WO2001036121A2 - Verfahren zum umformen eines ausgangsprofils od.dgl. werkstückes sowie profil dafür - Google Patents

Verfahren zum umformen eines ausgangsprofils od.dgl. werkstückes sowie profil dafür Download PDF

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WO2001036121A2
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/065—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes starting from a specific blank, e.g. tailored blank
    • 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
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes

Definitions

  • the Drfincung applies to a process for reshaping a - initial prof. 3 or the like.
  • Workpiece by means of an In ⁇ e- .och ⁇ ruckes generated in the sealed profile space by a currentable active medium to form an end profile, in particular for. iforren c_s for placing the end profile on the wall 10 of a wall.
  • the invention captures a profile with at least one profile and a limited profile space as a standard profile for carrying out this method.
  • an internal roll profile is expanded by internal pressure.
  • the hollow profile can be pushed and widened, compressed, or compressed by means of at least one stamp acting on the workpiece. expanded.
  • 20 DE 35 32 -99 Cl is an example of a device for - Apply a pipe section using a m aas?: n ⁇ insertable cone-like cylindrical probe, which m_ttels at least two spaced apart diameter with the pipe section to be widened-
  • the Ausga ⁇ gsprofll m at a distance to its free ends and transverse to its longitudinal axis to a cross section with favorable bending properties, in particular a flat DZ ... approximately oval cross section.
  • the starting profile is to be changed after the cross-sectional shaping this area be bent.
  • An advantageous starting profile for the procedure according to the invention is of approximately H-shaped cross section with two approximately parallel and interconnected chambers. Their flank walls are supposed to be curved inwards in cross-section, whereas the inner boundaries of the chambers are formed by channel-like indentations.
  • the inventor deliberately enforces folding or he flat prints the workpiece; if necessary, he designs extruded profiles already in the initial state as flat upright profiles in order to achieve a low flake moment of inertia in this way, so that correspondingly small plastic distortions result in the bending forging process. Only in the subsequent IHU process is the workpiece shaped to its final shape.
  • the IHU process serves to shape the cross-section. This is less to simplify the technical effort involved in bending than to minimize the degree of deformation.
  • the degree of deformation achieved is significantly reduced compared to a bending process according to a method taken from the Star.ce of technology. This means that with a classic bending technique, in which the bending process already strives to achieve a cross-sectional contour that is as close as possible to the desired end result, favorable results can only be obtained in exceptional cases m in relation to the accurately corrected plastic distortions at the end of the entire process sequence achieve.
  • the lower degree of deformation in the subsequent hydroforming process means that a higher residual forming capacity is available.
  • Fig. 1 an oblique view of a curved
  • FIG. 11 an oblique view of a preliminary profile with the cross section of FIG. 10;
  • Fig. 12 to 15 v ⁇ er sketches on the sequence of the Ausfor ⁇ formation of the square profile.
  • the width b of 80 mm and the Queritessnohe h mm of 50 is during a gear with Biegevor ⁇ an attire ⁇ em hydroforming process, a - at right angles to one another extending tube sections llq. 11t-removing elbow 11 with an inner bending radius R_ of 200 mm.
  • the 2 ois 5 illustrate the bending of a tubular profile 10 a round cross-section to an elbow ll a with a Krümungs ⁇ '_nkel q of 90 °; in the course of this method, that tube profile 10 a is inserted between two roller-like tools 12, 12 r in such a way that it is tangent to a tool 12 of this pair of tools somewhat outside its long center, after which the other tool _2 r acts as a counter-tool in the closing direction x translat-sch the pipe profile 10 a is brought up.
  • the bewegcare tool 12 now begins a r rotaviruses tions ⁇ ch _ n gy its way to the stationary die 12 and receives daDe_ the top in Figures 2 to 4 tube section ll with q from ⁇ er longitudinal axis A of the tubular profile 10 a. -
  • the Darste_lung of Fig. 5 reveals that the genes tube profile 10, during the bending process in the contact area has been dented to the standing tool 12.
  • This deformed area G determines with the end edges 13 of the tubular profile 10 ⁇ or the elbow ll ⁇ distances e, ei. Its vertical line is marked with M.
