DE2113235C3

DE2113235C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen eines integralen Hohlniets an einem Blechteil

Info

Publication number: DE2113235C3
Application number: DE2113235A
Authority: DE
Inventors: H H Diekhoff; F R Schultz
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Howmet Aerospace Inc
Priority date: 1970-03-18
Filing date: 1971-03-18
Publication date: 1978-06-29
Also published as: ZA711494B; DE2113235B2; FR2083394A1; JPS5239353B1; GB1303234A; CA948490A; SE376181B; DE2166587A1; FR2083394B1; DE2113235A1; US3750606A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines integralen Hohlniets mit Wandschwächung an einem Blechteil gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch I bzw. 2.

Die Verbindung eines Blechteils mit einem anderen Element kann vielfach vorteilhaft mit Hilfe eines Hohlniets vorgenommen werden, der integrd an dem Blechteil ausgebildet worden ist. Es ist bekannt, derartige Verbindungen an Behälterstirnwänden vorzusehen, welche geschwächte entfernbare Bereiche und hieran befestigte Abziehstreifen aufweisen, um das Abheben der Stirnwand zum Zwecke des Zugriffes zum Behälterinhalt zu erleichtern. Hohlniete sind vielfach beträchtlichen Kräften während des Ziehvorganges, der eigentlichen Vernietung und der Handhabung des Abziehstreifens ausgesetzt und müssen daher eine ausreichende Festigkeit haben, um diese Kräfte auszuhalten. Aus diesem Grund erfolgt die Formung des Hohlniets an einem Blechteil, z. B. aus Aluminium, häufig in einem mehrstufigen Ziehvorgang, wobei in der ersten Stufe das Metal' zu einer hohlen Auswölbung oder einem Vorsprung mit wesentlich größerem Durchmesser als der fertige Hohlniet tiefgezogen wird. Durch diesen Tiefziehvorgang entsteht eine Auswölbung mit verringerter Wandstärke in bezug auf den Rest des Blechteils, worauf die Auswölbung in einem zweiten Formungsschritt zu einem Hohlniet mit einer oberen Querwand und einer seitlichen zylindrischen Wand zurückgeformt wird.

Sofern ein solcher Hohlniet an einer leicht zu öffnenden Stirnwand eines Behälters vorgesehen werden soll, wird ein mit einer entsprechenden Öffnung versehener Abziehstreifen über dem Hohlniet angeordnet und dieser dann gestaucht, so daß er einen vergrößerten Kopf erhält, der den Abziehstreifen umgreift. Eines der Hauptprobleme bei der Bildung des Niets und dessen Vernietung besteht darin, daß der Niet häufig keine gleichmäßige Wanddicke aufweist und infolgedessen leicht durch Materialbruch während der Rückformungsstufe versagt. Eine weitere kritische Phase, bei der Brüche auftreten können, ist die eigentliche Vernietung zur Verbindung des Blechteils mit dem Abziehstreifen. Schließlich können die beträchtlichen auf den Nietkopf während der Betätigung des Abziehstreifens ausgeübten Kräfte ebenfalls zu einem Bruch des Niets statt zu einer Entfernung des abtrennbaren Bereiches der Behälterstirnwand führen. Alle derartige Versagensursachen sind durch Unterschreiten einer bestimmten minimalen Materialwanddicke am Niet bedingt.

Besondere Bedeutung erlangen die erwähnten Probleme bei öffnungsvorrichtungen für die Behälterstirnflächen, die aus dünnem Aluminiumblech mit einer Dicke von etwa 0,2 bis 0,23 mm gebildet werden. Die Forderung nach einer bestimmten minimalen Wanddikke für den Hohlniet zur Schaffung einer ausreichenden Nietfestigkeit hat die aus wirtschaftlichen Gründen gewünschte Anwendung von dünnem Blechmaterial jedoch begrenzt. Eine weitere Schwierigkeit besteht bei Behältern, welche eine öffnungsvorrichtung aufweisen, durch die im wesentlichen die gesamte Behälter-Stirnwand entfernt werden kann. Vorzugsweise wird hierzu eine einzige längs des Umfanges der Behälterwand sich erstreckende Schwächungslinie vorgesehen, welche dicht am Falzrand des Behälters läuft. Die Bildung eines Hohlniets an einer nahe an der Falzlinie befindlichen Stelle bedeutet eine Beschränkung desjenigen Bereiches, von dem das Material während der Bildung der Auswölbung und Rückformung derselben abgenommen werden kann. Dies beschränkt den Durchmesser der während des ersten Ziehvorganges gebildeten Auswolbung, verringert die Menge an verfügbarem Material

