DE10047231C1 - Method and device for producing a tube with partially different wall thicknesses - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres mit partiell unterschiedlichen Wandstärken ist so ausgebildet, daß in ein Ausgangsrohr ein mit mindestens einer außenseitigen, beidseitig in axialer Richtung begrenzten Vertiefung (7) versehener Dorn (6) eingeschoben, anschließend ein Ziehring (8), dessen lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Ausgangsrohres, über das gegenüber dem Dorn (6) in Ziehrichtung gehaltene Rohr (2) gezogen wird, wobei ein Teil des Rohres (2) in die Vertiefung (7) gedrückt wird und danach der Dorn (6) unter radialem Herausdrücken der in der Vertiefung (7) einliegenden Rohrwandung aus dem Rohr (2) herausgezogen wird.A method and a device for producing a tube with partially different wall thicknesses is designed in such a way that a mandrel (6) provided with at least one outside recess (7) delimited on both sides in the axial direction is inserted into an outlet tube, followed by a drawing ring (8), the inside diameter of which is smaller than the outside diameter of the outlet pipe, over which the pipe (2) held in the drawing direction is pulled, with part of the pipe (2) being pressed into the recess (7) and then the mandrel ( 6) is pulled out of the tube (2) while radially pushing out the tube wall lying in the recess (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres mit partiell unterschiedlichen Wandstärken.The present invention relates to a method and an apparatus for producing a tube partially different wall thicknesses.

Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken, bei denen beispielsweise die Bereiche mit einer dickeren Wand beidseitig von Bereichen mit dünnerer Wand begrenzt werden, werden z. B. im Automobilbau eingesetzt, hier unter anderem im Bereich von Stoßdämpfern, Verbindungsknoten und Elementen im Fahrwerksbereich. Dabei ist ein Kriterium für die Forderung nach unterschiedlichen Wandstärken eines Rohres die wünschenswerte Gewichtseinsparung, der man dadurch Rechnung trägt, daß die Wandstärken entsprechend der auftretenden Belastung dimensioniert werden. Pipes with different wall thicknesses, for example the areas with a thicker wall bordered on both sides by areas with a thinner wall become, z. B. used in automotive engineering, including in the field of shock absorbers, connection nodes and elements in the chassis area. there is a criterion for the requirement for different wall thicknesses Rohres the desirable weight saving, which is taken into account that the wall thicknesses are dimensioned according to the occurring load become.  

Um solche Rohre herzustellen, werden bislang Bleche miteinander verschweißt und anschließend zu einem Rohr geformt und ebenfalls geschweißt, so daß sich eine partielle Verstärkung in den Bereichen ergibt, die verdickt sein sollen.In order to produce such pipes, metal sheets have so far been welded together then formed into a tube and also welded so that a partial reinforcement in the areas that should be thickened.

Weiter ist es bekannt, Rohrabschnitte unterschiedlicher Wandstärken miteinander durch Schweißen zu verbinden.It is also known to pipe sections of different wall thicknesses with each other to connect by welding.

Neben diesen aufwendigen Fertigungsverfahren, die eine kostengünstige Herstellung nicht zulassen, ist die durch das Schweißen entstehende Gefügeveränderung mit den damit verbundenen Problemen hinsichtlich der Festigkeit als nachteilig zu beklagen.In addition to these complex manufacturing processes, which are inexpensive Do not allow production is the result of welding Structural change with the associated problems regarding the To complain about strength as disadvantageous.

Weiter ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem beidseitig jeweils ein Dorn in das Außenrohr gesteckt wird, wobei die einander zugewandten Dornenden Vertiefungen, beispielsweise umlaufend aufweisen, in die durch Hämmern die Wandung des Außenrohres eingedrückt wird unter gleichzeitiger Streckung der benachbarten Wandung, die dann gegenüber der eingedrückten eine geringere Stärke aufweist.Furthermore, a generic method is known, in which one on each side The mandrel is inserted into the outer tube, the mutually facing mandrel ends Have depressions, for example all around, into which by hammering Wall of the outer tube is pressed in while stretching the neighboring wall, which is then a smaller compared to the indented Has strength.

