DE2118207C3 - Preßform mit mehreren, gleitbeweglich in einem Gehäuse angeordneten Matrizen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßform mit mehreren gleitbeweglich in einem Gehäuse angeordneten Matrizen für rohrförmige Ausgangs werkstücke, in denen die Ausgangswerkstücke zugleich von innen zur Erzeugung eines Radialdruckes und über Kolben an beiden Enden zur Erzeugung eines Axialdruckes mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden.

Eine derartige Pnißform ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 77 181 bekannt; sie besitzt aber verschiedene Druckmittelquellen für den Verformungsdruck. Es handelt sich um eine Primär-Druckmittelquelle und eine Sekundär-Druckmittelquelle, die beide als Hydropumpen ausgebildet sind. Mit Hydropumpen ist zwangsläufig nur ein relativ langsames Verformen der

•to Werkstücke möglich. Dabei muß gleichzeitig mit viel Geschick der Druck der beiden Hydropumpen geregelt werden, sonst ergibt sich eine ungleichmäßige zum Ausschuß des Werkstückes führende Verformung. Das ist darauf zurückzuführen, daß andernfalls ein relativ

<5 kurzer Axialbereich des Werkstückes übermäßig starke radiale Verformung erhält, ohne daß dabei eine ausreichende axiale Materialnachlieferung gesichert ist Die mangelnde Materialnachlieferung aus axialer Richtung bewirkt ein Einschnüren des Werkstückes.

Aus der Einschnürung resultiert eine Schwachstelle, die zum Ausschuß des Werkstückes führt

Hinzu kommt, daß die bekannte Vorrichtung infolge der langen Verformungsdauer und der damit verbundenen Beaufschlagung mit hydraulischem Druck zwangs- läufig einen großen Leckverlust besitzt Dem Leckverlust muß mit erheblichem baulichem Aufwand begegnet werden.

Ferner ist zu berücksichtigen, daß beim axialen und radialen Werkstückverformen eine Reibung zwischen dem Werkstück und der Matrizenoberfläche entsteht Diese Reibung führt zu Schäden der Werkstückoberfläche, wenn der Reibungsweg ein bestimmtes Maß überschreitet Das ist aber in der bekannten Preßform bei der Herstellung großer Werkstücke mit hohen

Verformungsgraden unvermeidbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Preßform zu schaffen, in der sich auch große Werkstücke mit umfangreicher Verformung genau

herstellen lassen, ohne daß die MaQgenauigkeit von einer besonderen Regelung der Druckflüssigkeit abhängt.

Nach der Erfindung wird das — ausgehend von einer Preßform mit mehreren, gleitbeweglichen am Gehäuse angeordneten Matrizen — dadurch erreicht, daß das Verformen des Ausgangswerkstücks in an sich bekannter Weise mittels hydraulischer Druckstöße erfolgt und die Matrizen und Kolben mit mindestens einer Rückstellvorrichtung für eine definierte Ausgangsstellung versehen sind.

Bekannt ist aus der britischen Patentschrift 12 03 410 zwar eine Preßform zum Hochenergieumformen, die eine feststehende Matrize aufweist und in der das Werkstück sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung mittelba.· bzw. unmittelbar mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird. Diese Preßform besitzt jedoch den Nachteil, daß mit ihr nur relativ kleine Werkstücke verformt und geringe Verformungsgrade erreicht werden können, wenn an das Werkstück besondere Anforderungen gestellt werden. Dazu gehört z. B. eine besonders gleichmäßige Materialstärke nach dem Verformen.

Die erfindungsgemäße Verformung mittels r_Tn sich bekannter hydraulischer Druckstöße bewirkt ein explosionsartiges Verformen, d.h. sie verkürzt die Verformungszeit auf wenige Millisekunden. Dabei zeigt sich, daß das Verformen mit hydraulischen Druckstößen und einer definierten Ausgangsstellung für die Kolben wesentlich genauer als ein langsames Verformen ist Der auf die Werkstücke wirkende Axialdruck der Kolben kann mit Hilfe einer den Durchgang des Druckmediums steuernden öffnung in den Kolben leicht und genau auf den Innendruck bzw. Radialdruck abgestimmt werden.

Im einzelnen besteht die erfindungsgemäße Preßform aus Matrizen, die eine Gruppe bilden, an deren beiden äußeren Enden Kolben angeordnet sind. Die Kolben drucken ein in den Matrizen liegendes, rohrförmiges Werkstück an beiden Enden in dessen Längsrichtung zusammen. Sie sind z. B. gleitbeweglich in dem Formengehäuse gelagert und durch entsprechende Erhebung und/oder Vertiefungen zugleich als Matrizen ausgebildet Des weiteren gehören vorzugsweise Arretierungsvorrichtungen zu den Matrizen und Kolben. Die Arretierungsvorrichtungen bestehen aus Arretierungsstiften und Federn, die in Nuten greifen und die Kolben und Matrizen vor Beginn den Verformungsvorganges in ihrer Ausgangsstellung in dem Formengehäuse festgehalten, jedoch mit Beginn der Verformung dem Druck der Kolben nachgeben und deren Bewegung und die der Matrizen erlauben.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind darüber hinaus zwischen den Matrizen elastische Glieder angeordnet Die elastischen Glieder bestehen aus Gummipuffern, die in Ausnehmungen der Matrizen eingelassen sind und zusammengedrückt werden, wenn sich die Matrizen gegeneinander bewegen und die Matrizen beim Einbau eines neuen Werkstückes selbsttätig in ihre Ausgangsstellung bringen.

Um eine Bewegung der Matrizen zu ermöglichen, ist der zwischen jeweils zwei Matrizen in der Ausgangs-Stellung liegende Spalt durch eine Nut und eine öffnung im Formengehäuse mit der das Formengehäuse umgebenden Atmosphäre verbunden, so daß die sich in dem Spalt befindende Luft zwischen sich gegeneinander bewegenden Matrizen entweichen kann.

