-
Die Erfindung betrifft eine Presse und ein Verfahren zum Kaltumformen eines Ausgangsteils in einen Hohlkörper. Der umgeformte Hohlkörper hat eine Zylindermantelfläche und ist an einer axialen Seite offen und an der gegenüberliegenden axialen Seite geschlossen. An der geschlossenen Seite kann beispielsweise ein Boden des Hohlkörpers ausgebildet bzw. umgeformt werden. Der Hohlkörper ist integral ausgebildet und hat keine Naht- oder Fügestellen. Der Hohlkörper besteht vorzugsweise aus einer metallischen Legierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung. Das Ausgangsteil besteht aus demselben Material wie der herzustellende Hohlkörper und kann in Form einer plattenförmig flachen Platine oder in Form eines Bechers oder Napfes bereitgestellt werden.
-
Das Kaltumformen zur Herstellung von Hohlkörpern unter Verwendung einer Presse ist bekannt. Beispielsweise können Ausgangsteile durch Abstreckgleitziehen in Hohlkörper umgeformt werden. Eine Einrichtung dazu ist zum Beispiel aus
DE 2 519 521 A1 bekannt.
-
Neben dem Kaltumformen existieren andere Pressen und Verfahren zur Herstellung von Bauteilen. Beispielsweise offenbart
EP 0 990 499 A2 eine Kompressionsform mit einem unteren Werkzeugteil und einem oberen Werkzeugteil, wobei das Werkzeug zwischen den beiden Werkzeugteilen einen Formhohlraum bildet, in dem das Bauteil hergestellt wird. Bei dem Bauteil handelt es sich um ein Verbundwerkstoffteil. In das Werkzeug werden Prepregs in Form von Prepreg-Keilen eingelegt und das Werkzeug wird geschlossen. Anschließend wird die Form über Heizpatronen aufgeheizt, um das Harz im Prepreg zu schmelzen und die einzelnen Prepreg-Keile miteinander zu verbinden. Gleichzeitig wird über die beiden Werkzeugteile ein Druck auf die Prepreg-Keile ausgeübt. Um ein Aufweiten der Form beim Einbringen der Wärme zu vermeiden, kann diese aus einer sogenannten „Invar“- Legierung hergestellt sein.
-
Ein durch Kaltumformen aus einem Ausgangsteil umgeformter hohlzylindrischer Behälter unterliegt hohen Qualitätsanforderungen. Die Toleranzen für die Wandstärke liegen im Mikrometerbereich. Bei der Herstellung kann eine unzureichende Präzision zu einem unerwünscht hohen Anteil von Ausschuss führen. Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine verbesserte Presse bzw. ein verbessertes Verfahren zum Kaltumformen von Ausgangsteilen in Hohlkörper zu schaffen, die eine ausreichende Genauigkeit bei hoher Produktivität sicherstellt.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Presse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.
-
Die Presse ist zum Kaltumformen eines Ausgangsteils in einen Hohlkörper eingerichtet. Der Hohlkörper hat eine geschlossene Umfangswand, die im Querschnitt vorzugsweise kreisrund ist. An einer axialen Seite ist der Hohlkörper offen und an der anderen axialen Seite geschlossen, beispielsweise durch einen Boden. Der Hohlkörper ist integral hergestellt und weist keine Naht- oder Fügestellen auf. Als Material des Ausgangsteils kann beispielsweise eine metallische Legierung und insbesondere eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Das Ausgangsteil hat bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Form eines Bechers oder eines Napfes und kann alternativ dazu in Form einer plattenförmigen Platine vorliegen.
-
Die Presse weist eine Ramme auf, an deren freiem Ende ein Rammenwerkzeug angeordnet ist. Die Ramme ist mittels einer Führungsanordnung in einer Arbeitsrichtung linear bewegbar gelagert. Mittels eines Antriebs wird die Ramme in der Arbeitsrichtung A bewegt und durch die Führungsanordnung geführt. Die Führungsanordnung ermöglicht beim Ausführungsbeispiel die Bewegung der Ramme in einem einzigen linearen Freiheitsgrad.
