DE19851327A1 - Hollow profile or the like. Workpiece for forming by means of internal high pressure, method for producing a profile from light metal and device therefor - Google Patents

Hollow profile or the like. Workpiece for forming by means of internal high pressure, method for producing a profile from light metal and device therefor

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Abstract

Bei einem Hohlprofil o. dgl. Werkstück aus einer Metallegierung mit Eckbereiche bildenden Stirn- und Seitenwänden unterschiedlicher Dicke, das durch in seinem Profilraum mittels eines strömbaren Wirkmediums erzeugten Innenhochdruck behandelt wird, schließt an die dickere Wandung der die Ecke bildenden Paarung aus Stirnwand und Seitenwand ein von der Ecke ausgehender Endabschnitt der dünneren Wandung an, dessen Dicke jener der dickeren Wandung etwa entspricht. Die Länge des Endabschnittes der dünneren Wandung beträgt etwa 10 bis 30 mm, bevorzugt 12 bis 20 mm, und die Dicke des Endabschnittes ist konstant; letzterer geht an einer Innenstufe in den dünneren Bereich der dünneren Wandung über.In the case of a hollow profile or the like workpiece made of a metal alloy with end and side walls of different thicknesses forming corner areas, which is treated by internal high pressure generated in its profile space by means of a flowable active medium, the thicker wall of the pairing of the end wall and side wall forming the corner includes end portion of the thinner wall starting from the corner, the thickness of which corresponds approximately to that of the thicker wall. The length of the end section of the thinner wall is approximately 10 to 30 mm, preferably 12 to 20 mm, and the thickness of the end section is constant; the latter merges at an internal step into the thinner area of the thinner wall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil od. dgl. Werkstück aus einer Metallegierung mit Eckbereiche bildenden Stirn- und Seitenwänden unterschiedlicher Dicke, das durch in sei­ nem Profilraum mittels eines strömbaren Wirkmediums erzeug­ ten Innenhochdruck behandelt wird. Zudem erfasst die Erfin­ dung ein Verfahren zum Herstellen eines Profils aus Leicht­ metall sowie eine Vorrichtung dafür.The invention relates to a hollow profile or the like. Workpiece made of a metal alloy with end areas forming corner areas and sidewalls of different thickness that are in Generate a profile space by means of a flowable active medium ten high pressure is treated. The Erfin also records a method of making a profile from light metal and a device therefor.

Beim sog. Innenhochdruck-Umformen (IHU-Verfahren) wird das Hohlprofil durch Innendruck ausgedehnt. Zusätzlich kann das Hohlprofil mittels wenigstens eines Stempels nachgeschoben werden, der am Werkstück stirnseitig angreift. Auf diese Weise kann letzteres aufgeweitet, gestaucht bzw. expandiert werden.With so-called hydroforming (IHU process), this becomes Hollow profile expanded by internal pressure. In addition, that can Hollow profile pushed by means of at least one stamp that attacks the workpiece on the front. To this The latter can be expanded, compressed or expanded become.

Beim Kalibrieren führen Ecken oder plötzliche Wanddickenän­ derungen im Werkstück zu ungleichmäßiger Verformung. Auch dehnen sich Wandungen unterschiedlicher Dicke beim Innen­ hochdruck-Umformen ungleichmäßig aus. Gehen von einer Ecke zwei solch unterschiedliche Wandungen aus, so werden beide Wandungen durch den Innendruck an das Werkzeug gedrückt. Die dickere Wandung bleibt dort fast stehen, während die dünnere Wandung - geringeren Widerstandsmomentes - in die Ecke gezogen wird. Dies führt zu einer Verjüngung der dün­ neren Wandung zum Eckbereich hin.Corners or sudden wall thicknesses cause calibration changes in the workpiece to uneven deformation. Also walls of different thicknesses expand inside high pressure forming unevenly. Go from a corner two such different walls, so will both Walls pressed against the tool by the internal pressure. The thicker wall almost stays there while the thinner wall - lower section modulus - in the Corner is drawn. This leads to a rejuvenation of the thin inner wall towards the corner area.

