DE102007053361A1 - Method for shaping electromagnetic work pieces, involves use of flat coil to generate shaping force - Google Patents

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DE102007053361A1
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Frank Dr. Löschmann
Paul-Michael Mickel
Horst Jucht
Gerd Wunderlich
Thomas Klemt
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    • 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
    • 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
    • B21D26/14—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces applying magnetic forces

Abstract

An electromagnetic working method in which a shaping force (50) for a work piece (60) is applied exclusively to a main shaping zone (61). The shaping force (50) is generated by at least one flat coil (10) which is arranged mainly parallel to the surface of a shaping zone (63) of the work piece being shaped in a device. Independent claims are included for the following: (1) (A) A device for carrying out an electromagnetic shaping method of work pieces. (2) (B) Implementation of a flat coil for electromagnetic shaping of a work piece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken, bei dem eine das Werkstück verformende Umformkraft ausschließlich auf eine Hauptumformzone des Werkstücks aufgebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The The invention relates to a method for electromagnetic forming of workpieces in which a workpiece deforming Forming force exclusively on a main forming zone of the Workpiece is applied, as well as a device for implementation this procedure.

Üblicherweise werden beim elektromagnetischen Umformen von flächigen Teilen die elektromagnetischen Kräfte vollflächig auf das umzuformende Werkstück aufgebracht. Das bedeutet, dass der gesamte Flächenbereich des herzustellenden Werkstückes, bis auf die unter den Niederhaltern fixierten Bereiche, den Umformkräften ausgesetzt ist. Dabei müssen allerdings üblicherweise nicht alle den Umformkräften ausgesetzten Bereiche verformt werden. Insbesondere die Krafteinleitung in nicht zu verformende Bereiche des herzustellenden Werkstücks führt zu einer globalen Umformung des Werkstücks mit entsprechenden Blechausdünnungen und Faltenbildungen, deren Beseitigung beziehungsweise Verminderung einen zusätzlichen erheblichen Arbeitsaufwand bedingt. Dadurch, dass Bereiche großer Umformung genauso stark mit Umformkräften beaufschlagt werden wie auch Bereiche geringer Umformung beziehungsweise Bereiche, in denen keine Umformung stattfinden soll, wird dementsprechend viel Umformenergie benötigt, deren Einsatz aber in den Bereichen, in denen keine Umformung oder nur geringe Umformung stattfinden soll, nicht zielführend ist. Das bedeutet, dass ein wesentlicher Teil der zur Verformung bereitgestellten Energie sich nicht ausschlaggebend aber kostenerhöhend auf den Umformprozess beziehungsweise auf die danach durchzuführenden Nacharbeiten auswirkt.Usually become in the electromagnetic forming of flat Divide the electromagnetic forces over the entire surface applied to the workpiece to be formed. That means, that the entire area of the workpiece to be produced, except for the areas fixed under the hold-downs, the forming forces is exposed. However, it usually has not all deformed areas deformed forces become. In particular, the introduction of force into not deforming Areas of the workpiece to be produced leads to a global deformation of the workpiece with appropriate Sheet thinning and wrinkling, their elimination or reduction an additional significant Work required. Because of areas of great reshaping as strong as applied with forming forces as Also areas of low deformation or areas in which no transformation is to take place, accordingly a lot of deformation energy needed, but their use in the areas where no deformation or only slight deformation should take place, not is purposeful. That means a substantial part the energy provided for deformation is not crucial but cost-increasing on the forming process or on the subsequent work to be carried out.