  • D profile section 14 in the initial state according to FIG. 5 has the local radius of curvature R ⁇ and is bent into the final state 14 a according to FIG. 3 such that the radius of curvature R mB is established in this final state; the two radii of curvature R ⁇ and R mB each refer to the bend-neutral fiber of the cross section.
  • l zA , l B are the lengths before and after the bending process, wi the angle which the pipe or profiled section 14 includes before bending, and w 2 the angle included after bending by the profile section 12 a .
  • W2RmB WlRmA
  • Equations (1) to (3) can be used to estimate the expansions occurring in a tube or profile 14 - including the maximum expansions - in the case of bending deformation under the given conditions.
  • a tubular profile 15, indicated cylindrically in cross section, of diameter d of 80 mm and a wall thickness t of 2 mm is to be bent before an IHU process in such a way that an inner bending radius R of 200 mm results.
  • the maximum elongation at the outer radius can be estimated according to equation (3) above.
  • the cross-section of the ring is deformed before the bending process in such a way that an elliptical cross-section of height I of 112 mm and width n of 48 mm approximates with the main axes indicated at Ii and Q. results.
  • the cross-sectional area of the elliptical profile 15 a from here 251.30 mm remains the same as that of the circular tube or tubular profile 15.
  • the posed or folded pre-profile 16 of the height i ⁇ of 50 mm and the width n x of 48 mm is - as I said - cross-sectionally H-shaped with two lw parallel vertical chambers 18, the outer flank walls 20 of which are curved inwards to the horizontal main axis Q.
  • the inner chamber walls 22 are sections of bead-like deformations 24 of the bottom wall 26 and the ridge wall 28 of the preliminary profile 16.
  • the distance s between the deepest of the two deformations 24 corresponds to approximately one sixth of the profile height i ⁇ .
  • the pre-profile 16 produced by extrusion is inserted the tool 32 consisting of lower tool or base part 30 and upper tool or cover part 36. This only outlines the contours of the tool surface of the lower tool 32 with bottom wall 33 and side wall 34 and of the upper tool 36 which are relevant for the forming process.
  • FIG. 13 shows the step of widening the preliminary profile 16 by means of a pressure medium flowing into its interior 19.
  • the preliminary profile 16 of the bottom wall 33 and the side walls 34 of the lower tool 32 and the upper tool 36 which is stored in the tool space 38, lies against the inside.
  • the expansion of the bottom wall 26 and ridge wall 28 is quite slight; the preliminary section 16 unfolds through pressure medium flowing into its interior 19 - almost corresponding to an accordion - and in this way fills the tool space 38.
  • the walls 20, 26, 28 of the profile 16 are not stretched until the end of the unfolding process when the tool space 38 is formed.
  • the square tube 10 or angle piece 11 produced in the tool 30 in the manner described is then removed from the tool space 38 (FIG. 15).

Abstract

Bei einem Verfahren zum Umformen eines einen Profilraum aufweisenden Ausgangsprofils (10, 10x, 15, 16) od.dgl. Werkstückes mittels eines in dem abgedichteten Profilraum durch ein strömbares Wirkmedium erzeugten Innenhochdruckes zu einem Endprofil -- insbesondere zum Umformen bis zur Anlage des Endprofils an die Wandung eines Formraumes -- wird vor dem Umformen durch Innenhochdruck das Ausgangsprofil in Abstand zu seinen freien Enden sowie quer zu seiner Längsachse zu einem Querschnitt mit günstigen Biegeeigenschaften geformt. Während des Biegevorganges wird die Mittellinie des Bauteils ausgeformt sowie durch Innenhochdruck dessen Querschnitt verformt.

Description

Verfahren zum Umformen eines Ausgangsprofils od.dgl. Werkstückes sowie Profil dafür.
^ Die Ξrfincung Detrifft ein Verfahren zum Umformen eines .--usgangsprofι_3 od.dgl. Werkstuckes mittels eines m dem abgedichteten Profilraum durch ein strombares Wirknedium erzeugten Inπe- .ochαruckes zu einem Endprofil, insbesondere zum . iforren c_s zur Anlage des Endprofils an die Wandung 10 eines For"rau~ss. Zudem erfasst die Erfindung ein Profil mit ' on \ e iσstens einer Profn and begrenztem Profilraum als -usgargsprcfil zur Durcnfuhrung dieses Verfahrens.
