DE10317873A1 - Hot internal high pressure forming process and device for aluminum alloys - Google Patents

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Sang Yong Lee
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Abstract

Ein Innenhochdruckumformverfahren für eine Aluminiumlegierung wird bereitgestellt, welche folgendes umfasst: Laden einer Rohrkomponente aus Aluminiumlegierung in eine Form einer Innenhochdruckumformvorrichtung; Zusammenbringen einer oberen Form und einer unteren Form in einem Zustand, derart, dass die Rohrkomponente geladen ist, und Abdichten und axial Zusammendrücken der Rohrkomponente durch einen Betrieb eines Hydraulikzylinders, der auf beiden Seiten der Rohrkomponente angeordnet ist; Einspeisen eines hydraulischen Drucks bei einer hohen Temperatur in die Rohrkomponente und gleichzeitig Erwärmen der Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur durch eine Heizeinheit; Umformen der Rohrkomponente entlang der umformenden Oberflächen, die auf der oberen Form und der unteren Form ausgebildet sind, wenn die Rohrkomponente auf die vorherbestimmte Temperatur erwärmt ist; und Entnahme der umgeformten Rohrkomponente aus der oberen und unteren Form heraus und Kühlen der Rohrkomponente.An internal high pressure forming method for an aluminum alloy is provided, which comprises: loading a tubular component made of aluminum alloy into a form of an internal high pressure forming device; Bringing an upper mold and a lower mold together in a state that the pipe component is loaded and sealing and axially compressing the pipe component by an operation of a hydraulic cylinder disposed on both sides of the pipe component; Feeding a hydraulic pressure at a high temperature into the pipe component and at the same time heating the pipe component to a predetermined temperature by a heating unit; Forming the pipe component along the forming surfaces formed on the upper mold and the lower mold when the pipe component is heated to the predetermined temperature; and removing the formed pipe component from the upper and lower molds and cooling the pipe component.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Innenhochdruckumformverfahren für eine Aluminiumlegierung und eine Vorrichtung davon, und ausdrücklicher betrifft sie ein Warm-Innenhochdruckumformverfahren und eine Vorrichtung davon, welche in der Lage sind, Umformmerkmale in dem Bereich der Warm-Umformtemperatur sicherzustellen unter Verwendung von Dehnungsmerkmalen einer hochfesten Aluminiumrohrkomponente, die von deren Temperatur abhängig sind, und welche dadurch ein Rohr-Innenhochdruckumformverfahren nacheinander durchführen.The present invention relates to an internal high pressure forming process for an aluminum alloy and an apparatus thereof, and more particularly relates to a hot hydroforming process and an apparatus thereof capable of forming features in the area of hot forming temperature using elongation characteristics of a high-strength aluminum tube component, that depend on their temperature are, and which thereby a tube internal high pressure forming process perform one after the other.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Ein Innenhochdruckumformverfahren ist ein Rohrumformverfahren unter Verwendung von hydraulischem Druck und wird im Allgemeinen bei einem normalen Temperaturbereich zwischen 10 und 30 Grad Celsius durchgeführt. Rohr-Innenhochdruckumformtechnologie wird weit verbreitet in der Automobilindustrie angewendet. Zum Beispiel wird diese Technologie zur Herstellung verschiedenen Komponenten eines Fahrzeuges, wie z. B. Karrosseriestrukturkomponenten, angewendet und ist kostenwirksam.A hydroforming process is a pipe forming process using hydraulic pressure and is generally between a normal temperature range 10 and 30 degrees Celsius. Tube high pressure forming technology is widely used in the automotive industry applied. For example, this technology is used to manufacture various components of a vehicle, such as. B. body structure components, applied and is cost effective.

In jüngster Zeit sind anstatt Eisengruppenwerkstoffen hochfeste Aluminiumlegierungen bei Innenhochdruckumformverfahren weit verbreitet verwendet worden. Solche hochfesten Aluminiumlegierungen haben schlechtere Umformmerkmale bei Raumtemperatur als Stahl. Deshalb wird ein Erweichungsverfahren verwendet, um Umformmerkmale sicherzustellen, und dann werden Innenhochdruckumformverfahren nacheinander durchgeführt. Das Erweichungsverfahren erhöht die Dehnung (%), während die Festigkeit von Aluminiumwerkstoffen erniedrigt wird, und ein Glühverfahren wird als ein solches Erweichungsverfahren am weitesten verbreitet verwendet.Recently, instead of iron group materials high-strength aluminum alloys in hydroforming processes have been widely used. Such high-strength aluminum alloys have worse forming characteristics at room temperature than steel. Therefore a softening process is used to ensure forming characteristics, and then hydroforming processes are carried out sequentially. The Softening process increased the elongation (%) while the strength of aluminum materials is reduced, and a annealing is the most widely used as such a softening process.

