WO2009050270A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hohlkörpers und hohlkörper - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hohlkörpers und hohlkörper Download PDF

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WO2009050270A1
WO2009050270A1 PCT/EP2008/064047 EP2008064047W WO2009050270A1 WO 2009050270 A1 WO2009050270 A1 WO 2009050270A1 EP 2008064047 W EP2008064047 W EP 2008064047W WO 2009050270 A1 WO2009050270 A1 WO 2009050270A1
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hollow body
die
cross
sectional area
produced
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PCT/EP2008/064047
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Thomas Flehmig
Jörg GORSCHLÜTER
Oliver Mertens
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Thyssenkrupp Steel Ag
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    • B21C37/16—Making tubes with varying diameter in longitudinal direction
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/02—Enlarging

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hollow body made of metal, which has at least one first axial section with a first cross-sectional area and a second axial section with a second cross-sectional area and in which both axial sections of the hollow body are connected to one another via a form transition running in a radial plane. Moreover, the invention relates to a device for carrying out the method.
  • Hollow bodies are frequently required in motor vehicle construction and in pipeline construction, which have large cross-sectional shape changes in the axial direction of only short axial lengths, for example from a small cross section to a large cross section.
  • the shape transition between the different cross-sectional shapes having axial portions of these hollow body therefore extends substantially in a radial plane.
  • an exhaust system of a motor vehicle can be considered, which has a correspondingly executed hollow body in the region of the silencer.
  • Other hollow bodies are, for example, support ends of a frame structure of a motor vehicle or fittings of piping systems. All of these hollow bodies are often produced by a plurality of interconnected, in particular welded, sheets, which have been formed into a corresponding hollow body.
  • the strength of the hollow body thus produced is due to the variety the weld] edoch but worthy of improvement.
  • weld are susceptible to corrosion and increase the cost of manufacturing.
  • a variety of manufacturing methods are known to produce, for example, from a tubular body corresponding hollow body with strongly stepped shape transition.
  • the printing of sheet blanks or thermoformed preform bodies also allows radially extending Formubergange.
  • these Formubergange can usually be made only at the pipe ends and lead to a strong thinning of the sheet thickness. The same applies to the hydroforming, which requires additional high investments in the field of tools.
  • Japanese Patent Application Publication JP 2005279706 A moreover discloses a method for producing a hollow body with a shape transition, in which an axial section having a reduced cross-sectional area is drawn out of a region having a larger cross-sectional area by a forming die inserted into the hollow body.
  • a forming die inserted into the hollow body.
  • the present invention seeks to provide a method and an apparatus for producing a generic hollow body available, which or which can be operated economically and with which or with which a high strength having hollow body with substantially in one Radial level extending shape transitions and almost constant sheet thickness can be produced.
  • the above-mentioned object is procedurally achieved in that a preform body is produced, which has at least one extending in the axial direction of the hollow body to be produced, arranged between the first and second axial section transition region, wherein in the transition region, the cross-sectional area of the preform body from the cross-sectional area of the first axial portion into the cross-sectional area of the second axial portion, preferably continuously changing, the preform body is received in a die, wherein the die has the final outer shape of the hollow body to be produced, a forming mandrel is inserted into the preform body, wherein the forming mandrel Has inner shape of the hollow body to be produced and is compressed by an axial movement of the mandrel of the preform body in the die in the final shape of the hollow body.
  • the sheet thickness decrease is minimal, since during the formating of the molding transition or by the compression of the transition region of the preform a material flow is generated, which significantly reduces the sheet thickness decrease m strongly deformed areas.
  • the hollow body produced in this way with a shape transition between two axial sections extending essentially in a radial plane, has a very homogeneous sheet metal thickness.
  • the hollow body can be carried out very economically on the other hand, owing to the two-step process, namely the preparation of the preform body and the compression molding of the preform body, on the other hand, the resulting hollow body has very good properties in terms of stability.
  • any shape transition that has a deviation of not more than +/- 20 ° from the perpendicular to the axial direction is regarded as a shape transition that essentially proceeds in a radial plane.
  • the shape transition running essentially in a radial plane takes place according to the invention between axial sections of the hollow body having different cross-sectional areas, ie axial sections having a small cross-section and / or between different cross-sectional shapes, such as axial and polygonal axial sections of the hollow body.