Nach Einsetzen eines neuen, rohrförmigen Werkstük-

kes in die Preßform wird jeweils Wasser über Zuführungen eingefüllt, wobei Dichtungen einen Leckverlustverhindern.

Danach kann das Werkstück durch das Wasser hindurch an der Innenseite mit hydraulische , Druckstößen beaufschlagt werden. Unter dem gleichzeitig von den Kolben auf die Endflächen des Werkstückes ausgeübten Axialsdruck verformt sich dann das Werkstück ohne Verringerung seiner Wandstärke. Die Matrizen werden während des Verformens automatisch bewegt In der letzten Phase der Verformung liegen die Matrizen aneinander; danach wird das Werkstück in die gewünschte Endform gebracht, d. h. vor dem Abschluß der Verformung ist die axiale Bewegung der Matrizen is beendet Insgesamt gesehen ist die Verformung leicht einfach und von hohem Wirkungsgrad, wobei die Verwendung von Gummipuffern für die elastischen Glieder in Verbindung mit den zugehörigen Ausnehmungen gegenüber metallischen Federn den Vorteil der geringeren Gefahr einer Beschädigung durch die wirkende Axialkraft besitzt

Nach einem weiteren Merkmal der Frfindung wird der Teil der Werkstücke, der seine Fon« behalten soll, an der Außenfläche mit dem gleichen Druck wie an der Innenfläche beaufschlagt Diese zusätzliche Beaufschlagung verhindert durch Verringerung des Reibungswiderstandes, daß während des Verformens eine übermäßig hohe Axialkraft entsteht Gleichzeitig wird die Bewegung des Werkstückes in der Preßform erleichtert und demzufolge der Verformungswirkungsgrad vergrößert

Zur Erzeugung des Axialdruckes dienen auch an Werkstücken mit einem Teil, der seine Form behält Kraftkolben. Die Kraftkolben synchronisieren den Axialdruck mit dem Innendruck und tragen zur Verringerung des baulichen Aufwandes für die Matrizen bei. Vorzugsweise sind die Kraftkolben unmittelbar an den Matrizen beiderseits der Verformungsteile angeordnet und greifen die Kraftkolben zur Übertragung der Druckkräfte z. B. hakenförmig mit Anschlägen hinter die Werkstückenden.

Ferner sind die Kolben mit mindestens einer den Axialdruck steuernden öffnung versehen, durch die die Bewegung der Matrizen entsprechend den Erfordernissen der jeweiligen Verformung gesteuert werden kann.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Preßform mit zwei Matrizen vor Beginn der Verformung,

F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch die Preßform nach Beendigung der Verformung,

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Preßform mit einer Vielzahl von Matrizen vor Beginn der Ve; formung,

Fi g. 4 einen der F i g. 3 entsprechenden Längsschnitt durch die Preßform nach Beendigung der Verformung,

Fig.5 bis 7 vergrößerte Einzelansichtefe. von Einzelteilen der Preßform nach F i g. 3 und 4, F i g. 8 eine perspektivische Ansicht einer Matrize der Preßform nach F i g. 3 bis 7,

F i g. 9 einen Querschnitt durch das die Matrizen der Preßform nach Fig,3 bis 8 umgebende Gehiuse entlang der Linie IX-IX in Fi g. 3,

τι Fig. 10 bis 13 einen Längsschnitt durch mehrere Ausschnitte aus einer anderen erfindungsgemäßen Preßform, wobei der Längsschnitt und die Ausschnitte jeweils verschiedene Betriebsstellungen der Preßform

darstellen,

Fig. 14 bis 18 Längsschnitte durch eine weitere erfindungsgemäße Preßform mit beiderseits einer Mittelachse symmetrisch angeordneten Einzelteilen, wobei jedoch die Form der Matrizen nicht notwendigerweise symmetrisch ist,

Fig. 14 den Betriebszustand der Preßform unmittelbar nach dem Einbau des zu verformenden Werkstükkes,

Fig. 15 bis 17 verschiedene Betriebszustände vor Erreichen der endgültigen Form und

Fig. 18 den Betriebszustand nach Beendigung der Verformung und Erreichen der Endform,

Fig. 19 bis 21 Längsschnitte durch eine andere erfindungsgemäße Preßform, bei der alle Einzelteile symmetrisch beiderseits einer Mittelachse angeordnet sind, die Form der Matrizen jedoch nicht notwendigerweise symmetrisch ist,

Fig. 19 den Betriebszustand der Preßform nach Einbau eines Werkstückes vor Beginn der Verformung,

F i g. 20 den Zustand der Beendigung der Verformung und

Fig.21 den Betriebszustand nach Beendigung der Verformung.

Fig. 1 zeigt eine Preßform mit zwei Matrizen 2 zum Verformen von rohrförmigen! und im folgenden als Werkstück 1 bezeichnetem Material. Die beiden Matrizen 2 bilden zwei Formhälften, eine linke und eine rechte Formhälfte der Preßform, und sind in einer zylindrischen Führung 3 verschiebbar angeordnet. Das Werkstück 1 wird für die Verformung derart in die Matrizen 2 eingefügt, daß diese es am äußeren Umfang und zugleich jeweils mit einem Bund 4 an den Stirnflächen umschließen. Dabei wird das Werkstück 1 durch eingreifende Stempel 5 gehalten, die zur Abdichtung gegen das Werkstück 1 mit Dichtungsringen 6 versehen und an gleichfalls stempeiförmigen Trägern 7 befestigt sind.