Um die Umformmerkmale der hochfesten Aluminiumwerkstoffe sicherzustellen, muss eine ausreichende Dehnung für den am stärksten verformten Abschnitt einer vollständig umgeformten Komponente sichergestellt werden. Um zum Beispiel eine Dehnung von mehr als 20% sicherzustellen, muss das Erweichungsverfahren durchgeführt werden.The forming characteristics of the high-strength aluminum materials ensure sufficient stretch for the am most deformed portion of a fully deformed component be ensured. For example, an elongation of more than To ensure 20%, the softening process must be performed.

Ein herkömmliches Aluminiumrohr-Innenhochdruckumformverfahren, wie in der 8 bis 12 gezeigt, umfasst ein Erweichungsverfahren für ein hochfestes Aluminiumrohr 100, um die Dehnung zum Umformen einer Komponente sicherzustellen (S110).A conventional aluminum tube internal high pressure forming process, as in the 8th to 12 shown includes a softening process for a high strength aluminum tube 100 to ensure the stretch to deform a component (S110).

Das Rohr 100 wird dann, wie in der 9 gezeigt, in eine untere Form 101 einer Pressmaschine geladen (S120). Anschließend drücken in einem Zustand, in welchem die obere Form 103 sich senkt, wie in der 10 gezeigt, Hydraulikzylinder 105 und 107 das Rohr 100 axial zusammen und erzeugen dadurch eine Dichtung in der Bohrung des Rohrs 100 (S130).The pipe 100 then, as in the 9 shown in a lower shape 101 loaded on a press machine (S120). Then press in a state in which the upper form 103 descends, as in the 10 shown hydraulic cylinder 105 and 107 the pipe 100 axially together and thereby create a seal in the bore of the tube 100 (S130).

Hydraulischer Druck wird dann in das Rohr 100 eingespeist, so dass das Rohr 100 gegen die umformenden Oberflächen 109 und 111 durch den hydraulischen Druck und die Axialkraft gedehnt wird, die von den Hydraulikzylindern 105 und 107 übertragen wird (S140).Hydraulic pressure is then applied to the pipe 100 fed so that the tube 100 against the reshaping surfaces 109 and 111 is stretched by the hydraulic pressure and axial force exerted by the hydraulic cylinders 105 and 107 is transmitted (S140).

Nach dem Innenhochdruckumformverfahren wird das Rohr 100 aus den unteren und oberen Formen 101 und 103 genommen. Die vollständig umgeformte Rohrkomponente 100 wird dann einem Härtungsverfahren unterzogen, damit sich ihre Festigkeit erhöht (S150).After the hydroforming process, the pipe 100 from the lower and upper forms 101 and 103 taken. The fully formed pipe component 100 is then subjected to a hardening process to increase its strength (S150).

In einem solchen herkömmlichen Rohr-Innenhochdruckumformverfahren ist ein Erweichungsverfahren vor dem Innenhochdruckumformen unausweichlich. Jedoch kann ein solches Erweichungsverfahren die Festigkeit des Werkstoffs drastisch verringern, und das schadet der Qualität des umgeformten Produktes. Außerdem wird ein getrenntes Härtungsverfahren nach dem Innenhochdruckumformverfahren benötigt. Ein solches Härtungsverfahren kann ebenfalls die Produktqualität negativ beeinträchtigen, und auch die Herstellungskosten.In such a conventional one Pipe internal high pressure forming is a softening process inevitable before hydroforming. However, such Softening processes drastically reduce the strength of the material, and that harms the quality of the formed product. Moreover becomes a separate curing process required after the hydroforming process. Such a hardening process can also affect product quality adversely affect, and also the manufacturing costs.

Die in diesem Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" offenbarten Informationen sind nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als ein Zugeständnis oder jede beliebige Form von Vorschlag genommen werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.The information disclosed in this Background of the Invention section are only to improve the understanding of the background of the Invention and should not be considered a concession or any form be suggested that this information is current form the technology that is already known to a person skilled in the art.

Deshalb ist eine Motivation der vorliegenden Erfindung, eine Warm-Innenhochdruckumformverfahren für Aluminiumlegierungen und eine Vorrichtung davon bereitzustellen, welche nacheinander Rohr-Innenhochdruckumformverfahren durchführen, nachdem die Umformmerkmale innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs unter Verwendung eines Dehnungsmerkmales einer hochfesten Aluminiumrohrkomponente sichergestellt sind.Therefore one motivation of the present invention is a hot internal high pressure forming process for aluminum alloys and to provide an apparatus thereof, which successively pipe hydroforming process carry out, after the forming features within a predetermined temperature range using an elongation feature of a high strength aluminum tube component are ensured.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich ein Warm-Innenhochdruckumformverfahren zum Umformen einer Rohrkomponente aus einer Aluminiumlegierung, die in einer Innenhochdruckumformvorrichtung entlang einer umformenden Oberfläche einer unteren Form und einer oberen Form angeordnet ist, durch eine zusammendrückende Kraft von Hydraulikzylindern, die an beiden Enden der Rohrkomponente angeordnet sind, und hydraulischen Druck, der der Rohrkomponente zugeführt wird, wobei das Innenhochdruckumformen der Rohrkomponente durchgeführt wird, während sie sich in einem erwärmten Zustand befindet, indem umformender hydraulischer Druck in die Rohrkomponente eingespeist wird, nachdem eine Temperatur der Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs erhöht worden ist, in einem solchen Zustand derart, dass die Rohrkomponente kurz vor dem Innenhochdruckumformen mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird.In a preferred embodiment of the present invention, there is a hot hydroforming process for forming an aluminum alloy pipe component disposed in a hydroforming device along a forming surface of a lower mold and an upper mold by a compressive force of hydraulic cylinders at both ends the pipe component are arranged, and hydraulic pressure, which the The pipe component is supplied, wherein the internal high pressure forming of the pipe component is carried out while it is in a heated state by feeding forming hydraulic pressure into the pipe component after a temperature of the pipe component has been raised to a predetermined temperature within a predetermined temperature range in one such condition that the pipe component is acted upon by hydraulic pressure shortly before the hydroforming.