In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die oben beschriebenen Nachteile des Innen­ hochdruck-Umformens zu beheben, um eine durch die Bauteil­ schwächung entstehende Rissgefahr zu unterbinden sowie eine konstante Wanddicke für thermische Verbindung zu schaffen. Knowing these facts, the inventor did it Goal set, the disadvantages of the interior described above high pressure forming to fix one through the part prevent the risk of cracking and a to create constant wall thickness for thermal connection.  

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Patentanspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiter­ bildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.The teaching of the independent leads to the solution of this task Claim; the subclaims give favorable further education. In addition, all fall within the scope of the invention Combinations of at least two of those in the description, the drawing and / or the features disclosed.

Erfindungsgemäß schließt an die dickere Wandung der die Ecke bildenden Paarung aus Stirnwand und Seitenwand ein von der Ecke ausgehender Endabschnitt der dünneren Wandung an, dessen Dicke etwa jener der dickeren Wandung entspricht.According to the thicker wall of the Corner-forming pairing of front wall and side wall one of end portion of the thinner wall starting from the corner, whose thickness corresponds approximately to that of the thicker wall.

Wird das Wirkmedium in den abgedichteten Profilraum einge­ leitet, kann in letzteren ein Überdruck erzeugt werden, ohne dass eine Verjüngung der dünneren Wandung zum Eckbe­ reich hin erfolgen würde.The active medium is inserted into the sealed profile space conducts, an excess pressure can be generated in the latter, without tapering the thinner wall to the corner would be done richly.

Da im Einflussbereich der Ecke die dünnere Wandung etwa ge­ nauso dick ausgebildet ist wie die dickere Wandung, kommt es zu keiner Ausdünnung. In weiterer Entfernung der Ecke ist die Reibung zwischen Werkzeugwand und Werkstück groß genug, so dass sich die Verjüngung nicht dorthin verlagern kann.Since the thinner wall is approximately in the area of influence of the corner is as thick as the thicker wall it to no thinning. Further away the corner there is a lot of friction between the tool wall and the workpiece enough so that the taper doesn't shift there can.

Versuche haben bestätigt, dass eine Verstärkung einer Länge von 10 bis 20 mm ausreicht, d. h. die Länge des Endab­ schnittes der dünneren Wandung beträgt erfindungsgemäß etwa 8 bis 30 mm, bevorzugt 10 bis 20 mm.Trials have confirmed that a length reinforcement sufficient from 10 to 20 mm, d. H. the length of the endab section of the thinner wall is approximately according to the invention 8 to 30 mm, preferably 10 to 20 mm.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Dicke des Endabschnittes konstant, und dieser geht an einer Innen­ stufe in den dünneren Bereich der dünnen Wandung über. Bei einer anderen Ausgestaltung ist ein sich querschnittlich von der dickeren Wandung weg verjüngender Endabschnitt vor­ gesehen.According to a further feature of the invention, the thickness of the End section constant, and this goes on an inside step into the thinner area of the thin wall. At Another embodiment is a cross-section end section tapering away from the thicker wall seen.

Auch ist erfindungsgemäß ein querschnittlich zwischen der dickeren Wandung und der dünneren Wandung gekrümmter Endab­ schnitt möglich, der dann bevorzugt eine teilkreisförmige Innenkontur jenes Querschnittes oder eine parabelartige In­ nenkontur aufweist.According to the invention there is also a cross-section between the thicker wall and the thinner wall curved end cut possible, which then preferably a part-circular  Inner contour of that cross section or a parabolic In has minor contour.