Zwischen den das Werkstück 1 umschließenden Matrizen 2 befindet sich ein Spalt 8, der mit einer Bohrung 9 in der Führung 3 eine freie öffnung nach außen aufweist, d. h. über die Bohrung 9 mit der die Preßform umgebenden Atmosphäre verbunden ist.

Die Verformung erfolgt durch eine gleichzeitige Beaufschlagung der Matrizen 2 und des Werkstückes 1 mit einem hydraulischen Druck, wobei der zu den Matrizen 2 gehörende Teil des Druckes mit F bezeichnet ist und die Matrizen 2 gegeneinander drückt, d.h. das Werkstück 1 mit den Matrizen 2 in Längsrichtung zusammendrückt, während es gleichzeitig durch den übrigen Druck von innen nach außen in die Matrizen 2 gedrückt wird. Dadurch reicht ein Druckstoß mit langer Wellenlänge zum Verformen des Werkstükkes 1 aus.

Übliche Dichtungsringe 10 und 11 verhindern bei Verwendimg von Wasser zur Übertragung des Druckes auf die Matrizen 2 und das Werkstück 1 einen Leckverlust zwischen dem Werkstück 1 und den Matrizen 2 sowie zwischen den Matrizen 2 und deren Führung 3 trotz der Hohe des Druckes. Die Dichtungsringe 10 and an der Berührungsfläche der Matrizen 2 mit dem Werkstück 1 und die Dichtungsringe 11 an der Berührungsfläche der Matrizen 2 mit deren Führung 3 in die Matrizen 2 eingelassen.

Durch das in Fig. 1 dargestellte gleichzeitige Zusammendrucken der Matrizen 2 während der Dehnung des Ausgangsrohres 1, d.h. während des Verformen», wird das Werkstück 1 in die in Fig.2 dargestellte Form gebracht, ohne daß infolge Ubermaßi gcr Dehnung eine Einschnürung oder ein Bruch des Werkstückes 1 entstehen kann. Gegenüber der herkömmlichen Verformung von Werkstücken stellt das eine wesentliche Verbesserung dar. Demzufolge können mit den Matrizen 2 bei entsprechender Matrizenform auch Formteile aus solchen Werkstoffen hergestellt werden, die ihrer komplexen Form wegen mil herkömmlichen Vorrichtungen bisher noch nicht aus

ίο diesen Werkstoffen hergestellt werden konnten.

Nach F i g. 3 kann eine erfindungsgemäße Preßform aus einem Formengehäuse 21, Matrizen 22 und 25, die ein in diesem Fall mit 23 bezeichnetes Werkstück aufnehmen, und Arretierungen 24 bestehen, wobei die Matrizen 25 zugleich als Kolben ausgebildet sind. Das Formengehäuse besitzt einen zylindrischen Innenraum, in dem die Matrizen 22 und 25 verschiebbar angeordnet und in der dargestellten Ausgangsstellung durch die Arretierungen 24 gehalten sind. Die Matrizen 22 und 25 umschließen das Werkstück 23 und weisen an der dem Werkstück 23 zugewandten Innenfläche entsprechend der dem Werkstück 23 zu gebenden Form Yorspnlnge und/oder Vertiefungen auf. Das zu verformende Werkstück 23 ist ein übliches Metallrohr.

Einzelheiten der Arretierungen 24 sind in F i g. 5 dargestellt. Danach gehören zu jeder Arretierung 24 eine Feder 32 und ein Arretierungsstift 31, der mit der Feder 32 in einer Ausnehmung des Formengehäuses 21 verschiebbar gelagert ist und in der Arretierungsstel lung von der Feder 32 in eine Nut 34 der Matrizen 22 und 25 gedrückt bzw. bei einer Bewegung der Matrizen 22 und 25 gegen die Kraft der Feder 32 aus der Nut 34 in die Ausnehmung 33 gedrückt wird. Jede Matrize 22 und 25 besitzt eine Arretierung.

J5 In der Ausgangsstellung werden die Matrizen 22 und 25 von den Arretierungen 24 in einem gleichen Abstand voneinander gehalten, wobei die Matrizen 22 zwischen den zugleich als Kolben ausgebildeten Matrizen 25 in dem Formengehäuse 21 angeordnet sind und das

Werkstück 23 an beiden Stirnflächen mit einem Bund

umschließen, so daß es bei einer Beaufschlagung der

Matrizen 25 an deren einander abgewandten Seiten in Längsrichtung zusammengedrückt wird. Das Formengehäuse 21 ist mit zwei den Innenraum in

Längsrichtung verschließenden Deckeln 26 und 27 versehen, von denen der eine Deckel 27 eine Wassereinlaßöffnung 28 zur Beaufschlagung der zugleich als Kolben ausgebildeten Matrizen 25 und des Werkstückes 23 mit hydraulischem Druck aufweist

so Außerdem sind die Deckel 26 und 27 an der den Matrizen 25 zugewandten Fläche mit einer Ausnehmung versehen, so daß beim Einfüllen von Wasser 29 in den Innenraum des Formengehäuses 21 una das Werkstück 23 der größte Teil der einander abgewand ten Endflächen der Matrizen 25 mit Wasser in Berührung kommt

Zwischen den Matrizen 22 bzw. 22 und 25 befindet sich jeweils mindestens ein elastisches Glied 30, das nach Fig.6 als Gummipuffer 35 ausgebildet und in

mi Vertiefungen 36 der Matrizen 22 und 25 eingelassen ist, damit die Matrizen 22 bzw. 22 und 25 aneinander zur Anlage kommen können. Die Matrizen 22 bzw. 22 und 25 kommen nach Fig.4 während des Verformens infolge des auf die Matrizen 25 in axialer Richtung ausgeübten hydraulischen Druckes aneinander zur Anlage. Dabei werden die Gummipuffer 36 in der in Fig. 7 dargestellten Weise verformt, so daß von ihnen eine Rückstellkraft ausgeht, die nach Entfernen des

Zl I ö ZU/

verformten Werkstückes 23 und Einlegen eines neuen Werkstückes 23 wirksam wird und die Matrizen 22 und 25 selbsttätig in ihre Ausgangsstellung zurückbringt.