Es wird bevorzugt, dass der vorherbestimmte Temperaturbereich ein Bereich zwischen 50 und 300 Grad Celsius ist. Vorzugsweise wird der hydraulische Druck in die Rohrkomponente durch eines der Medien Wasser, eine wasserlösliche Flüssigkeit und eine ölige Flüssigkeit eingespeist, die als Druck übertragendes Medium in dem vorherbestimmten Temperaturbereich verwendet werden können.It is preferred that the predetermined one Temperature range is a range between 50 and 300 degrees Celsius. The hydraulic pressure is preferably passed into the pipe component one of the media water, a water-soluble liquid and an oily liquid fed in as the pressure transmitting Medium in the predetermined temperature range can be used can.

Es ist außerdem bevorzugt, dass die Rohrkomponente aus einem aluminiumbasierten Werkstoff gefertigt ist.It is also preferred that the Pipe component made of an aluminum-based material is.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Innenhochdruckumformverfahren für Aluminiumlegierungen folgendes: Laden einer Rohrkomponente, die aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, in eine Form einer Innenhochdruckumformvorrichtung; Zusammenbringen einer oberen und einer unteren Form in einem Zustand, in welchem die Rohrkomponente geladen ist, und Abdichten und axial Zusammendrücken der Rohrkomponente durch eine Betätigung eines Hydraulikzylinders, der an jeder Seite der Rohrkomponente angeordnet ist; Einspeisen eines hydraulischen Drucks bei einer hohen Temperatur innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs in die Rohrkomponente durch den Hydraulikzylinder, und gleichzeitig Erwärmen der Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur mit einer Heizeinheit; Umformen der Rohrkomponente entlang umformender Oberflächen, die auf der oberen Form und der unteren Form ausgebildet sind, indem eine axial zusammendrückende Kraft des Hydraulikzylinders bereitgestellt wird und indem hydraulischer Druck in die Rohrkomponente eingespeist wird, wenn die Rohrkomponente auf die vorherbestimmte Temperatur erwärmt ist; und Herausnehmen der umgeformten Rohrkomponente aus der oberen und unteren Form und Kühlen der Rohrkomponente.In another preferred embodiment of the present invention includes the hydroforming process for aluminum alloys the following: loading a pipe component made of an aluminum alloy is manufactured, in the form of a hydroforming device; Bringing an upper and a lower mold together in a state in which the pipe component is loaded, and sealing and axial press together the pipe component by actuating a hydraulic cylinder, which is arranged on each side of the pipe component; feeding a hydraulic pressure at a high temperature inside a predetermined temperature range in the pipe component through the hydraulic cylinder, while heating the Pipe component to a predetermined temperature with a heating unit; Reshaping the pipe component along reshaping surfaces are formed on the upper mold and the lower mold by an axially compressing Power of the hydraulic cylinder is provided and by hydraulic Pressure is fed into the pipe component when the pipe component is heated to the predetermined temperature; and taking out the reshaped tube component from the upper and lower mold and cooling the Pipe component.

In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Innenhochdruckumformvorrichtung für eine Aluminiumlegierung eine obere Form, eine untere Form, ein Paar von Hydraulikzylindern und eine Heizeinheit. Die obere Form und die untere Form definieren umformende Oberflächen für eine Rohrkomponente und drücken die Rohrkomponente nach unten und nach oben zusammen. Die Hydraulikzylinder sind ausgelegt, beide Seiten der Rohrkomponente axial zusammenzudrücken und hydraulischen Druck zum Rohrumformen zuzuführen. Die Heizeinheit ist im Inneren der oberen und unteren Form an Stellen angeordnet, die den umformenden Oberflächen der oberen und unteren Form entsprechen, und erwärmt die Rohrkomponente.In another preferred one embodiment of the present invention includes the hydroforming device for one Aluminum alloy an upper shape, a lower shape, a pair of Hydraulic cylinders and a heating unit. The top shape and the lower form define reshaping surfaces for a pipe component and press the Pipe component down and up together. The hydraulic cylinders are designed to axially compress both sides of the pipe component and supply hydraulic pressure for tube forming. The heating unit is in the Arranged inside the upper and lower mold in places that the reshaping surfaces correspond to the upper and lower shape, and heats the pipe component.

