DE19815244A1

DE19815244A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von metallischen Hohlkörpern mit Beul-Struktur

Info

Publication number: DE19815244A1
Application number: DE1998115244
Authority: DE
Inventors: Erich Steingroever
Original assignee: Magnet Physik Dr Steingroever GmbH
Current assignee: Magnet Physik Dr Steingroever GmbH
Priority date: 1997-04-12
Filing date: 1998-04-04
Publication date: 1999-10-07

Abstract

Bei diesem Verfahren werden zwei konzentrisch ineinandergreifende Hohlkörper (2, 2a) durch mehrere über ihren Umfang verteilte Beulstrukturen (7) sowohl in Umfangsrichtung als auch axial formschlüssig und fest miteinander verbunden. Die über den Umfang der Hohlkörper verteilten Beulstrukturen (7) bilden eine sichere und absolut dichte Verzahnung zwischen den Rohrenden. Die Verzahnung ist sicher sowohl gegen Torsionsbeanspruchungen ebenso wie gegen axialen Druck oder Zug, weil der Druck beim Verformungsvorgang auf die Verbindung gleichmäßig von allen Seiten einwirkt. Dabei kommt den Umfangsrändern der Beulstrukturen (7) eine besondere Bedeutung zu. Hier werden auftretende Zug-, Druck- und Torsionsbeanspruchungen unmittelbar in die umliegenden Wandungen abgeleitet, wobei durch den festen kantigen gegenseitigen Eingriff am Umfang der Beulstrukturen (7) und durch die satte Anlage der Wandungen in den Übergangsbereichen zwischen den Beulstrukturen eine hohe Verformungsfestigkeit erreicht wird, die wesentlich höher ist als bei glatt ineinandergesteckten Rohrabschnitten. Die doppelwandige Profilierung im Verbindungsbereich hat zudem eine erhöhte Formsteifigkeit und damit auch eine verbesserte Abdichtung an den Verbindungsstellen zur Folge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von me tallischen Hohlkörpern mit Beul-Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung mit einer Hochstromschleife und einem Feldkonzentrator zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Die Herstellung von Verbindungen an Rohrleitungen für Hydrau likflüssigkeiten, wie sie im Fahrzeugbau für Bremsflüssigkei ten und für den Antrieb von Zusatz- und Anbaugeräten benötigt werden, bereitet oftmals besondere Schwierigkeiten, da für eine absolut dichte und dauerhafte Verbindung ein hoher Her stellungs- und Montageaufwand erforderlich ist.

Dies gilt insbesondere für Lötverbindungen, aber auch für Rohrleitungsverbindungen mittels magnetischer Umformtechnik, wenn die miteinander zu verbindenden ineinandergeschobenen Rohrenden lediglich glatt aufeinandergeschrumpft werden. Für eine sichere und dichte Verbindung müssen die teleskopartig ineinandergreifenden glatten Rohrenden nicht nur eine ver gleichsweise große Wanddicke haben, um ein Aufreißen an der Verbindungsstelle infolge von Vibrationen und mechanischen Belastungen zu vermeiden; die ineinandergreifenden Rohrenden müssen vielmehr auch eine ausreichende axiale Überdeckung haben, um ein Lösen der Verbindung infolge axialer Zug- und Druck-Beanspruchungen mit Sicherheit zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Verbindungen von Hohlkörpern oder Rohren mittels magnetischer Verformungs technik nach der Hauptanmeldung in materialsparender Weise sicherer und dauerhafter als bisher zu gestalten.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung - ausgehend von dem Verfah ren nach der Patentanmeldung 197 15 351.8 - in überraschend einfacher Weise dadurch, daß zwei konzentrisch ineinander greifende Hohlkörper durch mehrere über ihren Umfang verteil te Beulstrukturen sowohl in Umfangsrichtung als auch axial formschlüssig und fest miteinander verbunden werden.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 9 gekennzeichnet, während Anspruch 10 auf eine besonders vorteilhafte Vorrichtung mit einer Hoch stromschleife und einem Feldkonzentrator zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche gerichtet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Verbindun gen an Hohlköpern oder Rohren mittels magnetischer Umform technik hat den besonderen Vorteil, daß sich solche Beul strukturen im Verbindungsbereich von zwei konzentrisch inein andergreifenden Hohlkörpern in einem einzigen Arbeitsgang und in stetiger Aufeinanderfolge völlig automatisch herstellen lassen.

