DE102021106434A1

DE102021106434A1 - Fertigungslinie und Verfahren zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff

Info

Publication number: DE102021106434A1
Application number: DE102021106434.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt Erfinder
Original assignee: Jatube GmbH
Current assignee: Jatube GmbH
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungslinie und ein Verfahren und zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff ausgehend von einem Coil, mit einerersten Station zum Abtrennen von Abschnitten von dem Coil, die im Wesentlichen eine Länge aufweisen, die der Länge oder dem Umfang des herzustellenden Kurzrohres entspricht,einer zweiten Station zum Planwalzen wenigstens eines Abschnittes zu einer im Wesentlichen ebenen Blechplatine,mit einer dritten Station, in welcher die Blechplatine in eine Rohrform geformt wird, wobei die Längskanten auf Stoß aneinander anliegen, mit einer vierten Station, in welcher die Rohrform an ihren auf Stoß aneinander anliegenden Längskanten verschweißt wird und damit das Kurzrohr erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fertigungslinie und ein Verfahren zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff.
Aus der Druckschrift EP3329026B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von IHU-Rohren bekannt, bei dem durch Warm- oder Kaltwalzen ein Band erzeugt wird, das anschließend zu einem Rohr geformt und mittels Laserschweißen gefügt wird. Anschließend wird das Rohr einer Innenhochdruckumformung unterzogen. Der Innenhochdruckumformung kann ein Glühprozess vorgeschaltet sein. Die mit diesem Verfahren hergestellten Rohre weisen eine große Länge auf und müssen zur Herstellung von kurzen Bauteilen auf die entsprechende Länge geschnitten werden.
In der Druckschrift DE 10 2015 103 307 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen länglichen Umformbauteils aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere einer Kraftfahrzeugsäule beschrieben. Dabei werden zwei Blechplatinen aus einer vorbeschichteten härtbaren Stahllegierung verwendet. Es erfolgt ein Vorbiegen mindestens einer Blechplatine an einer Längskante, so dass je eine Längskante einer Blechplatine stumpf aneinanderstoßend mit der Längskante der zweiten Blechplatine in Kontakt gebracht wird und ein mindestens teiloffenes Hohlprofil bereitgestellt wird, insbesondere ein geschlossenes Hohlprofil. Danach erfolgt ein thermisches Fügen der stumpf aneinander liegenden Längskanten durch Längsnahtschweißen und anschließend ein Innenhochdruckumformen des so erzeugten Hohlprofils. Nachteilig ist die Verwendung zweier Blechplatinen. Weiterhin ist nachteilig, dass die miteinander verbundenen Längskanten nach außen weisen, was für viele Anwendungsfälle nachteilig ist. Weiterhin sind der dem IHU-Verfahren vorgeschaltete Erwärmungsprozess und dem IHU-Verfahren nachgeschaltete Abschreckungsprozess nachteilig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine Fertigungslinie sowie eine Fertigungstechnologie zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff zu entwickeln, mit welcher ein Kurzrohr effektiv hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten und fünften Patentanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Fertigungslinie und zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff ausgehend von einem Coil, weist eine erste Station zum Abtrennen von Abschnitten von dem Coil auf, wobei die Abschnitte im Wesentlichen eine Länge aufweisen, die der Länge oder dem Umfang des herzustellenden Kurzrohres entspricht, sowie mit einer zweiten Station zum Planwalzen wenigstens eines Abschnittes zu einer im Wesentlichen ebenen Blechplatine, mit einer dritten Station, in welcher die Blechplatine in eine Rohrform geformt wird, wobei die Längskanten auf Stoß aneinander anliegen und mit einer vierten Station, in welcher die Rohrform an ihren auf Stoß aneinander anliegenden Längskanten verschweißt wird und damit das Kurzrohr erzeugt wird.
Dabei weist die dritte Station ein Umformwerkzeug auf, in dem zuerst eine U-förmige Vorform erzeugt wird, und danach durch Rollbiegen die Rohrform hergestellt wird.
Weiterhin kann die Fertigungslinie nach der vierten Station eine fünfte Station zur Bearbeitung der Enden des Kurzrohres aufweisen. Die Enden können dabei spanen und/ umformend bearbeitet werden.
Befinden sich beispielsweise die Schnittkanten, die beim Abtrennen der Abschnitte vom Coil erzeugt wurden, endseitig am Rohr, so können diese spanend geglättet werden.
Weiterhin können die Enden in einer sechsten Station eingezogen oder aufgeweitet werden.
Es ist möglich, dass die vierte Station zusätzlich zum Kalibrieren des geschweißten Kurzrohres ausgebildet ist. Dabei erfolgt das Kalibrieren bevorzugt nach dem Längsnahtschweißen.
Verfahrensgemäß erfolgt die Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff ausgehend von einem Coil,

- wobei vom Coil Abschnitte abgetrennt werden, deren Abstand zwischen den Seitenkanten des Coils oder deren Abstand zwischen den Schnittkanten der Länge des herzustellenden Kurzrohres entsprechen,
- jeder Abschnitt zu einer ebenen Blechplatine plangewalzt wird,
- die Blechplatine zu einem Rohrform mit auf Stoß anliegenden Längskanten umgeformt wird,
- die Längskanten miteinander verschweißt werden.