Bein1 sog. Inr.er.nochαruck-Umformen ( IHU-Verfanren) wird ein lf riohlprofil durcn Innendruck ausgedehnt. Zusätzlich kann das Hohlprofil mittels wenigstens eines am Werkstück angreifenden Stempels -achgeschoben sowie aufgeweitet, gestaucht ozw. expandiert werαen.
20 Der DE 35 32 -99 Cl ist beispielhaft eine Vorrichtung zum
Figure imgf000002_0001
-ufwe_ten eines Rohrabschnitts unter Einsatz einer m aas ?:nι einfuhrbaren zapfenartigen zylindrischen Sonde, die m_ttels mindestens zweier im Abstand voneinander oefindlicrer Dicntrmge mit dem auf zuweitenden Rohrab-
25 scnnitt e__ner rmgraum bildet, der zum Aufweiten mit Druckmittel geful__t wirα. Vor Beginn des Auf eitungsvorganges werden αie beioen Dichtringe zur Abdichtung des Ringspaltes zwiscner Sonαe und Rohr radial mit Druckmittel Deaufschlagt. D_e Druckmittelzufuhr zum Ringraum geschieht über
30 zumindest eine Aufnanmenut und wird durch einen als Ventil- .orper d__enerαen Dichtring gesteuert, der eine zwischen Aufnahmenut u~α Rmgraum befindliche Öffnung so lange verschließt, Dis er durcn elastisches Aufweiten seine Dicht- Wirkung erreict hat.
35 Dieses Innenhochdruck-Umfor en oder Hydroformen findet mehr und mehr Eingang als wirtschaftliches Herstellungsverfahren für Karosseriebauteile im Automobilbau. Als Ausgangsmate- ria werden dabei vorwiegend Stahlrohre eingesetzt. In letzter Zeit haben sich für IHU-Prozesse als Ausgangsma- terial zum Stahl auch Aluminiumwerkstoffe hinzugesellt. Analog zu Stahl gibt es dabei Herstellungsverfahren, m denen als Ausgangsmaterial Rohre aus Aluminiumblech verwendet wercen; alternativ können aber auch Alummium-Strang- pressprofile eingesetzt werden. Diese kommen bei Stahl aus wirtschaftlichen Gründen nicht frage. Die Verwendung von Strangpressprofilen hat den entscheidenden Vorteil, dass der Gestaltung des Ausgangsprofils nahezu keine Grenzen gesetzt sind.
Bei" Biegeu formen metalliscner Rohre oder Strangpresspro- filε wird m allgemeinen versucht, den Biegeprozess derart zu gestalten, dass der Ausgangsquerschnitt des Werkstucks in αem dann gekrümmten Werkstuck erhalten bleibt. Falten- bilαung am Innenradius bzw. E faltungen am Außenradius sind dabei zu verhindern. Es wurden verschiedenartige Techniken entwickelt, um dieses Ziel zu erreichen; beispielhaft seien einige solche Verfahren aufgeführt:
• Streckbiegen;
• Biegen über einen Dorn;
• Warmbiegen.
Aue bei gekrümmten Hydroformbauteilen, zu deren Herstel- lung ein Biegeprozess vor einem Innenhochdruckumformen vorgesehen ist, werden solcne Biegetechniken verwendet.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder ein alternatives Biegeverf hren für Hydroformbauteile zum Ziel gesetzt, bei dem bewußt darauf verzichtet wird, im Biegeum- for prozess eine Formgebung oder Formerhaltung anzustreben, die der Kontur des letztendlich zu formenden Querschnitts moσlichst nahe kommt. Zur Losung dieser Aufgabe fuhrt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteranspruche geben gunstige Weiterbildungen an. Zuαem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kom- bmationen aus zumindest zwei der m der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfmαungsσemaß wird vor dem Umformen durch Innenhochdruck das Ausgaπgsprofll m Abstand zu seinen freien Enden sowie quer zu se_ner Langsachse zu einem Querschnitt mit günstigen Biegeeigenschaften geformt, insbesondere zu einem flachen DZ... etwa ovalen Querschnitt. Dazu hat es sich als gunstig erwiesen, das -- beispielsweise aus einer Leichtmetalllegierung stranggepreßte oder aus einem Blech gebogene und gefugte -- Ausgangsprofll mit dem zu verformenden Bereich einem Werkzeug zuzuordnen und durch dieses querschnittlich zu verformen - zudem soll das Ausgangsprofll nach dem querschnittlichen Verformen um diesen Bereich gebogen werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, das Ausgangsprofll an einem stehenden Werkzeug zu lagern sowie durch ein translatorisch und rotatoriscn bewegbares Gegenwerkzeug sowohl querschnittlich zu verformen als auch zu biegen.