Es wird bevorzugt, dass die Heizeinheit eine Heizspirale ist, die als Reaktion auf ein elektrisches Signal einer Steuereinheit betrieben wird, und die Heizspirale die Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt.It is preferred that the heating unit is a heating coil that is in response to an electrical signal a control unit is operated, and the heating coil the pipe component heated to a predetermined temperature.

Die begleitenden Zeichnungen, welche in der Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil dieser ausmachen, veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, und zusammen mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären, wobei:The accompanying drawings, which included in and part of the description, illustrate one embodiment of the invention, and together with the description, they serve to explain the principles of the invention, wherein:

1 ein Flussdiagramm für ein Warm-Rohr-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 1 Figure 14 is a flow diagram for a hot tube hydroforming process in accordance with the preferred embodiment of the present invention;

2 bis 6 zeigen aufeinanderfolgende Zustände einer Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 to 6 Figure 12 shows successive states of an internal high pressure forming device according to the preferred embodiment of the present invention;

7 zeigt Verhältnisse zwischen Zugfestigkeit und Dehnung gemäß Temperaturen einer hochfesten Aluminiumlegierung (AL 7075); 7 shows relationships between tensile strength and elongation according to temperatures of a high-strength aluminum alloy (AL 7075);

8 ist ein Flussdiagramm für ein Rohr-Innenhochdruckumformverfahren nach dem Stand der Technik; und 8th Figure 4 is a flow diagram for a prior art tube hydroforming process; and

9 bis 12 zeigen aufeinanderfolgende Zustände der Innenhochdruckumformvorrichtung nach dem Stand der Technik. 9 to 12 show successive states of the hydroforming device according to the prior art.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.Below is a preferred one embodiment of the present invention described in detail with reference to the accompanying drawings become.

Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet die Variation des Dehnungsmerkmals von Aluminiumlegierungen gemäß der Temperatur und zwar derart, dass, falls die Temperatur von Aluminiumlegierungen in einen hohen Bereich steigt (ungefähr zwischen 50 und 300 Grad Celsius), ihre Festigkeit abnimmt und ihre Dehnung schnell zunimmt, und falls die Temperatur zurück in einen normalen Bereich sinkt (ungefähr zwischen 10 und 30 Grad Celsius), ihre Festigkeit zunimmt und ihre Dehnung abnimmt auf die ursprünglichen Werte. Deshalb wird das Warm-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem hohen Temperaturbereich durchgeführt (ungefähr zwischen 50 und 300 Grad Celsius), ohne dass ein Erweichungsverfahren durch thermische Behandlung durchgeführt wird, so dass Umformmerkmale und gewünschte Festigkeit gleichzeitig erhalten werden können.The hot hydroforming process according to the preferred embodiment of the present invention uses the variation in elongation characteristic of aluminum alloys according to temperature such that if the temperature of aluminum alloys rises to a high range (approximately between 50 and 300 degrees Celsius), their strength will decrease and their elongation increases rapidly, and if the temperature drops back to a normal range (approximately between 10 and 30 degrees Celsius), their strength increases and their elongation decreases to the original values. Therefore, the hot hydroforming process according to the preferred embodiment of the present invention is carried out in a high temperature range (approximately between 50 and 300 degrees Celsius) without a softening process being carried out by thermal treatment, so that forming characteristics and desired strength can be obtained at the same time.

Eine Warm-Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in der 2 gezeigt, schließt eine untere Form 1 ein, die in einem unteren Abschnitt einer Pressvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet ist, und eine obere Form 5 ein, die über der unteren Form 1 angeordnet ist. Die obere Form 5 wandert nach unten in Richtung der unteren Form 1 und eine Rohrkomponente 3 wird zwischen den unteren und oberen Formen 1 und 5 zusammengedrückt.A hot hydroforming device according to the preferred embodiment of the present invention, as in FIG 2 shown closes a lower form 1 one, which is arranged in a lower portion of a pressing device (not shown), and an upper mold 5 one that is above the lower form 1 is arranged. The top shape 5 migrates down towards the bottom shape 1 and a pipe component 3 is between the lower and upper forms 1 and 5 pressed together.

Ein linker Hydraulikzylinder 7 und ein rechter Hydraulikzylinder 9 sind jeweils auf beiden Seiten der unteren Form 1 angeordnet, und sie sind ausgelegt, in beide Enden der Rohrkomponente 3 eingeführt zu werden, so dass sie die Rohrkomponente 3 axial zusammendrücken können und eine Dichtung in einer Bohrung davon erzeugen können.A left hydraulic cylinder 7 and a right hydraulic cylinder 9 are on both sides of the bottom form 1 arranged, and they are designed in both ends of the pipe component 3 to be introduced so that they are the pipe component 3 axially compress and can create a seal in a bore thereof.

Der linke und rechte Hydraulikzylinder 7 und 9 speisen ein Druck übertragendes Medium in die Rohrkomponente 3 ein, wodurch hydraulischer Druck in die Rohrkomponente 3 eingespeist wird.The left and right hydraulic cylinders 7 and 9 feed a pressure-transmitting medium into the pipe component 3 a, which creates hydraulic pressure in the pipe component 3 is fed.