Die Vorrichtung zur Durchführung eines solchen herkömmlichen elektromagnetischen Umformverfahrens ist in 1 dargestellt. Es ist dabei nur ein Ausschnitt aus einer Ansicht von der Seite dargestellt. Beim herkömmlichen Verfahren werden Umformkräfte 50 mittels einer Flachspule 10 erzeugt, die über dem Werkstück 60, bis auf den durch den Niederhalter 20 beaufschlagten Bereich 64, angeordnet ist. Durch die Umformkräfte werden die der Spule 10 gegenüberliegenden Werkstückebereiche in eine Negativform einer Matrize 30 der Vorrichtung hineingedrückt. Es ist ersichtlich, dass die Flachspule 10 ebenfalls über Bereichen der Negativform der Matrize 30 angeordnet ist, in denen das Werkstück 60 keine Formänderung erfährt. Das heißt, dass neben den Bereichen der Flachspule 10, die auf Bereiche des Werkstücks 60 wirken, die über dem Teil der Matrize 30 angeordnet ist, der einen steilen Anstieg aufweist, die Flachspule 10 auch auf Bereiche des Werkstücks 60 wirkt, die im endverformten Zustand des Werkstücks 60 im Wesentlichen eine parallele Ausrichtung zur Ausrichtung im unverformten Zustand aufweisen. Dies bewirkt insbesondere in diesen Bereichen die Einleitung von Zugkräften, die sich bis in den hauptverformenden Bereich des Werkstücks 60 erstrecken und somit zur Faltenbildung führen. Es lässt sich dabei nachvollziehen, dass die Bestromung der in 1 dargestellten herkömmlichen Flachspule 10 einen wesentlichen Energiebedarf aufweist.The apparatus for carrying out such a conventional electromagnetic forming method is disclosed in 1 shown. It is only a section of a view from the side shown. In the conventional method, forming forces 50 by means of a flat coil 10 generated over the workpiece 60 except for the downholder 20 acted upon area 64 , is arranged. The forming forces are those of the coil 10 opposite workpiece areas in a negative mold of a die 30 pressed the device. It can be seen that the flat coil 10 also over areas of the negative mold of the die 30 is arranged, in which the workpiece 60 no change of shape. That is, in addition to the areas of the flat coil 10 pointing to areas of the workpiece 60 that act over the part of the matrix 30 is arranged, which has a steep rise, the flat coil 10 also on areas of the workpiece 60 acts in the final deformed state of the workpiece 60 have substantially a parallel orientation to the orientation in the undeformed state. This causes, in particular in these areas, the introduction of tensile forces which extend into the main deforming region of the workpiece 60 extend and thus lead to wrinkles. It can be understood that the energization of the in 1 illustrated conventional flat coil 10 has a significant energy requirement.

Ähnliche Formgebungsverfahren sind zum Beispiel aus der DE 198 03 782 A1 und aus der DE 10 2006 048 431 A1 bekannt.Similar shaping methods are for example from DE 198 03 782 A1 and from the DE 10 2006 048 431 A1 known.

Die DE 198 03 782 A1 beschreibt dabei ein Verfahren zur Formgebung von dünnwandigen Körpern durch eine strukturierende Umbildung. Bei diesem Verfahren wird mittels einer Magnetspule, die über einem Gesenk positioniert ist, und über eine verfahrbare Platine eine Beulstruktur in einem dünnwandigen Werkstück erzeugt. Durch eine Spule wird ein Kraftfeld auf den Bereich der herzustellenden Beule gerichtet, wodurch sich das dünnwandige Werkstück in eine entsprechend ausgeformte negative Ausnehmung im Gesenk drückt. Es wird dabei der gesamte Bereich der herzustellenden Beule beziehungsweise konvexen Vertiefung mit dem Magnetfeld beaufschlagt. Zur Erzeugung weiterer Beulen zur Erzeugung der Struktur wird die Platine entsprechend bewegt, so dass weitere Werkstückbereiche unter der Spule positioniert werden. Das heißt, dass eine bewusste Positionierung der Spulen über den konvexen Ausnehmungen in dem Gesenk derart stattfindet, dass der gesamte zu beulende Bereich des Werkstückes mit den Magnetfeldkräften beaufschlagt wird.The DE 198 03 782 A1 describes a process for the shaping of thin-walled bodies by structuring remodeling. In this method, a Beulstruktur is produced in a thin-walled workpiece by means of a magnetic coil which is positioned over a die, and via a movable board. By a coil, a force field is directed to the region of the bump to be produced, whereby the thin-walled workpiece presses in a correspondingly shaped negative recess in the die. In this case, the entire area of the bulge or convex depression to be produced is subjected to the magnetic field. To generate further bumps to produce the structure, the board is moved accordingly, so that more workpiece areas are positioned under the coil. That is, conscious positioning of the coils over the convex recesses in the die takes place such that the magnetic field forces are applied to the entire area of the workpiece to be dented.