Ein für die erf dungsgemaße Vorgehensweise vorteilhaftes Ausgangsprofll ist von etwa H-formigem Querschnitt mit zwei etwa parallelen und miteinander verbundenen Kammern. Deren Flankenwanαe sollen querschnittlich einwärts gebogen sein, wohingegen die mnenliegenden Begrenzungen der Kammern durch rinnenartige Einformungen gebildet sind.
Es handelt sich vorliegend um einen kombinierten Biege-IHU- Prozess, für den der Wahl des Ausgangsmaterials prinzipiell keine Grenzen gesetzt sind; bei letzterem kann es sich um Aluminium, Stahl oder andere Metalle handeln, gegebenen¬ falls auch um nichtmetallische Werkstoffe. Folgende in Korn- b ation mit IHU-Prozessen einsetzbare Biegeverfahrensme- thoden können hier unterschieden werden:
• eine ihm vorgeschaltete Deforma- tion zu einem Querschnitt mit gunstigen Biegeeigenschaften;
• eine begleitende Umformung zu einem biegegunstigen Querschnitt wahrend des Biegeprozesses;
• eine Gestaltung von biegegunstigen Querschnitten bei Strangpressprofilen -- bevorzugt aus einer Alum iumlegierung -- ohne vorgeschalteten oder begleitenden Umformprozess .
Der Erfinder forciert gezielt Emfaltungen beim Biegen oder er αruckt das Werkstuck flach; gegebenenfalls gestaltet er Strangpressprofile bereits im Ausgangszustand entsprechend als flache Hochkantprofile, um auf diese Weise ein geringes Flacrentragheitsmoment zu erreichen, so dass sich im Biegeumforrprozess entsprechend geringe plastische Verzer- rungen ergeben. Erst im anschließenden IHU-Prozess wird das Werkstuck zur endgültigen Form gestaltet.
In αer erfmdungsgemaßen Kombination von Biege- und IHU- Prozess gibt es eine deutliche Aufgabentrennung :
• der Biegeprozess dient der Formge¬ bung der Bauteil-Mittellinie,
• der IHU-Prozess dient der Querschnittsformgebung . Damit soll weniger eine Vereinfachung des technischen Aufwandes beim Biegen erreicht werden als vielmehr vor allem eine Minimierung des Umformgrades. Bei dem erfindungsgemäßen Biegeprozess verringert sich der erreichte Umformgrad erheoiich gegenüber einem Biegeprozess nach einem dem Star.ce der Technik entnommenen Verfahren. Das heißt, mit einer klassischen Biegetechnik, in der man bereits im Bie- geprtzess bestrebt ist, eine dem gewünschten Endergebnis mogl_chst nahe Querschnittskontur zu erreichen, lassen sich nur m Ausnahmefallen gunstige Ergebnisse m Bezug auf die akkur liierten plastischen Verzerrungen am Ende der gesamten Umfcr prozessfolge erzielen. Im Gegensatz dazu steht bei der Anwendung der erfindungsgemaßen Biegestrategie durch den geringeren Umformgrad im anschließenden IHU-Prozess ein höheres Restumformvermogen zur Verfugung.
Das erfindungsgemäße Biegeverfahren zur Herstellung von IHU-3auteilen bietet erhebliche Vorteile.