Jeder Spalt zwischen den Matrizen 22 bzw. 22 und 25 ist über eine Nut und eine Bohrung 37 mit der die Preßform umgebenden Atmosphäre verbunden. Daher kann die zwischen den Matrizen 22 und 25 eingeschlossene Luft während des Verformungsvorganges entweichen.

Nach dem Verformen ermöglicht die Teilung der Matrizen 22 in zwei oder mehr Teile das Entfernen des verformten Werkstückes 23; während und vor dem Verformen wird jedoch einr Teilung, d. h. eine Verschiebung der Malri/cnieile z. B. durch die in !· i g. 8 dargestellte Bauweise der Matrizen 22 verhindert. Eine bevorzugte Form der Nut und Bohrung 37 in dem I orinengehäuse 21 ist in F i g. 9 dargestellt.

In I" ig. 3 sind mit 38 Dichtungsringe bezeichnet, die ans O-Ringcn oder Metalliingcn bestehen und die Aufgabe haben, einen Leckverlust und damit einen in Druckabfall in der i'rcüfonn zu verhindern. Die Π! !!ungsringc 38 sind dazu in die Berührungsflächen der Decke! ?fi und 27 mit dem Formcngchäusc 21 und die Berührungsflächen der Matrizen 25 mit dem Formengehäuse 2t eingelassen. Zum Befestigen der Deckel 26 und 27 an dem Formengehäuse 21 dienen Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel, die den Deckeln 26 und 27 eine lösbare Verbindung mit dem l'ormengehäuse 21 geben

Im Betriebszustand wird zu Beginn jedes Arbeitstak· so tes ein Werkstück 23 gemäß Fig. 3 in die Matrizen 22 und 25 eingelegt. Dann wird das l'ormengehäuse 21 durch Befestigung des Deckels 26 geschlossen und Wasser 29 in das Formengehäuse 21 und das Werkstück 23 eingefüllt. Das geschieht durch die F.inlaßöffnung 28 v, und eine nicht dargestellte Verbindung der F.inlaßöffnung 28 mit einer Vorrichtung zum Erzeugen hydraulischer Dnickstöße. Der mit dieser Vorrichtung erzeugte hohe Druck baucht das Ausgangsrohr 23 nach außen aus. Gleichzeitig drücken die als Kolben ausgebildeten Matrizen 25 das Ausgangsrohr 23 infolge ihre Beaufschlagung an den einander abgewandten Stirnflächen in axialer Richtung zusammen, bis sich das Werkstück 23 in der in F i g. 4 dargestellten Weise an die Innenflächen der Matrizen 22 und 25 angelegt und so seine endgültige Form angenommen hat. Dabei wirkt das mit dem axialen Druck verbundene Stauchen des Werkstückes 23 dessen Einschnürung während des Ausbauchens entgegen. Demnach gibt es keine Gefahr einer Einschnürung oder eines Reißens für das Werkstück 23 und kann jede .gewünschte Verformung leicht erreicht werden.

Während des Verformens werden die Matrizen 22 von dem Axialdruck der Matrizen 25 gegeneinander bewegt, gleiten die Arretierungsstifte 31 der Arretierungen 24 aus den Nuten 34 und werden die Gummipuffer 35 der elastischen Glieder 30 zwischen den Matrizen 22 bzw. 22 und 25 zusammengepreßt bis die Matrizen 22 und 25 aneinanderliegen.

Nach Beendigung der Verformung läßt sich der Deckel 26 leicht lösen und das verformte Werkstück 23 mit den Matrizen 22 und 25 aus dem Formengehäuse 21 herausnehmen und kann das verformte Werkstück 23 nach Teilen der Matrizen 22 und 25 aus diesen entfernt werden.

Bei der durch den Axialdruck der Matrizen 25 verursachten Matrizenbewegung verhindert ein Bund an den Arretierungsstiften 31 und eine entsprechende Ausbildung der Ausnehmungen 33 in dem Formengehäuse 21, daß die Federn 32 die Arretierungsstifte 31 in den Lücken zwischen den Matrizen 22 und 25 aus den Ausnehmungen 33 herausdrücken.

An das Entfernen des Formteils schließt sich der erneute Einbau der Matrizen 22 und 25 mit einem neuen AusgangswerkstUck 23 in das Formengehäuse 21 an, wobei die Matrizen 22 und 25 durch die elastischen Glieder 30 und die Arretierungen 24 automatisch ihre in F i g. 3 dargestellte Ausgangsstellung einnehmen.

In Fig. 10 bis 13 ist eine weitere erfindungsgemäße Preßform dargestellt, die mit einer Vorrichtung zum F.rzeugen hydraulischer Druckstöße ein einz'Rcs Bauteil bildet. Die Vorrichtung zum Erzeugen hydraulischer Druckstöße besitzt eine Druckkammer 41 und einen in die Druckkammer wirkenden Hammer 42, während die Preßform einen Forminnenraum 44 aufweist, der mit der Druckkammer 21 über eine Bohrung 43 verbunden ist. Die von dem Hammer 42 tu der Druckkammer 41 erzeugten hydraulischen Druckstöße wirken durch die Bohrung 43 in den ruiü'iiiiiicMi'aüü'i 44. Außerdem wirken die Druckstöße von der Bohrung 43 aus und von dem Forminnenraum 44 aus durch eine Bohrung 45 jeweils über ein Drosselventil 51 in eine Kammer 47 auf einen in der Kammer 47 verschiebbar angeordneten Kolben 46. Bei Verwendung der Preßform für ein in diesem Fall mit 48 bezeichnetes rohrförmiges Werkstück sind die Kammern 47 derart an beiden Enden des Forminnenraumes 44 angeordnet, daß die Kolben 46 in axialer Richtung des Werkstückes 48 gegen dessen Stirnflächen und gleichzeitig mit einem äußeren Bund jeweils gegen eine verschiebbar in dem Forminnenraum 44 angeordnete Matrize 62 wirken. Der mit 52 bezeichnete und in der in Fig. 10 dargestellten Ausgangsstellung der Kolben 46 zwischen den Matrizen 62 und den Kolben 46 bestehende Raum ist gegen den Forminnenraum 44 abgedichtet und über eine Öffnung mit der die Preßform umgebenden Atmosphäre verbunden, damit die sich in dem Raum 52 befindende Luft bei einer Betätigung der Kolben 46 entweichen kann.