  • the axial lengths of the axial sections of the hollow body to be produced with different cross-sectional areas can have different lengths, preferably a division of for example, 1/3 to 2/3, wherein 1/3 of the length refers to larger cross-sectional areas.
  • the known methods it has hitherto often only been possible to introduce, in end regions, radially extending moldings, for example into a tubular body.
  • the preform body is produced from at least one circuit board, for example using the rolling-in technique or by U-forming. Both methods, the roll-in technique and the UO-forming, have already been tested and allow an economical production of hollow bodies, which can be used as Vorformkorper.
  • the formed board is welded together in the edge area.
  • the preformed bodies produced by these processes continue to have very good forming properties owing to the mate ⁇ alschonenden pre-treatment.
  • the die upsetting this also allows large degrees of deformation to be achieved.
  • the length of the transition region of the preform body is selected depending on the wall thickness of the formed board, the shape change in the shape transition and depending on the material.
  • the process reliability of the erfmdungsge awkwarden method further increased and in particular the sheet thickness change can be controlled by the erfmdungsge4,e method.
  • the manufacturability of the preform body by means of rolling-in technique or UO-forming should additionally be given.
  • the inventive method is particularly advantageous if the preform body has the outer and inner shape of the hollow body to be produced in at least one axial section.
  • the upsetting is particularly simple, since the mandrel can be arranged in a simple manner displaceable m this axial portion of the preform.
  • rohrformige Vorformkorper be reshaped, so that in a simple way Fittmge or parts of exhaust systems or support ends of a frame structure of a motor vehicle are produced.
  • functional elements or secondary shaping elements are introduced into the hollow body to be produced, so that the subsequent introduction of these elements can be dispensed with.
  • the introduction of the functional elements and / or secondary features can be integrated xn the die for producing the Vorformkorpers or xm die for forming the shape of Formgangsgangs as well as in the mandrel itself.
  • Functional elements or secondary features may be, for example, Verpragept, holes or tabs in the lateral surface of the hollow body. Other functional elements are also conceivable.
  • blanks made of steel a steel alloy, in particular made of high-strength steels, are preferably used for producing the preform body.
  • a steel alloy in particular made of high-strength steels, are preferably used for producing the preform body.
  • the inventive method allows the use of high-strength steel, as a total of no large degrees of deformation for the production of the hollow body are needed.
  • the preform body is made of "tailored blanks". "Tailored blanks" are tailored to the particular application, for example, consisting of sheets with different material strengths and / or Mate ⁇ alket sheet blanks.
  • a device in that a first die for producing a Vorformkorpers is provided from a board using the Einrolltechnik or the UO-forming process, wherein the first die is formed so that the preform body has at least one transition region extending between the first and second axial sections in the axial direction of the hollow body to be produced, and in the transition region the cross-sectional area of the preform body preferably continuously changes from the cross-sectional area of the first axial section into the cross-sectional area of the second axial section, and at least one second A die for receiving the produced preform body is provided with a forming mandrel, the second die having the outer end shape of the hollow body, the forming mandrel the inner end shape of the hollow body to be produced a uf réelle and the mandrel is axially displaceable relative to the second die.
  • the method according to the invention can be carried out in an economical manner, so that the advantages of the inventive method are pointed out with regard to the advantages of the device according to the invention becomes.
  • the necessary dies for producing the preform body and for upsetting the hollow body in its final form require no high investment and thus contribute to the economy of the process.
  • first and / or the second die and / or the forming mandrel has means for introducing functional and / or secondary shaped elements into the hollow body. These do not have to be introduced by additional steps or devices.
  • a further advantageous embodiment of the inventive device provides that means for automatically transporting a board in the first die of the device and / or means for inserting the
  • the agents significantly improve the cycle times for producing the hollow body and, to that extent, lead to a particularly economical method of producing the hollow body.
  • the above object is achieved by a hollow body made of metal, which has at least a first axial section with a first cross-sectional area and a second axial section with a second cross-sectional area and wherein both axial sections of the hollow body over a substantially in a radial plane extending form transition with each other connected, thereby solved that this is produced by the erfmdungsgespecializeden method and the maximum sheet thickness change, in particular in the range of the shape transition amounts to +/- 15%.