Eine obere umformende Oberfläche 11 wird auf der Unterseite der oberen Form 5 bereitgestellt, und eine untere umformende Oberfläche 13 wird auf der Oberseite der unteren Form 1 be reitgestellt.An upper reshaping surface 11 is on the bottom of the top shape 5 provided, and a lower forming surface 13 will be on top of the bottom shape 1 provided.

Eine Heizeinheit ist in der unteren und oberen Form 1 und 5 hinter den umformenden Oberflächen 11 und 13 angeordnet, das heißt an Stellen, die den umformenden Oberflächen 11 und 13 entsprechen. Die Heizeinheit kann eine Heizspirale 21 sein, die als Reaktion auf ein elektrisches Signal von einer Steuereinheit 20 arbeitet. Die Heizspirale 21 ist ausgelegt, Wärme bis zu einer vorherbestimmten Temperatur abzugeben. Auf diese Art und Weise erwärmt Wärme, die von der Heizspirale 21 abgegeben wird, die Rohrkomponente 3 und das Druck übertragende Medium auf die vorherbestimmte Temperatur.A heating unit is in the lower and upper form 1 and 5 behind the reshaping surfaces 11 and 13 arranged, that is at locations that the forming surfaces 11 and 13 correspond. The heating unit can be a heating coil 21 be in response to an electrical signal from a control unit 20 is working. The heating coil 21 is designed to emit heat up to a predetermined temperature. In this way, heat heats up from the heating coil 21 is delivered, the pipe component 3 and the pressure transmitting medium to the predetermined temperature.

In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Heizspirale 21 bereitgestellt, um die Rohrkomponente 3 auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen. Jedoch kann ein Fachmann im einschlägigen technischen Gebiet leicht erkennen, dass die Rohrkomponente 3 erwärmt werden kann, indem ein heißes, Druck übertragendes Medium, das durch einen getrennten Heizapparat erwärmt wird, in die Rohrkomponente 3 eingespeist wird, ohne dass die Heizspirale 21 innerhalb der oberen und unteren Form 1 und 5 angeordnet ist.In this embodiment of the present invention, the heating coil 21 provided to the pipe component 3 to heat to a desired temperature. However, one skilled in the art can readily recognize that the pipe component 3 can be heated by placing a hot, pressure transmitting medium, heated by a separate heater, into the pipe component 3 is fed in without the heating coil 21 inside the upper and lower form 1 and 5 is arranged.

Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wie in der 2 bis 6 gezeigt, auf die oben angegebene Innenhochdruckumformvorrichtung wie folgt angewendet werden.The hot hydroforming process according to the preferred embodiment of the present invention can, as in the 2 to 6 shown can be applied to the above internal hydroforming device as follows.

Zuerst wird die Rohrkomponente 3, die zwischen der unteren und oberen Form 1 und 5 angeordnet ist, entlang der umformenden Oberflächen 11 und 13 ausgedehnt durch eine axiale zusammendrückende Kraft, die durch die Hydraulikzylinder 7 und 9 bereitgestellt wird, und durch den hydraulischen Druck, der in der Rohrkomponente 3 bereitgestellt wird.First, the pipe component 3 that between the lower and upper form 1 and 5 is arranged along the reshaping surfaces 11 and 13 extended by an axial compressive force created by the hydraulic cylinders 7 and 9 is provided, and by the hydraulic pressure in the pipe component 3 provided.

Während dieses Prozesses wird eine Temperatur der Rohrkomponente 3 auf eine vorherbestimmte Temperatur innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs durch die Heizspirale 21 kurz vor der Dehnung der Rohrkomponente 3 angehoben, in einem solchen Zustand derart, dass der hydraulische Druck in der Rohrkomponente 3 bereitgestellt wird, und der umformende hydraulische Druck wird dann zuletzt in der Rohrkomponente 3 bereitgestellt, so dass die Rohrkomponente 3 in einem erwärmten Zustand umgeformt wird.During this process, a temperature of the pipe component 3 to a predetermined temperature within a predetermined temperature range by the heating coil 21 just before the pipe component expands 3 raised in such a state that the hydraulic pressure in the pipe component 3 is provided, and the forming hydraulic pressure is then last in the pipe component 3 provided so that the pipe component 3 is formed in a heated state.

Das heißt, das Warm-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nutzt ein temperaturabhängiges Dehnungsmerkmal der hochfesten Aluminiumlegierung.That is, the hot internal high pressure forming process according to the preferred embodiment The present invention uses a temperature-dependent elongation feature the high-strength aluminum alloy.

In dem vorherbestimmten Temperaturbereich fällt die Festigkeit der Rohrkomponente 3 leicht ab, aber deren Dehnung steigt drastisch an, so dass eine ausreichende Formänderung in diesem Temperaturbereich sichergestellt werden kann. Der vorherbestimmte Temperaturbereich, in welchem sich die Dehnung der Rohrkomponente 3 drastisch erhöht, kann vorzugsweise in einem Bereich zwischen 50 und 300 Grad Celsius liegen.The strength of the pipe component falls within the predetermined temperature range 3 slightly, but their elongation increases drastically, so that a sufficient change in shape can be ensured in this temperature range. The predetermined temperature range in which the expansion of the pipe component 3 drastically increased, can preferably be in a range between 50 and 300 degrees Celsius.