und erfordert andere Wege, um eine ausreichende Wanddicke am Hohlniet vorzusehen. Eine weitere Schwierigkeit bei der Formung des Hohlniets liegt darin, daß die zürn Behälterinneren gewandte Oberfläche des Blechteils im allgemeinen mit einer Schutzschicht versehen ist, um eine Berührung zwischen Behälterinhalt und Behälterstirnwand zu vermeiden. Bei den bislang bekannten Formen von Hohlnieten besteht die Gefahr, daß die Schicht leicht beschädigt wird, so daß im Anschluß an die Nietbildung Ausbesserungsarbeiten erfoiilerlich sind.

Die erwähnten Probleme, die insbesondere dadurch bedingt sind, daß am Hohlniet bestimmte Wanddicken nicht unterschritten werden dürfen, werden auch bei dem Nietformungs verfahren nach der US-PS 33 66 086, die ebenfalls ein zweischrittiges Verfahren beschreibt, nicht zufriedenstellend gelöst, da die im ersten Tiefziehschritt gebildete Auswölbung mit einer entsprechender. Wanddickenverringerung so wie sie ist im zweiten Schritt in einen Hohlniet um- bzw. rückgeformt wird. Zwar erfolgt beim zweiten Formungsschritt eine gewisse Erhöhung der Dicke der Nietseitenwand dadurch, daß zur Bildung eines sich umfänglich des fertigen Hohlniets erstreckender und in der Ebene des Blechteils liegender Wandbereich durch Druck verdünnt wird, wobei das verdrängte Material in die Nietseitenwand fließt, doch führt dies nicht ίι einer weitestgehend gleichmäßigen Wanddicke am ^rertigen Hohlniet und sind für die Verdünnung und für das Fließen des Materials erhebliche Kräfte erforderlich. Ferner wird das verdrängte Material um KaiUen herumgeführt, so daß die Gefahr besteht, daß eine auf dem Blechteil aufgegebene Schutzschicht beschädigt wird, was Nacharbeiten und damit verbundene Kosten bedingt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit denen sich Hohlniete von im wesentlichen der gleichen Wandstärke wie der Rest des Blechteils bei geringem Kraftaufwand herstellen lassen, ohne daß bei den Verformungsvorgängen die Gefahr einer Beschädigung eventuell vorhandener Schutzbeschichtungen auf dem Blech besteht.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Bei der Erfindung wird somit in der ersten Tiefziehstufe nicht nur eine Auswölbung in Blechteil, sondern in Verbindung mit der Bildung der Wandschwächung durch Druckbeaufschlagung eines ringförmigen Bereiches der Auswölbung an dieser ein blasenartiger Vorsprung geschaffen, wobei das Fließen des Materials praktisch nur in Richtung des blasenartigen Vorsprunges erfolgt, so daß dieser im wesentlicher auf die Wanddicke des Restes des Blechmaterials trotz des Tiefziehvorgangs gebracht wird. In der zweiten Stufe wird die Auswölbung mit dem blasenartigen Vorsprung zum fertigen Hohlniet umgeformt, der somit sowohl an seiner Oberseite als auch seiner zylindrischen Seitenwand eine homogene Wandstärke im wesentlichen gleich der Wandstärke des Blechteils hat. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich starke Hohlniete mit beträchtlicher Wandstärke aus einem dünnen Blcchmaterial selbst dann herstellen, wenn der Niet dicht an einer Falzlinie oder einer Falzwand angeordnet hs werden muß. Ohne übermäßige Verringerung der Wandstärke des Hohlniets lassen sich dabei Niete mit beträchtlicher Höhe und Durchmesser herstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einem weiten Bereich von Metallblechen von verschiedener Dicke und aus verschiedenen Legierungen und Härtegraden anwendbar, wobei wegen des unidirektionalen Fließens des Materials eine Beeinträchtigung von eventuellen Schutzbeschichtungen auf dem Blech vermieden wird. Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt damit die eingangs erwähnten mit bisherigen Vorgehensweisen verbundenen Probleme. Da die Lage der Wandschwächung nach der Rückformung außerhalb des eigentlichen Hohlniets ist, kann hierdurch kein fehlerhafter Aufbau des Niets entstehen. Der rückgeformte Niet kann auf übliche Weise verarbeitet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit eine wirtschaftliche Herstellung, insbesondere von Hohlnieten an riehälterstirnwänden, die mit Abziehstreifen versehen werden sollen, da es insbesondere für die Verwendung von dünnem Blechmaterial geeignet ist.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruches 2.