Das Verformen des Werkstückes 48 erfolgt wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen durch Druck an der Innenfläche und an den Stirnflächen. Dabei bewegen sich die Kolben 46 aufeinander zu und geben Zuleitungen 54 und 55 zu Kammern 53 frei, in denen die Matrizen 57 und 58 tragende Kolben 56 verschiebbar gelagert, so daß der von dem Hammer 42 in der Druckkammer 41 erzeugte Druck auch in den Kammern 53 wirksam wird und die Matrizen 57 und 58 mit den Kolben 56 gegeneinander bewegt werden. Diese Bewegung der Matrizen 57 und 58 trägt wie bei den Matrizen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele zur Venormung des Werkstückes 48 bei.

Die Bewegung der Kolben 46 verursacht, nachdem die Kolben 46 mit ihrem Bund an den Matrizen 62 anliegen, auch eine Bewegung der Matrizen 62 gegen die Mitte des Forminnenraumes, d. h. eine gegeneinander gerichtete Bewegung der Matrizen 62. Im Verlauf der Bewegung der die Kolben 46 ringförmig umgebenden Matrizen 62 und der die Matrizen 62 ringförmig umgebenden Kolben 56 bzw. des Stauchens des Werkstückes 48 wird auch ein zwischen jedem Kolben 56 und jeder Matrize 62 angeordneter und jede Matrize 62 ringförmig umgebender Kolben 59 bewegt Die Kolben 59 tragen zwischen den Matrizen 57 und 62 eine Matrize 60 und zwischen den Matrizen 58 und 62 eine Matrize 61.

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Wenn die Kolben 5f ihre Endstellung, in der sie aneinanderliegen, erreicht haben, entsteht durch öffnungen 64 in der Matrize 62 eine Verbindung zwischen den Kammern 47 der Kolben 46 mit Kammern 63 der Kolben 59. Dadurch wird der in der Druckkammer 41 > erzeugte Druck auch an den Kolben 59 wirksam und drückt die Kolben 59, wie vorher die Kolben 56 und in Fig. 13 dargestpflt, gegeneinander, bis sie an den Kolben 59 zur Anlage kommen. Dabei nimmt das Werkstück wie vorher zwischen den Matrizen 57 und 58 in einer zweiten wesentlichen Verformungsstufe zwischen den Matrizen 57 und 60 und den Matrizen 58 und 61 seine endgültige Form an. Wenn die Kolben 59 ihre Einstellung erreichen, wird mit der Bewegung der Kolben 4f> und der Matrizen 62 eine Verbindung 65 von ι > jeder Kammer 47 zu jedem durch die Bewegung der Matrizen an deren einander abgewandten Endflächen entstandenen Hohlraum 66 freigegeben. Außerdem werden die Matrizen 62, die zugleich als Kolben ausgebildet sind, von dem in tier Druckkammer 41 _>o erzeugten hydraulischen Druck gegen die Mitte des Forminnenraumes 44 bewegt. Mit dieser Bewegung wird in einer dritten wesentlichen Verformungsstiifc dem Ausgangsrohr 48 zwischen den Matrizen 62 und 60 seine endgültige Form gegeben und der Verformiings- r> Vorgang abgeschlossen. Das Gehäuse der Preßform und der Vorrichtung zur Erzeugung hydraulischer Druckstöße ist mit 49 bezeichnet und an dem der Druckkammer 41 abgewandten Ende mit einem zum Herausnehmen der Matrizen und Kolben und des Formteils und zum Einbau eines neuen Werkstücks 48 lösbaren Deckel 50 verschlossen.

Im übrigen sind zwischen den Kolben 56 in einem Hohlraum 67, zwischen den Kolben 56 und 59 in Hohlräumen 68 und zwischen den Kolben 59 und den η zugleich als Kolben ausgebildeten Matrizen in Hohlräumen 69 nicht dargestellte Federn angeordnet, die den Kolben 56, 59 und der Matrize 62 beim Einbau selbsttätig die in F i g. 10 gezeigte Ausgangslage geben.

In Fig. 14 bis 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das eine hydraulische Druckkammer 71. einen Forminnenraum 73 und eine den Forminnenraum 73 mit der Druckkammer 71 verbindende Bohrung 72 aufweist. Zwischen der Druckkammer 71 und dem Forminnenraum befindet sich außerdem ein Kolben 82. Der Kolben 82 besteht aus einem Teil 82a und einem Teil 826, der gegenüber dem Teil 82a einen kleineren Durchmesser besitzt. Der Teil 82a weist einen Außendurchmesser Eh und eine Ausdrehung mit einem Innendurchmesser Di auf, die so gewählt sind, daß der Kolben 82 mit seinem Teil 82a in ein Zwischenstück 84 paßt, das das zugehörige Formengehäuse und das Gehäuse der Druckkammer 7t miteinander verbindet. Der Durchmesser d des Teiles 826 ist an dem dem Forminnenraum 73 zugewandten Ende einem mit 77 5i bezeichneten rohrförmigen Werkstück angepaßt. Darüber hinaus besitzen beide Teile 82a und 826 einen Wasserdurchlaß 82c; der von dem Forminnenraum 71 über die Bohrung 72 zu der Druckkammer 71 der nicht weiter dargestellten Vorrichtung zur Erzeugung hy- bo draulischer Druckstöße führt.