Allerdings kann mittels dieses Verfahrens außenseitig keine glatte Oberfläche hergestellt werden, da die Vertiefungen in jedem Fall sichtbar bleiben. Viele Anwendungsfälle erfordern jedoch eine glatte Außenseite, so daß dieses Verfahren nur eingeschränkt den Anforderungen entspricht.However, this method cannot have a smooth surface on the outside be produced, since the depressions remain visible in any case. Lots Applications, however, require a smooth exterior, so this procedure only meets the requirements to a limited extent.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres mit partiell unterschiedlichen Wandstärken ist aus der DE 198 20 124 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Bereich des Rohres, der die dünnere Wandstärke aufweisen soll, zunächst mittels eines Dornes aufgeweitet und anschließend mittels einer Abstreckmatrize abgestreckt. Allerdings ist die Herstellung eines Rohres nicht möglich, bei dem ein Bereich mit dickerer Wand beidseiag von Bereichen mit dünnerer Wand begrenzt wird.A method of making a pipe with partially different ones Wall thicknesses are known from DE 198 20 124 A1. With this procedure the Area of the tube that should have the thinner wall thickness, first by means of a mandrel expanded and then by means of an ironing die ironed. However, the manufacture of a pipe is not possible with a Area with thicker wall bordered on both sides by areas with thinner wall becomes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die Herstellung unterschiedlicher Wandstärken an jeder beliebigen Position einfach und ohne Beeinträchtigung der Materialeigenschaften möglich ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. The present invention has for its object a method of Generic type so that the production of different Wall thicknesses at any position easily and without affecting the Material properties is possible, and a device for carrying out of this procedure.  

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a device with the features of Claim 5 solved.

Das Verfahren zeichnet sich insbesondere durch seine Einfachheit hinsichtlich der Durchführung aus. Dabei können die einzelnen Verfahrensschritte in einem kontinuierlichen Ablauf durchgeführt werden, so daß die vor allem im Automobil­ bau hohen Stückzahlen problemlos zu fertigen sind.The process is particularly characterized by its simplicity with regard to the implementation. The individual process steps can be done in one  continuous process can be carried out, so that especially in the automobile high volumes can be easily manufactured.

Prinzipiell erfolgt durch den Einsatz des Ziehringes eine Streckung des Außenroh­ res, wobei die ursprüngliche Wand in die Vertiefung des Dornes gedrückt und die anschließenden Bereiche unter Verdünnung der Wandstärke gelängt wird. Die ge­ ringere Wanddicke wird bestimmt durch den Abstand zwischen dem lichten Durchmesser des Ziehringes und dem größten Außendurchmesser des Dornes.In principle, the outer tube is stretched by using the drawing ring res, with the original wall pressed into the recess of the mandrel and the subsequent areas is diluted with thinning the wall thickness. The ge thinner wall thickness is determined by the distance between the clear Diameter of the drawing ring and the largest outside diameter of the mandrel.

Die Streckung des Materials bewirkt eine Kaltverfestigung insbesondere im dünn­ wandigen Bereich, die entsprechend den funktionalen Anforderungen definiert sein kann.The stretching of the material causes strain hardening, especially in thin layers walled area that can be defined according to the functional requirements can.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die partielle Wandstärkenveränderung in­ nerhalb eines Abschnitts über den gesamten Umfang des Rohres gleichmäßig zu er­ zielen. Denkbar ist aber auch, diese als sich in axialer Richtung erstreckende Rippen auszubilden.Basically there is the possibility to change the partial wall thickness in even within a section over the entire circumference of the tube aim. It is also conceivable, however, that these ribs extend in the axial direction train.