Bei der Erfindung werden somit scharfe, das Fließen behindernde Richtungsänderungen vermieden, so daß die Bildung der Wandschwächung bzw. des blasenartigen Vorsprungs mit relativ geringem Kraftaufwand erfolgen kann.

Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 und 4.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht von einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zustand der bloßen Blechklemrnung,

F i g. 2 eine Ansicht der Vorrichtung im Zustand bei der ersten Tiefziehstufe,

Fig. 3 eine Ansicht der Vorrichtung im Zustand der Druckbeaufschlagung eines ringförmigen Bereiches der Auswölbung,

Fig.4 eine Seilenansicht von dem für die Vorrichtung nach F i g. 1 verwendeten Stempel,

F i g. 5 eine geschnittene Seitenansicht von einem am Blech ausgebildeten Nietvorformling nach der ersten Stufe,

Fig.6 eine geschnittene Detailansicht von einem Gegenwerkzeug für die Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 7 und 8 geschnittene Ansichten von den Werkzeugen zur Rückformung des Vorformlings nach Fig. 5 zu einem Hohlniet mit Darstellung der verschiedenen Werkzeugstellungen zu Beginn und Ende der Rückformungsstufe.

In F i g. 1 bis 3 ist die Arbeitsfolge beim Formen einer hohlen Auswölbung und die hierbei verwendete Vorrichtung schematisch gezeigt. Fig. 1 zeigt ein zwischen einem Stempel 4 und einem Gegenwerkzeug 6 eingeführtes Blech 2, welches aus einem Metall, wie Aluminium, bestehen kann. Der Stempel 4 ist in bezug auf das Gegenwerkzeug hin- und herbeweglich gelagert. Ein ringförmiger Niederhalter 10 ist so angeordnet, daß er den Stempel 4 unter Wahrung eines Abstandes umgibt. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Stempel 4 eine gekrümmte, das Blech berührende Oberfläche 16 und eine hieran nach hinten sich anschließende allgemein zylindrische Oberfläche 18. Der Niederhalter 10 besitzt eine ringförmige, das Blech haltende Oberfläche 22.

Das Gegenwerkzeug 6 hat eine axiale Ausnehmung 34, welche zum Teil durch eine Bohrung 30 gebildet wird, eine ringförmige Auflagefläche 32 für das Blech und eine zwischen Auflagefläche 32 und Bohrung 30

liegende konkave gewölbte Übergangsfläche 36. Am Übergang zwischen Bohrung 30 und Ubergangsfläche 32 bzw. Übergangsfläche 36 und Auflagefläche 32 sind Abrundungen 38 bzw. 40 ausgebildet. Die Abrundung 40 hat einen relativ großen Radius von vorzugsweise etwa 1,02 bis l,90mm, um eine freie Bewegung des Blechmaterials in das Gegenwerkzeug 6 während der ersten Ziehstufe zu ermöglichen. Die ringförmige Übergangsfläche 36 bewirkt nicht nur eine Führung für das während der ersten Ziehstufe zur Bildung der Auswölbung in das Gegenwerkzeug 6 gezogene Blech, sondern wirkt auch mit dem Stempel 4 bei der Bildung eines Vorsprungs an der Auswölbung mit.

In Fig. 1 ist das im wesentlichen flache Blech 2 eingeklemmt zwischen der Oberfläche 22 des Niederhalters i0 und der Auflagefläche 32 des Gegenwerkzeuges 6. Diese Klemmung, welche vorzugsweise radial außerhalb in Abstand von dem Bereich erfolgt, an dem die Auswölbung gebildet wird, reicht aus, um einen Schlupf während des ersten Ziehens im wesentlichen vollständig zu vermeiden. Sie dient auch dazu, das Blech 2 flach zu halten, um ein gleichmäßiges Ziehen der hohlen Auswölbung zu erreichen. In F i g. 1 ist der vordere Teil der Oberfläche 16 des Stempels 4 mit dem Blech in Berührung getreten.

