf, as in the recommended solution, the circumference of the die cavity is slightly larger

- najlepiej do 5% - od obwodu półfabrykatu 15 rurowego, to między półfabrykaeem 15 a wnęką matrycy pozostaje szpara, w szczególności w narożach 39, jak pokazano na fig. 3.- preferably up to 5% - from the circumference of the tubular blank 15, a gap remains between blank 15 and the die cavity, in particular at the corners 39 as shown in Figure 3.

Po zamknń^c^^u matrycy w formie, odkształcony półfabrykat może być rozprężony do finannego kształtu przez zastosowanie ciśnienia wewnitrziego przekraczającego granice plastyczności ścianek półfabrykatu. Części 11 i 13 matrycy dzielonej, góra i dolna ściskane są z siłą dostateczną do zabezpieczenia przed wzajemnym przesunięciem w trakcie zabiegu rozprężania półfabrykatu do finannego kształtu. Zabieg ten nadaje obrabianemu wyrobowi przekrój o bardzo dużym stopniu dokładności, równonderności i powtarzalności.After the die is closed in the mold, the deformed blank can be expanded to its final shape by applying an internal pressure that exceeds the yield strength of the blank walls. The top and bottom parts 11 and 13 of the split die are compressed with sufficient force to prevent mutual displacement during the step of expanding the blank to its final shape. This treatment gives the processed product a cross-section with a very high degree of accuracy, uniformity and repeatability.

Po ukończeniu fazy rozprężania ciśnienie zostaje upuszczone, ciecz hydrauliczną wypompowuje się z wnętrza półfabrykatu, matrycę rozkłada się przez oddzielenie części 11 i 13 i wyjmuje się wyrób.Upon completion of the depressurization phase, the pressure is released, the hydraulic fluid is pumped out of the interior of the blank, the die is disassembled by separating the parts 11 and 13, and the product is removed.

Obróbce według wynalazku można poddawać każdy maaeriał o odpowiedniej plastyczności.Any material with a suitable plasticity can be processed according to the invention.

W opisanym przypadku, kiedy finalny wyrób ma w zasadzie jednolity obwód, nie przekraczający więcej niż o 5% obwodu wyjścoowego półfabrykatu, można zastosować maaeriały w rodzaju miękkiej stali bez obróbki wstępnej, np. przez hartowanie. W przedstawóonim przykładzie zastosowano rurę stalową SAE 1010 o średnicy 89 mm, grubości ścianek 2 mm i długości 1520 mm, którą wyginano i kształowwano przez rozprężanie do kształtu wyrobu pokazanego na fig.In the case described, where the final product has a substantially uniform circumference not exceeding by more than 5% of the exit circumference of the blank, mild steel-type materials may be used without pretreatment, e.g. by quenching. In the illustrative example, an SAE 1010 steel pipe 89 mm in diameter, 2 mm wall thick and 1520 mm long was used, which was bent and expanded to the shape of the product shown in Fig.

, przy czym stopień rozprężania obwodowego wynoosł około 3%., the degree of circumferential expansion was approximately 3%.

Możliwe są różne moOyZikacje opisanego wyżej sposobu plastycznego foimowania. Na przykład można zastosować półfabrykat 15 o przekroju nie kołowym, a łagodnie zaokrąglonym, na przykład elipyccnym.Various variants of the plastic foaming method described above are possible. For example, a blank 15 with a non-circular but slightly rounded, for example elliptical, cross-section can be used.

158 272158 272

W fazie odkształcania ściskanego półfabrykatu pc zamnięciu części składowych matrycy, tarcie cierne między powierzchniami półfabrykatu i matrycy jest ograniczone, powodując tylko niewielkie zużycie mtrycy, dzięki czemu osiąga się doskonałą powtarzalność procesu. Ponadto matryca może być wykonana ze stosunkowo miękkiego i niedrogiego maaeriału bez potrzeby specjalnej obróbki utwardzającej powierzchnie wnęki. W zalecanym rozwiązaniu każda wnęka w składowych częściach 11 i 13 matrycy ma powierzchnie boczne 37 nachylone pod niewielkim kątem. Zapobiega to tendencji do utrzymywania się finannego wyrobu wewiątrz wnęki matrycy, co pozwala na łatwe wyjmowanie go po zabiegu rozprężania.In the deformation phase of the compressed blank pc as the die components are closed, the frictional friction between the blank and die surfaces is reduced, causing only little wear on the mtr, thereby achieving excellent process repeatability. Moreover, the die can be made of a relatively soft and inexpensive material without the need for special treatment to harden the surfaces of the cavity. Preferably, each cavity in the component parts 11 and 13 of the die has side surfaces 37 inclined at a slight angle. This prevents the final product from tending to remain inside the die cavity, allowing it to be easily removed after the expansion treatment.

