DE2620795C2 - - Google Patents
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- DE2620795C2 DE2620795C2 DE19762620795 DE2620795A DE2620795C2 DE 2620795 C2 DE2620795 C2 DE 2620795C2 DE 19762620795 DE19762620795 DE 19762620795 DE 2620795 A DE2620795 A DE 2620795A DE 2620795 C2 DE2620795 C2 DE 2620795C2
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/053—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure characterised by the material of the blanks
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 11 angegebenen Gattung zur Her
stellung eines Formkörpers aus einem ebenen Blech aus duktilem, insbeson
dere superplastischem Metall.
Bei superplastischen Metallen handelt es sich um Legierungen besonders
hoher Duktilität, welche also leichter und gleichmäßiger als die üblichen
Metalle bzw. Legierungen verformbar sind. Es ist bekannt, ebene Bleche
aus superplastischem Metall mittels einer Vorrichtung zu napfartigen Form
körpern umzuformen, die eine napfförmige Matrize, eine stopfenförmige
Patrize und ein Gehäuse mit zwei Klemmplatten für das jeweils zu verfor
mende Blech aufweist, in welchem die Matrize stationär angeordnet ist,
während die Patrize bewegt werden kann. Das Blech wird am Umfang zwi
schen den beiden Klemmplatten festgeklemmt, so daß es sich in einer Ebene
zwischen der Matrize und der Patrize erstreckt und das Gehäuse verschließt,
und der so gebildete abgeschlossene Hohlraum wird mit Druckluft beauf
schlagt, um das Blech von der Matrize weg auf die Patrize zu auszuwölben.
Danach wird die Patrize senkrecht zur Klemmebene des Bleches auf die
Matrize zu bewegt, um wenigstens teilweise durch die Klemmebene hindurch
zutreten und das ausgewölbte Blech einzuwölben sowie in die Matrize ein
zuführen. Schließlich wird der vom Blech und vom Gehäuse umschlossene
Hohlraum evakuiert, um das teilweise verformte Blech zur endgültigen
Formgebung von der Formfläche der Patrize zu lösen und gegen die Form
fläche der Matrize zu drücken. Je weniger das Blech bei der Druckluft
beaufschlagung ausgewölbt wird, desto mehr muß es anschließend unter
Verringerung der Blechstärke verformt werden, wobei die Verringerung
der Blechstärke im mittleren Bereich des Bleches um so geringer ist, je
weiter die Patrize in die Matrize bewegt wird, so daß sich die relativen
Stärken der Seitenwand und des Bodens der hergestellten napfartigen Form
körper über die Blechauswölbung und die Eindringtiefe der Patrize steuern
lassen ("Superplastic alloys are ready for industry to use" in "The Engineer",
27. 05. 1971, Seiten 34 bis 37).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 11 angegebenen Art zur
Herstellung eines Formkörpers aus einem ebenen Blech aus duktilem, insbe
sondere superplastischem Metall, zu schaffen, womit selbst verhältnismäßig
tiefe Formkörper relativ verwickelter und auch asymmetrischer Gestalt
mit außerordentlich gleichmäßiger Wandstärke ohne Runzel- und Faltenbil
dung unter optimaler Materialausnutzung genau hergestellt werden können.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1
bzw. 11 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Durchführung desselben sind in den Patentansprüchen 2 bis 10 bzw. 12 bis
17 angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Formkörper durch plastische Verformung eines
ebenen Bleches aus Metall, worunter auch eine Legierung zu verstehen
ist, unter Verwendung einer Matrize und einer Patrize sowie durch Anwen
dung unterschiedlicher Druckverhältnisse hergestellt, indem das Blech zu
nächst mit Hilfe der Matrize bei entsprechender Differenzgasdruck- bzw.
Differenzgasdruckbeaufschlagung zu einem Zwischenprodukt verformt wird,
welches dann mittels der Patrize und unter Umkehrung der Differenzdruck
beaufschlagung zum fertigen Formkörper verformt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von Form
körpern mit rechteckiger oder asymmetrischer Gestalt geeignet. Da beim
ersten Verfahrensschritt ein bereits gestrecktes Zwischenprodukt hervorge
bracht wird, kann beim zweiten Verfahrensschritt ein Formkörper erzeugt
werden, dessen Gestalt den Konturen der Patrize sehr genau folgt, und
zwar ohne übermäßige lokale Wandstärkenschwankungen.
Die Matrize, in welche das Blech zunächst gedrückt wird, weist eine derart
profilierte Formfläche auf, daß das Zwischenprodukt eine Gestalt erhält,
welche zur Gestalt des fertigen Formkörpers hinführt. Bei der Matrize
kann es sich um eine einfache Platte mit ebener Formfläche handeln, gegen
welche das Blech gedrückt wird, erforderlichenfalls unter Zuhilfenahme
seitlicher Führungsflächen. Auch kann die Matrize patrizenartige Vorsprünge
aufweisen, um ein Zwischenprodukt mit entsprechenden Einbuchtungen hervor
zubringen.
Vorzugsweise wird der bei der ersten Verformung auf das Blech einwirkende
Differenzdruck auf Null vermindert, die Matrize zurückgezogen und die
Patrize auf die Klemmebene des Bleches zu und über diese hinaus bewegt,
bevor die umgekehrte Differenzdruckbeaufschlagung des Bleches erfolgt.