In der DE 10 2006 048 431 A1 ist eine Vorrichtung offenbart, mittels derer vorgeformte Werkstücke in eine Endform umgeformt werden können. Diese Vorrichtung weist zur Einleitung der elektromagnetischen Kräfte ebenfalls eine Spule auf, deren Ausrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des umzuformenden Bereichs des Werkstückes vorgenommen ist. Das somit auf das Werkstück gerichtete Magnetfeld ist dabei allerdings nur auf einen geringen Bereich des Werkstücks beschränkt und nicht homogen. Das heißt, dass die Krafteinleitung in das zu verformende Werkstück nur sehr partiell erfolgt. Durch den Schritt der Vorverformung des umzuformenden Werkstücks mittels alternativer Verfahren und Vorrichtungen ergeben sich erhöhte Fertigungskosten.In the DE 10 2006 048 431 A1 discloses a device by means of which preformed workpieces can be formed into a final shape. This device also has a coil for initiating the electromagnetic forces, whose orientation is made substantially perpendicular to the surface of the area of the workpiece to be formed. The thus directed to the workpiece magnetic field is limited to only a small portion of the workpiece and not homogeneous. This means that the force is only partially introduced into the workpiece to be deformed. The step of pre-forming the workpiece to be formed by means of alternative methods and devices results in increased production costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, mittels denen ein Werkstück in einfacher und kostengünstiger Weise und mit geringem Nacharbeitsaufwand herstellbar ist.Of the Invention is therefore the object of a method and a Device for the electromagnetic forming of workpieces to provide, by means of which a workpiece in a simple and cost-effective manner and with low Nacharbeitsaufwand can be produced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 genannte Verfahren und durch die im Anspruch 7 genannte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung schließen sich in den jeweiligen Unteransprüchen an.According to the invention, this object is achieved by the method mentioned in claim 1 and by the solved in claim 7 device for carrying out the method. Advantageous embodiments of the method and of the device follow in the respective subclaims.

Es wird ein Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken zur Verfügung gestellt, bei dem eine das Werkstück verformende Umformkraft ausschließlich auf eine Hauptumformzone des Werkstücks aufgebracht wird und die Umformkraft durch wenigstens eine Flachspule erzeugt wird, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines Umformbereiches des in eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eingelegten unverformten Werkstückes angeordnet ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass mehrere Kräfte auf eine Hauptumformzone gerichtet sind, oder es kann auch ein durch eine Flachspule erzeugtes magnetisches Feld auf mehrere Umformbereiche gerichtet sein. Eine Hauptumformzone kann dabei mehrere Umformbereiche aufweisen. Das heißt, dass das erfindungsgemäße Verfahren für eine Hauptumformzone angewendet werden kann, die allerdings in Bereiche aufgeteilt sein kann, in denen tatsächlich eine Formänderung stattfindet. Das heißt, dass zum Beispiel Bereiche wie beim Tiefziehen der Boden eines Gefäßes, der keine Verformung erfahren soll, beim erfindungsgemäßen elektromagnetischen Umformen auch nicht mit einer elektromagnetischen Kraft beziehungsweise einem Kraftfeld beaufschlagt werden.It is a process for the electromagnetic forming of workpieces provided in which one the workpiece Deforming forming force exclusively on a main forming zone of the workpiece is applied and the forming force at least one flat coil is generated, which is substantially parallel to a surface of a forming area of the in a device for Implementation of the method inserted undeformed workpiece is arranged. It can be provided that multiple forces directed to a Hauptumformzone, or it can also be a through a flat coil generated magnetic field on several forming areas be directed. A main forming zone can have several forming areas exhibit. That is, the inventive Method for a main forming zone can be applied which, however, can be divided into areas where in fact a change of shape takes place. It means that for example, areas such as deep-drawing the bottom of a vessel, which should not undergo deformation in the inventive electromagnetic forming also not with an electromagnetic Force or a force field are applied.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Flachspule verwendet, weil sich mit dieser ein homogenes magnetisches Feld einstellen lässt und effizient eine einheitliche Krafteinleitung in die umzuformenden Werkstückbereiche ermöglicht wird.to Implementation of the method according to the invention a flat coil is used, because with this a homogeneous set magnetic field and efficiently a uniform Force transmission into the workpiece areas to be formed is possible.

Hinsichtlich der Beanspruchung des Werkstücks entspricht das erfindungsgemäße Verfahren weitgehend einem Tiefziehprozess, bei dem im Wesentlichen keine Dickenänderung des Werkstücks zu verzeichnen ist, da unter den Niederhaltern das Material nachlaufen kann und nicht fixiert ist. Wie aber bereits angegeben, werden im Gegensatz zum Tiefziehverfahren nicht umzuformende Bereiche des Werkstücks (außer im Niederhalterbereich) auch nicht mit Kräften beaufschlagt.Regarding the stress of the workpiece corresponds to the invention Process largely a deep-drawing process, in which substantially no change in the thickness of the workpiece is because under the holdings the material can run after and not fixed. As already stated, in contrast to the deep drawing process not reshaped areas of the workpiece (except in Niederhalterbereich) also not with forces applied.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen in der genauen Aufbringung der Kräfte auf die Hauptumformzonen des Werkstücks und damit in der Verringerung der Faltenbildung im Werkstück, insbesondere in dem Bereich des Werkstücks, in dem das so genannte Nachlaufen des Bleches stattfindet, also im durch den Niederhalter beaufschlagten Bereich. Durch den begrenzten Einsatz der Flachspulen besteht ein wesentlich geringerer Energiebedarf als in herkömmlichen Verfahren, da die Magnetumformkräfte nur in die Bereiche des Werkstücks eingeleitet werden, in denen auch eine Verformung stattfinden soll.advantages of the inventive method are in the accurate application of forces to the main forming zones of the workpiece and thus in the reduction of wrinkling in the workpiece, in particular in the region of the workpiece, in which the so-called trailing of the sheet takes place, ie in the area acted upon by the hold-down device. By the limited Use of the flat coils is a much lower energy consumption than in conventional methods, since the magnetic forming forces only be introduced into the areas of the workpiece, in which a deformation is to take place.