An dem Kolben 82 ist eine Matrize 80 mit mehreren Schrauben befestigt. Die Matrize 80 ist zu dem Teil 82a des Kolbens 82 hin außen mehrfach abgesetzt und an dem dem Teil 82a zugewandten Ende von gleichem Außendurchmesser wie das Teil 82a. Sie weist ferner eine dem Außendurchmesser des Ausgangsrohres 77 angepaßte Ausdrehung auf.

Zwischen dem Teil 826 des Kolbens 82 und der Matrize 80 ist ein weiterer, mehrfach abgesetzter und zur Aufnahme des Werkstückes 77 bestimmter und in dessen axialer dichtung wirkender Druckkolben 74 gleitbeweglich angeordnet. An den Druckkolben 74 grenzt an dessen dem Werkstück abgewandten Ende ein Hohlraum 75 an, der über ein Drosselventil 76 eine Verbindung zu der die Druckkammer 71 mit dem Forminnenraum verbindenden Bohrung 72 besitzt.

Im Betriebszustand pflanzen sich bei entsprechender Füllung der Preßform Druckstöße, die in der Druckkammer 71 erzeugt werden, durch die Bohrung 72 in den Forminnenraum 71 gegen die Innenfläche des Werkstücks 77 fort.

Gleich/eilig wirken die Druckstöße über cas Drosselventil 76 in ilen Hohlraum 7> und auf den Druckkolben 74, der dem Ausgaiigsrohr 7 J zusätzlich zu dem Innendruck einen Axialdruck gibt, so dal) sieh J.is Werkstück 77 in der m l-'ig. 14 dargestellten Weist· verformt. Bei dieser Verformung bleiben der Kolben 82 und die Matrize 80 in Ruhestellung, ila die an deren dem Werkstück 77 angewandte Stirnflächen angrenzenden Hohlräume 78 und 81 abgeschlossen sind. Jedoch gibt der Druckkolben 74 gegen Ende seiner Bewegung auf dem Teil 826 des Kolbens 82 eine Öffnung 79 des 1 lohlraums 75 zu dem I lohlraum 78 fi ei. Die Öffnung 79 ist entsprechend der jeweils gewünschten Vet formung des Ausgangsrohres 77 angelegt. Dabei wird die Wirkungsstellung tier öffnung 79 durch den in F-'i g It gezeigten Abstand A bi-stimmt. Die Matrize 80 bewegt sich nur, wenn tier an ihre dem Werkstück 77 abgewandte Stirnfläche angrenzende Hohlraum 78 mit Druck beaufschlagt wird. Neben tier in Fig. 14 bis 18 dargestellten Matrize 80. dem Kolben 82 und dem Druckkolben 74 gehört noch eine .'weite, gleiche Matrize zu der Preßform und wird die Verformung des Werkstückes 77 dadurch bewirkt, daß die Matrize 80 und der Druckkolben 74 gegen tlie zweite Matrize bewegt werden und sich das Werkstück 77 infolge des auf ihnen von innncn und in Längsrichtung wirkenden Druckes ausbaucht Die bei tier Beaufschlagung des Hohlraumes 78 erreichte Ausbauchung ist in Fig. 16 dargestellt.

Das weitere Ausbauchen erfolgt durch Verbindung ties an die dem Werkstück 77 abgcwandtü Stirnfläche des Kolbens 82 angrenzenden Hohlraumes 81 mit der tlie Druckkammer 71 mit dem Forminnenraum 7 5 verbindenden Bohrung 72. Das geschieht durch Freigabe einer von der Bohrung 72 in den Hohlraum 81 führenden öffnung 83. derzufolgc der Kolben 82 eine derartige Beaufschlagung erfährt, daß er die Matrize 80 gegen die zweite Matrize bewegt. Die Verformung wird nach Fig. 18 unter dem resultierenden Druck des in Längsrichtung auf das Werkstück 77 wirkenden Druckkolbens 74 vollendet. In diesem Zusammenhang ist die Anordnung der die Bohrung 72 mit dem Hohlraum 81 verbindenden öffnung 8J für die gewünschte Verformung entscheidend.

In der letzten Phase der Verformung liegt die Matrize 80 fest und wird die öffnung 83 nicht gebraucht, jedoch wird der ganze Flächendruck an der dem Werkstück 77 abgewandten Stirnfläche der Kolben 82 genutzt, um der aus der Verformung auf den Kolben 82 wirkenden Reaktionskraft zu begegnen.

Die Anordnung der öffnung RJ ist in F i g. 15 z. B. durch die Abstände h und h bestimmt, h kennzeichnet den Abstand von der dem Werkstück 77 angewandten Stirnfläche des Kolbens 82 zu der öffnung 8), die sich in

1!

einem Zapfen 84a befindet, auf dem der Kolben 82 in deiii Verbindungsstück 84 gleitbeweglich angeordnet ist. I) ist die Lange, auf der der Ko/ben 112 und der Zapfen 84a einander in axialer Richtung berühren. Zwischen /ι, h und/j besteht die Beziehung

/ι £ h; h < voller Kolbenhub

Nachfolgend wird die Bewegung jedes Einzelteils des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 14 bis 18 einzeln noch einmal aufgeführt. in