-
Die Presse weist außerdem ein Matrizenwerkzeug auf. Das Rammenwerkzeug ist relativ zum Matrizenwerkzeug bewegbar. Zwischen dem Rammenwerkzeug und dem Matrizenwerkzeug wird das Ausgangsteil zum Hohlkörper umgeformt, insbesondere durch Abstreckgleitziehen.
-
Solche Pressen arbeiten mit einer großen Hubzahl. Die schnelle Bewegung der Ramme erzeugt Reibung und Wärme. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Erwärmung der Ramme relativ zu einer Längsachse der Ramme betrachtet ungleichmäßig erfolgt und dadurch eine Verformung der Ramme erfolgt, so dass die Ramme nicht mehr rotationssymmetrisch zu ihrer Längsachse ausgerichtet ist. Wennn diese unsymmetrisch verformte Ramme zur Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit beschleunigt wird, können Schwingungen in der Ramme angeregt werden. Diese Schwingungen ist insbesondere dann ausgeprägt, wenn das Rammenwerkzeug mit seiner Stirnseite mit einem Formwerkzeug zusammenarbeitet, um die geschlossene Seite des Hohlkörpers zu formen, beispielsweise um einen Boden des Hohlkörpers zu formen. Die Schwingungen der Ramme dauern in der Regel über einen Hub an und werden beim nachfolgenden Hub neu angeregt oder verstärkt. Aufgrund der Schwingungen der Ramme variieren die Wandstärken des Hohlkörpers, so dass die vorgegebenen Toleranzgrenzen häufig überschritten werden. Der Anteil an Ausschuss ist relativ hoch.
-
Deshalb ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Ramme aus einer Eisen-Legierung herzustellen, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von maximal 3,0×10-6 K-1 aufweist. Durch die geringe Wärmeausdehnung bleibt die Symmetrie der Ramme bezüglich ihrer Längsachse, die parallel zur Arbeitsrichtung ausgerichtet ist, zumindest weitgehend erhalten. Die Schwingungsanregung der Ramme wird minimiert und die Toleranzen bei der Herstellung des Hohlkörpers können eingehalten werden. Eine solche Presse kann bei hohen Hubzahlen mit einer geringen Menge an Ausschuss arbeiten.
-
Es ist vorteilhaft, wenn die Eisen-Legierung wenigstens einen weiteren Hauptlegierungsbestandteil aufweist, dessen Massenanteil in der Eisen-Legierung den Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmt. Beispielsweise kann als weiterer Hauptlegierungsbestandteil Nickel und/oder Mangan und/oder Platin und/oder Palladium enthalten sein. Bevorzugt wird die Eisen-Legierung als Eisen-Nickel-Legierung ausgeführt. Der Massenanteil des Nickels in der Eisen-Nickel-Legierung kann 30% bis 42% und vorzugsweise 35% bis 36% betragen.
-
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Eisen-Legierung zusätzlich zu dem wenigstens einen Hauptlegierungsbestandteil noch einen weiteren Legierungsbestandteil aufweist, der beispielsweise durch Magnesium, Silizium, Kohlenstoff, Kobalt oder eine Kombination mehrerer dieser Elemente gebildet sein kann. Der Massenanteil des wenigstens einen weiteren Legierungsbestandteils in der Eisen-Legierung beträgt vorzugsweise maximal 10% oder maximal 5%.
-
Es ist vorteilhaft, wenn der Massenanteil des Eisens in der Eisen-Legierung maximal 58% bis maximal 70% und insbesondere maximal 64% bis maximal 65% beträgt.
-
Es ist bevorzugt, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient der Eisen-Legierung maximal 1,7 bis 2,0 × 10-6 K-1 beträgt. Eisen-Legierungen mit einem solchen Wärmeausdehnungskoeffizienten werden auch mit dem Oberbegriff „Invar“-Legierungen zusammengefasst.