7 zeigt Verhältnisse zwischen Zugfestigkeit und Dehnung der Rohrkomponente 3 (gefertigt aus Aluminiumlegierungswerkstoff (AL 7075)) gemäß der Temperatur. Bezugnehmend auf die 7 liegt in einem normalen Temperaturbereich zwischen 25 und 100 Grad Celsius die Zugfestigkeit zwischen 570 MPa und 525 MPa (Mega-Pascal) und die Dehnung liegt zwischen 11% und 14%. In einem hohen Temperaturbereich jedoch (zwischen 150 und 300 Grad Celsius) nimmt die Zugfestigkeit drastisch ab auf einen Bereich zwischen 285 MPa und 40 MPA, aber die Dehnung erhöht sich drastisch auf einen Bereich zwischen 23% und 70%. 7 shows relationships between tensile strength and elongation of the pipe component 3 (made of aluminum alloy material (AL 7075)) according to the temperature. Referring to the 7 In a normal temperature range between 25 and 100 degrees Celsius, the tensile strength is between 570 MPa and 525 MPa (Mega-Pascal) and the elongation is between 11% and 14%. However, in a high temperature range (between 150 and 300 degrees Celsius) the tensile strength drops drastically to a range between 285 MPa and 40 MPA, but the elongation increases drastically to a range between 23% and 70%.

Da das Warm-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird, muss ein hydraulischer Werkstoff (ein Druck übertragendes Medium), der in dem hohen Temperaturbereich (zum Beispiel 50 bis 300 Grad Celsius) Stabilität aufweist, als das hydraulische, Druck übertragende Medium verwendet werden.Because the hot hydroforming process according to the preferred embodiment of the present invention is carried out at a high temperature, must be a hydraulic material (a pressure transmitting medium) that is in the high temperature range (for example 50 to 300 degrees Celsius) stability has used as the hydraulic, pressure-transmitting medium become.

Wasser, eine wasserlösliche Flüssigkeit oder eine ölige Flüssigkeit, die als ein Druck übertragendes Medium in dem vorherbestimmten Temperaturbereich (zwischen 50 und 300 Grad Celsius) verwendet werden können, können als ein Druck übertragendes Medium von den Hydraulikzylindern 7 und 9 verwendet werden. Ausdrücklicher kann in der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Silikonöl als der Hydraulikwerkstoff verwendet werden.Water, a water-soluble liquid or an oily liquid that can be used as a pressure-transmitting medium in the predetermined temperature range (between 50 and 300 degrees Celsius) can be used as a pressure-transmitting medium by the hydraulic cylinders 7 and 9 be used. More specifically, silicone oil can be used as the hydraulic material in the present embodiment of the present invention.

In dem Innenhochdruckumformverfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Aluminiumlegierung-Rohrkomponente 3 zuerst zwischen die untere und obere Form 1 und 5 geladen (S10).In the hydroforming process according to the preferred embodiment of the present invention, the aluminum alloy pipe component 3 first between the lower and upper form 1 and 5 loaded (S10).

Die untere und obere Form 1 und 5 werden dann zusammen gebracht und die Hydraulikzylinder 7 und 9 werden an beide Seiten der Rohrkomponente 3 gekoppelt, wodurch sie die Rohrkomponente 3 abdichten und die Rohrkomponente 3 axial zusammendrücken (S20).The lower and upper form 1 and 5 are then brought together and the hydraulic cylinders 7 and 9 are on both sides of the pipe component 3 coupled, creating the pipe component 3 seal and the pipe component 3 compress axially (S20).

Unter dieser Bedingung wird Hydraulikwerkstoff bei einer hohen Temperatur innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs in die Rohrkomponente 3 eingespeist und die Rohrkomponente 3 wird gleichzeitig auf die vorherbestimmte Temperatur erwärmt durch Wärme, die von der Heizspirale 21 abgegeben wird (S30).Under this condition, hydraulic material is injected into the pipe component at a high temperature within a predetermined temperature range 3 fed and the pipe component 3 is simultaneously warmed to the predetermined temperature by heat from the heating coil 21 is delivered (S30).

Wenn die Rohrkomponente 3 auf die vorherbestimmte Temperatur erwärmt wird, nimmt die Festigkeit der Rohrkomponente 3 leicht ab und deren Dehnung erhöht sich drastisch, so dass die Rohrkomponente 3 entlang der umformenden Oberflächen 11 und 13 umgeformt wird durch die zusammendrückende Kraft der Hydraulikzylinder 7 und 9 und den hydraulischen Druck, der in die Rohrkomponente 3 eingespeist wird (S40).If the pipe component 3 is heated to the predetermined temperature, the strength of the pipe component decreases 3 slightly off and their elongation increases drastically, so the pipe component 3 along the reshaping surfaces 11 and 13 is reshaped by the compressive force of the hydraulic cylinders 7 and 9 and the hydraulic pressure in the pipe component 3 is fed (S40).