• Mit dem gleichen Werkstoff können größere Umformungen im IHU-Prozess realisiert werden, d.h. es besteht eine größere Freiheit bei der Gestaltung der Endkontur eines IHU- Bauteils;
• IHU-Bauteile mit weitaus geringeren Biegeradien bei gleichen Quer- schnittsabmessungen werden mog- lieh. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeoen sie. aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfαhrungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt m:
Fig. 1: eine Schragsicht auf ein gekrümmtes
Vierkantprofil;
Fig. 2, 3, 4: drei Skizzen zu Schritten eines
Biegevorganges sowie
Fig. 5: eine vergrößerte Schragsicht auf das Produkt des Biegevorganges;
Fig. 6, 7: zwei Skizzen zu einem Berechnungsvorgang;
Fig. 8, 9, 10: πeweils einen Querschnitt durch ein
Vorprofil zur Herstellung des Vier- kantproflls ;
Fig. 11: eine Schragsicht auf ein Vorprofil mit dem Querschnitt der Fig. 10;
Fig. 12 bis 15:vιer Skizzen zum Ablauf der Ausfor¬ mung des Vierkantproflls .
Aus einem Vierkantrohr 10 der Breite b von 80 mm und der Querschnittsnohe h von 50 mm ist wahrend eines Biegevor¬ ganges mit anschließenαem IHU-Prozess ein -- zueinander rechtwinkelig verlaufende Rohrabschnitte llq. 11t entnaltendes -- Winkelstück 11 mit einem inneren Biegeradius R_ von 200 mm gefertigt worden. Die Fig. 2 ois 5 verdeutlichen das Biegen eines Rohrprofils 10a runden Querschnitts zu einem Winkelstuck lla mit einem KrummungsΛ'_nkel q von 90°; im Verlaufe dieses Verfahrens wird jenes Rohrprofil 10a zwischen zwei rollenartige Werkzeuge 12, 12r so eingeführt, dass es hier etwas außerhalb seiner Langsmitte einem Werkzeug 12 dieser Werkzeugpaarung tangential anliegt, wonach das andere Werkzeug _2r als Gegenwerkzeug in Schließrichtung x translatcr-sch an das Rohrprofil 10a herangefahren wird. Das bewegcare Werkzeug 12r beginnt nun einer Rota- tionsπch _ng y seinen Weg um das stehende Werkzeug 12 und nimmt daDe_ den in Fig. 2 bis 4 oberen Rohrabschnitt llq mit aus αer Langsachse A des Rohrprofils 10a-
Die Darste_lung der Fig. 5 laßt erkennen, dass genes Rohrprofil 10., wahrend des Biegevorganges im Anlagebereich an das stehence Werkzeug 12 emgedellt worden ist. Dieser verformte Bereich G bestimmt mit den Endkanten 13 des Rohrprofils 10α bzw. des Winkelstucks llα Abstände e, ei. Seme vertikale 'ittellinie ist mit M bezeichnet.
Dem Herste__lungsverfahren lagen -- unter Bezugnahme auf Fig. 6, 7 -- die nachfolgenden theoretischen Überlegungen zugrunde. D Profllabschnitt 14 hat im Ausgangszustand nach Fig. 5 den lokalen Krümmungsradius R^ und wird so in den Endzustand 14a nach Fig. 3 gebogen, dass sich in diesem Endzustand der Krümmungsradius RmB einstellt; die beiden Krümmungsradien R^ und RmB beziehen sich jeweils auf die biege-neutrale Faser des Querschnitts. Unter der Annahme, dass beim Biegen keine Querschnittsanderung stattfindet, ergibt sιcπ für die Dehnung εz an einer beliebigen Stelle im Abstand z von gener neutralen Faser:
Figure imgf000008_0001
hierin sind lzA, lB die Langen vor und nach dem Biegevorgang, wi der Winkel, den der Rohr- bzw. Profilaoschnitt 14 vor dem Biegen einschließt sowie w2 der nach dem Biegen durch den Profilabschnitt 12a eingeschlossene Winkel.