-
Die Führungsanordnung der Presse hat bei einem Ausführungsbeispiel mehrere separate Lager, die in Arbeitsrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sind. Jedes Lager kann als Gleitleitlager und/oder Wälzlager ausgeführt sein.
-
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn das Rammenwerkzeug aus einem Material besteht, das sich vom Material der Ramme unterscheidet. Das Rammenwerkzeug kann somit abhängig von der Umformaufgabe ausgestaltet werden. Durch den geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Ramme bleibt die Ausrichtung und Position des Rammenwerkzeugs erhalten.
-
Die Presse hat vorzugsweise ein Matrizenwerkzeug mit einem Abstreckkanal und wenigstens einem Abstreckring. Das Umformen des Ausgangsmaterials zum Hohlkörper erfolgt daher beispielsgemäß durch Abstreckgleitziehen.
-
Es ist vorteilhaft, wenn die Presse einen Niederhalter aufweist. Der Niederhalter hat eine in Arbeitsrichtung bewegbare Niederhalterhülse, die koaxial zu der Ramme angeordnet ist. Der Niederhalter ist dazu eingerichtet, das Ausgangsteil mit einer Niederhaltekraft zu beaufschlagen bzw. zwischen der Niederhalterhülse und eine Anlagefläche einzuklemmen, während das Rammenwerkzeug das Ausgangsteil beaufschlagt und in den Abstreckkanal bewegt. Bei diesem Bewegen des Ausgangsteils in den Abstreckkanal gleitet das Ausgangsteil zwischen der Niederhalterhülse und der Anlagefläche hindurch.
-
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Presse ein Formwerkzeug aufweist, das dazu eingerichtet ist, mit einer Stirnfläche des Rammenwerkzeugs zusammenzuarbeiten, um den Hohlkörper an seiner axial geschlossenen Seite umzuformen, beispielsweise, um einen Boden des Hohlkörpers zu formen.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Presse, wobei sich die Ramme in einer Ausgangsstellung befindet,
- 2 das Ausführungsbeispiel der Presse aus 1, wobei sich die Ramme in einer ausgefahrenen Stellung befindet und
- 3 eine schematische Darstellung einer Presse gemäß dem Stand der Technik.
-
In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presse, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, schematisch nach Art eines Blockschaltbildes veranschaulicht. Die Presse 10 weist eine in einer Arbeitsrichtung A entlang einer Längsachse L bewegbar gelagerte Ramme 11 auf. Die Längsachse L stellt bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Längsmittelachse der Ramme 11 dar. An einem vorderen, freien Ende der Ramme 11 ist ein Rammenwerkzeug 12 angeordnet, das auch als „Punsch“ bezeichnet wird und zur Beaufschlagung eines beispielsgemäß topfförmigen oder napfförmigen Ausgangsteils 13 eingerichtet ist. Das Ausgangsteil 13 kann auch als „Cup“ bezeichnet werden. Das Ausgangsteil 13 ist integral ausgebildet und besteht beispielsgemäß aus einer metallischen Legierung. Das Ausgangsteil 13 kann auf der Innenseite und/oder der Außenseite mit einer Kunststoffbeschichtung oder einer Lackierung versehen sein.
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Presse 10 wird das napfförmige Ausgangsteil 13 durch ein Kaltumformverfahren zu einem Hohlkörper 14 (2) umgeformt. Das Umformen erfolgt beispielsgemäß durch Abstreckgleitziehen.
-
Der Hohlkörper 14 weist eine Umfangswand 14a auf, die sich um die Längsachse L herum erstreckt. An einer Axialseite ist der Hohlkörper 14 offen und an seiner gegenüberliegenden Axialseite geschlossen. Das Ausgangsteil 13 und somit auch der Hohlkörper 14 sind integral ausgestaltet. Ein Boden 14b des Holhkörpers 14 schließt sich daher ohne Naht- und Fügestelle an die Umfangswand 14a an. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die geschlossene Axialseite des Hohlkörpers 14 zu einem Boden 14b umgeformt. Alternativ dazu ist es auch möglich, die geschlossene Axialseite des Hohlkörpers 14 zu einem Halsbereich umzuformen, wenn der Hohlkörper eine flaschenförmige Gestalt erhalten soll.