In jedem Fall bietet die Erfindung die Möglichkeit, mehrere Abschnitte des Außen­ rohres entsprechend zu bearbeiten, wodurch sich neben den genannten Vorteilen auch eine Gewichtseinsparung ergibt, die vor allem deshalb bemerkenswert ist, als gerade im Automobilbau besondere Anstrengungen unternommen werden, um al­ lenthalben das Gewicht von Bauteilen zu minimieren.In any case, the invention offers the possibility of several sections of the outside Pipe to edit accordingly, which in addition to the advantages mentioned also results in a weight saving, which is particularly remarkable as Especially in the automotive industry, special efforts are made to al to minimize the weight of components.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß vor dem Einschieben des Dornes endseitig an das Ausgangsrohr, und zwar an der Seite, von der aus der Ziehring aufgeschoben wird, ein radial sich nach innen erstreckender Ansatz angeformt wird, der sich beim Aufschieben des Ziehringes am Dorn ab­ stützt, so daß das Ausgangsrohr in Schieberichtung des Ziehringes sicher gehalten wird. According to an advantageous development of the invention it is provided that before Insert the end of the mandrel onto the exit tube, on the side of which is pushed out of the drawing ring, a radially extending inward Approach is formed, which is when the pull ring is pushed on the mandrel supports, so that the output tube is held securely in the sliding direction of the drawing ring becomes.  

Nach dem Verformen durch den Ziehring, bei dem das Ausgangsrohr gestreckt und die Wandung in die Vertiefung eingedrückt wird, wird der Dorn aus dem hinsicht­ lich des Ziehringes frei liegenden Rohr gezogen, wobei sich durch das dickere Ende des Dornes die nach innen gerichtete dickere Wandung des Rohres nach außen drückt, wodurch außenseitige Abstufungen entstehen.After being deformed by the drawing ring, in which the outlet pipe is stretched and the wall is pressed into the recess, the mandrel from the perspective Lich the drawing ring exposed tube pulled, passing through the thicker end of the mandrel, the thicker wall of the tube facing inwards presses, which creates outside gradations.

Um eine glatte Außenfläche zu erhalten, wird in einem weiteren Verfahrensschritt erneut der Ziehring über das Rohr gepreßt, in dessen Folge der erhabene Außensei­ tenbereich wieder nach innen gedrückt wird.In order to obtain a smooth outer surface, in a further process step again the drawing ring is pressed over the pipe, as a result of which the raised outer ring area is pressed in again.

Somit entsteht eine für viele Anwendungsbereiche wünschenswerte bzw. erforderli­ che glatte, sogar blanke Außenfläche.This creates a desirable or necessary for many areas of application smooth, even bare outer surface.

So werden beispielsweise Rohre mit glatten Außenflächen beim sogenannten In­ nenhochdruckumformen eingesetzt, bei denen das Rohr von einer Außenform um­ schlossen wird und innen mittels eines Druckmediums mit Druck so beaufschlagt wird, daß sich die Wandung des Rohres an die Kontur der Außenform anlegt. Hier­ zu ist eine abstufungsfreie, glatte Oberfläche des Rohres erforderlich.For example, pipes with smooth outer surfaces are used for the so-called In high pressure forming, in which the tube has an external shape is closed and pressurized inside by means of a pressure medium is that the wall of the tube fits the contour of the outer shape. here a gradation-free, smooth surface of the pipe is required.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge­ kennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are set out in the subclaims features.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich­ nungen beschrieben.The method according to the invention is described below with reference to the attached drawing described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1-7 ein erfindungsgemäßes Rohr in einem Längsschnitt jeweils in verschie­ denen Verfahrensschritten dargestellt. Fig. 1-7 a pipe according to the invention in a longitudinal section each shown in various process steps.

In der Fig. 1 ist ein Ausgangsrohr 1 gezeigt, an das zunächst an einem Ende ein nach innen gerichteter Anschlag 3 angeformt wird (Fig. 2).In FIG. 1, a starting tube 1 is shown, to the first at one end is formed inwardly directed stop 3 (Fig. 2).

Im nächsten Verfahrensschritt, der in der Fig. 3 gezeigt ist, wird in das Ausgangs­ rohr 1 ein Dorn 6 eingeschoben, wobei der Anschlag 3 an der Stirnseite des Dornes 6 anliegt.In the next process step, which is shown in Fig. 3, is tubular in the output 1, a mandrel 6 is inserted, the stop 3 is present at the end face of the mandrel 6.