Zuletzt, nach der Warm-Innenhochdruckumformung, wird die umgeformte Rohrkomponente 3 aus der unteren und oberen Form 1 und 5 genommen und wird dann gekühlt. Die Rohrkomponente 3 erlangt wieder ihre Festigkeit bei der ursprünglichen normalen Temperatur und die Dehnung der Rohrkomponente 3 verringert sich wesentlich. Deshalb erlangt die Rohrkomponente 3 wieder ihre mechanischen Merkmale der normalen Temperatur (S50).Finally, after the hot internal high pressure forming, the formed pipe component 3 from the lower and upper form 1 and 5 taken and is then cooled. The pipe component 3 regains its strength at the original normal temperature and the elongation of the pipe component 3 decreases significantly. Therefore, the pipe component gets 3 again their mechanical characteristics of normal temperature (S50).

Wie in dem Obigen angegeben ist, nutzen das Warm-Innenhochdruckumformverfahren und die Warm-Innenhochdruckumformvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Dehnungsmerkmale der hochfesten Aluminiumlegierung gemäß ihrer Temperatur, und das Rohr-Innenhochdruckumformen wird in einem Zustand ausgeführt, in welchem die Umformmerkmale in einem vorherbestimmten Temperaturbereich sichergestellt werden.As indicated in the above, use the hot hydroforming process and the hot hydroforming device according to the preferred embodiment of the present invention elongation characteristics of the high-strength aluminum alloy according to their Temperature, and the pipe hydroforming is in one state executed in which the forming features in a predetermined temperature range be ensured.

Deshalb können in dem Warm-Innenhochdruckumformverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Erweichungs- und Härtungsprozesse des herkömmlichen Innenhochdruckumformverfahrens beseitigt werden, so dass die Umformqualität und Produktivität verbessert werden können.Therefore, in the hot hydroforming process according to the present Invention softening and hardening processes of the conventional Hydroforming process can be eliminated, so that the forming quality and productivity is improved can be.

Auch wenn bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich zuvor beschrieben worden sind, sollte klar verstanden werden, dass viele Variationen und/oder Modifikationen der hier gelehrten grundlegenden erfinderischen Konzepte, welche sich dem Fachmann in dem vorliegenden Fachgebiet zeigen können, immer noch in den Geist und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, fallen werden.Even if preferred embodiments of the present invention in detail have been previously described, it should be clearly understood that many variations and / or modifications of the basic ones taught here inventive concepts, which the expert in the present Can show subject still in the spirit and scope of the present invention, as in the attached ones claims defined, will fall.

Durch diese Beschreibung und die Ansprüche, welche folgen, hindurch wird, sofern nichts gegenteiliges beschrieben ist, das Wort "umfassen" oder Variationen wie "umfasst" oder "umfassend" zu verstehen sein, dass es den Einschluss von angegebenen Elementen impliziert, aber nicht den Ausschluss von irgendwelchen anderen Elementen.Through this description and the Expectations, which follow through, unless otherwise stated is the word "comprise" or variations to be understood as "includes" or "comprehensive", that it implies the inclusion of specified elements, however not the exclusion from any other elements.

Claims (9)