  • the inventive method allows a particularly gentle production of a hollow body with essentially m a radial plane form transition between axial sections of different cross-sectional areas and thus allows particularly small changes in sheet thickness of the hollow body.
  • hollow body having a radial shape transition can be made available by the hollow body made of steel, a steel alloy and / or high-strength steel.
  • "tailored blanks" can also be used to produce the hollow bodies, so that adaptation of the hollow body to the loads occurring in the application can be achieved with simultaneous weight optimization.
  • the use of high-strength steel leads to the hollow body thus produced are adapted to high loads.
  • Vorformkorper an exemplary embodiment of a erfmdungsgeorder prepared hollow body
  • Vorformkorpers an exemplary embodiment of a erfmdungsgedorfen device before the upsetting of Vorformkorpers m a schematic axial section view and
  • the Vorformkorper 1 is first shown in a schematic, axial sectional view.
  • the preform body has a first axial section 2 with a first cross-sectional area and a second axial section 3 with a second cross-sectional area.
  • the cross-sectional area of the first axial section 2 is smaller than the cross-sectional area of the second axial section 3.
  • the cross-sectional area of the axial section 2 changes to the cross-sectional area of the axial section 3
  • Exemplary embodiment is the shape transition in the m axial direction extending transition region 4 continuously or linearly. But there are also other Formubergange conceivable.
  • the preform body, as well as the finished hollow body has a circular cross-section and is therefore particularly simple. As already stated, however, the shape transition can also take place between different cross-sectional shapes.
  • FIG. 2 now shows, in a schematic, axial sectional view, an exemplary embodiment of a die for shaping the preform body 1 for carrying out the method according to the invention.
  • the die 5 has a die 6, which corresponds to the outer shape of the hollow body to be produced.
  • the preform body 1 is already inserted and the forming mandrel 7 is inserted into the preform body 1.
  • the mandrel 7 may additionally comprise, not shown means for introducing functional and / or secondary features in the hollow body. Other means, not shown, for introducing functional elements can also be provided in the die 5, but also in the forming mandrel 7.
  • the forming mandrel 7 is now displaced axially in the direction of the arrow so that the transition region 4 of the preform body 1 is compressed into the forming passage 8 of the hollow body. In this way it is achieved that the sheet thickness change, despite the generation of the radially extending shaping passage 8, remains moderate and insofar an improved hollow body with a radial shape transition 8 can be made available, FIG. 3.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte des Hohlkörpers über einen in axialer Richtung verlaufenden Formübergang miteinander verbunden sind, wobei ein Vorformkörper hergestellt wird, welcher mindestens einen sich in Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt angeordneten Übergangsbereich aufweist, wobei im Übergangsbereich sich die Querschnittsfläche des Vorformkörper von der Querschnittsfläche des ersten Axialabschnitts in die Querschnittsfläche des zweiten Axialabschnitts, vorzugsweise kontinuierlich ändert, der Vorformkörper (1) in ein Gesenk (5) aufgenommen wird, wobei das Gesenk (5) die endgültige Außenform des herzustellenden Hohlkörper aufweist, ein Formdorn (7) in den Vorformkörper (1) eingeführt wird, wobei der Formdorn (7) die Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und eine axiale Bewegung des Formdorns (7) der Vorformkörper (1) im Gesenk (5) in die Endform des Hohlkörpers formgestaucht wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG EINES HOHLKÖRPERS UND HOHLKÖRPER
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt mit einer ersten Querschnittsflache und einen zweiten Axialabschnitt mit einer zweiten Querschnittsflache aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte des Hohlkörpers über einen in einer Radialebene verlaufenden Formubergang miteinander verbunden sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Im Kraftfahrzeugbau sowie im Rohrleitungsbau werden häufig Hohlkörper benotigt, welche m axialer Richtung große Querschnittsformanderungen m nur kurzer axialer Lange, beispielsweise von einem kleinen Querschnitt auf einen großen Querschnitt, aufweisen. Der Formubergang zwischen den unterschiedliche Querschnittsformen aufweisenden Axialabschnitte dieser Hohlkörper verlauft daher im Wesentlichen in einer Radialebene. Als ein typisches Beispiel kann eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges angesehen werden, welche im Bereich des Schalldampfers einen entsprechend ausgeführten Hohlkörper aufweist. Andere Hohlkörper sind beispielsweise Tragerenden einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeugs oder Fittmge von Rohrleitungssystemen. All diese Hohlkörper werden häufig über mehrere miteinander verbundene, insbesondere verschweißte, Bleche hergestellt, welche zu einem entsprechenden Hohlkörper umgeformt wurden. Die Festigkeit der so hergestellten Hohlkörper ist aufgrund der Vielzahl der Schweißnahte ]edoch verbesserungswurdig. Zudem sind Schweißnahte korrosionsanfällig und erhohen den Aufwand zur Herstellung. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Herstellverfahren bekannt, um beispielsweise aus einem rohrformigen Korper entsprechende Hohlkörper mit stark abgesetztem Formubergang herzustellen. Beispielsweise ermöglicht das Drucken von Blechronden oder tiefgezogenen Vorformkorpern ebenfalls radial verlaufende Formubergange . Allerdings können diese Formubergange zumeist nur an den Rohrenden hergestellt werden und fuhren zu einer starken Ausdünnung der Blechdicke. Gleiches gilt auch für das Innenhochdruckumformen, welches zusätzliche hohe Investitionen im Bereich der Werkzeuge erfordert. Die beispielsweise bekannte Einrolltechnik zur Herstellung von Hohlkörpern beliebigen Querschnitts aus Metall aus einer Platine ermöglicht nur die Herstellung von Formubergangen, welche über einen längeren Ubergangsbereich axial verlaufen. Im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufende Formubergange sind durch die Verwendung der Einrolltechnik nicht herstellbar. Schließlich kann durch eine Warmumformung ein m einer Radialebene verlaufender Formubergang hergestellt werden. Allerdings ist auch dieses Verfahren, insbesondere aufgrund der notwendigen Erwärmung, kostenintensiv.
Aus der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 2005279706 A ist darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers mit einem Formubergang bekannt, bei welchem durch einen in den Hohlkörper eingeführten Formstempel ein Axialabschnitt mit einer verringerten Querschnittsflache aus einem Bereich mit größerer Querschnittsflache gezogen wird. Einerseits wird bei dem Verfahren der Formubergang zwischen dem kleineren und größeren Querschnitt nicht beeinflusst, sondern vielmehr der kleinere Querschnittsbereich ausgezogen. Darüber hinaus ist die Blechdickenabnahme bei dem bekannten Verfahren relativ groß.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gattungsgemäßen Hohlkörpers zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche wirtschaftlich betrieben werden kann und mit welchem bzw. mit welcher eine hohe Festigkeit aufweisende Hohlkörper mit im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufendem Formübergängen und nahezu gleich bleibender Blechdicke hergestellt werden können.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben hergeleitete Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass ein Vorformkörper hergestellt wird, welcher mindestens einen sich in Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt angeordneten Übergangsbereich aufweist, wobei im Übergangsbereich sich die Querschnittsfläche des Vorformkörper von der Querschnittsfläche des ersten Axialabschnitts in die Querschnittsfläche des zweiten Axialabschnitts, vorzugsweise kontinuierlich ändert, der Vorformkörper in einem Gesenk aufgenommen wird, wobei das Gesenk die endgültige Außenform des herzustellenden Hohlkörper aufweist, ein Formdorn in den Vorformkörper eingeführt wird, wobei der Formdorn die Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und durch eine axiale Bewegung des Formdorns der Vorformkörper im Gesenk in die Endform des Hohlkörpers formgestaucht wird. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass bei dem erfmdungsgemaßen Verfahren die Blechdickenabnahme minimal ist, da beim Formstauchen des Formubergangs bzw. durch die Stauchung des Ubergangsbereich des Vorformkorpers ein Materialfluss erzeugt wird, welcher die Blechdickenabnahme m stark umgeformten Bereichen deutlich reduziert. Der so hergestellte Hohlkörper mit einem im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufenden Formubergang zwischen zwei Axialabschnitten weist eine sehr homogene Blechdicke auf. Einerseits kann der Hohlkörper aufgrund des zwei Arbeitsschritte umfassenden Verfahrens, nämlich die Herstellung des Vorformkorpers und das Formstauchen des Vorformkorpers, sehr wirtschaftlich durchgeführt werden, andererseits weist der resultierende Hohlkörper in Bezug auf Stabilität sehr gute Eigenschaften auf. Als einer im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufender Formubergang wird in der vorliegenden Patentanmeldung auch jeder Formubergang angesehen, welcher zur Senkrechten zur Axialrichtung eine Abweichung von maximal +/- 20° aufweist. Der im Wesentlichen m einer Radialebene verlaufende Formubergang erfolgt erfmdungsgemaß zwischen unterschiedliche Querschnittsflachen aufweisenden Axialabschnitten des Hohlkörpers, also beispielsweise zwischen einem kleinen und einem großen Querschnitt aufweisenden Axialabschnitten und/oder zwischen unterschiedliche Querschnittsformen, wie beispielsweise kreisrund und vieleckig, aufweisenden Axialabschnitten des Hohlkörpers .