Wenn es sich nicht um komplizierte Formen handelt, werden Aluminiumhohlprofile in der IHU-Anlage auf Endmaß expan­ diert. Bisher werden auf diese Weise die Ausgangsprofile mit 1 bis 2% Untermaß verarbeitet. Die Erfindung erfasst auch eine neue Berechnung, die den Ansprüche 8 und 9 zu entnehmen ist; die Dimensionierung der Ausgangsprofile kann durch folgende Gleichungen erfolgen:
If the shapes are not complex, hollow aluminum profiles are expanded to their final dimensions in the hydroforming plant. So far, the original profiles with 1 to 2% undersize have been processed in this way. The invention also covers a new calculation which can be found in claims 8 and 9; The dimensioning of the initial profiles can be done using the following equations:

Ausgangsprofil = Endmaß - elastische Dehnung - obere Toleranz (1)
Initial profile = final dimension - elastic elongation - upper tolerance (1)

Lend.0,990- ToloT ≦ L ≦ Lend.0,999-ToloT (2)L end .0.990-Tol oT ≦ L ≦ L end .0.999-Tol oT (2)

Durch die Auswahl eines nach dieser Rechnung -bevorzugt mit der Vorrichtung nach Anspruch 10 - vorgefertigen Werk­ stücks werden folgende Vorteile erzielt:
By selecting a workpiece prefabricated according to this calculation, preferably with the device according to claim 10, the following advantages are achieved:

  • - Eckradien werden besser ausgeformt;- Corner radii are better shaped;
  • - die Rissanfälligkeit wird geringer;- The susceptibility to cracking is reduced;
  • - es wird weniger Innendruck zum Ausformen benötigt;
    dies führt zu    - less internal pressure is required for molding;
    this leads to
  • - einer kleineren Presse,- a smaller press,
  • - Energieersparnis,- energy saving,
  • - geringeren Zuhaltekräften.- lower locking forces.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:Further advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Hohlprofil; Fig. 1 shows a cross section through a hollow profile;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1; FIG. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1;

Fig. 3, 4 weitere Ausgestaltungen des in Fig. 2 darge­ stellten Querschnitts. Fig. 3, 4 further embodiments of the presented in FIG. 2 Darge cross section.

Beim sogenannten Innenhochdruck-Umformen (IHU) wird ein - aus einer Aluminiumlegierung auf dem Wege des Strangpres­ sens erzeugtes - Hohlprofil 10 durch einen in seinem Pro­ filraum 12 eingestellten Innendruck aufgeweitet. Das Hohl­ profil 10 weist zwei Stirnwände 14, 14 a einer Wanddicke a von 2 ± 0,2 mm auf, die in einem äußeren Abstand b von hier etwa 74 mm an eine zu ihnen rechtwinkelig verlaufende Sei­ tenwand 16 angeformt sind. Die Gesamtlänge e dieser einends mittels einer Außenrippe 18 verlängerten Seitenwand 16 mißt hier etwa 95 mm.In so-called hydroforming (IHU), a hollow profile 10 - produced from an aluminum alloy by extrusion - is expanded by an internal pressure set in its profile space 12 . The hollow profile 10 has two end walls 14 , 14 a with a wall thickness a of 2 ± 0.2 mm, which are formed at an outer distance b from here about 74 mm to a right-angled side wall 16 . The total length e of this side wall 16, which is extended at one end by means of an outer rib 18 , measures here about 95 mm.