Die über den Umfang der konzentrisch ineinandergreifenden Hohlkörper verteilten Beulstrukturen bilden eine sichere und absolut dichte Verzahnung zwischen den ineinandergreifenden Enden. Die Verzahnung ist sicher sowohl gegen Torsionsbean spruchungen ebenso wie gegen axialen Druck oder Zug, weil der Druck beim Verformungsvorgang auf die Verbindung gleichmäßig von allen Seiten einwirkt. Bei einer Anbringung der Beul strukturen mittels mechanischer Stempel würden die Rohrenden zwischen den Beulen aufgeweitet werden und damit Undichtig keiten entstehen, während beim erfindungsgemäßen Verfahren das äußere Rohrende fest auf das innere gepreßt wird, ins besondere an den Kanten der Beulstrukturen, so daß eine in allen Richtungen sichere, dichte und dauerhafte Verbindung erzeugt wird. Die Beulstrukturen schaffen eine sichere Längs- und Querverbindung. Dabei kommt den Umfangsrändern der Beul strukturen eine besondere Bedeutung zu. Hier werden auftre tende Zug-, Druck- und Torsionsbeanspruchungen unmittelbar in die umliegenden Wandungen abgeleitet, wobei durch den festen kantigen gegenseitigen Eingriff am Umfang der Beulstrukturen und durch die satte Anlage der Wandungen in den Übergangs bereichen zwischen den Beulstrukturen eine hohe Verformungs festigkeit erreicht wird, die wesentlich höher ist als bei glatt ineinandergesteckten Rohrabschnitten. Die doppelwandige Profilierung im Verbindungsbereich hat zudem eine erhöhte Formsteifigkeit und damit auch eine verbesserte Abdichtung an den Verbindungsstellen zur Folge.

Vorteilhafterweise werden nach dem Verfahren ineinanderge steckte Rohre miteinander verbunden, wobei von den Hohlkör pern oder Rohren mindestens der äußere Körper aus einem elek trisch gut leitenden Material, wie eine Cu-, Al- oder Stahl-Le gierung, besteht.

Wenn diese Voraussetzungen aufgrund der Materialien aus denen die zu verbindenden Hohlkörper oder Rohre bestehen, nicht gegeben sind, so ist es nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung aber auch möglich, daß für den Verfor mungsvorgang auf dem äußeren Hohlkörper oder Rohr ein Trei berring aus einem elektrisch gut leitendem Material, wie eine Cu-, Al- oder Stahl-Legierung, angebracht wird.

Dieser Treiberring kann nach der Verformung je nach der Mate rialbeschaffenheit der zu verbindenden Hohlkörper oder Rohre auf der Verbindungsstelle verbleiben oder abgesprengt werden.

Wenn der Treiberring auf der Rohrverbindung nicht weiter benötigt wird, so kann er unmittelbar im Anschluß an den Verformungsvorgang durch Umsteuerung des Magnet-Impulses mit einer Schaltung nach DE 196 02 951 aufgeweitet und von der Hohlkörper- oder Rohrverbindung wieder entfernt oder abge sprengt werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn der Magnet-Impuls mit dem Strom einer Kondensator-Ent ladung über einen Impuls-Transformator nach DE 44 23 992 C2 und einen Feldkonzentrator nach DE 44 36 615 A1 sowie mit einer Schaltung nach DE 196 02 951 erzeugt wird.