Nach dem Verschweißen der Längskanten erfolgt die Endenbearbeitung des Kurzrohres durch umformende und/oder spanende Bearbeitung.
Verfahrensgemäß erfolgt das Umformen der Blechplatine zu einer Rohrform durch zweistufiges Rollbiegen, wobei zuerst aus der Blechplatine eine U-förmige Vorform erzeugt wird, die anschließend durch aufeinander zubewegen zweier Werkzeuge, deren Innenradius im zusammengefahrenen Zustand dem Rohraußendurchmesser entspricht, die Rohrform erzeugt wird.
Dabei wird die Platine so in das Werkzeug eingelegt, dass deren Schnittkanten oder deren Seitenkanten die zueinander verschweißenden Längskanten bilden.
Die zu verschweißenden Längskanten liegen dabei auf Stoß aneinander an.
Entweder nach dem Rollbiegen und/oder nach dem Schweißen kann ein Kalibieren erfolgen.
Vorzugsweise vor dem Rollbiegen werden die Schnittkanten spanend bearbeitet werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine neuartige Herstelltechnologie für Kurzrohre, insbesondere Präzisionsrohre aus metallischem Werkstoff, insbesondere Stahl geschaffen, mit der in einer Fertigungslinie ausgehend vom Coil das fertigen Kurzrohr hergestellt wird. Weitere Werkstoffe sind beispielsweise Zink, Kupfer, Titan.
Aus dem Kurzrohr kann anschließend durch Innenhochdruckumformen oder andere Fertigungsverfahren das fertige Bauteil hergestellt werden.
Die Fertigungslinie für die Kurzrohre befindet sind dabei bevorzugt beim Hersteller der fertigen Bauteile, so dass bisher erforderliche lange Transportwege entfallen.
Aus den Kurzrohren werden beispielsweise rohrbasierte Fertigungskomponenten in Form von Strukturbauteilen für Fahrzeuge hergestellt, wie beispielsweise A-, B-, C-Säulen, Schweller, Antriebswellen, Stoßdämpferrohre und dergleichen.
Die Kurzrohre werden dafür durch umformende und/oder spanende Fertigungsverfahren zu den rohrbasierten Fertigungskomponenten bzw. Strukturbauteilen weiterverarbeitet. Umformende Fertigungsverfahren können dabei zum Beispiel sein: Biegen, Innenhochdruckumformen, Einziehen, Hämmern usw. Spanende Fertigungsverfahren können beispielsweise sein: Bohren, Trennen, Schleifen, Fräsen usw.
Die durch die erfindungsgemäße Lösung hergestellten Kurzrohre weisen bevorzugt eine Länge bis 2 Meter auf. Beispielsweise für Stoßdämpferrohre werden Kurzrohre in einer Länge von 300 bis 400 mm erzeugt. Für A-, B-, C-Säulen und Schweller können je nach deren Länge entsprechende Längen der Kurzrohre vorgesehen werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erstmalig ein geschlossener Herstellungsprozess für Kurzrohre geschaffen, der direkt beim Hersteller der Fahrzeugkomponenten der derzeitigen Fertigung vorgelagert werden kann.
Von dem Blechcoil als Ausgangsbasis werden somit nach Herstellung der Zuschnitte durch bevorzugt Rollbiegen, Maßwalzen oder ein anderes Verfahren zum Biegen der Platine / Zuschnitte vorgebogen und diese anschließend längsnahtverschweißt, insbesondere durch Laserschweißen und dadurch das Kurzrohr hergestellt.
Nach dem Laserschweißen kann optional ein Nachglühen, z.B. zur Verringerung der Nahtaufhärtung, erfolgen.
Weiterhin kann zur Erhöhung der Genauigkeit der erzeugten Kurzrohre ein Kalibrieren z.B. durch Innenhochhruckumformen, z.B. als Ersatz für das Ziehen, erfolgen. Danach erfolgt die Weiterverarbeitung der Rohre durch alle erforderlichen Verformungen und/oder Trennen und/oder spanende Bearbeitung.
Es können hochfeste Werkstoffe zur Herstellung der Kurzrohre verwendet werden, wodurch eine Wanddickenreduzierung und somit eine Gewichtsverringerung der damit hergestellten Fahrzeugkomponenten realisierbar ist.
Eine komplette Fertigungslinie zur Herstellung der rohrbasierten Fahrzeugkomponenten ausgehend vom Coil ermöglicht die Qualitätssicherung aus einer Hand während des kompletten Fertigungsablaufes. Weiterhin werden Material- und Energieeinsparungen realisiert und es sind Fertigungen von geringen bis zu höchsten Stückzahlen realisierbar.
Dir Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Fertigungslinie,
2 eine aus einem Coil geschnittene Platine,
3 bis 6 das zweistufige Rollbiegen.
7eine erste Ausführung der Schnittkanten der Platine,
8 die spanend bearbeiteten Schnittkanten einer Platine.