Bei der Nutzung herkömmlicher Magnetumformungsanlagen müssen für die erfindungsgemäß lokal begrenzten Umformbereiche des Werkstücks große Umformenergiebeträge zur Verfügung gestellt werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich die Umformkräfte differenziert auf das Werkstück aufbringen, das heißt, dass die Bereiche des Werkstoffs, die nur eine geringere Verformung erfahren sollen, auch nur mit geringeren Kraftfeldern beaufschlagt werden.at the use of conventional Magnetumformungsanlagen must for the locally limited according to the invention Forming areas of the workpiece large Umarbeitergiebeträge to provide. By means of the invention Method, the forming forces can be differentiated apply the workpiece, that is, that the Areas of the material that undergo only minor deformation should be applied, even with lower force fields.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verfahren dafür vorgesehen, Werkstücke mit einer flachen ebenen Form zu verformen. Es ist insbesondere dafür ausgebildet, Blechtafeln bestimmte Ausprägungen zu geben, so dass diese zum Beispiel als Karosseriebauteile Anwendung finden können.advantageously, is the inventive method for it provided workpieces with a flat flat shape too deform. It is especially designed for sheet metal panels to give certain expressions, so that for example can be used as body parts application.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch ausgestaltet, dass es mit einer Flachspule durchgeführt wird, deren geometrische Ausgestaltung der Form des jeweils mit dem Kraftfeld dieser Spule umzuformenden Bereiches des Werkstückes angepasst ist. Das heißt, dass zum Beispiel die Form und die Größe der Fläche der Flachspule der Projektion des jeweils zu verformenden Bereiches entsprechen. Demzufolge entsprechen die Form und Größe der Fläche der Flachspule auch der Projektion eines entsprechenden Formelements in einer Matrize einer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung.advantageously, the method is configured by using a flat coil is performed, the geometric configuration of the form of the area to be reshaped with the force field of this coil of the workpiece is adjusted. It means that for example, the shape and size of the area the flat coil of the projection of each area to be deformed correspond. As a result, the shape and size correspond the surface of the pancake also the projection of a corresponding Formula elements in a die one to execute the inventive method suitable device.

Um optimale Verformungsergebnisse mit geringstmöglichem Nacharbeitsaufwand zu gewährleisten, ist des Weiteren vorgesehen, dass in unterschiedlichen Umformbereichen Umformkräfte beziehungsweise Umformkraftfelder zu unterschiedlichen Zeiten aufgebracht werden. Das heißt, dass eine aktive Einflussnahme auf den oder die Umformvorgänge in zeitlicher und/oder örtlicher Hinsicht erfolgt, so dass die Umformkräfte lokal und/oder temporär unterschiedlich aufgebracht werden.Around optimal deformation results with the least possible reworking effort It is further provided that in different forming areas forming forces or Forming force fields are applied at different times. That means that an active influence on the or the forming processes in temporal and / or local Respects, so that the forming forces locally and / or temporarily applied differently.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in den unterschiedlichen Umformbereichen die Umformkräfte beziehungsweise die Umformkraftfelder mit unterschiedlichen Beträgen aufgebracht werden. Das heißt, dass die Umformkräfte lokal und/oder temporär und auch hinsichtlich ihrer Größe unterschiedlich aufgebracht werden können. Dabei kann ein Umformbereich eine gesamte Hauptumformzone oder auch nur einen Teil dieser Hauptumformzone oder auch mehrere Hauptumformzonen betreffen. Welche Kräfte zu welchen Zeitpunkten an welchen Umformbereichen wirken sollen, ist in einfachen Versuchen ermittelbar und ist zum Beispiel vom Werkstückmaterial, von der Temperatur des Werkstücks, vom Umformgrad des Werkstücks und der Anzahl der Freiheitsgrade, in denen das Werkstück beansprucht wird, abhängig. Vorzugsweise werden Bereiche mit großem Umformbedarf auch mit entsprechend hohen Umformkräften beaufschlagt. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Kräfte beziehungsweise die Kraftfelder in Zeitintervallen aufgebracht werden.In a further embodiment, it is provided that in the different forming regions, the forming forces or the Umformkraftfelder are applied with different amounts. This means that the forming forces can be applied differently locally and / or temporarily and also with respect to their size. In this case, a forming area can relate to an entire main forming zone or only a part of this main forming zone or even to a plurality of main forming zones. Which forces should act on which deformation areas at which times, can be determined in simple experiments and is, for example, the workpiece material, the temperature of the Workpiece, the degree of deformation of the workpiece and the number of degrees of freedom in which the workpiece is claimed depending. Preferably, areas with a large deformation requirement are also subjected to correspondingly high forming forces. It can be provided that the forces or the force fields are applied at time intervals.