Die axialen Langen der Axialabschnitte des herzustellenden Hohlkörpers mit unterschiedlichen Querschnittsflachen können unterschiedlich lang, bevorzugt eine Aufteilung von beispielsweise 1/3 zu 2/3 aufweisen, wobei 1/3 der Lange sich auf größere Querschnittsflachen bezieht. Mit den bekannten Verfahren war es bisher häufig nur möglich, in Endbereichen radial verlaufende Formubergange beispielsweise in einen rohrformigen Korper einzubringen. Um die Wirtschaftlichkeit des erfmdungsgemaßen Verfahrens weiter zu steigern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Vorformkorper aus mindestens einer Platine beispielsweise unter Verwendung der Einrolltechnik oder durch ein U-O-Umformen hergestellt wird. Beide Verfahren, die Einrolltechnik sowie das U-O-Umformen, sind bereits erprobt und ermöglichen eine wirtschaftliche Herstellung von Hohlkörpern, welche als Vorformkorper verwendet werden können. Sowohl bei der Einrolltechnik als auch beim U-O-Umformen wird die umgeformte Platine im Kantenbereich miteinander verschweißt. Insbesondere weisen die mit diesen Verfahren hergestellten Vorformkorper aufgrund der mateπalschonenden Vorverfahren weiterhin sehr gute Umformeigenschaften auf. Im zweiten Verfahrensschritt, dem Formstauchen, können damit ebenfalls noch große Umformgrade erzielt werden.
Vorzugsweise wird die Lange des Ubergangsbereichs des Vorformkorpers abhangig von der Wanddicke der umgeformten Platine, der Formänderung im Formubergang und abhangig vom Werkstoff ausgewählt. Hierdurch kann die Prozesssicherheit des erfmdungsgemaßen Verfahrens weiter gesteigert und insbesondere die Blechdickenanderung durch das erfmdungsgemaße Verfahren kontrolliert werden. Zur Erzielung maximaler Umformgrade sollte zusätzlich die Herstellbarkeit des Vorformkorpers mittels Einrolltechnik oder U-O-Umformen gegeben sein. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemaße Verfahren, wenn der Vorformkorper in mindestens einem Axialabschnitt die Außen- und Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist. Hierdurch gestaltet sich das Formstauchen besonders einfach, da der Formdorn auf einfache Weise m diesem Axialabschnitt des Vorformkorpers verschiebbar angeordnet werden kann. Vorzugsweise werden rohrformige Vorformkorper umgeformt, so dass auf einfache Weise Fittmge oder Teile von Abgasanlagen oder Tragerenden einer Rahmenstruktur eines Kraftfahrzeuges hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform des erfmdungsgemaßen Verfahrens werden Funktionselemente oder Nebenformelemente in den herzustellenden Hohlkörper eingebracht, so dass auf das nachträgliche Einbringen dieser Elemente verzichtet werden kann. Vorzugsweise kann das Einbringen der Funktionselemente und/oder Nebenformelemente xn dem Gesenk zur Herstellung des Vorformkorpers oder xm Gesenk zum Formstauchen des Formubergangs wie auch im Formdorn selbst integriert werden. Funktionselemente bzw. Nebenformelemente können beispielsweise Verpragungen, Locher oder Laschen in der Mantelflache des Hohlkörpers sein. Andere Funktionselemente sind ebenso denkbar.