-
Zum Bewegen der Ramme 11 in Arbeitsrichtung A weist die Presse 10 einen Antrieb 18 auf. Der Antrieb 18 kann einen Motor und ein Getriebe enthalten.
-
Die Ramme 11 ist in Arbeitsrichtung A entlang der Längsachse L mittels einer Führungsanordnung 19 bewegbar gelagert. Die Führungsanordnung 19 ist so ausgestaltet, dass die Ramme 11 lediglich entlang der Längsachse L bewegbar ist und Bewegungen in andere Raumrichtungen abgestützt werden. Hierzu weist die Führungsanordnung 19 wenigstens ein und vorzugsweise mehrere separate Lager 20 auf. Jedes Lager 20 kann als Gleitlager oder Wälzlager ausgeführt sein. Bevorzugt werden zur Lagerung hydrostatische Gleitlager verwendet. In der Zeichnung sind lediglich beispielhaft zwei Lager 20 veranschaulicht. In Abwandlung hierzu könnten auch mehr als zwei Lager 20 vorhanden sein. Vorzugsweise wird die Ramme 11 an zwei in Arbeitsrichtung A mit Abstand zueinander angeordneten Lagerstellen 21 über jeweils wenigstens ein Lager 20 gelagert.
-
Benachbart zu der Führungsanordnung 19 ist eine Dichtungseinrichtung 22 mit wenigstens einem Dichtkörper angeordnet. Die Dichtungseinrichtung 22 steht in Kontakt mit der Außenfläche bzw. der Umfangsfläche der Ramme 11. Über die Dichtungseinrichtung 22 wird Schmiermittel und/oder Kühlmittel, das an der Außenfläche der Ramme 11 anhaftet, abgestreift. Kühlmittel, Schmiermittel bzw. andere Verunreinigungen oder Partikel werden durch die Dichtungseinrichtung 22 von der Ramme 11 entfernt und können nicht in die Lager 20 der Führungsanordnung 19 gelangen.
-
Die Presse 10 weist ein mit dem Rammenwerkzeug 12 zusammenarbeitendes Matrizenwerkzeug 26 auf. Das Matrizenwerkzeug 26 ist beispielsgemäß an einem Tisch 27 oder an einem anderen geeigneten Träger der Presse 10 angeordnet. Das Matrizenwerkzeug 26 weist einen sich entlang der Längsachse L erstreckenden Abstreckkanal 28 auf. Der Abstreckkanal 28 hat einen Kanaleingang 28a und einen Kanalausgang 28b. Innerhalb des Abstreckkanals 28 sind mehrere Abstreckringe 29 des Matrizenwerkzeugs 26 koaxial zur Längsachse L angeordnet. Die Abstreckringe 29 haben unterschiedliche Innendurchmesser. Der am nächsten zum Kanalausgang 28b angeordnete Abstreckring 29 hat einen Innendurchmesser, der dem gewünschten Außendurchmesser des herzustellenden Hohlkörpers 14 entspricht. Ausgehend vom Kanalausgang 28b wird der Innendurchmesser der Abstreckringe 29 zum Kanaleingang 28a hin von Abstreckring 29 zu Abstreckring 29 größer. Die Anzahl der Abstreckringe 29 hängt von der konkreten Umformaufgabe ab und kann variieren.
-
Um die Mündung des Kanaleingangs 28a herum ist eine Anlagefläche 30 am Tisch 27 vorhanden. Die Anlagefläche 30 ist dazu eingerichtet, das Ausgangsteil 13 abzustützen, bevor es durch einen Hub der Ramme 11 umgeformt wird. Zum Andrücken des Ausgangsteils 13 gegen die Anlagefläche 30 weist die Presse 10 einen Niederhalter 31 auf. Der Niederhalter 31 hat eine koaxial um die Längsachse L angeordnete Niederhalterhülse 32. Der Innendurchmesser der Niederhalterhülse 32 ist mindestens so groß wie der Außendurchmesser des Rammenwerkzeugs 12. Die Niederhalterhülse 32 ist an einem Hülsenträger 33 des Niederhalters 31 angeordnet, der in Arbeitsrichtung A bewegbar gelagert ist. Beispielsweise kann der Hülsenträger 33 an mindestens zwei sich in Arbeitsrichtung A erstreckenden Führungsstangen 34 in Arbeitsrichtung A geführt bewegbar sein. Der Hülsenträger 33 ist über einen Niederhalterantrieb 35 des Niederhalters 31 in Arbeitsrichtung A bewegbar.