W zasadzie nie ma potrzeby smarowania powierzchni półfabrykatu lub składowych części 11 i 13 matrycy. Na ogół, jak w opisanym sposobie obróbki, wygodnie jest wyginać półfabrykat 15 do kształtu zblżżonego do pożądanego kształtu wyrobu finannego przed poddaniem takiego półfabrykatu rurowego zabiegowi odkształcania przekroju przez rozprężanie o ile pozwala na to trzpień wewnnęrzny i inne maaeriały do wyginania mające zaokrąglone powierzchnie do chwytania i gięcia rurowego półfabrykatu. Należy jednak mieć na uwadze, że w przypadku zastosowania specjalnych narzędzi do gięcia z powierzchniami roboczymi dostosowującymi się do powierzchni odkształcanego i rozprężanego półfabrykatu, zabieg gięcia może być przeprowadzony po odkształceniu i rozprężeniu półfabrykatu.In principle, there is no need to lubricate the surface of the blank or the constituent parts 11 and 13 of the die. In general, as in the described processing method, it is convenient to bend the blank 15 to a shape that approximates the desired shape of the final product before subjecting the tubular blank to a section deformation treatment by expansion, as long as the internal mandrel and other bending materials having rounded surfaces to grip and bending a tubular blank. However, it should be borne in mind that when special bending tools are used with working surfaces adapting to the surface of the deformed and expanded blank, the bending operation may be carried out after deformation and expansion of the blank.

158 272158 272

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 5000 zł.Price PLN 5,000.

Claims

Patent claims

A method of plastic forming a box-type frame member, at least a longitudinal portion of which has a uniform, continuous cross-section with rounded corners, characterized in that the die is a die divided along the flat closure surface into two parts, each with a part the die cavity, and both cavity parts together form a cavity with a smoothly rounded continuous box profile corresponding to the box section and rounded corners of the longitudinal part of the final frame member, furthermore a tubular blank with a continuous section with gentle kinks and perimeter is used, allowing this blank to be shaped into the shape of the elongated part with an increase in the circumference of this blank of not more than about 5%, this blank is placed between the open parts of the die, and a preliminary hydraulic pressure is applied to its interior, lower than the yield point of the blank wall, but sufficient, after replacing the blank. cutting the die, for pressing the wall of the blank evenly into each of the corners formed by these die parts, while keeping the blank inside the closed space of the die cavity, then the die parts are closed to press the walls of the blank by the action of the internal pressure applied inside the blank, additional hydraulic pressure to exceed the yield strength of the blank wall to finally press the blank wall to a shape corresponding to the outer contour of the said elongated portion, after which the source of hydraulic pressure is cut off, the die portions are opened and the box-shaped frame member is removed from the fluff.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the applied pre-pressure is at least sufficient to overcome the frictional forces exerted on the blank by the die parts after the die is closed and tends to expand the side of the blank wall between adjacent mating surfaces of the die parts.

A method according to claim 1, characterized in that prior to placing the tubular blank inside the die portion, the blank is bent and a die having a cavity conforming to the indented shape of the tubular blank is used.

The method of claim 1, wherein the matrix has a matrix

The method of claim 1, wherein each of the die parts is formed by the use of a blank

4. The method according to p. two parts of the matrix.

5. The method according to p. the canal part of the passion.

6. The method according to p. The method of claim 1, characterized by a tubular circumference where the formation of the blank into an elongated shape is accompanied by an increase in the circumference of the blank by no more than about 2% to 4%.

7. The method according to p. The method of claim 5, characterized in that the bottom of each channel portion of the cavity is flat.

8. The method according to p. The method of claim 7, characterized in that the bottom of each channel portion of the cavity is substantially perpendicular to its sides.