Wenn das Werkstück 77 nicht richtig in der Preßform liegt, wird seine Lage von dem in Längsrichtung auf ihn wirkenden Druck des Druckkolbens 74 korrigiert. Dabei bleibt die Matrize 80 in Ruhestellung solange sie nicht mit Druck beaufschlagt wird. ι ϊ

Wenn sich die Matrize 80 während des Verformens M-hncilcr als b/w. mehr ;ils der Dnickkolben 74 bewegt, wird die öffnung 79 zu dem I lohlraiim 78 durch den Druckkolben 74 geschlossen und bleibt die Matrize 80 demzufolge stehen. jo

Wenn in dem vorerwähnten geschlossenen Zustand lter öffnung 71 der Drui kkolben 74 und die Matrize 80 mit Druck ^aufschlagt werden, beweg; sich der Druckkolben 74 nach vorne und nimmt die Matrize 80 die Reaktionskraft auf. Obwohl der an die dem _>ί Werkstück 77 abgewandte Stirnfläche der Matrize 80 angrenzende Hohlraum 78 verschlossen ist, fällt der Druck automatisch infolge einer geringen Rückwärtsbewegung der Matrize 80. Dadurch regelt sich der Druck selbst und wird der Druckkolben 74 zu einer >» Vorwärtsbewegung veranlaßt. Diese Bewegung der Matrize 80 und des Druckkolbens 74 kann über den Druck in dem I lohlraum 78 geregelt werden.

I!ei der Vorwärtsbewegung gibt tier Druckkolben 74 die öffnung 79 wieder frei und wird der Hohlraum 78 r> wieder mit Druck beaufschlagt bis letztlich die Verformung beendet ist.

Die Verformung wird bei dem Druck vollendet, der erreicht ist, wenn hinsichtlich des in dem Hohlraum 81 auf den Kolben 82 wirkenden hydraulischen Druckes -w mehr Matrizenaxialdruck (zu dem Innendruck gehörige Reaktionskraft) erforderlich ist.

Bei der Vorwärtsbewegung der Matrize 80 ändert sich die durch die öffnung 83 gehende Beaufschlagung des Kolbens 82 gegen Ende der Verformung in eine ti Beaufschlagung der vollen .Stirnfläche, damit der Verformiingsinnendruck der Preßform überwunden und die Matrize 80 und die auf gleiche Weise bewegte weitere Matrize aneinander zur Anlage kommen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in =>o Fig. 17 dargestellt, der /um Verformen erforderliche Druck der Matrize 80 großer als der Druck, mit dem das Werkstück 77 durch den Druckkolben 74 beaufschlagt wird. Dadurch kommt die Matrize 80 vor Vollendung der Verformung in der zugehörigen weiteren Matrize ϊί zur Anlage.

Wenn die Matrizen aneinanderliegen, erfolgt das weitere Verformen durch den Dnickkolben 74, der das Werkstück 77 in Vollendung der Verformung unter Mitwirkung des in dem Werkstück 77 herrschenden Druckes in die Preßform schiebt.

Die vorstehend beschriebenen Phasen laufen ohne Unterbrechung in dem kurzen Zeitraum ab, währenddessen der hydraulische Druckstoß aufgebracht wird.

In Fig. 19 bis 21 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Druckkammer 91 zum Erzeugen hydraulischer Druckstöße, einem Forminnenraum 9} und mehreren die Druckkammer 91 mit dem Forminnenraum 93 verbindenden Bohrungen 92, 95 und 96 dargestellt. In dem Forminnenraum 93 und den Bohrungeti 95 und % befinden sich ein rohrförmiges Werkstück 94 und ein Druckkolben 97. Durch die Bohrungen 92, 95 und % pflanzen sich die in der Druckkammer 91 erzeugten Druckstöße bei einer geeigneten Wasserfüllung in das Werkstück 94 in dem Forminnenraum 93 fort. Gleichzeitig wird der an der Rückseite einer Matrize 102 befestigte Kolben 97 beaufschalgt, so daß sich das Werkstück 94 unter in Längsrichtung und von innen wirkendem Druck verformt. Der Kolben 97 ist in einem Zapfen 107 verschiebbar angeordnet, der zugleich als Führung für einen an der Matrize 102 zu deren Führung befestigten Kragen 101 dient. Zwischen dem Kragen 101 der Matrize 102 und dem Zapfen 107 weist die Preßform einen Hohlraum 104 auf, der iiber eine Öffnung 10.5 mit bestimmter Regelwirkung eine Verbindung zu der Bohrung 95 besitzt. Durch die öffnung 10) wird der Hohlraum 104 mit einem Anfangsdruck beaufschlagt.

Zur Anpassung an den Verformungsvoig.uiy ind außerdem in dem Dnickkolben 97 mehrere Bohrungen 98 in bestimmter Anordnung vorgesehen, die den Hohlraum 104 im Verlauf der Verformung in mehreren Stufen derart mit der Bohrung 95 verbinden, daß die Druckbeaufschlagiing des Hohlraumes 104 proportional der wachsenden Verformung ist, d. h. die Bohrung 98 den wahrend der Verformung auf das Werkstück 9-4 ausgeübten l.ängsdruck steuern. Nach Fig. 19 bis 21 sind die Bohrungen 98 z. B. so in dem Druckkolben 97 angeordnet, daß sie während des Verformens nacheinander wirksam werden.

Da der zu verformende Teil des Werkstücks 94 beim Einbau in die Matri/e 102 gebracht wird, braucht das Werkstück 94 nicht notwendigerweise durch den in Längsrichtung wirkenden Druck in der Matrize 102 bewegt zu werden. Deshalb ist der mit a bezeichnete Teil des Werkstückes 94, der nicht verformt wird, zugleich innen und außen mit Druck beaufschlagt. Das dient dazu, ein Krümmen und Biegen des Werkstücks 94 in diesem Teil infolge des in Längsrichtung wirkenden Druckes zu verhindern. De; in Längsrichtung wirkende Druck wird von dem Druckkolben 97 über ein das Werkstück 94 im Teil a umgebendes und mit einem Anschlag 100 hinter das zu dem Teil a gehörige Rohrende greifendes und an dem Kolben 97 hefe .'igtes Rohr 99 auf das Werkstück 94 übertragen.