In 1 wird eine Fertigungslinie dargestellt, in welcher Kurzrohre aus metallischem Werkstoff ausgehend von einem Coil 1, hergestellt werden.
Die Fertigungslinie weist eine erste Station S1 auf, in welcher von einem Coil 1 Abschnitte abgetrennt werden, bevorzugt durch Trennen/Schneiden mit einer angedeuteten Trennschere 2. Die Abschnitte werden in einer zweiten Station S2 mittels Walzen 3 zu einer ebenen Platine 4 plangewalzt.
Die Platine 4 weist dabei eine Breite b auf, die im Wesentlichen der Breite des Coils entspricht und eine Länge I, die der Länge oder dem Umfang des herzustellenden Kurzrohres entspricht (Siehe 6),
In einer dritten Station S3, wird die Blechplatine 4 in eine Rohrform 5 geformt, so dass die Längskanten auf Stoß aneinander anliegen.
Nun werden in einer vierten Station S4 die auf Stoß aneinander anliegenden Längskanten der Rohrform 5 verschweißt und damit das Kurzrohr 6 erzeugt.
Insbesondere, wenn sich die Schnittkanten der vorher hergestellten Platine 4 an den beiden Enden des Kurzrohres 6 befinden, werden die Enden des Kurzrohres 6 in einer Station S5 beispielsweise spanend nachbearbeitet.
Zusätzlich können ein oder beide Rohrenden des Kurzrohres 6 in einer Station S6 radial nach innen eingezogen oder auch aufgeweitet werden.
In 2 ist die Platine 4 dargestellt. Diese weist eine Breite b auf, deren Breite im Wesentlich der Breite des Coils entspricht und eine Länge I. Die ersten Seitenkanten 4.1 entsprechen dabei den Seitenkanten des Coils und die zweiten Seitenkanten 4.2 sind die Schnittkanten. Die Platine 4 kann so zu dem Rohr geformt werden, dass entweder deren ersten Seitenkanten 4.1 oder die zweiten Seitenkanten 4.2 die zu verschweißenden Längskanten bilden.
Die 3 bis 6 verdeutlichen das in der dritten Station durchgeführte Rollbiegen. Dabei wird die Platine 4 zwischen einem Stempel 7 auf einer Seite der Platine 4 sowie zwei seitlichen Stempeln 8 und einem Gegenhalter 8 auf der anderen Seite der Platine 4 in ein Werkzeug eingelegt. Die beiden Seitenkanten 4.2, welche die Schnittkanten der Platine 4 sind, sollen nach dem Rollbiegen miteinander durch Längsnahtschweißen verbunden werden.
Die beiden Seitenstempel 8 weisen in etwa einen Radius Ra auf, der dem Außenradius des herzustellenden Rohres entspricht. Die Platine 4 wird mit dem Stempel 7 gegen die Radien Ra der Seitenstempel 8 geformt, wobei der Gegenhalter 9 sich in Bewegungsrichtung des Stempels 7 mitbewegt. Die dadurch vorgeformte Platine 4 ist in 4 dargestellt. Die beiden Seitenkante 4.2 der Platine 4 weisen nun nach dem Vorformen nach oben. Es ist möglich, den Boden der Platine 4 auch bereits mit einem Radius vorzuformen, was gestrichelt dargestellt ist.
Nun wird die gemäß 4 vorgeformte Platine 4 in ein in 5 dargestelltes Umformwerkzeug eingelegt, welches zwei Seitenstempel 10 mit einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Radius Ra aufweist, der dem Außenradius des herzustellenden Rohres entspricht, eingelegt. Es kann zwischen den Seitenstempeln 10 zusätzlich ein Gegenstempel 11 vorgesehen werden, der in Richtung zur Platine 4 ebenfalls einen Radius Ra aufweist und die Platine 4 an ihrer Unterseite unterstützt. Zwischen den beiden Seitenstempeln 10 ist ein Runder, im Wesentlichen zylindrischer Stempel 12 angeordnet, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser di des zu formenden Kurzrohes entspricht. Die beiden Seitenstempel 10 fahren nun aufeinander zu, wodurch die vorgeformte Platine um den zylindrischen Stempel 12 zu einem Rohr 5 gebogen wird, wobei die Seitenkanten 4.2 aneinander anliegen. Die Seitenkanten 4.2 werden nun miteinander durch Längsnahtschweißen, bevorzugt durch Laserschweißen, miteinander verbunden (nicht dargestellt).
Da die Seitenkanten 4.2 nach dem Trennen vom Coil manchmal eine sehr unregelmäßige Schnittkante aufweisen (7) werden diese vorteilhafter Weise nach dem Trennen vom Coil spanend bearbeitet, so dass die Seitenkanten 4.2 nach dem Rollbiegen wie in 8 dargestellt zueinander parallel sind und stumpf aneinander anliegen.
Wird die Platine so gebogen, dass die Seitenkanten 4.1 nach dem Biegen aneinander anliegen, ist es nicht zwingend erforderlich, diese vor dem Biegen spanend zu bearbeiten, da diese Seitenkanten 4.1 eine bessere Qualität aufweisen.
Jedoch ist es auch möglich, die kann es erforderlich sein, auch die Seitenkanten 4.1 des Coils bzw. der daraus hergestellten Platine spanend zu bearbeiten.
Aus den erfindungsgemäßen Kurzrohren werden anschließend in einem oder mehreren weiteren Verfahrensschritten rohrbasierte Fahrzeugkomponenten hergestellt.
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