In Fig. 2 bleibt das Blech 2 zwischen dem Niederhalter 10 und dem Gegenwerkzeug 6 eingeklemmt. Der Stempel hat sich nach unten in das Gegenwerkzeug 6 bewegt und durch Aufbau einer Spannung in dem Blech einen Teil desselben zu einer hohlen Auswölbung 42 gezogen, welche eine etwas verringerte Dicke in bezug auf den Rest des Bleches 2 haben kann.

In F i g. 3 ist zu sehen, daß der Umfang des Bleches weiter zwischen dem Niederhalter 10 und dem Gegenwerkzeug 6 gehalten wird. Der Stempel 4 hat sich weiter nach unten bewegt und den unteren Teil der Auswölbung zwischen der Oberfläche 16 und der ringförmigen konkaven Übergangsfläche 36 des Gegenwerkzeuges 6 mit Druck beaufschlagt, Die Bezugnahme auf den unteren Bereich der hohlen Auswölbung besagt den Teil, der dem Rest des Bleches 2 am nächsten liegt, während mit dem oberen Teil der Auswölbung ein Bereich gemeint ist, der von dem Rest des Blechs 2 weiter entfernt ist. Der Eingriff ist derart, daß ein durch Druck erzeugtes Fließen des Metalls stattfindet, um einen ringförmigen verdünnten Bereich 50 in dem unteren Teil der Auswölbung 42 vorzusehen. Die Form der das Blech berührenden Oberfläche 16 und der ringförmigen konkaven Übergangsfläche 36 ist so, daß im wesentlichen das gesamte von den ringförmigen verdünnten Bereich 50 verdrängte Material zu einem oberen Außenbereich 52 eines blasenartigen Vorsprunges 54 fließt und die Wanddicke des Vorsprunges gegenüber dem Bereich 50 erhöht Bei weiterer Abwärtsbewegung des Stempels 4 in das Gegenwerkzeug 6 findet eine fortschreitende Verdünnung des unteren Teils der Auswölbung 42 und folglich eine Verdickung des blasenartigen Vorsprunges 54 statt Das durch Druck erzeugte fortschreitende Fließen bewirkt daher ein ringförmiges Band von Material an der Basis der Auswölbung 42, welches dünner ist als der Rest der Auswölbung 42. Während der Betrag des Verdünnens teilweise von der Materialmenge abhängt, welche bewegt werden soll, darf das Verdünnen nicht so stark sein, daß dieser Teil der Auswölbung übermäßig geschwächt wird. Ein Rest in dem verdünnten Bereich von weniger als 0,15 mm ist allgemein unerwünscht. Der restliche Teil der Auswölbung 42 hat eine Dicke von im wesentlichen gleich der des Bleches 2. Da die endgültige Dicke der Auswölbung und des blasenartigen Vorsprungs in bezug auf den Rest des Bleches vom Betrag des Verdünnens während des Ziehvorganges wie auch von dem Betrag des während des Druckformens erzeugten Fließens des Materials abhängt, versteht es sich, daß die Wanddicke des Hohlniets von derjenigen des Blechs um einen bestimmten geringen Betrag abweichen kann, und solche Abweichungen sollen in dem hier verwendeten Ausdruck »Dicke im wesentlichen gleich der Blechdicke« eingeschlossen sein.

Infolge der fortschreitenden Arbeitsweise bei diesei ersten Ziehstufe ist das Volumen des während der Umformung bewegten Material ziemlich klein. Dies verringert wesentlich den Betrag der Werkzeugkraft, welche zum Formen erforderlich ist, und ermöglicht mit dem Fließen des Materials im wesentlichen in einer Richtung eine begrenzte Steuerung der Dicke des blasenartigen Vorsprungs. Das Vermeiden eines gleichzeitigen Verdünnens des ringförmigen Bandes und der Ersatz eines fortschreitenden Verdünnens bestimmter Abschnitte führt zu einer Verringerung der Zerstörung einer nicht gezeigten Beschichtung, welche auf der zu dem Stempel 4 zugewandten Oberfläche des Bleches aufgebracht sein kann.

Nach Beendigung der ersten Ziehitufe zur Bildung der Auswölbung mit dem Vorsprung wird der Stempel 4 zurückgezogen. Der Niederhalter 10 und das Gegenwerkzeug 6 werden dann voneinander getrennt, um das Blech 2 freizugeben, welches nun einen blasenartigen Vorsprung von im wesentlichen der Wanddicke außerhalb des ringförmigen verdünnten Bereiches 50 aufweist.

