DE19813012A1 - Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem rohförmigen Rohling durch Innenhochdruckformung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Hohlkörpers aus einem rohrförmigen, in ein öffen- und schließbares Formgebungswerkzeug eingelegten rohrförmigen Rohling durch in das Innere des Rohlings eingeleiteten Innenhochdruck. Der Querschnitt des Rohlings kann vor der Innenhochdruckumformung aus einer Rund- oder Rechteckform werkstückentsprechend verändert und vorformt werden. Um Werkstücke mit über die Länge hinweg stark unterschiedlichen Umfang ohne Werkstoffüberdehnungen herstellen zu können, wird erfindungsgemäß zum Vorformen des Rohlings in diesen eine über seine Länge hinweg unterschiedlich tiefe Beulen eingeformt. Beim Innenhochdruckumformen des vorgeformten Rohlings zu einem Hohlkörper wird aus der Beule eine in das innere des Hohlkörpers hineinragende, U-förmige Falte gebildet, deren Wandungen unmittelbar aufeinander liegen und an der Peripherie in die Umfangswandung des Hohlkörpers übergehen. Die beiden Wandungen der Falte werden miteinander dauerhaft verbunden, und zwar werden die beiden Wandungen der Falte vorzugsweise im Bereich des Hohlkörperumfangs dauerhaft miteinander verschweißt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers aus einem rohrförmigen Rohling durch Innenhoch­ druckumformung (IHU) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bisher werden - runde oder rechteckige - Rohrstücke als Rohling für einen IHU-Prozeß erforderlichenfalls gezielt in Abhängig­ keit vom Werkstück vorgeformt, wobei das Vorformen in einem se­ paraten Vorformwerkzeug oder in dem IHU-Werkzeug erfolgen kann. Hierbei sind jedoch lediglich Lösungen bekannt, bei denen der kleinste Fertigteilumfang dem Umfang des einzulegenden Rohlings entspricht, d. h. daß die Dimensionierung des Rohlings nach dem kleinsten Umfang des Fertigteiles erfolgt.

Eine Ausnahme bildet das Abquetschen von Rohrbereichen beim Schließen des IHU-Werkzeuges. Dabei bildet sich an der Außen­ seite des Rohres eine Schlinge mit doppelter Wandungsdicke des Rohmaterials. Als problematisch erweist sich hierbei der Platz­ bedarf der Schlinge. Das Abtrennen der Schlinge würde einen zu­ sätzlichen Arbeitsgang bedeuten; außerdem würde dadurch die Torsionssteifigkeit des Fertigbauteils beeinträchtigt.

Da der Rohrumfang des einzulegenden Rohres in der Regel dem kleinsten Fertigteilumfang entspricht, können die möglichen Bauteilquerschnitte nur in engen Grenzen variiert werden. Soll z. B. ein Bauteil gefertigt werden, dessen Umfang an der klein­ sten Stelle 100 mm und an der größten Stelle 150 mm im Fertig­ zustand beträgt, so wird üblicherweise ein Rohling mit einem Umfang von 100 mm eingesetzt. Dies bedeutet aber, daß die Be­ reiche mit dem großem Umfang in Umfangsrichtung beispielsweise um etwa 50% aufgeweitet werden müssen. Dies ist mit üblichen metallischen Werkstoffen nicht ohne weiteres möglich. Stand man bisher vor der Notwendigkeit, IHU-Teile mit größeren Durchmes­ serunterschieden herstellen zu müssen, so gab es zum einen nur die Möglichkeit, in mehreren Umformstufen umzuformen und den Werkstoff durch Zwischenglühen in seinem Umformvermögen zu re­ generieren, was vom Investitionsvolumen, vom Platzbedarf und von den Betriebskosten her sehr aufwendig ist. Eine Alternative dazu wäre die Verwendung von mehrteilig zusammengesetzten Roh­ lingen (sog. taylored tubes), die aus größenunterschiedlichen Rohrabschnitten und Übergangskonen zusammengeschweißt sind, was eine aufwendige und kostspielige Fertigung der Rohlinge voraus­ setzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundegelegte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß Fertigteile mit größe­ ren (z. B. mit mehr als 15%) Durchmesser- oder Umfangsunter­ schieden zwischen Größt- und Kleinstdurchmesser mit den heute üblichen metallischen Werkstoffen ohne weiteres durch Innen­ hochdruckumformung hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird - ausgehend von dem gattungsgemäß zugrunde­ gelegten Verfahren - erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach wird beim Vorformen des Rohlings in diesen eine über seine hänge hinweg unterschiedlich tiefe Beule eingeformt, aus der beim eigentlichen IHU-Prozeß eine in das innere des Hohlkörpers hinneinragende, U-förmige Falte gebildet wird, deren Wandungen unmittelbar aufeinander liegen und an der Peripherie in die Umfangswandung des Hohlkör­ pers übergehen. Es kann dadurch ein im Umfang größer als der Kleinstumfang oder Kleinstdurchmesser des Fertigteiles bemesse­ ner Rohling eingesetzt werden. Aufgrund der nach innen gerich­ teten und somit nicht störenden Falte kann Umfangsmaterial "verbraucht" und somit der Durchmesser bzw. der Umfang des Roh­ ling örtlich gezielt reduziert werden. Aufgrund dessen kann mit größeren Rohlingen gearbeitet werden, deren Umfangslänge oder Durchmesser zwischen dem Größt- und dem Kleinstdurchmesser des Fertigteiles liegt. Dadurch kann die in Bereichen eines großen Fertigteil-Umfanges erforderliche Umfangsdehnung des Werkstof­ fes in erträglichen Grenzen gehalten werden. Das mit üblichen, einfachen Rohlingen herstellbare Bauteilspektrum wird dank der Erfindung beträchtlich erweitert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt eines geöffnetes Innenhochdruckumform- Werkzeugs mit einem darin eingelegten Rohling aus einem Rondrohr,