-
Mittels des Niederhalters 31 kann ein Ausgangsteil 13 mit einer Niederhaltekraft gegen die Anlagefläche 30 gedrückt werden. Die Niederhalterhülse 32 greift dabei in das napfförmige Ausgangsteil 13 ein, wie es schematisch in 1 gezeigt ist. Das Klemmen des Ausgangsteils 13 zwischen der Niederhalterhülse 32 und der Anlagefläche 30 erfolgt zeitlich spätestens zu dem Zeitpunkt, zu dem das Rammenwerkzeug 12 durch einen Arbeitshub der Ramme 11 in Kontakt mit dem Ausgangsteil 13 gelangt. Durch eine weitere Bewegung der Ramme 11 wird das Ausgangsteil 13 in den Abstreckkanal 28 eingezogen und bei der Bewegung durch die Abstreckringe 29 umgeformt. Das Verfahren wird als Abstreckgleitziehen bezeichnet. Die Niederhaltekraft, mit der der Niederhalter 31 das Ausgangsteil 13 dabei gegen die Anlagefläche 30 drückt, kann während des Einziehens des Ausgangsteils 13 in den Abstreckkanal 28 gesteuert oder geregelt werden.
-
Fluchtend mit der Längsachse L und gegenüberliegend zum Kanalausgang 28b ist ein Formwerkzeug 40 angeordnet. Das Formwerkzeug 40 arbeitet mit einer Stirnseite 12a des Rammenwerkzeugs 12 zusammen, um einen Bereich an der geschlossenen Axialseite des Hohlkörpers 14 umzuformen, wie es in 2 gezeigt ist. Das Formwerkzeug 40 weist auf der dem Abstreckkanal 28 zugewandten Seite eine Umformfläche 41 auf. Nachdem das abgestreckte Ausgangsteil 13 aus dem Abstreckkanal 28 heraus bewegt wurde, wird ein Bereich an der geschlossenen Seite des abgestreckten Ausgangsteils 13 zwischen der Umformfläche 41 und der Stirnseite 12a des Rammenwerkzeugs 12 umgeformt, indem die Ramme 11 das abgestreckte Ausgangsteil 13 gegen das Formwerkzeug 40 bewegt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dadurch der Boden 14b des Hohlkörpers 14 ausgebildet.
-
Anschließend wird der umgeformte Hohlkörper 14 bei einem Rückhub der Ramme 11 vom Rammenwerkzeug 12 abgestreift, bevor der Hohlkörper 14 in den Abstreckkanal 28 gelangt. Dazu weist die Presse 10 eine Abstreifeinrichtung 42 auf. Die Abstreifeinrichtung 42 kann durch mechanische Abstreiffinger gebildet sein, die in Umfangsrichtung um den Kanalausgang 28b angeordnet sind und den Hohlkörper 14 bei einem Rückhub der Ramme 11 vom Rammenwerkzeug 12 abstreifen. Zusätzlich oder alternativ können die Ramme 11 und das Rammenwerkzeug 12 von zumindest einem Fluidkanal durchsetzt sein, der an der Stirnseite 12a ausmündet. Durch Druckbeaufschlagung mit einem Fluid, insbesondere Luft, kann der umgeformte Hohlkörper 14 vom Rammenwerkzeug 12 abgestreift werden.