Dieser Dorn 6, der im Querschnitt ebenso kreisrund ist wie das Ausgangsrohr 1, ist etwa im Mittenbereich mit einer sich partiell in axialer Richtung erstreckenden Vertiefung versehen, deren Tiefe maximal der Wanddicke des Ausgangsrohres 1 entspricht.This mandrel 6 , which is just as circular in cross section as the outlet tube 1 , is provided approximately in the central region with a recess which extends partially in the axial direction and whose depth corresponds at most to the wall thickness of the outlet tube 1 .

Die beidseitig an die Vertiefung 7 angrenzenden Bereiche des Dornes 6 entsprechen in ihrem Außendurchmesser dem lichten Durchmesser des Ausgangsrohres 1.The areas of the mandrel 6 adjoining the recess 7 on both sides correspond in their outer diameter to the inside diameter of the outlet tube 1 .

Von der Stirnseite des Dornes 6 her wird ein Ziehring 8 über das Ausgangsrohr 1 geschoben, wobei der lichte Durchmesser des Ziehringes 8 geringer ist als der Au­ ßendurchmesser des Ausgangsrohres 1.From the end face of the mandrel 6 , a drawing ring 8 is pushed over the outlet pipe 1 , the clear diameter of the drawing ring 8 being smaller than the outside diameter of the outlet pipe 1 .

Durch den Bewegungspfeil am Ziehring 8 in der Fig. 4 ist kenntlich gemacht, daß dieser nachdem er vollständig das Ausgangsrohr 1, das nun zu einem verformten Rohr 2 geworden ist, überfahren hat, außer Eingriff gebracht wird, wobei zu erken­ nen ist, daß während des Überfahrens eine Streckung des Ausgangsrohres erfolgte, bei der die ursprüngliche Wandung des Ausgangsrohres 1 in die Vertiefung 7 des Dornes 6 eingedrückt wurde und so gegenüber den angrenzenden Bereichen 5 eine Verdickung 4 bildet, während die Bereiche 5 auf ein Wandstärkenmaß gestreckt sind, das den Abstand zwischen dem an die Vertiefung 7 angrenzenden Bereich und dem zugeordneten lichten Maß des Ziehrings 8 entspricht.The movement arrow on the drawing ring 8 in FIG. 4 indicates that after it has completely run over the outlet pipe 1 , which has now become a deformed pipe 2 , it is disengaged, it being apparent that during the overrun was carried out a stretching of the starting tube, to which the initial wall of the starting tube 1 in the recess 7 of the mandrel has been pushed 6 and thus with respect to the adjacent areas 5 forms a thickened portion 4, while the regions 5 are stretched to a Wandstärkenmaß, the distance the between the area adjacent to the recess 7 and the assigned clear dimension of the drawing ring 8 .

Wie weiter sehr deutlich in der Fig. 4 erkennbar ist, führt die Wandstärkenverdün­ nung der Bereiche 5 zu einer Verlängerung des Rohres 2. As can also be seen very clearly in FIG. 4, the thinning of the wall thickness of the regions 5 leads to an extension of the tube 2 .

Als nächstes wird der Dorn aus dem Rohr 2 herausgezogen, wobei das der Vertie­ fung 7 benachbarte dickere Ende den Verdickungsbereich 4 nach außen drückt, so daß dieser gegenüber den Bereichen 5 erhaben ist.Next, the mandrel is pulled out of the tube 2 , with the thicker end adjacent to the recess 7 pushing the thickening region 4 outwards so that it is raised in relation to the regions 5 .

Um eine glatte, d. h. in axialer Richtung gesehen gerade Oberfläche zu bekommen, wird der Ziehring 8 erneut auf das Rohr 2 aufgeschoben und dabei der verdickte Be­ reich wieder nach innen gedrückt.In order to get a smooth, ie seen in the axial direction, straight surface, the drawing ring 8 is pushed onto the tube 2 again and the thickened area is pressed back inwards.

Anschließend erfolgt ein Abschneiden des Anschlages 3 und gegebenenfalls ein stirnseitiges Bearbeiten des Rohres 2. Die Fig. 7 zeigt das fertige Rohr 2.The stop 3 is then cut off and, if necessary, the tube 2 is machined on the end face. Fig. 7 shows the finished tube 2.