In F i g. 4 bis 6 sind Einzelheiten des Stempels 4, des Gegenwerkzeugs 6 und des Vorsprunges 54 gezeigt. In F i g. 7 ist zu sehen, daß der Vorsprung 54 einen relativ schmalen ringförmigen verdünnten Bereich 50 in seinem unteren Teil aufweist. Außerhalb dieses verdünnten Bereiches 50 ist die Dicke des Vorsprunges 54 im wesentlichen gleich derjenigen des Bleches 2.

Das Gegenwerkzeug 6 ist, wie F i g. 6 zeigt, mit einer ringförmigen konkaven Ubergangsfläche 36 versehen weiche einen Krümmungsradius Λ' um einen Mittelpunkt O aufweist, der auf der Mittellängsachse des Gegenwerkzeuges 6 außerhalb der Blechauflagefläche 32 liegt. Die umgekehrt gekrümmten Rundungen 38,4C haben Radien R¹, R³, welche wesentlich kleiner als R^] sind. Die Durchmesser längs der ringförmigen konkaven Übergangsfläche 36 sind größer als der Durchmesser D¹ längs der die Bohrung 30 bildenden Wand. Damii ergibt sich ein Gegenwerkzeug 6, dessen konkav gekrümmte Ubergangsfläche 36 in bezug auf du Blechauflagefläche 32 vertieft ist, in bezug auf die die Bohrung 30 bildende Wand außen angeordnet ist unc die einen größeren Durchmesser als die Bohrung 30 hat

Eine Ausführung des Stempels 4 ist im einzelnen ir Fig.4 gezeigt Während die konvexe das Bled berührende Oberfläche 16 auch einen einzigen Krüm mungsradius haben kann, setzt sie sich vorzugsweise aui Bereichen mit unterschiedlichen Radien zusammen. Di< verschiedenen Radien tragen wesentlich dazu bei, eil übermäßiges Verdünnen der Auswölbung an dei äußeren Teil des Stempels 4 während der erstei Ziehstufe zu verhindern. In der gezeigten Ausführunj hat ein Bereich S¹ benachbart der Mittellängsachsi einen Radius A⁴Um einen Mittelpunkt O. Ein Bereich S welcher radial außerhalb des Bereiches 5¹ nahe an

Radius R⁵ um einen Mittelpunkt C⁵, und ein Bereich S¹ hat einen Radius Κ> um einen Mittelpunkt O. Der Radius R* ist größer als der Radius R⁵, welcher seinerseits größer als der Radius Λ⁶ ist. Es ist zu bemerken, daU die Mittelpunkte O und O der Radien R' und R* beide auf der Mittellängsachse des Stempels 4 liegen. Die Krümmung der das Blech berührenden Oberfläche 16 in Verbindung mit der Krümmung der konkaven Übergangsfläche 36 ergibt ein ringförmiges fortschreitendes Verdünnen durch Druck des hohlen Niets, um ein Fließen des Materials im wesentlichen vollständig in den Vorsprung 54 zu erzeugen.

In der dargestellten Form hat die zylindrische Oberfläche 18 des Stempels 4 einen Durchmesser O², welcher größer als der Durchmesser D^] der Bohrung des Gegenwerkzeuges 6 ist. je nach Änfangsdicke des Bleches 2 und der gewünschten Wanddicke des Vorsprunges kann die Konfiguration der Formen leicht geändert werden. Die vergrößerte Dicke der Wand des blasenartigen Vorsprunges ist jedoch das Ergebnis eines Fließens von Material von der Basis der Auswölbung nach oben in andere Bereiche. Dieses Fließen wird über Druck an einem ringförmigen unteren Bereich der Auswölbung eingeleitet und durch kontinuierliches fortschreitendes Verdünnen zum oberen Teil des Vorsprunges oder der Blase beendet.