Die Stirnwände 14 und 14 a sind von unterschiedlicher Länge f (etwa 51 mm) und f1 (etwa 58 mm), so dass die zweite Sei­ tenwand 16 a des Hohlprofils 10 in einem Außenwinkel w von etwa 85° zur Ebene der kürzeren Stirnwand 14 geneigt ist. In den an die Stirnwände 14, 14 a anschließenden Endab­ schnitt 20 einer Länge h von 15 mm der Seitenwände 16, 16 a beträgt deren Wanddicke i 1,8 ± 0,2 mm und geht dann an ei­ ner Innenstufe 22 auf eine Wanddicke n von 1,5 ± 0,2 mm zu­ rück. Der Übergang zwischen den Endabschnitten 20 der Sei­ tenwände 16, 16 a und den Stirnwänden 14, 14 a ist jeweils ge­ rundet. The end walls 14 and 14 a are of different lengths f (approximately 51 mm) and f 1 (approximately 58 mm), so that the second side wall 16 a of the hollow profile 10 is at an external angle w of approximately 85 ° to the plane of the shorter end wall 14 is inclined. In the end walls 14 , 14 a adjoining Endab section 20 with a length h of 15 mm of the side walls 16 , 16 a , their wall thickness i is 1.8 ± 0.2 mm and then goes to an internal step 22 to a wall thickness n of 1.5 ± 0.2 mm back. The transition between the end portions 20 of the side walls 16 , 16 a and the end walls 14 , 14 a is rounded ge.

Fig. 2 verdeutlicht eine Ecke 22 des Hohlprofils 10, die von der Stirnwand 14 a und dem angrenzenden Endabschnitt 20 konstanter Wanddicke i der Seitenwand 16 gebildet wird, wo­ bei letzterer bei der Innenstufe 24 in den dünneren Ab­ schnitt der Seitenwand 16 übergeht. Fig. 2 illustrates a corner 22 of the hollow profile 10 , which is formed by the end wall 14 a and the adjacent end portion 20 constant wall thickness i of the side wall 16 , where in the latter at the internal step 24 in the thinner section from the side wall 16 passes.

Die Ecke der Fig. 3 zeigt einen sich von der Stirnwand 14 a weg konisch verjüngenden Endabschnitt 20a der Länge h1, Fig. 4 einen innenseitig gekrümmt in die Stirnwand 14 a übergehenden Endabschnitt 20 b parabelähnlicher Kontur.The corner of FIG. 3 shows an end portion 20 a of length h 1 tapering away from the end wall 14 a , FIG. 4 shows an end portion 20 b which is curved on the inside into the end wall 14 a and parabolic-like contour.

Claims (10)