Um die notwendige Festigkeit zur Verfugung zu stellen, werden vorzugsweise zur Herstellung des Vorformkorpers Platinen aus Stahl, einer Stahllegierung, insbesondere aus hochfesten Stahlen verwendet. Insbesondere ermöglicht erst das erfindungsgemaße Verfahren den Einsatz von hochfesten Stahlen, da insgesamt keine großen Umformgrade zur Herstellung des Hohlkörpers benotigt werden. Um den Hohlkörper besser an den Anwendungsfall anzupassen, ist es vorteilhaft, dass der Vorformkorper aus "Tailored Blanks" hergestellt wird. "Tailored Blanks" sind auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasste, beispielsweise aus Blechen mit unterschiedlichen Materialstarken und/oder Mateπalguten bestehende Blechzuschnitte.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch eine Vorrichtung dadurch gelost, dass ein erstes Gesenk zur Herstellung einer Vorformkorpers aus einer Platine unter Verwendung der Einrolltechnik oder des U-O-Umformverfahrens vorgesehen ist, wobei das erste Gesenk so ausgebildet ist, dass der Vorformkorper mindestens einen sich in Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und den zweiten Axialabschnitt angeordneten Ubergangsbereich aufweist und im Ubergangsbereich sich die Querschnittsflache des Vorformkorpers von der Querschnittsflache des ersten Axialabschnitts in die Querschnittsflache des zweiten Axialabschnitts vorzugsweise kontinuierlich ändert, und mindestens ein zweites Gesenk zur Aufnahme des hergestellten Vorformkorpers mit einem Formdorn vorgesehen ist, wobei das zweite Gesenk die äußere Endform des Hohlkörpers aufweist, der Formdorn die innere Endform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und der Formdorn relativ zum zweiten Gesenk axial verschiebbar ist.
Mit der erfindungsgemaßen Vorrichtung kann das erfindungsgemaße Verfahren auf wirtschaftliche Art und Weise durchgeführt werden, so dass im Hinblick auf die Vorteile der erfindungsgemaßen Vorrichtung auf die Vorteile des erfindungsgemaßen Verfahrens hingewiesen wird. Darüber hinaus erfordern die notwendigen Gesenke zur Herstellung des Vorformkorpers und zum Formstauchen des Hohlkörpers in seine endgültige Form keine hohen Investitionen und tragen insofern zur Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bei.
Weitere Arbeitsschritte können gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen Vorrichtung dadurch vermieden werden, dass das erste und/oder das zweite Gesenk und/oder der Formdorn Mittel zur Einbringung von Funktions- und/oder Nebenformelementen in den Hohlkörper aufweist. Diese müssen dann nicht durch zusätzliche Arbeitsschritte oder Vorrichtungen eingebracht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Vorrichtung sieht vor, dass Mittel zum automatischen Transport einer Platine in das erste Gesenk der Vorrichtung und/oder Mittel zum Einlegen des
Vorformkorpers m das zweite Gesenk und/oder Mittel zur
Entnahme des Hohlkörpers aus dem zweiten Gesenk vorgesehen sind. Die Mittel verbessern insbesondere die Zykluszeiten zur Herstellung des Hohlkörpers deutlich und fuhren insofern zu einer besonders wirtschaftlichen Herstellweise der Hohlkörper.
Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch einen Hohlkörper aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt mit einer ersten Querschnittsflache und einen zweiten Axialabschnitt mit einer zweiten Querschnittsflache aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte des Hohlkörpers über einen im Wesentlichen in einer Radialebene verlaufenden Formubergang miteinander verbunden sind, dadurch gelost, dass dieser mit dem erfmdungsgemaßen Verfahren hergestellt wird und die maximale Blechdickenanderung, insbesondere im Bereich des Formubergangs +/- 15 % betragt.
Wie zuvor ausgeführt, ermöglicht das erfindungsgemaße Verfahren eine besonders schonende Herstellung eines Hohlkörpers mit im Wesentlichen m einer Radialebene Formubergang zwischen Axialabschnitten unterschiedlicher Querschnittsflachen und ermöglicht damit besonders geringe Blechdickenänderungen des Hohlkörpers.