Somit kann das Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass die Gesamt-Umformung in einer Hauptumformzone in mehreren Umformschritten durchgeführt wird.Consequently The method can also be designed such that the overall deformation performed in a Hauptumformzone in several forming steps becomes.

Erfindungsgemäß wird zur Durchführung des genannten Verfahrens eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung wenigstens eine die Negativform des herzustellenden Werkstücks aufweisende Matrize sowie mindestens einen Niederhalter und wenigstens eine im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines Umformbereiches des in die Vorrichtung eingelegten unverformten Werkstückes angeordnete Flachspule zum Aufbringen eines magnetischen Kraftfeldes auf das Werkstück umfasst. Die Negativform ist dabei die Ausprägung der Form des Werkstücks in der Matrize als Negativ, wie es zum Beispiel als Kavität im Gussverfahren oder in anderen herkömmlichen Magnetumformungsverfahren bekannt ist.According to the invention for carrying out said method a device for the electromagnetic forming of workpieces provided, wherein the device at least one of the negative mold of the workpiece to be produced having die and at least one hold-down and at least one substantially parallel to a surface of a forming area of the device Inserted undeformed workpiece arranged flat coil for applying a magnetic force field to the workpiece includes. The negative form is the expression of the form of the workpiece in the die as negative, as it does for example as a cavity in the casting process or in other conventional Magnetumformungsverfahren is known.

Es ist dabei vorteilhafterweise vorgesehen, dass die geometrische Gestaltung der Flachspule der Form des jeweils mit dem Kraftfeld dieser Spule umzuformenden Bereiches des Werkstücks angepasst ist. Wie auch schon in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, sind somit die Form und Größe der Fläche der Flachspule der Projektion des jeweils zu verformenden Bereiches entsprechend ausgebildet. Demzufolge sind auch die Form und Größe der Fläche der Flachspule der Projektion eines entsprechenden Formelementes in der Matrize der Vorrichtung entsprechend ausgestaltet.It is advantageously provided that the geometric design the flat coil of the shape of each with the force field of this coil to be reformed Range of the workpiece is adjusted. As well as already described in relation to the method according to the invention, are thus the shape and size of the surface the flat coil of the projection of each area to be deformed trained accordingly. Consequently, the shape and size are also the surface of the flat coil of the projection of a corresponding Formed element in the die of the device designed accordingly.

In dieser Ausgestaltung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Windungsanordnung der Flachspule nach der Form des umzuformenden Bereiches ausgerichtet ist. Das heißt, dass in dieser Ausgestaltung die Windungen der Flachspule stets parallel zur Außenkontur des umzuformenden Bereiches verlaufen.In This configuration may also be provided that the winding arrangement the flat coil aligned with the shape of the area to be reshaped is. That is, in this embodiment, the turns the flat coil always parallel to the outer contour of the reshaping Range run.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dann vorteilhaft ausgebildet, wenn sie einen Niederhalter umfasst, mittels dessen ebenfalls elektromagnetisch die Niederhaltekräfte auf das Werkstück bewirkbar sind. Im Zuge der elektromagnetischen Umformung von Werkstücken bewirkt die Integration eines ebenfalls elektromagnetischen Niederhalters einen verringerten konstruktiven Aufwand für die Vorrichtung und demzufolge eine Kostenersparnis.The Device according to the invention is then advantageous formed when it comprises a hold-down, by means of which also electromagnetically the hold down forces on the Workpiece be effected. In the course of electromagnetic Forming of workpieces causes the integration of a also electromagnetic holddown a reduced constructive Effort for the device and therefore a cost savings.

Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass in der Vorrichtung eine Mehrzahl von separaten Flachspulen angeordnet sind, mittels denen auf jeweils andere Umformbereiche des Werkstückes Kräfte beziehungsweise Kraftfelder aufbringbar sind. Durch die Anordnung einer Mehrzahl von separaten Flachspulen ergibt sich eine gute Austauschbarkeit der einzelnen Spulen und somit verbesserte Reparatur- und Wartungsmöglichkeiten der Vorrichtung.It can further be provided that in the device a Are arranged plurality of separate flat coils, by means of which on each other forming areas of the workpiece forces or force fields can be applied. By the arrangement a plurality of separate flat coils results in a good interchangeability of individual coils and thus improved repair and maintenance options the device.

Bei mehreren separaten Flachspulen kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass diese in jeweils einem Grundkörper zur Positionierung und Fixierung aufgenommen sind. Diese Aufnahme in nur einem Grundkörper bewirkt eine einfache Abstützung der Spulen in einer kompakten Baueinheit. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass nicht alle Flachspulen in einem Grundkörper aufgenommen sind, sondern dass jede Spule ihre eigene Aufnahme aufweist.at several separate flat coils can be advantageously provided Be that in each of a body for positioning and fixation are included. This shot in just one body causes easy support of the coils in a compact Unit. Alternatively, it may be provided that not all flat coils are included in a basic body, but that each Coil has its own recording.

Der erfindungsgemäße Gedanke umfasst des Weiteren die Verwendung einer Flachspule zum elektromagnetischen Umformen eines Werkstücks, wobei die Flachspule ausschließlich gegenüber einem Umformbereich einer Hauptumformzone des Werkstückes angeordnet ist. Die Flachspule ist dadurch vorteilhaft ausgestaltet, dass ihre Geometrie der Geometrie des Umformbereiches angepasst ist. Wenn zum Beispiel der Umformbereich die gesamte Hauptumformzone des Werkstücks ausbildet, dann ist die Form der Flachspule ebenfalls entsprechend der Form der Hauptumformzone ausgebildet.Of the inventive concept further includes the use of a flat coil for electromagnetic forming a workpiece, the flat coil exclusively opposite a forming area of a main forming zone of the workpiece is arranged. The flat coil is thereby advantageously designed that their geometry is adapted to the geometry of the forming area is. For example, if the forming area is the entire main forming zone of the workpiece, then the shape of the flat coil also formed according to the shape of the main forming zone.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt dabeiin the The invention will be described below with reference to the accompanying drawings described. It shows

1 eine herkömmliche Vorrichtung zur Durchführung von elektromagnetischer Umformung von Werkstücken und 1 a conventional apparatus for performing electromagnetic forming of workpieces and

2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektromagnetischen Umformung von Werkstücken. 2 an inventive device for the electromagnetic deformation of workpieces.

Auf 1 wurde bereits bei der Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen.On 1 has already been referred to in the explanation of the prior art.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist. Es ist dabei eine Matrize 30 dargestellt, auf welche ein Werkstück 60 aufgelegt ist. Dieses Werkstück 60 wird in einem Randbereich, der später einen Flansch ausbilden kann, durch einen Niederhalter 20 auf die Matrize 30 gedrückt. Dabei ist die durch den Niederhalter 20 bewirkte Kraft allerdings nicht so groß, dass die zwischen Werkstück 60 und Matrize 30 wirkenden Reibkräfte im durch den Niederhalter beaufschlagten Bereich 64 so groß sind, dass ein Nachlaufen des Materials beim Verformungsvorgang behindert wird. Das bedeutet, dass beim Verformungsvorgang sich der Rand des Werkstücks 60 unter dem Niederhalter 20 über den durch den Niederhalter beaufschlagten Bereich 64 in die Matrize 30 hineinziehen kann. 2 shows a device according to the invention, with which the inventive method is feasible. It is a matrix 30 represented on which a workpiece 60 is up. This workpiece 60 is in a peripheral region, which can later form a flange, by a hold-down 20 on the die 30 pressed. It is through the hold-down 20 However, the force produced is not so great that the between the workpiece 60 and die 30 acting frictional forces in the acted upon by the hold-down area 64 are so large that a tracking of the material is hampered during the deformation process. This means that during the deformation process, the edge of the workpiece 60 under the hold-down 20 over the area acted upon by the hold-down 64 into the matrix 30 can draw in.