F i g. 7 und 8 betreffen die Werkzeuggruppe zum Rückformen des Vorsprunges 54 in einen Niet 60. Ein Werkzeug 62 hat einen Basisteil 64 und einen nach oben ragenden zylindrischen Ziehteil 66, der in einer konvexen das Blech berührenden Fläche 68 endet. Ein Werkzeug 70 hat eine zylindrische Bohrung 72 und eine äußere Abstützflache 74 mit einer abgerundeten Obergangskante 76. Beim Rückformen des hohlen Vorsprunges 54 erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug 62 und dem Werkzeug 70 bei zwischenliegendem hohlen Vorsprung. F i g. 7 zeigt den Vorgang bei Beginn der Relativbewegung, während F i g. 8 den Zustand angibt, nachdem der Vorsprung 54 im wesentlichen entsprechend der Form der Teile 66 und 68 des Werkzeuges 62 rückgeformt worden ist. In dieser Stufe drückt das Werkzeug 70 das Material über dem Vorsprung 54 nach unten. In dieser endgültigen Lage wird das den Hohlniet 60 umgebende Blech 2 zwischen der ringförmigen Fläche des Basisteils 64 des Werkzeuges 62 und der ringförmigen Oberfläche 74 des Werkzeuges 70 gehalten. Während des Rückformens dient der ringförmige verdünnte Bereich 50 als Begrenzung, so daß ein Fließen von Material in die Teile des Bleches 2 um den Niet verhindert wird. Der ringförmige verdünnte Bereich 50 kommt in dem horizontalen Umfangsbereich zu liegen und bildet weder einen Teil der Seitenwand 78 noch der Querwand 80 am fertigen Niet Es ist weiter zu erkennen, daß die Dicke der Wand des Niets im wesentlichen gleich der Dicke des Bleches 2 ist

Zum Befestigen eines nicht gezeigten Abziehstreifens an dem mit einem integralen, mit der oben beschriebenen Vorrichtung gebildeten Hohlniet versehenen Blech wird das Blech auf einem Nietamboß gelegt, welcher eine ringförmige Auflagefläche und einen in den Hohlraum des Niets 60 eindringenden Vorsprung aufweist Ein ringförmiger Andruckteil wirkt mit der Auflagefläche am Amboß zusammen, um den Abziehstreifen gegen das Blech zu drücken. Danach wird ein Nietstempel, der konzentrisch und relativ zum Andruckteil beweglich angeordnet ist, nach unten bewegt, wobei Umfang der Oberfläche 16 angeordnet ist, hat einen sich der Hohlniet durch eine öffnung im Abziehstreifen erstreckt und dieser mit dem Blech in Flächenberührung steht. Eine fortschreitende Abwärtsbewegung des Nietstempels bewirkt, daß dieser in Eingriff mit dem Niet kommt und diesen axial so staucht, daß sein Kopf einen vergrößerten Durchmesser erhält, so daß er den Abziehstreifen übergreift und diesen mit dem Blech verbindet. Im übrigen wird hinsichtlich weiterer

ίο Merkmale des Aufbaues der Betätigungswerkzeuge und der Vorgehensweise zum Befestigen eines Abziehstreifens an dem Hohlniet auf die DT-OS 2113 235 verwiesen.

Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen eines Hohlniets an dünnem Blech ohne erforderliches Ausbessern einer Schuizschichi aus . diesem nachzuprüfen, wurden Versuche durchgeführt.

Beispiel 1

Eine Anzahl von Stirnflächen von Aluminiumdosen mit einer Dicke von 0,254 mm wurden mit Auswölbung mit Vorsprung mit einem Durchmesser von 11,4 mm und einer Höhe von 3,18 bis 3,43 mm versehen. Der ringförmige verdünnte Bereich nahe der Basis der Auswölbung hatte eine Dicke von 0,19 mm bis 0,203 mm, während der Rest der Auswölbung eine Dicke von 0,241 mm hatte. Nachdem die Auswölbung in einen Hohlniet rückgeformt war, war der ringförmige verdünnte Bereich 2,54 mm von der Basis des Niets entfernt angeordnet Der unverarbeitete Hohlniet hatte eine Höhe von 3,05 bis 3,18 mm. Die Niete hauen am Kopf eine Restdicke von 0,203 mm. Bei den Stirnflächen wurden verschiedene Aluminiumlegierungen verwendet, in allen Fällen lag ein annehmbar fesler Niet vor.