Schließlich können besonders hohe Festigkeiten aufweisende Hohlkörper mit radialem Formubergang dadurch zur Verfugung gestellt werden, dass der Hohlkörper aus Stahl, einer Stahllegierung und/oder hochfesten Stahlen besteht. Wie bereits zuvor ausgeführt, können durchaus auch "Tailored Blanks" zur Herstellung der Hohlkörper verwendet werden, so dass eine Anpassung des Hohlkörpers an die in der Anwendung auftretenden Belastungen bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung erzielt werden kann. Insbesondere die Verwendung von hochfesten Stahlen fuhrt dazu, dass die so herstellten Hohlkörper an hohe Belastungen angepasst sind.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemaße Verfahren, die Vorrichtung sowie den erfindungsgemaßen Hohlkörper auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die den Patentansprüchen 1, 8 und 11 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung zweier Ausfuhrungsbeispiele m Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 in einer axialen Schnittansicht den
Vorformkorper eines Ausfuhrungsbeispiels eines erfmdungsgemaß hergestellten Hohlkörpers,
Fig. 2 das zweite Gesenk zum Formstauchen des
Vorformkorpers eines Ausfuhrungsbeispiels einer erfmdungsgemaßen Vorrichtung vor dem Formstauchen des Vorformkorpers m einer schematischen Axialschnittansicht und
Fig. 3 das Gesenk aus Fig. 2 nach dem
Formstauchen des Vorformkorpers in einer schematischen Axialschnittansicht .
In Fig. 1 ist zunächst der Vorformkorper 1 in einer schematischen, axialen Schnittansicht dargestellt. Der Vorformkorper weist einen ersten Axialabschnitt 2 mit einer ersten Querschnittsflache und einen zweiten Axialabschnitt 3 mit einer zweiten Querschnittsflache auf. Die Querschnittsflache des ersten Axialabschnitts 2 ist kleiner als die Querschnittsflache des zweiten Axialabschnitts 3. Im sich in Axialrichtung erstreckenden Ubergangsbereich 4, welcher zwischen beiden Axialabschnitten 2, 3 angeordnet ist, ändert sich die Querschnittsflache des Axialabschnitts 2 auf die Querschnittsflache des Axialabschnitts 3. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist der Formubergang m dem sich m axialer Richtung erstreckenden Ubergangsbereich 4 kontinuierlich bzw. linear. Es sind aber auch andere Formubergange denkbar. Der m Fig. 1 gezeigte Vorformkorper 1 kann beispielsweise durch die Anwendung der Einrolltechnik oder einer U-O-Umformung hergestellt werden. Vorliegend weist der Vorformkorper, wie auch der fertig gestellte Hohlkörper einen kreisförmigen Querschnitt auf und ist damit besonders einfach ausgebildet. Wie bereits ausgeführt, kann der Formubergang aber auch zwischen unterschiedlichen Querschnittsformen erfolgen .
Fig. 2 zeigt nun in einer schematischen, axialen Schnittansicht ein Ausfuhrungsbeispiel eines Gesenks zum Formstauchen des Vorformkorpers 1 zur Durchfuhrung des erfxndungsgemaßen Verfahrens. Das Gesenk 5 weist eine Matrize 6 auf, welche der äußeren Formgebung des herzustellenden Hohlkörpers entspricht. Im Gesenk 5 der Fig. 2 ist der Vorformkorper 1 bereits eingelegt und der Formdorn 7 in den Vorformkorper 1 eingeführt. Der Formdorn 7 kann zusätzlich, nicht dargestellte Mittel zur Einbringung von Funktions- und/oder Nebenformelementen in den Hohlkörper aufweisen. Weitere nicht dargestellte Mittel zur Einbringung von Funktionselementen können auch im Gesenk 5, aber auch im Formdorn 7 vorgesehen sein. Der Formdorn 7 wird nun in Pfeilrichtung axial verschoben, so dass der Ubergangsbereich 4 des Vorformkorpers 1 in den Formubergang 8 des Hohlkörpers gestaucht wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Blechdickenanderung, trotz der Erzeugung des radial verlaufenden Formubergangs 8 moderat bleibt und insofern ein verbesserter Hohlkörper mit radialem Formubergang 8 zur Verfugung gestellt werden kann, Fig. 3.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus
Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt mit einer ersten Querschnittsflache und einen zweiten Axialabschnitt mit einer zweiten Querschnittsflache aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte des Hohlkörpers über einen m einer Radialebene verlaufenden Formubergang miteinander verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein Vorformkorper hergestellt wird, welcher mindestens einen sich m Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt angeordneten Ubergangsbereich aufweist, wobei im Ubergangsbereich sich die Querschnittsflache des Vorformkorpers von der Querschnittsflache des ersten Axialabschnitts m die Querschnittsflache des zweiten Axialabschnitts vorzugsweise kontinuierlich ändert,
