Verfahren zur Herstellung geschlitzter Hohlprofile
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschlitzten Hohlprofilen aus einer zugeschnittenen Platine, bei welchem das Hohlprofil aus der im Wesentlichen ebenen Platine unter Anwendung der Einrolltechnik oder unter
Anwendung einer U-O-Umformung hergestellt wird, so dass das Hohlprofil in Axialrichtung einen Schlitz entlang der
Stoßkanten der umgeformten Platine aufweist. Die Herstellung von geschlitzten Hohlprofilen, sogenannten Schlitzprofilen, welche aus einer im Wesentlichen ebenen Platine unter Anwendung einer U-O-Umformung oder unter
Anwendung der Einrolltechnik, welche auch unter der
Bezeichnung InnForm T3® Technologie der Anmelderin bekannt ist, hergestellt und entlang des Längsschlitzes
stoffschlüssig gefügt werden, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Als Einrolltechnik (InnForm T3®) wird die
Herstellung eines Hohlprofils aus einem Platinenzuschnitt unter Verwendung einer Mehrseitenpresse, Einzelpressen oder Pressenlinien, beispielsweise als Folgeverbund, verstanden, wobei die Pressen den zumeist flachen Platinenzuschnitt üblicherweise durch Umform- und Biegeoperationen mit oder ohne die Verwendung eines Formkerns umformen. Bei einer U-O- Umformung wird üblicherweise ein im Wesentlichen ebener Platinenzuschnitt zunächst in eine U-Form unter Verwendung eines entsprechenden Stempels und eines Untergesenks umgeformt und anschließend unter Verwendung eines zweiten Obergesenks in eine O-Form umgeformt. Die U-O-Umformung kann auch in Pressenlinien erfolgen. Sowohl bei der Anwendung der
Einrolltechnik als auch bei der Verwendung der U-O-Umformung kommt es allerdings zu Rückfederungen und elastischen
und/oder plastischen Verzerrungen in der Blechebene, so dass die geforderte Form- und Maßhaltigkeit beim Fügen zu einem geschlossenen Hohlprofil nicht ausreichend gegeben ist. Die Rückfederungen und Verzerrungen des Platinenmaterials, welche insbesondere bei höherfesten und höchstfesten Stählen
verstärkt auftreten, führen dazu, dass Abweichungen von der Sollkontur am Kantenstoß vor dem Verschweißen auftreten. Im Ergebnis weist der Schlitz des Hohlprofils beispielsweise
Abweichungen von seiner Sollbreite auf, so dass Probleme beim Schweißen der geschlitzten Hohlprofile auftreten können.
Aus der deutschen Patentschrift DE 103 29 424 B4 ist bekannt, den Platinenzuschnitt bei der Herstellung von Hohlprofilen mit in Längsrichtung veränderlichem Querschnitt so zu wählen, dass in den Übergangsbereichen ein Materialüberschuss oder ein Materialmangel bereitgestellt wird, so dass beim Umformen zum Hohlprofil keine Materialverdickungen oder -Verdünnungen an den Übergangsbereichen auftreten. Dagegen betrifft die deutsche Patentschrift DE 100 45 938 Cl ein Verfahren zur Herstellung von geschlossenen Hohlprofilen, bei welchem die einander gegenüberliegenden Kanten des Platinenzuschnitts vollständig auf Stoß gebracht werden können, um auf einfache Weise ohne Verwendung von Zusatzwerkstoffen verschweißt werden zu können. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem Form-Biegewerkzeug der Platinenzuschnitt zunächst gebogen oder rollgeformt wird, so dass die Längskanten des Zuschnitts auf Stoß gebracht werden. Während dieses Biege- oder
Rollformvorganges wird der Blechzuschnitt über einen
Axialstempel in Axialrichtung gestaucht, so dass die
Stoßkanten einwandfrei auf Stoß anliegen und eine
Umfangswulst in den Kegelstumpfabschnitten des Hohlprofils erzeugt wird. Diese axiale Stauchung erfordert jedoch einen zusätzlichen Axialstempel und grundsätzlich noch einen weiteren Arbeitsschritt.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von geschlossenen Hohlprofilen zur Verfügung zu stellen, mit welchem auf einfache Weise hochmaßhaltige, geschlitzte
Hohlprofile hergestellt werden können, welche leicht zu geschlossenen Hohlprofilen gefügt werden können.
Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Platinenzuschnitt in den lokal vorgesehenen Querschnittsflächen eine größere Umfangslänge als die notwendige Einformlänge bereitstellt, so dass bei dem Umformen des Platinenzuschnitts zu einem geschlossenen
Hohlprofil die gegenüberliegenden Kanten des umgeformten Platinenzuschnitts aneinander stoßen und während des
Umformens in die Endform zumindest die an den Kantenstoß angrenzenden Flächen des Hohlprofils in Umfangsrichtung zumindest teilweise gestaucht werden.