Bei einer Biegung -- ohne eine überlagerte Abstreckung -- bleibt die Lange der neutralen Faser konstant:
W2RmB = WlRmA
Nach dem Einsetzen und Umformen erhalt man
Figure imgf000009_0001
für die Dehnungen an einer beliebigen Stelle im Abstand z von αer neutralen Faser. Für den Sonderfall eines unge- krummten Ausgangsmaterials (R^ = ∞) ergibt sich
Figure imgf000009_0002
Extreme Werte der Dehnung εz entstehen für extreme Abstände z zur neutralen Faser. Bei symmetrischen Querschnitten mit einer Breite b ist znax = b/2 und somit
Figure imgf000009_0003
Mit den Gleichungen (1) bis (3) können unter den gegebenen Voraussetzungen die in einem Rohr bzw. Profil 14 auftretenden Dehnungen -- einschließlich der maximalen Dehnungen -- bei einer Biegeumformung abgeschätzt werden. Beispielsweise soll ein Fig. 8 querschnittlich zylindrisch angedeutetes Rohrprofil 15 des Durchmessers d von 80 mm md einer Wanddicke t von 2 mm vor einem IHU-Prozess derart gebogen werden, dass sich ein innerer Biegeradius R von 200 mm ergibt. Bei einem üblichen Biegevorgang kann die maximale Dehnung am Außenradius nach obenstehender Gleichung (3) abgeschätzt werden. Mit den gegeoenen Ausgangsgrößen
b = d = 80 mm; RmA = ∞, RmB = d/2 + 200 mm = 240 mm
Figure imgf000010_0001
εmax = 16,7 %.
Um r.jn die im Biegeprozess auftretenden Maximaldehnungen zu mindern, wird der Ronrquerschnitt vor dem Biegeprozess so verformt, dass sich naherungsweise ein elliptischer Quer- schr__tt der Hohe I von 112 mm und der Breite n von 48 mm mit den bei Ii und Q angedeuteten Hauptachsen ergibt. Der Querscnnittsunfang des elliptischen Profils 15a von hier 251,30 mm bleiDt jenem des kreisförmigen Rohres oder Rohr- prof__ls 15 gleich.
Im Scheitel αes elliptischen Querschnitts ergibt sicn ein Krümmungs- oder Scheitelradius r von 10 mm und -- wie ge¬ sagt -- eine Gesamtbreite n nach dem beschrieoenen verfor- mencen Emdellen von nur 48 mm.
Durcn dieses Emdellen des Rohrprofils 15 entsteht ein Be- last ingsmaximum im Scheitel des Querschnitts. Auch hier konren die resultierenden maximalen Dehnungen mittels jener Gleichung (3) abgeschätzt werden; mit
b = t = 2 mm; RmA = d/2 = 40 mm; RmB = r = 10 mm erhalt man infolge jenes Emdellens des Rohrprofils oder Rohres 15 am Scheitelpunkt des entstehenden Profils 15a elliptischen Querschnitts eine maximale Umfangsdehnung von
Figure imgf000011_0001
Durcn die reduzierte Breite von n = 48 mm betragt im anschließenden Biegeprozess die Abstreckung am Außenradius in Längsrichtung nur noch εma = 10,0 % . Mit einem Biegeprozess, bei den der Rohrquerschnitt vorher emdellend ver- formt wird, kann somit die maximale Dehnung gegenüber üblichen Biegetechnicken etwa um die Hälfte reduziert werαen .
Da αer Einsatz eines Kreisquerschnitts im Biegeprozess also zu einem vergleichsweise hohen Umformgrad fuhrt, ist es besser, hier einen elliptiscnen Querschnitt zu wählen, der aber wiederum ungunstig für die Beschickung eines in den Fig. 12 bis 15 bei 30 angedeuteten IHU-Werkzeugs ist; dieses Werkzeug 30 kann dann nämlich nicht geschlossen werden, ohne dabei das vorgebogene Werkstück oder Profil 14a zu zerdrücken .
Mit einem optimierten -- gemäß Fig. 10 querschnittlich einem "H" ahnlichen -- Vorprofil 16 wird beim Biegen der gleiche Umformgrad erzielt wie mit dem elliptischen Querschnitt. Zudem aber laßt sich das gebogene Werkstück problemlos in das IHU-Werkzeug 30 einlegen.
Das gestellte oder gefaltete Vorprofil 16 der Hohe iχ von 50 mm sowie der Breite nx von 48 mm ist -- wie gesagt -- querschnittlich H-formig mit zwei l.w. parallelen Vertikalkammern 18, deren äußere Flankenwande 20 zur horizontalen Hauptachse Q einwärts gekrümmt sind. Die inneren Kammer- wande 22 sind Abschnitte von sickenartigen Emformungen 24 der Bodenwand 26 und der Firstwand 28 des Vorprofils 16. Der Abstand s der Tiefsten beider Emformungen 24 entspricht etwa einem Sechstel der Profilhohe iχ. Sowohl die Breite ni dieses der Fig. 11 Schragsicht zu entnehmenden Vorprofils 16 als auch dessen Querschnittsum- fang entspricht den entsprechenden Maßen des elliptischen Profils 14a der Fig. 9.