der Vorformkorper in einem Gesenk aufgenommen wird, wobei das Gesenk die endgültige Außenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist,
ein Formdorn in den Vorformkorper eingeführt wird, wobei der Formdorn die Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und
durch eine axiale Bewegung des Formdorns der Vorformkorper im Gesenk in die Endform des Hohlkörpers formgestaucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Vorformkorper aus mindestens einer Platine unter Verwendung der Einrolltechnik oder durch eine U-O- Umformung hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Lange des Ubergangsbereichs des Vorformkorpers abhangig von der Wanddicke der umgeformten Platine, der Formänderung im Formubergang und abhangig vom Werkstoff ausgewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Vorformkorper m mindestens einem Axialabschnitt die Außen- und Innenform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Funktionselemente und/oder Nebenformelemente in den herzustellenden Hohlkörper eingebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zur Herstellung des Vorformkorpers Platinen aus Stahl, einer Stahllegierung, insbesondere aus hochfesten Stahlen verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Vorformkorper aus "Tailored Blanks" hergestellt wird.
8. Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers (1) aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt
(2) mit einer ersten Querschnittsflache und einen zweiten Axialabschnitt (3) mit einer zweiten Querschnittsflache aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte (2,3) in Axialrichtung des Hohlkörpers über einen in einer Radialebene verlaufenden Formubergang (8) aneinander angrenzen, insbesondere zur Durchfuhrung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein erstes Gesenk (10) zur Herstellung eines Vorformkorpers (1) aus einer Platine unter Verwendung der Einrolltechnik oder des U-0-Uitιformenverfahrens vorgesehen ist, wobei das erste Gesenk (10) so ausgebildet ist, dass der Vorformkorper (1) mindestens einen sich m Axialrichtung des herzustellenden Hohlkörpers erstreckenden, zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt (2,3) angeordneten Ubergangsbereich (4) aufweist und im Ubergangsbereich (4) sich die Querschnittsflache des Vorformkorpers (1) von der Querschnittsflache des ersten Axialabschnitts (2) in die Querschnittsflache des zweiten Axialabschnitts (3) vorzugsweise kontinuierlich ändert, und mindestens ein zweites Gesenk (5) zur Aufnahme des hergestellten Vorformkorpers (1) mit einem Formdorn (7) vorgesehen ist, wobei das zweite Gesenk (5) die äußere Endform des Hohlkörpers aufweist, der Formdorn (7) die innere Endform des herzustellenden Hohlkörpers aufweist und der Formdorn (7) relativ zum zweiten Gesenk (5) axial verschiebbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das erste und/oder das zweite Gesenk (10, 5) und/oder der Formdorn (7) Mittel zur Einbringung von Funktions- und/oder Nebenformelementen in den Hohlkörper aufweist .
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Mittel zum automatischen Transport einer Platine in das erste Gesenk (10) der Vorrichtung (9) und/oder Mittel zum Einlegen des Vorformkörpers in das zweite Gesenk und/oder Mittel zur Entnahme des Hohlkörpers aus dem zweiten Gesenk vorgesehen sind.
11. Hohlkörper aus Metall, welcher mindestens einen ersten Axialabschnitt (2) mit einer ersten Querschnittsfläche und einen zweiten Axialabschnitt (3) mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist und bei welchem beide Axialabschnitte (2, 3) des Hohlkörpers über einen in einer Radialebene verlaufenden Formübergang (8) miteinander verbunden sind, hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 1 bis I1 insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 10, wobei die maximale Blechdickenänderung in axialer Richtung des Hohlkörpers, insbesondere im Bereich des Formübergangs +/- 15 % beträgt.
12. Hohlkörper nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Hohlkörper aus Stahl, einer Stahllegierung und/oder hochfesten Stählen besteht.
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