EP 3329026 B1 [0002]
DE 102015103307 A1 [0003]

Claims

Fertigungslinie und zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff ausgehend von einem Coil, mit einer - ersten Station zum Abtrennen von Abschnitten von dem Coil, die im Wesentlichen eine Länge aufweisen, die der Länge oder dem Umfang des herzustellenden Kurzrohres entspricht, - einer zweiten Station zum Planwalzen wenigstens eines Abschnittes zu einer im Wesentlichen ebenen Blechplatine, - mit einer dritten Station, in welcher die Blechplatine in eine Rohrform geformt wird, wobei die Längskanten auf Stoß aneinander anliegen, - mit einer vierten Station, in welcher die Rohrform an ihren auf Stoß aneinander anliegenden Längskanten verschweißt wird und damit das Kurzrohr erzeugt wird.
Fertigungslinie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Station ein Umformwerkzeug aufweist, in den zuerst eine U-förmige Vorform erzeugt wird, und danach durch Rollbiegen die Rohrform hergestellt wird.
Fertigungslinie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungslinie nach der vierten Station eine fünfte Station zur Bearbeitung der Enden des Kurzrohres aufweist.
Fertigungslinie nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Station zum Kalibrieren des geschweißten Kurzrohres ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung von Kurzrohren aus metallischem Werkstoff ausgehend von einem Coil, - wobei vom Coil Abschnitte abgetrennt werden, deren Abstand zwischen den Seitenkanten des Coils oder deren Abstand zwischen den Schnittkanten der Länge des herzustellenden Kurzrohres entsprechen, - jeder Abschnitt zu einer ebenen Blechplatine plangewalzt wird, - die Blechplatine zu einem Rohrform mit auf Stoß anliegenden Längskanten umgeformt wird, - die Längskanten miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verschweißen der Längskanten eine Endenbearbeitung des Kurzrohres durch umformende und/oder spanende Bearbeitung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen der Blechplatine zu einer Rohrform durch zweistufiges Rollbiegen erfolgt, wobei zuerst aus der Blechplatine eine U-förmige Vorform erzeugt wird, die anschließend durch aufeinander zubewegen zweier Werkzeuge, deren Innenradius im zusammengefahrenen Zustand dem Rohraußendurchmesser entspricht, die Rohrform erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine so in das Werkzeug eingelegt wird, dass deren Schnittkanten oder deren Seitenkanten die zueinander verschweißenden Längskanten bilden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Rollbiegen und/oder nach dem Schweißen ein Kalibieren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkanten vor dem Rollbiegen spanend bearbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzrohre nach deren Herstellung zu rohrbasierten Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise A-, B-, C-Säulen, Schweller, Antriebswellen, Stoßdämpferrohre und dergleichen weiter verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzrohre durch umformende und/oder spanende und/oder trennende Fertigungsverfahren zu den rohrbasierten Fertigungskomponenten weiter verarbeitet werden.