Fig. 2 das Werkzeug nach Fig. 1 in teil-geschlossenen Zustand, wobei der Rohling gezielt teilverformt ist,

Fig. 3 das Werkzeug nach Fig. 1 in ganz geschlossenen Zustand, wobei der Rohling gezielt mit Längsbeulen versehen ist,

Fig. 4 das Werkzeug nach Fig. 3 im hochdruck-beaufschlagten Zustand, wobei der Rohling konturtreu in die Gravur des
Formgebungswerkzeuges eingeformt und eine U-förmige Fal­ te im Innern des Werkstückes ausgebildet ist und

Fig. 5a, 5b und 5c eine Folge von Querschnitten durch die Wan­ dung des fertigen IHU-Teiles durch die Wandung mit der Falte an unterschiedlichen Längspositionen.

Durch das in den Figuren dargestellte, in Ober- und Unterwerk­ zeug 1 bzw. 2 geteilte, schließbare IHU-Werkzeug soll ein run­ der Rohling 3 zu einem kastenförmigen Fertigteil 4 umgeformt werden, dessen Querschnitt im Fertigzustand an unterschiedli­ chen Längspositionen unterschiedliche Umfangslängen aufweist.

Zu diesem Zweck wird in den Querschnitt des Rohlings erfin­ dungsgemäß zunächst eine über seine hänge hinweg unterschied­ lich tiefe Beule 5 eingeformt. Beim Innenhochdruckumformen des vorgeformten Rohlings zu einem Hohlkörper 4 wird aus der Beule eine in das Innere des Hohlkörpers hinneinragende, U-förmige Falte 5 gebildet wird, deren Wandungen 7 unmittelbar aufeinan­ der liegen und an der Peripherie in die Umfangswandung 8 des Hohlkörpers übergehen.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Vorformen des Rohlings durch Einbeulen oder Einknicken der Rohlingwandung selbsttätig durch das IHU-Formwerkzeug bei dessen Schließbewe­ gung durchgeführt wird, wie die Folge der Fig. 1 bis 3 zeigt. Bedarfsweise kann das Vorformen des Rohlings durch Ein­ beulen oder Einknicken der Rohlingwandung an mehreren Umfangs­ stellen des Rohlings durchgeführt werden.

In manchen Anwendungsfällen mag das bloße Aneinaderliegen der Falten-Wandungen 7 hinsichtlich der Bauteilstabilität ausrei­ chend sein, insbesondere dann, wenn diese bei der Bauteilbean­ spruchung nicht gespreizt werden oder sich nicht zueinander verschieben. Sollte dies jedoch bei der Bauteilbeanspruch doch der Fall sein, so können die beiden Wandungen 7 der Falte mit­ einander dauerhaft verbunden werden, beispielsweise können die­ se vollflächig miteinander verklebt werden. Der Kleber könnte bereits im Rohlingzustand aufgetragen werden. Eine zweckmäßige Art, die Falte außenseitig zu stabilisieren besteht darin, die beiden Wandungen der Falte im Bereich des Hohlkörperumfangs dauerhaft miteinander zu verschweißen (Schweißung 9 in Fig. 5a).

Die Figurenfolge 5a, 5b und 5c soll gemeinsam mit dem in Fig. 4 innerhalb des IHU-Werkzeuges befindlichen Fertigteiles veran­ schaulichen, wie die Falte 6 mit zunehmender Breite B des Fer­ tigteiles 4 bezüglich ihrer in das Bauteilinnere hineinragenden hänge L kürzer wird.

Claims (5)

1. Verfahren zum Formen eines Hohlkörpers aus einem rohrförmi­ gen, in ein öffen- und schließbares Formgebungswerkzeug einge­ legten Rohling durch in das Innere des Rohlings eingeleiteten Innenhochdruck, wobei der Rohling vor der Innenhochdruckumfor­ mung aus einer standardisierten Anlieferungs-Querschnittsform werkstückentsprechend im Querschnitt verändert und vorgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorfor­ men des Rohlings (3) in diesen eine über seine hänge hinweg un­ terschiedlich tiefe Beule (5) eingeformt wird, aus der beim In­ nenhochdruckumformen des vorgeformten Rohlings (3) zu einem Hohlkörper (4) mit über die Länge hinweg stark unterschiedli­ chen Umfang eine in das innere des Hohlkörpers hinneinragende, U-förmige Falte (6) gebildet wird, deren Wandungen (7) unmit­ telbar aufeinander liegen und an der Peripherie in die Umfangs­ wandung (8) des Hohlkörpers (3) übergehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandungen (7) der Falte (6) miteinander dauerhaft verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandungen (7) der Falte (6) im Bereich des Hohlkörperumfangs dauerhaft miteinander verschweißt werden (Schweißung 9).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfor­ men des Rohlings (3) durch Einbeulen (5) oder Einknicken der Rohlingwandung selbsttätig durch das IHU-Formwerkzeug (1, 2) bei dessen Schließbewegung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfor­ men des Rohlings (3) durch Einbeulen (5) oder Einknicken der Rohlingwandung an mehreren Umfangsstellen des Rohlings (3) durchgeführt wird.