Beim Einfüllen von Wasser verhindern ein O-Ring 105 und ein Ring 106, daß zwischen dem Druckkolben 97 und dem Werkstück 94 ein Leckverlust auftritt. Während des Verformens wird der Leckverlust dann dadurch verhindert, daß sich das Werkstück 94 in dem Bereich b ausbaucht und sich schließend an die Innenfläche des Druckkolbens 97 legt. Die Führung des Druckkolbens 97 in dem Zapfen 107 ist mit 108 bezeichnet. Die die Druckkammer 91 mit dem Forminnenraum 93 verbindende Bohrung 95 befindet sich in dem Kolben 97. Neben der Matrize 102 und einer weiteren, gleichen und in gleicher Weise gegen die Mitte des Forminnenraumes 93 bewegten und zu der Matrize 102 spiegelbildlich angeordneten Matrize gehört noch eine dritte, ortsfest zwischen den beiden Matrizen 102 in der Mitte des Forminnenraumes 93 angeordnete Matrize 109 zu der Preßform, die gewährleistet, daß die Matrizen 102 am Ende jedes Verformungsvorganges ihre vorbestimmte Lage in der Preßform einnehmen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Preßform mit mehreren, gleitbeweglich in einem Gehäuse angeordneten Matrizen für rohrförmige Ausgangswerkstücke, in denen die Ausgangswerkstücke zugleich von innen zur Erzeugung eines Radialdrucks und über Kolben an beiden Enden zur Erzeugung eines Axialdrucks mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der AusgangswerkstOcke (1; 23; 48; 77) in an sich bekannter Weise mittels hydraulischer Druckstöße erfolgt, und daß die Matrizen (2; 22,25; 57 bis 62; 80; 102) und Kolben (2; 25; 46; 74) mit mindestens einer ROckstellvorrichtung (30) für eine definierte Ausgangsstellung ausgebildet sind.

   2 Preßform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizen (2; 22, 25; 57 bis 62; 80; 102) jeweils mit einer eine gemeinsame Bewegung mit den Kolben (2; 25; 46; 74) zulassenden Arretierung (24) für die Ausgangsstellung versehen sind.

   3. Preßform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung (30) aus zwischen den Matrizen (22, 25) angeordneten elastischen Gliedern (30) besteht, die in die elastischen Glieder (30) bei einer gegeneinander gerichteten Bewegung der Matrizen (22, 25) aufnehmenden Ausnehmungen (36) in den Matrizen (22,25) eingelassen sind.

   4. Preßform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine mehrfache Anordnung von Kolben (74, 80; 46, 62, 59, 56) beiderseits der Matrizengruppe, eine Dmckmi; ^!zuleitung zu jedem Kolben (46,62,59,56; 74,80).

   5. Preßform nach einem der A -Sprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen an jedem Gehäuseende angeordneten Kolben (82) mit einem Teil (82a) größeren Durchmessers und einem Teil (82b) kleineren Durchmessers und einem Wasserdurchfluß (82ςΑ der mit einer Vorrichtung zum Erzeugen hydraulischer Druckstöße verbunden ist, wobei der Kolben (82) mit dem Teil (82a,) größeren Durchmessers in das Gehäuse (84) und mit dem Teil (82b) kleineren Durchmessers in das Werkstück (77) eingepaßt und mit einer Anzahl Schrauben oder dergleichen an der angrenzenden Matrize (80) befestigt ist.

   6. Preßform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die angrenzende Matrize (80) an einem Ende außen abgesetzt ist, an diesem Ende den gleichen Außendurchmesser wie der Kolben (82) an seinem Teil (82a) größeren Durchmessers aufweist und an dem anderen Ende eine dem Außendurchmesser des Werkstückes (77) angepaßte Ausnehmung aufweist

   7. Preßform nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hohlraum (75) zwischen dem Kolben (82) und der Matrize (80) ein weiterer in gleicher Richtung wirkender Kolben (74) angeordnet ist, der das jeweilige Werkstückende aufnimmt und dessen Hohlraum (75) über eine Drossel (76) mit dem Wasserdurchfluß (82c; verbunden ist.

   8. Preßform nach einem der Ansprüche 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem zu dem weiteren Kolben (74) gehörigen Hohlraum (75) ein Wasserdurchlaß (79) zu einem an die Matrize (80) angrenzenden Hohlraum (78) führt

   9. Preßform nach einem der Ansprüche 5,6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (82) mit dem der Matrize (80) abgewandten Ende und dem Teil (82a) größeren Durchmessers verschiebbar auf einem Zapfen (84ajdes Gehäuses (84) angeordnet ist, der Wasserdurchfluß (82c) des Kolbens (82) sich durch den Zapfen (84a) forsetzt

   ίο und sich in dem Zapfen (84a) ein weiterer zur Beaufschlagung des Kolbens (82) an dessen der Matrize (80) abgewandtem Ende bestimmter Wasserdurchfluß (83) befindet, wobei der Abstand zwischen der der Matrize (80) abgewandten

   is Endfläche des Kolbens (82) k ist, die Länge, auf der der Kolben (82) den Zapfen (84a) berührt, h ist, der in der Matrize (80) befindliche Wasserdurchfluß (79) von der mit Druck beaufschlagten Endfläche des weiteren Kolbens (74) den Abstand A aufweist und Λ kleiner als h ist und h kleiner als der volle Kohlenhub ist