Besonders vorteilhaft ist es aber auch, wenn der Magnet-Im puls mit einem Feldkonzentrator nach DE 23 30 479 erzeugt wird, der unmittelbar in einer Feldspule angeordnet ist.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung mit einer Hochstrom schleife und einem Feldkonzentrator zum Durchführen des er findungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin dadurch gekennzeich net, daß der in der Öffnung des Feldkonzentrators zum Ver formen der ineinandergreifenden Rohrenden angeordnete Stütz körper ein im Querschnitt rundes oder mehreckiges Profil mit Kehlen oder Rillen in seiner Längsrichtung aufweist und im Außenprofil und in den Kehlen oder Rillen zum Herausziehen aus der Hohlkörper- oder Rohrverbindung eine konisch verjüng te Form hat.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Zeichnung schema tisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Magnetfeld-Konzentrator mit einem Stützkern beim Herstellen einer Rohrverbindung mit Beul-Struk turen zwischen einem Fitting und einem An schlußrohr,

Fig. 1A einen in der Öffnung des Feldkonzentrators angeord neten Stützkern zum Verformen der ineinanderge steckten Enden von Fitting und Anschlußrohr mittels Magnet-Impulsen in raumbildlicher Einzeldarstel lung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit Feld konzentrator, Stützkern und den konzentrisch inein andergreifenden Enden von Fitting und Anschlußrohr nach dem Erzeugen der Beulstruktur gemäß Schnitt linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Außenansicht der Verbindung zwischen Fitting und Anschlußrohr und

Fig. 3A einen Schnitt gemäß Schnittlinie IIIa-IIIa von Fig. 3 durch die fertige Rohrverbindung vor dem Entfernen von dem Stützkern.

Bei dem Verfahren nach der Patentanmeldung 197 15 351 zum Herstellen von metallischen Hohlkörpern 2 mit Beul-Struktur wird der rohrförmige Hohlkörper 2 mittels eines Feldkonzen trators 1 mit einer Öffnung 3, der an eine Hochstromschleife angeschlossen ist, durch einen Magnet-Impuls auf bzw. mit einem der gewünschten Beul-Struktur 7 entsprechenden Stütz kern 4 verformt, dabei geschrumpft und anschließend von dem Stützkern 4 entfernt oder abgezogen. Der Stützkern ist mit tels einer Tragstange 5 mit dem Maschinengestell 6 oder mit einer daran beweglich geführten Verstelleinrichtung verbun den.

Nach der vorliegenden Weiterbildung dieser Erfindung werden zwei konzentrisch ineinandergreifende Hohlkörper 2, 2a, näm lich ein Rohr 2 und ein Fitting 2a an einem Rohrformstück 2b, durch mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte Beul strukturen 7 sowohl in Umfangsrichtung als auch axial form schlüssig und fest miteinander verbunden. Es können bei spielsweise drei, vier, fünf, sechs oder auch mehr Beulstruk turen 7 gleichmäßig über den Umfang der Verbindungsstelle verteilt sein.

Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, werden üblicherweise inein andergesteckte Rohrabschnitte miteinander verbunden. Von den Hohlkörpern oder Rohren 2, 2a besteht dabei mindestens der äußere Körper (2a) aus einem elektrisch gut leitenden Materi al, wie eine Cu-, Al- oder Stahl-Legierung.

Für den Verformungsvorgang kann aber auch, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist, auf dem äußeren Hohlkörper oder Rohr (2a) zusätzlich ein Treiberring 20 aus einem elektrisch gut leitenden Material, wie eine Cu-, Al- oder Stahl-Legie rung, angebracht werden. Dies ist dann zweckmäßig, wenn das äußere Rohrende so beschaffen ist, daß durch den Magnet-Im puls eine ausreichende Verzahnung der Rohrenden ohne den zusätzlichen Treiberring 20 nicht erreicht wird.

Der Treiberring 20 kann nach der Verformung auf der Hohlkör per- oder Rohrverbindung entweder verbleiben oder abgesprengt werden.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der Treiberring 20 unmittelbar nach dem Verformungsvorgang durch Umsteuerung des Magnet-Impulses mit einer Schaltung nach DE 196 02 951 aufge weitet und von der Hohlkörper- oder Rohrverbindung wieder entfernt wird.

Der Magnet-Impuls für den Verformungsvorgang kann besonders vorteilhaft mit dem Strom 10 einer Kondensator-Entladung über einen Impuls-Transformator nach DE 44 23 992 C2 und einen Feldkonzentrator nach DE 44 36 615 A1 sowie mit einer Schal tung nach DE 196 02 951 erzeugt werden.