Das auf dem Wege des Stranαpressens erzeugte Vorprofil 16 wird gemäß Fig. 12 m das aus Unterwerkzeug oder Sockelteil 30 und Oberwerkzeug oder Deckelteil 36 bestehende Werkzeug 32 eingelegt. Von diesem sird nur die für den Umformvorgang relevanten Konturen der v.erkzeugoberflachen des Unterwerkzeugs 32 mit Bodenwandu^g 33 und Seitenwandung 34 sowie des Oberwerkzeugs 36 skizziert.
Fig. 13 zeigt den Schritt des Aufweitens des Vorprofils 16 mittels eines seinen Innenraum 19 einströmenden Druckmediums. Im Verlaufe dieses Druckvorganges legt sich das im Werkzeugraum 38 lagernde Vorprofil 16 der Bodenwandung 33 und den Seitenwandungen 34 des Unterwerkzeugs 32 sowie dem Oberwerkzeug 36 mnenseitig an. Dabei ist die Aufweitung der Bodenwand 26 und Firstwand 28 recht gering; das Vorpro- fil 16 faltet sich durch oas in seinen Innenraum 19 einströmende Druckmedium -- nahezu einer Ziehharmonika entsprechend -- auf und füllt auf diese Weise den Werkzeugraum 38 aus. Erst gegen Ende des Auffaltvorgangs kommt es bei der Ausformung des Werkzeugraums 38 den Wanden 20, 26, 28 des Profils 16 zu Abstreckungen .
Das in beschriebener Weise im Werkzeug 30 erzeugte Vierkantrohr 10 bzw. Winkelstück 11 wird dann aus dem Werkzeugraum 38 herausgenommen (Fig.15) .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zum Umformen eines einen Profilraum aufweisende Ausgangsprofils od.dgl. Werkstückes mittels eines m dem abgedichteter. Profilraum durch ein strömoares Wirkmedium erzeugten Innenhochdruckes zu einerr E dprofil, insbesondere zum Umformen bis zur Anlage des Endprofils an die Wandung eines Formraumes ,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Umformen durch Innenhochdruck das Aus- gangsprcfil (10, 10a, 15, 16) in Abstand zu seinen freien Enden (13) sowie quer zu seiner Längsachse (A) zu einem. Querschnitt mit günstigen Biegeeigenschaften geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass v.ar.rend des Biegevorganges die Mittellinie des Bauteils ausgeformt sowie durch Innenhochdruck dessen Querschnitt verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil (10, 10a, 15, 16) mit αeir zu verformenden Bereich (G) einem Werkzeug (12, - 2 _- zugeordnet und durch dieses querschnittlich verfemt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil (10, 10a, 15, 16) auf dem Wege des Strangpressens geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil (10, 10a, 15, 16) aus einem Blech gebogen und gefügt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil (10, 10a, 15, 16; nach dem querschnittlichen Verformen um diesen Bereich (G) gebogen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das A_usσangsprofil (10a) an einem stehenden ?.erkzeug (12) gelagert sowie durch ein trans- latcrisch (x) und rotatorisch (y) bewegbares Gegen- erkzeug (12r) sowohl querschnittlich verformt als auch gebogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprofil (10a, 15) in einem Bereich (G' zu einem flachen, gegebenenfalls etwa ovalen Querschnitt verformt wird.
9. Profil mit von wenigstens einer Profilwand begrenztem Profilraum als Ausgangsprofil zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (16) von etwa H-förmigem Querschnitt ist sowie zumindest zwei etwa parallele und miteinander verbundene Kammern (18) aufweist.
10. Profil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenwände (20) querschnittlich einwärts gebogen sind ( Fig . 10..
11. Profil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die innenliegenden Begrenzungen (22) der Kammern (18) durch rinnenartige Einformungen (24) an den Boden- und Firstflächen (26, 28) gebildet sind.
12. Profil nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Strangpressprofil oder ein aus Blech hergestelltes Profil (16) ist.
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