Anstelle lediglich einer Verdickung, wie sie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, sind selbstverständlich auch in axialer Richtung verteilte mittlere Verdickungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar.Instead of just a thickening, as shown in the exemplary embodiment, are of course also medium thickenings distributed in the axial direction can be produced by the method according to the invention.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Rohres mit partiell unterschiedlichen Wand­ stärken, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Ausgangsrohr (1) ein mit minde­ stens einer außenseitigen, beidseitig in axialer Richtung begrenzten Vertiefung (7) versehener Dorn (6) eingeschoben, anschließend ein Ziehring (8), dessen lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Ausgangsrohres (1), über das gegenüber dem Dorn (6) in Ziehrichtung gehaltene Rohr (2) gezo­ gen wird, wobei ein Teil des Rohres (2) in die Vertiefung (7) gedrückt wird und danach der Dorn (6) unter radialem Herausdrücken der in der Vertiefung einlie­ genden Rohrwandung aus dem Rohr (2) herausgezogen wird.1. Strengthen the method for producing a tube with partially different wall, characterized in that in a starting tube ( 1 ) with at least one outside, both sides in the axial direction limited recess ( 7 ) provided mandrel ( 6 ), then a drawing ring ( 8 ), the clear diameter of which is smaller than the outer diameter of the outlet pipe ( 1 ), over which the pipe ( 2 ) held in the drawing direction is drawn relative to the mandrel ( 6 ), a part of the pipe ( 2 ) being inserted into the recess ( 7 ) is pressed and then the mandrel ( 6 ) is pulled out of the tube ( 2 ) while radially pushing out the tube wall in the recess. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Heraus­ ziehen des Dornes (6) der Ziehring (8) unter Eindrücken der radial vorstehenden Rohrwandung über das Rohr (2) gezogen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that after pulling out the mandrel ( 6 ) of the drawing ring ( 8 ) while pressing the radially projecting tube wall is pulled over the tube ( 2 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einschie­ ben des Dornes (6) in das Ausgangsrohr (1) an einer Endseite des Ausgangsroh­ res (1) ein sich radial nach innen erstreckender Anschlag (3) angeformt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that before inserting the mandrel ( 6 ) into the output tube ( 1 ) on one end side of the output tube res ( 1 ) a radially inwardly extending stop ( 3 ) is formed. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (3) im Bereich der Einschubseite des Ziehringes (8) angeformt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the stop ( 3 ) in the region of the insertion side of the drawing ring ( 8 ) is formed. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein in ein Ausgangsrohr (1) einschiebbarer Dorn vorgesehen ist, der mindestens eine beidseitig in axialer Richtung begrenzte Vertiefung (7) aufweist und mit einem Ziehring (8) in Wirkverbindung bringbar ist, dessen lichter Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Ausgangsrohres (1), wobei der Abstand zwischen dem lichten Radius des Ziehrings (8) und dem Radius des Dornes (6) kleiner ist als die Wandstärke des Ausgangsrohres (1). 5. A device for performing the method according to claim 1, characterized in that a mandrel is provided in an output tube ( 1 ) which has at least one recess on both sides limited in the axial direction ( 7 ) and with a drawing ring ( 8 ) in operative connection can be brought, the inside diameter of which is smaller than the outside diameter of the outlet tube ( 1 ), the distance between the inside radius of the drawing ring ( 8 ) and the radius of the mandrel ( 6 ) being smaller than the wall thickness of the outlet tube ( 1 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefung (7) maximal der Wandstärke des Ausgangsrohres (1) entspricht.6. The device according to claim 5, characterized in that the depth of the recess ( 7 ) corresponds at most to the wall thickness of the outlet tube ( 1 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von über den Umfang des Dornes (6) verteilten, sich axial erstreckenden und parallel und mit Abstand zueinander verlaufenden Vertiefungen vorgesehen ist.7. The device according to claim 5, characterized in that a plurality of over the circumference of the mandrel ( 6 ) distributed, axially extending and parallel and spaced-apart depressions is provided. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen unterschiedlich ausgebildet sind.8. The device according to claim 7, characterized in that the depressions are trained differently.