Beispiel 2

Eine Anzahl von Stirnflächen aus dünnerem Material wurden in leicht zu öffnende Behälterstirnflächen umgearbeitet Die Stirnflächen besaßen eine Dicke von 0,203 mm und wurden aus der Aluminiumlegierung hergestellt Der Durchmesser der Auswölbung mit Vorsprung betrug 8,0 mm und die Höhe betrug 2,03 bis 2,16 mm. Der verdünnte Bereich hatte eine Restdicke von etwa 0,152 mm. Der Niet hatte am Kopf eine Restdicke von 0,102 bis 0,114 mm, und der verdünnte Bereich war von der Basis des Niets um ungefähr 1,52 mm radial nach außen entfernt Diese Niete ergaben die gewünschte Nietfestigkeit und arbeiteten wie gewünscht.

Beispie! 3

Eine Anzahl von Stirnseiten für Aluminiumdosen aus einer Aluminium-Legierung wurden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in leicht zu öffnende

SS Stirnflächen umgearbeitet Das Metall hatte eine Dicke von 0343 mm. Auswölbung mit Vorsprüngen von einer Höhe von etwa 2,41 bis 2,79 mm wurden erzeugt Diese wurden in Hohlniete mit einer Höhe von 2,41 bis 2,80 mm rückgeformt Die Niete wurden zum Anbringen eines Abziehstreifens verarbeitet Die sich ergebenden Nietenköpfe hatten einen mittleren Durchmesser von 3,89 mm und eine Querwanddicke von im Mittel 0,254 mm mit einer minimalen Dicke von etwa 0,203 mm. Die resultierenden Stirnflächen hatten Niete

f>5 von beträchtlicher Festigkeit, welche keine übermäßige Schwächung aufwiesen und erfolgreich ohne Bruch verwendet wurden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

809 626/134

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Formen eines integralen Hohlniets mit Wandschwächung an einem Blechteil, bei dem in einer ersten Stufe durch Tiefziehen eine Auswölbung des Bleches gebildet wird und in einer zweiten Stufe die Auswölbung zum Hohlniet in einem weiteren Tiefziehvorgang umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand- ίο Schwächung im Anschluß an das Tiefziehen durch Druckbeaufschlagung eines ringförmiger Bereichs der Auswölbung unter Bildung eines blasenartigen Vorsprungs auf der Auswölbung in der ersten Stufe erfolgt und der blasenartige Vorsprung in der zweiten Stufe durch Tiefziehen weiter verformt wird.

2 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer ersten Werkzeuggruppe mit einem eine konvex gekrümmte Stirnfläche aufweisenden Stempel, einem Niederhalter und einem Gegenwerkzeug mit einer zentralen Bohrung zur Bildung eines Nietvorformlings, sowie einer zweiten Werkzeuggruppe mit einem Ziehdorn zum Weiterziehen und Umformen des Vorfonnlings in den fertigen Niet, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (30) des Gegenwerkzeuges (6) einen kleineren Durchmesser als der Stempel (4) aufweist und zwischen Blechauflagefläche (32) des Gegenwerkzeuges und Bohrung (30) eine konkav gewölbte Übergangsfläche (36) ausgebildet ist, wobei der Krümmungsradius (R*) der Stirnfläche (16) des Stempels (4) und der Krümmungsradius (R¹) der konkaven Übergangsfläche (36) so aufeinander abgestimmt sind, daß zwischen Stempel (4) und Gegenwerkzeug (6) ein Formspalt mit ringförmiger Verengung unter das Maß der Ausgangsblechdicke bildbar ist, und daß der Ziehdorn (66) der zweiten Werkzeuggruppe (62, 70) eine konvex gekrümmte Stirnfläche aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (C4) des Krümmungsradius (R*) der das Blech berührenden Stirnfläche (16) des Stempels (4) auf dessen Mittel-Längsachse und der Mittelpunkt (Cl) des Krümmungsradius (R¹) der konkav gewölbten Übergangsfläche (36) des Gegenwerkzeugs (6) auf der Verlängerung der Werkzeuglängsachse außerhalb der Blechauflagefläche (32) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich um die Mittellängsachse des Stempels (4) erstreckender erster Bereich (54) der das Blech berührenden Stirnfläche (16) den Krümmungsradius (R*) und ein radial außerhalb des ersten Bereiches liegender zweiter Bereich (55) einen Krümmungsradius (R⁵) hat, wobei der erste Krümmungsradius (R*) größer als der zweite Krümmungsradius (R⁵) und der Krümmungsradius (R¹) der konkav gewölbten Übergangsfläche (36) des Gegenwerkzeuges (6) kleiner als der erste Krümmungsradius (R*) des Stempels (4) ist.