1. Hohlprofil od. dgl. Werkstück aus einer Metallegierung mit Eckbereiche bildenden Stirn- und Seitenwänden un­ terschiedlicher Dicke, das durch in seinem Profilraum mittels eines strömbaren Wirkmedium erzeugten Innen­ hochdruck behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an die dickere Wandung (Dicke a) der die Ecke (22) bildenden Paarung aus Stirnwand (14, 14 a) und Sei­ tenwand (16, 16 a) ein von der Ecke ausgehender Endab­ schnitt (20, 20 a, 20 b) der dünneren Wandung (Dicke n) anschließt, dessen Dicke (i) jener der dickeren Wan­ dung etwa entspricht.1. Hollow profile or the like. Workpiece made of a metal alloy with end and side walls forming corner areas of different thickness, which is treated by high pressure generated in its profile space by means of a flowable active medium, characterized in that the thicker wall (thickness a) the corner ( 22 ) forming pairing of the end wall ( 14 , 14 a ) and Be tenwand ( 16 , 16 a ) a starting from the corner Endab section ( 20 , 20 a , 20 b ) of the thinner wall (thickness n), whose Thickness (i) corresponds approximately to that of the thicker wall. 2. Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (h, h1) des Endabschnittes (20, 20 a, 20 b) der dünneren Wandung (16, 16 a) etwa 10 bis 30 mm, bevorzugt 12 bis 20 mm, beträgt.2. Hollow profile according to claim 1, characterized in that the length (h, h 1 ) of the end section ( 20 , 20 a , 20 b ) of the thinner wall ( 16 , 16 a ) is approximately 10 to 30 mm, preferably 12 to 20 mm , is. 3. Hohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Dicke (i) des Endabschnittes (20) konstant ist und dieser an einer Innenstufe (24) in den dünneren Bereich der dünneren Wandung (16, 16 a) übergeht.3. Hollow profile according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness (i) of the end portion ( 20 ) is constant and this merges at an inner step ( 24 ) in the thinner region of the thinner wall ( 16 , 16 a ). 4. Hohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein sich querschnittlich von der dickeren Wan­ dung (14, 14 a) weg verjüngenden Endabschnitt (20 a).4. Hollow profile according to claim 1 or 2, characterized by a cross-sectionally from the thicker wall ( 14 , 14 a ) tapering away end section ( 20 a ). 5. Hohlprofil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen querschnittlich zwischen der dickeren Wan­ dung (14, 14 a) und der dünneren Wandung (16, 16 a) ge­ krümmten Endabschnitt (20 b). 5. Hollow profile according to claim 1 or 2, characterized by a cross-section between the thicker Wan extension ( 14 , 14 a ) and the thinner wall ( 16 , 16 a ) GE curved end portion ( 20 b ). 6. Hohlprofil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine teilkreisförmige Innenkontur des Querschnittes.6. Hollow profile according to claim 5, characterized by a Partially circular inner contour of the cross section. 7. Hohlprofil nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine parabelartige Innenkontur des Querschnittes.7. Hollow profile according to claim 5, characterized by a parabolic inner contour of the cross section. 8. Verfahren zum Herstellen eines Profiles aus Leichtme­ tall, vor allem aus einer Aluminiumlegierung, insbe­ sondere eines Profils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den folgenden Schritten:
  • a) Ermitteln zumindest eines Maßes eines Ausgangs­ profils,
  • b) Herstellen des Ausgangsprofils mit dem Maß nach Schritt (a),
  • c) Verformen des Ausgangsprofils auf ein im Endmaß aufweisendes Endprofil, insbesondere durch In­ nenhochdruck-Umformen,
wobei Schritt (a) in Abhängigkeit vom Endmaß abzüglich einer elastischen Dehnung abzüglich eines oberen Tole­ ranzmaßes durchgeführt wird.8. A method for producing a profile from Leichtme tall, especially from an aluminum alloy, in particular a profile according to one of claims 1 to 7, with the following steps:
  • a) determining at least one dimension of an initial profile,
  • b) producing the starting profile with the dimension according to step (a),
  • c) deforming the initial profile to a final profile that has a final dimension, in particular by forming in high pressure,
wherein step (a) is carried out depending on the final dimension minus an elastic elongation minus an upper tolerance dimension. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaß des Ausgangsprofils mittels der Formel
Lend.0,990- ToloT ≦ L ≦ Lend.0,999-ToloT
ermittelt wird,
worin:
L das Ausgangsmaß,
Lend das Endmaß,
ToloT das obere Toleranzmaß. 9. The method according to claim 8, characterized in that the starting dimension of the starting profile by means of the formula
L end .0.990-Tol oT ≦ L ≦ L end .0.999-Tol oT
is determined
wherein:
L the initial dimension,
L end the final dimension
Tol oT the upper tolerance measure . 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Her­ stellen eines Profiles aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, gekennzeichnet durch
  • 1. Mittel zum Bestimmen eines Ausgangsmaßes eines Ausgangsprofils,
  • 2. Mittel zum Herstellen des Ausgangsprofils,
  • 3. Mittel für das Expandieren des Ausgangsprofils, insbesondere für das Innenhochdruckumformen,
wobei die Mittel zum Bestimmen des Ausgangsmaßes des Ausgangsprofils zum Ermitteln einer Längendimension ausgebildet sind.10. An apparatus for performing the method for the manufacture of a profile made of light metal, in particular made of an aluminum alloy, characterized by
  • 1. means for determining an initial dimension of an initial profile,
  • 2. Means for producing the initial profile,
  • 3. means for expanding the initial profile, in particular for hydroforming,
wherein the means for determining the initial dimension of the initial profile are designed to determine a length dimension.
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