Der Magnet-Impuls kann aber auch mit einem Feldkonzentrator nach DE 23 30 479 erzeugt werden, der unmittelbar in einer Feldspule angeordnet ist.

Die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist im übrigen so ausgebildet, daß der in der Öffnung 3 des Feldkonzentrators 1 zum Verformen der ineinandergrei fenden Rohrenden angeordnete Stützkörper 4 ein im Querschnitt rundes oder mehreckiges Profil mit mehreren Kehlen oder Ril len 8 in seiner Längsrichtung aufweist und im Außenprofil und in den Kehlen oder Rillen 8 zum Herausziehen aus der Hohlkör per- oder Rohrverbindung eine konisch verjüngte Form hat.

Die Feldkonzentratoren 1 sind in bekannter Weise mit Isolie rungen 13 auf den Innenflächen der Öffnung 3 belegt, um einen Kurzschluß durch das zu verformende Werkstück zu vermeiden. Falls diese Teile schon einen isolierenden Überzug aufweisen, kann die Isolierung an dem Feldkonzentrator 1 entfallen.

Bezugszeichenliste

1

Feldkonzentrator

2

Hohlkörper, Rohr

2

a Fitting (Verbindungs-, Anschlußstück)

2

b Rohrformstück

3

Öffnung

4

Stützkern

5

Tragstange

6

Maschinengestell

7

Beul-Strukturen

8

Kehlen oder Rillen

10

Strom

13

Isolierung

20

Treiberring

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von metallischen Hohlkörpern (2) mit Beul-Struktur, bei dem der Hohlkörper (2) mit tels einer Hochstromschleife und eines Feldkonzentrators (1) durch einen Magnet-Impuls auf bzw. mit einem der ge wünschten Beul-Struktur (7) entsprechenden Stützkern (4) verformt, dabei geschrumpft und anschließend von dem Stützkern entfernt oder abgezogen wird, nach Patentan meldung 197 15 351, dadurch gekennzeichnet, daß zwei konzentrisch ineinandergreifende Hohlkörper (2, 2a) durch mehrere über ihren Umfang verteilte Beulstrukturen (7) sowohl in Umfangsrichtung als auch axial formschlüs sig und fest miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß ineinandergesteckte Rohre miteinander verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß von den Hohlkörpern oder Rohren (2, 2a) mindestens der äußere Körper aus einem elektrisch gut leitenden Material, wie eine Cu-, Al- oder Stahl-Legierung, besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß für den Verformungsvorgang auf dem äußeren Hohlkörper oder Rohr ein Treiberring (20) aus einem elektrisch gut leitenden Material, wie eine Cu-, Al- oder Stahl-Legierung, ange bracht ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Treiberring (20) nach der Verformung auf der Hohlkörper- oder Rohrverbindung verbleibt oder abgesprengt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Treiberring (20) un mittelbar nach dem Verformungsvorgang durch Umsteuerung des Magnet-Impulses aufgeweitet und von der Hohlkörper- oder Rohrverbindung wieder entfernt oder abgesprengt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Magnet-Impuls mit einer Schwingung nach DE 196 02 951 erfolgt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet-Impuls mit dem Strom (10) einer Kondensator-Ent ladung über einen Impuls-Transformator nach DE 44 23 992 C2 und einen Feldkonzentrator nach DE 44 36 615 A1 erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet-Impuls mit einem Feldkonzentrator nach DE 23 30 479 erzeugt wird, der unmittelbar in einer Feldspule angeordnet ist.

10. Vorrichtung mit einer Hochstromschleife und einem Feld konzentrator zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der in der Öffnung (3) des Feld konzentrators (1) zum Verformen der ineinandergreifenden Rohrenden angeordnete Stützkörper (4) ein im Querschnitt rundes oder mehreckiges Profil mit Kehlen oder Rillen (8) in seiner Längsrichtung aufweist und im Außenprofil und in den Kehlen oder Rillen (8) zum Herausziehen aus der Hohlkörper- oder Rohrverbindung eine konisch ver jüngte Form hat.