-
Eine solche Presse 10 arbeitet mit sehr großen Hubzahlen von etwa bis zu 400 Hüben pro Minute, was hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten der Ramme 11 erforderlich macht. Durch die nicht vermeidbare Reibung der Ramme 11 an der Führungseinrichtung 19 bzw. der Dichtungseinrichtung 22 wird Wärme erzeugt. Die Erzeugung der Wärme und die dadurch verursachte Temperaturerhöhung der Ramme 11 kann ungleichmäßig sein. Die Ramme kann somit ein Temperaturprofil aufweisen, das örtliches variiert und bezüglich der Längsachse L unsymmetrisch ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Längsachse L bzw. die Arbeitsrichtung A nicht vertikal, sondern von der Vertikalrichtung verschieden ausgerichtet ist, bspw. horizontal. Aufgrund der dann wirkenden Gewichtskraft ist die Reibung zwischen Ramme 11 und der Führungsanordnung 19 an den vertikal unteren Bereichen der Führungsanordnung 19 größer als an den vertikal darüber liegenden Bereichen.
-
Die unterschiedliche Temperatur der Ramme an verschiedenen Stellen kann dazu führen, dass die Ramme 11 nicht mehr überall entlang ihrer Erstreckung exakt symmetrisch zur Längsachse L ausgerichtet ist. Eine Verformung der Ramme 11 durch bereichsweise unterschiedliche Temperaturen ist stark schematisiert in 3 veranschaulicht. Aufgrund der Beschleunigungen der Ramme 11 und insbesondere auch aufgrund des Anschlagens gegen das Formwerkzeug 40 kann die nicht mehr exakt entlang der Längsachse L ausgerichtete Ramme 11 in eine Schwingung S versetzt werden, die schematisch durch den Doppelpfeil in 3 gezeigt ist. Eine Mittelachse M der Ramme 11 ist gestrichelt in 3 eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass durch die Verformung der Ramme 11 und die erzeugte Schwingung S die Mittelachse M nicht mehr zu jedem Zeitpunkt exakt entlang der Längsachse L ausgerichtet ist. Die angeregte Schwingung S bleibt in der Regel über den gesamten Hub der Ramme 11 zwischen den Umkehrpunkten erhalten. Durch die Beschleunigungen der Ramme 11, insbesondere im Bereich der Umkehrpunkte bei jedem Hub, wird die Schwingung S verstärkt bzw. wieder neu angeregt. Anhand der schematischen Darstellung in 3 ist zu erkennen, dass das Rammenwerkzeug 12 nicht mehr exakt entlang der Längsachse L ausgerichtet bleibt, was Unregelmäßigkeiten bei der Wandstärke der Umfangswand 14b des umgeformten Hohlkörpers 14 verursacht. Da die Toleranzen der Wandstärke der Umfangswand 14b in der Regel sehr eng vorgegeben sind und insbesondere im Bereich von einigen Mikrometern bewegen, kann dies zu einer großen Ausschussmenge bei der Herstellung von Hohlkörpern 14 führen. Je größer die Hubzahl ist, desto mehr Wärme wird erzeugt und desto größer und häufiger können Toleranzabweichungen bei der Wandstärke des hergestellten Hohlkörpers 14 auftreten.
-
Um dem entgegenzuwirken wird die Ramme 11 erfindungsgemäß aus einer Eisen-Legierung hergestellt, deren Wärmeausdehnungskoeffizient α maximal 3,0 × 10-6 K-1 und vorzugsweise maximal 2,0 × 10-6 K-1 beträgt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein weiterer Hauptlegierungsbestandteil der Eisen-Legierung durch Nickel gebildet, so dass die Ramme 11 aus einer Eisen-Nickel-Legierung besteht. Vorzugsweise beträgt der Massenanteil des Nickels in der Eisen-Nickel-Legierung 30% bis 42% und insbesondere 35% bis 36%. Der Massenanteil des Eisens der Eisen-Nickel-Legierung kann im Bereich von 58% bis 70% liegen und bei einem Ausführungsbeispiel 64%-65% betragen, wenn es sich um eine reine Eisen-Nickel-Legierung handelt. Bei abweichenden Ausführungsbeispielen können zusätzlich weitere Legierungsbestandteile hinzukommen, wie etwa Magnesium und/oder Silizium und/oder Kohlenstoff und/oder Kobalt. Der gesamte Massenanteil des wenigstens einen weiteren Legierungsbestandteils in der Eisen-Nickel-Legierung beträgt insbesondere höchstens 10% oder höchstens 5%.