Über dem Werkstück 60 ist ein Grundkörper 40 angeordnet, in dem die die Umformkräfte 50 bewirkende Flachspule 10 angeordnet ist. Die Flachspule 10 ist dabei derart angeordnet, dass sie sich ausschließlich über der Hauptumformzone 61 des Werkstücks 60 befindet. In dieser dargestellten einfachen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht die Hauptumformzone 61 auch gleichzeitig dem Umformbereich 62, auf dem die durch die Flachspule 10 bewirkten Umformkräfte 50 wirken. Bereiche neben der Hauptumformzone 61 werden nicht durch Kräfte 50 aus der Flachspule 10 beaufschlagt.Above the workpiece 60 is a basic body 40 arranged in which the the forming forces 50 effecting flat coil 10 is arranged. The flat coil 10 is arranged so that they are exclusively on the main forming zone 61 of the workpiece 60 located. In this illustrated simple embodiment of the method according to the invention corresponds to the Hauptumformzone 61 also at the same time the forming area 62 on which the through the flat coil 10 caused forming forces 50 Act. Areas next to the main forming zone 61 not by forces 50 from the flat coil 10 applied.

In 2 ist das Werkstück 60 bereits während des ablaufenden Umformvorganges dargestellt. Vor Beginn des Umformvorganges liegt das Werkstück 60, wie in 1 dargestellt, im Wesentlichen als eine flache Ebene vor. Es ist aus 2 ersichtlich, dass die Anordnung der Flachspule 10 im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Umformbereiches 63 beziehungsweise demzufolge auch parallel zur Oberfläche der Hauptumformzone 61 angeordnet ist. Dadurch lässt sich über dem Umformbereich 62 ein homogenes magnetisches Feld erzeugen, welches eine einheitliche Krafteinleitung in das Werkstück 60 ermöglicht. Durch die Einleitung der Umformkräfte 50 ausschließlich in die Hauptumformzone 61 werden benachbarte Materialbereiche nicht mit Umformkräften beaufschlagt. Dies führt zu einer weitgehenden Faltenminderung im umgeformten Bauteil. Außerdem wird durch den partiellen Einsatz der Flachspule wesentlich weniger Umformenergie benötigt als in herkömmlichen Magnetumformverfahren.In 2 is the workpiece 60 already shown during the ongoing forming process. Before the beginning of the forming process, the workpiece lies 60 , as in 1 shown, in essence, as a flat plane in front. It is off 2 it can be seen that the arrangement of the flat coil 10 substantially parallel to the surface of the forming area 63 or consequently also parallel to the surface of the main forming zone 61 is arranged. This can be above the forming area 62 produce a homogeneous magnetic field, which is a uniform force into the workpiece 60 allows. By introducing the forming forces 50 exclusively in the main forming zone 61 adjacent material areas are not subjected to forming forces. This leads to a substantial reduction in wrinkles in the formed component. In addition, the partial use of the flat coil requires much less deformation energy than in conventional magnetic forming processes.

Werkstückbereiche, die nach dem Umformvorgang im Wesentlichen parallel zu ihrer Ausrichtung vor dem Umformvorgang ausgerichtet sind und demzufolge während des Umformens lediglich einen lateralen Versatz erfahren haben, wurden erfindungsgemäß nicht mit Umformkräften beaufschlagt.Work areas after the forming process substantially parallel to their orientation are aligned before the forming process and therefore during of forming have only undergone a lateral offset, were not according to the invention with forming forces applied.

1010
Flachspuleflat coil
2020
NiederhalterStripper plate
3030
Matrizedie
4040
Grundkörperbody
5050
Umformkraftforming force
6060
Werkstückworkpiece
6161
HauptumformzoneHauptumformzone
6262
Umformbereichforming region
6363
Oberfläche eines Umformbereichessurface a forming area
6464
durch Niederhalter beaufschlagter Bereichby Downholder acted area

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Claims (14)

Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken (60), bei dem eine das Werkstück (60) verformende Umformkraft (50) ausschließlich auf eine Hauptumformzone (61) des Werkstückes (60) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformkraft (50) durch wenigstens eine Flachspule (10) erzeugt wird, die im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines Umformbereiches (63) des in eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eingelegten unverformten Werkstückes (60) angeordnet ist.Method for the electromagnetic forming of workpieces ( 60 ), in which one the workpiece ( 60 ) deforming forming force ( 50 ) exclusively to a main forming zone ( 61 ) of the workpiece ( 60 ) is applied, characterized in that the forming force ( 50 ) by at least one flat coil ( 10 ) is generated, which is substantially parallel to a surface of a forming area ( 63 ) of the in an apparatus for performing the method inserted undeformed workpiece ( 60 ) is arranged. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das umzuformende Werkstück (60) eine flache ebene Form aufweist.Method for the electromagnetic forming of workpieces according to claim 1, characterized in that the workpiece to be formed ( 60 ) has a flat planar shape. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Flachspule (10) durchgeführt wird, deren geometrische Gestaltung der Form des jeweils mit dem Kraftfeld dieser Spule umzuformenden Bereiches des Werkstückes (60) angepasst ist.Method for the electromagnetic forming of workpieces according to at least one of the preceding claims, characterized in that the method comprises a flat coil ( 10 ) is carried out whose geometric configuration of the shape of each of the force field of this coil to be reshaped portion of the workpiece ( 60 ) is adjusted. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Umformbereichen (62) Umformkräfte beziehungsweise Umformkraftfelder zu unterschiedlichen Zeiten aufgebracht werden.Method for the electromagnetic forming of workpieces according to at least one of the preceding claims, characterized in that in different forming regions ( 62 ) Forming forces or Umformkraftfelder be applied at different times. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Umformbereichen (62) Umformkräfte beziehungsweise Umformkraftfelder mit unterschiedlichen Beträgen aufgebracht werden.Method for the electromagnetic forming of workpieces according to at least one of the preceding claims, characterized in that in different forming regions ( 62 ) Umformkräfte or Umformkraftfelder be applied with different amounts. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamt-Umformung in einer Hauptumformzone (61) in mehreren Umformschritten durchgeführt wird.Method for the electromagnetic forming of workpieces according to at least one of the preceding claims, characterized in that the total deformation in a main forming zone ( 61 ) is carried out in several forming steps. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum elektromagnetischen Umformen von Werkstücken nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung wenigstens eine die Negativform des herzustellenden Werkstücks (60) aufweisende Matrize (30) sowie mindestens einen Niederhalter (20) und wenigstens eine im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche eines Umformbereiches (63) des in die Vorrichtung eingelegten unverformten Werkstückes (60) angeordnete Flachspule (10) zum Aufbringen eines magnetischen Kraftfeldes auf das Werkstück (60) umfasst.Device for carrying out the method for the electromagnetic forming of workpieces according to at least one of claims 1 to 6, wherein the device comprises at least one die, which is the negative mold of the workpiece ( 60 ) having matrix ( 30 ) and at least one hold-down ( 20 ) and at least one substantially parallel to a surface of a forming area ( 63 ) of the undeformed workpiece inserted in the device ( 60 ) arranged flat coil ( 10 ) for applying a magnetic force field to the workpiece ( 60 ). Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Gestaltung der Flachspule (10) der Form des jeweils mit dem Kraftfeld dieser Spule umzuformenden Bereiches des Werkstückes (60) angepasst ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the geometric design of the flat coil ( 10 ) the shape of each of the force field of this coil to be reshaped portion of the workpiece ( 60 ) is adjusted. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsanordnung der Flachspule (10) nach der Form des umzuformenden Bereiches ausgerichtet ist.Apparatus according to claim 8, characterized in that the winding arrangement of the flat coil ( 10 ) is aligned with the shape of the area to be reshaped. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Niederhalter (20) ebenfalls elektromagnetisch die Niederhaltekräfte auf das Werkstück (60) bewirkbar sind.Device according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that with the hold-down device ( 20 ) also electromagnetically the hold-down forces on the workpiece ( 60 ) are feasible. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung eine Mehrzahl von separaten Flachspulen (10) angeordnet sind, mittels denen auf jeweils andere Umformbereiche (62) des Werkstückes (60) Kräfte beziehungsweise Kraftfelder auf bring bar sind.Device according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that in the device a plurality of separate flat coils ( 10 ) are arranged, by means of which on each other Umformbereiche ( 62 ) of the workpiece ( 60 ) Forces or force fields on bring are bar. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulen in einem Grundkörper (40) zur Positionierung und Fixierung der Flachspulen (10) aufgenommen sind.Apparatus according to claim 11, characterized in that a plurality of coils in a base body ( 40 ) for positioning and fixing the flat coils ( 10 ) are included. Verwendung einer Flachspule (10) zum elektromagnetischen Umformen eines Werkstückes (60), wobei die Flachspule (10) ausschließlich gegenüber einem Umformbereich (62) einer Hauptumformzone (61) des Werkstückes (60) angeordnet ist.Use of a flat coil ( 10 ) for the electromagnetic forming of a workpiece ( 60 ), wherein the flat coil ( 10 ) exclusively with respect to a forming area ( 62 ) of a main forming zone ( 61 ) of the workpiece ( 60 ) is arranged. Verwendung einer Flachspule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Flachspule (10) der Geometrie des Umformbereiches (62) angepasst ist.Use of a flat coil according to claim 13, characterized in that the geometry of the flat coil ( 10 ) of the geometry of the forming area ( 62 ) is adjusted.
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