Sowohl bei der Verwendung der Einrolltechnik (InnForm T3®) als auch bei der Anwendung einer U-O-Umformung hat sich herausgestellt, dass es während des Umformverfahrens ein in Umfangsrichtung durchgeführtes Stauchen des geschlitzten Hohlprofils zu einer sauberen Ausbildung des Kantenstoßes des Hohlprofils kommt und die Rückfederung des fertigen Teils minimiert ist. Hierzu ist der Platinenzuschnitt in den beispielsweise lokal vorgesehenen Querschnittsflächen so zu wählen, dass der Platinenzuschnitt in diesen Bereichen eine
größere Umfangslänge als die benötigte Einformlänge zur Verfügung stellt. Die Einformlänge ist das Maß des
Platinenzuschnitts , welches dem lokal vorgesehenen Umfanges entspricht. Hierdurch wird automatisch bei der Verwendung der Einrolltechnik bzw. der U-O-Umformung eine Stauchung in Umfangsrichtung der Platine erreicht, wobei zumindest die unmittelbar an den Kantenstoß angrenzenden Flächen des
Hohlprofils gestaucht werden. Dies reicht aus, um die
Rückfederung deutlich zu minimieren und einen sauberen
Kantenstoß am geschlitzten Hohlprofil zu erzeugen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann die Bereitstellung eines maßhaltigen
Kantenstoßes des geschlitzten Hohlprofils dadurch
bereitgestellt werden, dass der Längenüberschuss der
Umfangslänge des Platinenzuschnitts in den lokal vorgesehen Querschnittsflächen mindestens 1% bis 10%, vorzugsweise 2% bis 5% der notwendigen Einformlänge beträgt. Die nominale Umfangslänge in den lokal vorgesehenen Querschnittsflächen entspricht dem tatsächlich benötigten Umfang zur
Bereitstellung der Querschnittsfläche in diesem Bereich.
Vorzugsweise wird der Längenüberschuss symmetrisch auf beide Kantenbereiche verteilt, um das Umformen des
Platinenzuschnitts und das Stauchen des Hohlprofils zu erleichtern.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch weiterverbessert werden, dass das Hohlprofil über seinen gesamten Querschnitt gestaucht wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Hohlprofil eine runde, beispielsweise eine kreisförmige oder eine elliptische Querschnittsfläche aufweist.
Gemäß einer nächsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Hohlprofil entlang des gesamten
Kantenstoßes gestaucht. Hierdurch wird erreicht, dass die Rückfederung des Hohlprofils über die gesamte Axiallänge des Kantenstoßes reduziert wird und insofern ein hochmaßhaltiger Kantenstoß bereitgestellt werden kann.
Weist das hergestellte Hohlprofil zumindest bereichsweise einen runden Querschnitt auf, so kann über das
erfindungsgemäße Verfahren das Hohlprofil in diesen Bereichen über den gesamten Querschnitt gestaucht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das hergestellte Hohlprofil zumindest bereichsweise einen kastenförmigen oder eckigen Querschnitt auf, so dass insbesondere mindestens die an den Kantenstoß anliegenden Flächen des Hohlprofils bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaucht werden können und ebenfalls ein hochmaßhaltiger Kantenstoß bereitgestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf jede beliebige
Querschnittsform anwendbar, wobei auch in Längsrichtung betrachtet beliebige Kombination, beispielsweise
rund/elliptisch/kastenförmig möglich sind. Der
Längenüberschuss kann, insbesondere in Verbindung mit der Werkzeuggestaltung, auch so dimensioniert werden, dass dieser sich in allen weiteren Flächen rückfederungsminimierend auswirkt .
Schließlich kann das Verfahren dadurch weiter ausgestaltet werden, dass der am Kantenstoß vorgesehene Schlitz des
Hohlprofils nach der Umformung, insbesondere unter Verwendung eines Laserstrahls geschweißt wird. Aufgrund der
hochmaßhaltigen Kantenstöße, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisiert werden können, spielt es bei dem
erfindungsgemäßen Herstellverfahren keine Rolle, ob das herzustellende, geschlossene Hohlprofil bereichsweise unterschiedliche Querschnittsflächen besitzt. Unabhängig nämlich davon wie auch die Querschnittsfläche selbst
ausgebildet ist, erfolgt über das erfindungsgemäße Verfahren ein Stauchen der am Kantenstoß beteiligten Flächen des
Hohlprofils und damit eine maßhaltige Ausbildung des
Kantenstoßes .
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine
schematische Ansicht eines
Platinenzuschnitts zur Herstellung eines rohrförmigen Hohlprofils,
Fig. 2 bis Fig. 4 den Platinenzuschnitt aus Fig. 1 in den verschiedenen Umformstadien einer U-0
Umformung ebenfalls in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 5 in perspektivischer Darstellung ein
Platinenzuschnitt zur Herstellung eines
Hohlprofils unter Verwendung der
Einrolltechnik (InnForm T3®) und
Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung der zu einem komplexen Hohlprofil umgeformte Platinenzuschnitt aus Fig. 5 vor dem finalen Umformschritt bei der Verwendung der Einrolltechnik.