Ein Warm-Innenhochdruckumformverfahren zum Umformen einer Rohrkomponente aus einer Aluminiumlegierung, die in einer Innenhochdruckumformvorrichtung entlang einer umformenden Oberfläche einer unteren Form und einer oberen Form angeordnet ist, durch eine zusammendrückende Kraft von Hydraulikzylindern, die an beiden Enden der Rohrkomponente angeordnet sind, und hydraulischen Druck, der zu der Rohrkomponente zugeführt wird, worin Innenhochdruckumformen der Rohrkomponente durchgeführt wird, während sie sich in einem erwärmten Zustand befindet, indem umformender hydraulischer Druck in die Rohrkomponente eingespeist wird, nachdem eine Temperatur der Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs angehoben worden ist, in einem solchen Zustand, dass die Rohrkomponente kurz vor dem Innenhochdruckumformen durch hydraulischen Druck belastet wird.A warm hydroforming process for forming a tube component made of an aluminum alloy, which in a Internal high pressure forming device along a forming surface of a lower shape and an upper shape is arranged by a compressive force of hydraulic cylinders arranged at both ends of the pipe component and hydraulic pressure supplied to the pipe component, wherein High pressure forming of the pipe component is carried out, while they warmed up in a Condition is by forming hydraulic pressure in the pipe component is fed in after a temperature of the pipe component a predetermined temperature within a predetermined one Temperature range has been raised in such a state that the pipe component shortly before hydroforming by hydraulic Pressure is loaded. Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren von Anspruch 1, worin der vorherbestimmte Temperaturbereich zwischen 50 und 300 Grad Celsius liegt.The hot internal high pressure forming process of claim 1, wherein the predetermined temperature range is between 50 and 300 Degrees Celsius. Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren von Anspruch 1, worin der hydraulische Druck in die Rohrkomponente eingespeist wird durch eines der folgenden Medien: Wasser, eine wasserlösliche Flüssigkeit oder eine ölige Flüssigkeit, welche als ein Druck übertragendes Medium in dem vorherbestimmten Temperaturbereich verwendet werden können.The hot internal high pressure forming process of claim 1, wherein the hydraulic pressure is fed into the pipe component is through one of the following media: water, a water-soluble liquid or an oily one Liquid, which as a pressure transmitting Medium in the predetermined temperature range can be used can. Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren von Anspruch 1, worin die Rohrkomponente aus einem Aluminium-basierten Werkstoff gefertigt ist.The hot internal high pressure forming process of claim 1, wherein the pipe component made of an aluminum-based material is made. Ein Innenhochdruckumformverfahren für eine Aluminiumlegierung, das folgendes umfasst: Laden einer Rohrkomponente aus einer Aluminiumlegierung in eine Form einer Innenhochdruckumformvorrichtung; Zusammenbringen einer oberen Form und einer unteren Form in einem Zustand, in welchem die Rohrkomponente geladen ist, und Abdichten und axial Zusammendrücken der Rohrkomponente durch Betätigung eines Hydraulikzylinders auf jeder Seite der Rohrkomponente; Einspeisen von hydraulischem Druck bei einer hohen Temperatur innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs in die Rohrkomponente durch den Hydraulikzylinder und gleichzeitig Erwärmen der Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur mit einer Heizeinheit; Umformen der Rohrkomponente entlang umformender Oberflächen, die auf der oberen Form und der unteren Form ausgebildet sind, indem eine axiale zusammendrückende Kraft der Hydraulikzylinder bereitgestellt wird und hydraulischer Druck in die Rohrkomponente eingespeist wird, wenn die Rohrkomponente auf die vorherbestimmte Temperatur erwärmt wird; und Entnahme der umgeformten Rohrkomponente aus der oberen und unteren Form heraus und Kühlen der Rohrkomponente.An internal high pressure forming process for an aluminum alloy, comprising: loading a tubular component made of an aluminum alloy into a form of an internal high pressure forming device; Bringing together an upper shape and an un tere form in a state in which the pipe component is loaded, and sealing and axially compressing the pipe component by actuating a hydraulic cylinder on each side of the pipe component; Feeding hydraulic pressure at a high temperature within a predetermined temperature range into the pipe component through the hydraulic cylinder and at the same time heating the pipe component to a predetermined temperature with a heating unit; Reshaping the pipe component along reshaping surfaces formed on the upper mold and the lower mold by providing an axial compressive force of the hydraulic cylinders and feeding hydraulic pressure into the pipe component when the pipe component is heated to the predetermined temperature; and removing the formed pipe component from the upper and lower molds and cooling the pipe component. Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren von Anspruch 5, worin die vorherbestimmte Temperatur eine Temperatur innerhalb eines Bereichs zwischen 50 und 300 Grad Celsius ist.The hot internal high pressure forming process of claim 5, wherein the predetermined temperature is a temperature within is in a range between 50 and 300 degrees Celsius. Das Warm-Innenhochdruckumformverfahren von Anspruch 5, worin der hydraulische Druck durch eines der Medien Wasser, eine wasserlösliche Flüssigkeit oder eine ölige Flüssigkeit bereitgestellt wird.The hot internal high pressure forming process of claim 5, wherein the hydraulic pressure through one of the media water, a water-soluble liquid or an oily one liquid provided. Eine Innenhochdruckumformvorrichtung für eine Aluminiumlegierung, die folgendes umfasst: eine obere Form und eine untere Form, die umformende Oberflächen für eine Rohrkomponente bilden, und Zusammendrücken der Rohrkomponente nach unten und nach oben; und eine Paar Hydraulikzylinder, die ausgelegt sind, um beide Seiten der Rohrkomponente axial zusammenzudrücken und um hydraulischen Druck zum Rohrumformen zuzuführen, worin eine Heizeinheit innerhalb der oberen und unteren Form an Stellen angeordnet ist, die den umformenden Oberflächen der oberen und unteren Form entsprechen, und die Heizeinheit die Rohrkomponente erwärmt.An internal high pressure forming device for an aluminum alloy, which includes: an upper form and a lower form, the reshaping surfaces for one Form tube component, and compress the tube component down and up; and a pair of hydraulic cylinders that are designed are to axially compress both sides of the pipe component and to supply hydraulic pressure for tube forming, wherein a heating unit is arranged in places within the upper and lower form, the reshaping surfaces correspond to the upper and lower form, and the heating unit the Pipe component warmed. Die Innenhochdruckumformvorrichtung von Anspruch 8, worin die Heizeinheit eine Heizspirale ist, die als Reaktion auf ein elektrisches Signal einer Steuereinheit betrieben wird, und worin die Heizspirale die Rohrkomponente auf eine vorherbestimmte Temperatur erwärmt.The hydroforming device of claim 8, wherein the heating unit is a heating coil that responds operated on an electrical signal from a control unit, and wherein the heating coil heats the pipe component to a predetermined temperature heated.
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