-
Anstelle von Nickel kann als Hauptlegierungsbestandteil in der Eisen-Legierung auch Platin, Mangan oder Palladium verwendet werden.
-
Eisen-Legierungen, die abhängig von Massenanteil des Hauptlegierungsbestandteils ein lokales Minimum des Wärmeausdehnungskoeffizienten α haben, werden als „Invar“-Legierungen bezeichnet. Die Ramme kann aus einer geeigneten „Invar“-Legierung hergestellt werden. Durch den kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten bleiben die Symmetrie und die Ausrichtung der Ramme 11 relativ zur Längsachse L erhalten, wie es schematisch in 2 veranschaulicht ist. Die Schwingungsneigung durch Beschleunigungen der Ramme 11, insbesondere beim Auftreffen auf dem Formwerkzeug 40 zur Umformung des Bodens 14b des Hohlkörpers 14, ist reduziert. Dadurch lässt sich die Wandstärke des herzustellenden Hohlkörpers 14 im Toleranzbereich einhalten. Die Produktion von Ausschuss wird erheblich reduziert.
-
Die Erfindung betrifft eine Presse 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers 14 aus einem Ausgangsteil 13. Die Presse 10 weist eine in einer Arbeitsrichtung A entlang einer Längsachse L bewegbare Ramme 11 auf, die ein Rammenwerkzeug 12 trägt. Das Rammenwerkzeug 12 arbeitet mit einem Matrizenwerkzeug 26 zusammen, um das Ausgangsteil 13 zum Hohlkörper 14 umzuformen. Das Umformen ist als Kaltumformen, bspw. als Abstreckgleitziehen ausgeführt. Die Ramme 11 ist über eine Führungsanordnung 19 mit einem oder mehreren Lagern 20 in Arbeitsrichtung A bewegbar gelagert und wird über einen Antrieb 18 bewegt. Kommt es durch ungleichmäßige Erwärmung der Ramme 11 zu Verformungen, die dazu führen, dass die Ramme 11 nicht mehr exakt symmetrisch zur Längsachse L ausgerichtet ist, können durch Beschleunigungen der Ramme 11 Schwingungen auftreten, die zu Abweichungen in der Wandstärke des hergestellten Hohlkörpers 14 führen. Um dies zu vermeiden, wird die Ramme 11 erfindungsgemäß aus einer Eisen-Legierung und vorzugsweise einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α von maximal 3,0 × 10-6 K-1 aufweist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Presse
- 11
- Ramme
- 12
- Rammenwerkzeug
- 12a
- Stirnseite des Rammenwerkzeug
- 13
- Ausgangsteil
- 14
- Hohlkörper
- 14a
- Umfangswand des Hohlkörpers
- 14b
- Boden des Hohlkörpers
- 18
- Antrieb
- 19
- Führungsanordnung
- 20
- Lager
- 21
- Lagerstelle
- 22
- Dichtungseinrichtung
- 26
- Matrizenwerkzeug
- 27
- Tisch
- 28
- Abstreckkanal
- 28a
- Kanaleingang
- 28b
- Kanalausgang
- 29
- Abstreckring
- 30
- Anlagefläche
- 31
- Niederhalter
- 32
- Niederhalterhülse
- 33
- Hülsenträger
- 34
- Führungsstange
- 35
- Niederhalterantrieb
- 40
- Formwerkzeug
- 41
- Umformfläche
- 42
- Abstreifeinrichtung
- α
- Wäemeausdehnungskoeffizient
- A
- Arbeitsrichtung
- L
- Längsachse
- S
- Schwingung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2519521 A1 [0002]
- EP 0990499 A2 [0003]