Zunächst ist in Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein Platinenzuschnitt 1 gezeigt, welcher an den
Kantenbereichen la, lb, die den späteren Kantenstoß des
Hohlprofils bilden, einen Längenüberschuss aufweist. Mit der Länge A ist die notwendige Einformlänge, d.h. die
Umfangslänge der Platine gekennzeichnet, welche für die
Bereitstellung der Querschnittsfläche benötigt wird. In den Fig. 2, 3 und 4 werden nun die einzelnen Umformschritte einer U-O-Umformung des Platinenzuschnitts 1 in perspektivischer
Darstellung gezeigt. Der Platinenzuschnitt 1 wird zunächst in eine U-Form geformt, Fig. 2. Dies erfolgt üblicherweise mit einer ersten Gesenkhälfte unter Verwendung eines Stempels, welcher den ebenen Platinenzuschnitt 1 in die U-Form umformt. Bei der weiteren Umformung des Platinenzuschnitts wird, wie in Fig. 3 gezeigt, die U-Form zunächst geschlossen, dies wird häufig unter Verwendung einer oberen Gesenkhälfte erreicht, so dass die Kantenbereiche la, lb des Platinenzuschnitts 1 gegeneinander stoßen. Bei der Umformung des
Platinenzuschnitts 1 in die Endform, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, stoßen die Kantenbereiche la, lb aufeinander und führen zu einer Stauchung des Hohlprofils über den gesamten Querschnitt. Aufgrund der Stauchung wird die Rückfederung des Platinenzuschnitts stark reduziert, so dass ein besonders maßhaltiger Längsschlitz 2 des Hohlprofils zur Verfügung gestellt werden kann. Die Stauchung des Hohlprofils findet in Umfangsrichtung statt, wie die Pfeile in Fig. 4 andeuten. Der
Längsschlitz 2 eignet sich besonders zur Durchführung eines Laserstrahlschweißens, da das Laserstrahlschweißen aufgrund der geringen Ausdehnung der Schweißzone besondere Anforderung an die Maßhaltigkeit des Schlitzes fordert. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, wird der zu einem längsgeschlitzten Hohlprofil umgeformte Platinenzuschnitt 1 über seine gesamte axiale Länge in Umfangsrichtung gestaucht. Allerdings ist auch denkbar, den Platinenzuschnitt 1 nur in den Bereichen zu stauchen, welche für die Bereitstellung eines zu schweißenden Längsschlitzes benötigt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Platinenzuschnitts 3 zeigt Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung. Der
Platinenzuschnitt 3 ist für die Verwendung der Einrolltechnik vorgesehen. Bei der Einrolltechnik wird ein im Wesentlichen ebener Platinenzuschnitt unter Verwendung einer
Mehrseitenpresse, Einzelpressen oder Pressenlinien
vorzugsweise unter Verwendung eines Formkerns 4 zu einem Hohlprofil umgeformt. In Fig. 5 ist mit 3a, 3b die für die Bereitstellung des lokalen Querschnitts vorgesehene
Umfangslänge gekennzeichnet. Die darüber hinaus stehenden Kantenbereiche des Platinenzuschnitts 3 werden
erfindungsgemäß zur Stauchung des Platinenzuschnitts während der Umformung des Platinenzuschnitts 3 in die Endform
verwendet .
Wie Fig. 5 noch zu entnehmen ist, kann der Längenüberschuss des Platinenzuschnitts 3 in Umfangsrichtung variabel abhängig von der herzustellenden Form des Hohlprofils variiert werden. Es hat sich gezeigt, dass eine Wahl des Längenüberschusses in Umfangslänge des Platinenzuschnitts von mindestens 1% bis 10% der notwendigen Umfangslänge bzw. der Einformlänge,
vorzugsweise 2% bis 5% der notwendigen Einformlänge besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Bereitstellung
hochmaßhaltiger, längsgeschlitzter Hohlprofile führt. Schließlich ist in Fig. 6 der bereits zu einer Vorform umgeformte Platinenzuschnitt 3 dargestellt, welcher unter Verwendung eines Formkerns 4, einer unteren Gesenkhälfte 5 und einer oberen Gesenkhälfte 6 zur Endform umgeformt wird. Der über die axiale Länge vorgesehene Längenüberschuss des Platinenzuschnitts in Umfangsriehtung wird dazu verwendet, dass he zustellende Hohlprofil vor der Umformung in die Endform zu Stauchen, so dass die Rückfederung bei der
Umformung des Platinenzuschnitts zu einem geschlitzten
Hohlprofil deutlich verringert wird.