Auch kann die Matrize während der ersten Differenzdruckbeaufschlagung
des Bleches auf das Zwischenprodukt zu bewegt werden, um es in gewissem
Ausmaß zu quetschen. Normalerweise besteht die Tendenz, daß das blasen
förmige Zwischenprodukt eine Wandstärke aufweist, welche in der Nähe
der Klemmebene des Bleches größer und im Bereich des Domes bzw. der
Decke geringer ist. Die Berührung mit der Formfläche der Matrize wirkt
dem entgegen.
Die Patrize wird vorzugsweise derart vorgeschoben, daß sie am Blech an
liegt und es unter entsprechender Materialverteilung merklich verformt,
bevor die umgekehrte Differenzdruckbeaufschlagung des Bleches erfolgt,
während der sich der Vorschub der Patrize fortsetzt, jedoch erforderlichen
falls mit niedrigerer Geschwindigkeit. Statt dessen kann die umgekehrte
Differenzdruckbeaufschlagung des Bleches jedoch auch schon unmittelbar
vor der Anlage der Patrize am Blech erfolgen.
Um die Bildung von Runzeln und Falten zu vermeiden, insbesondere bei
der Ausformung eines Formkörpers, welcher in der Draufsicht vorstehende
Ecken aufweist, beispielsweise eine rechteckige Gestalt hat, ist es wichtig,
das Blech durch die entsprechende Klemmplatte oder eine gesonderte Stütz
platte matrizenseitig so abzustützen, daß ein aktiver Bereich begrenzt
wird, aus welchem beim ersten Verfahrensschritt das Zwischenprodukt bzw.
die Blase gebildet wird. Dieser aktive Bereich soll einen Umriß aufweisen,
welcher dem Umriß des herzustellenden Formkörpers in etwa folgt.
Vorzugsweise wird das Blech auch auf der anderen Seite abgestützt, und
zwar entlang einer Linie, welche dem Umfang der Patrize dicht folgt, so
daß beim Durchtritt der Patrize durch die Klemmebene des Bleches eine
immer größer werdende Fläche der umgekehrten Differenzdruckbeaufschla
gung des Bleches ausgesetzt wird und beim Strecken des Bleches durch
die vorlaufende Patrize die dünnen Bereiche des Bleches progressiv an den
Seitenflächen der Patrize gehalten werden, was zur Folge hat, daß eine
weitere Verdünnung in diesen Bereichen unterbunden wird. Auch diese Ab
stützung kann dadurch zustande gebracht werden, daß man der Öffnung
der patrizenseitigen Klemmplatte einen entsprechenden Umriß, nämlich
einen Umriß entsprechend dem aber geringfügig größer als der Querschnitt
der Patrize, gibt oder eine gesonderte Stützplatte mit einer solchen Öff
nung vorsieht.
Die stationären Stützplatten können bei einem Patrizenwechsel ebenfalls
ausgewechselt werden, so daß die Klemmplatten unverändert bleiben dürfen
und nur Standardöffnungen aufzuweisen brauchen.
Die beim ersten und beim zweiten Verfahrensschritt jeweils angewendeten
Drücke müssen nicht konstant gehalten werden, sondern können progressiv
variiert werden. Desgleichen kann die Bewegungsgeschwindigkeit der Matrize,
falls bewegbar, bzw. der Patrize dabei verändert werden. Durch gegenseitige
Abstimmung der Veränderungen des jeweils aufrechterhaltenen Differenz
druckes und der Bewegung der Matrize bzw. der Patrize ist eine Steuerung
hinsichtlich derjenigen Stellen des Bleches möglich, an welchen es an der
Matrize bzw. Patrize zur Anlage kommt. Beispielsweise ist bei Bewegung
der Patrize in die konkave Seite des ausgewölbten Bleches hinein und Be
aufschlagung des Bleches mit Differenzdruck, um es gegen die Patrize zu
drücken, der sich fest gegen die Stirnseite der Patrize legende und daran
haftende Bereich des Bleches je nach dem für die Differenzdruckbeauf
schlagung des Bleches gewählten Zeitpunkt und dem angewendeten Differenz
druck größer oder kleiner. Das Ausmaß der Blechstreckung entlang der
Seitenflächen der Patrize variiert entsprechend.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen
beispielsweise beschrieben. Darin zeigen schematisch
Fig. 1 bis 5 aufeinanderfolgende Stufen bei der Herstellung eines Form
körpers nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
Fig. 6 in größerem Maßstab eine andere Ausführungs
form der Vorrichtung zur Durchführung des Ver
fahrens;
Fig. 7 bis 10 aufeinanderfolgende Stufen bei
der Herstellung eines Formkörpers mit der
Vorrichtung gemäß Fig. 6;
Fig. 11 die Ansicht entsprechend Fig. 6 einer
weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
und
Fig. 12 die Ansicht in Fig. 11 von unten auf
die Vorrichtung gemäß Fig. 11.
Gemäß Fig. 1 ist ein Blech 1 aus einer super
plastischen Metallegierung zwischen zwei jeweils mit
einer Öffnung versehenen Klemmplatten 2 und 3 eingeklemmt.
An der Klemmplatte 3 ist ein erstes, topfförmiges Gehäuse
4 befestigt, welches mit dem eingespannten Blech 1 einen
geschlossenen Hohlraum begrenzt. In diesem Hohlraum ist
ein Tisch 5 angeordnet, an welchem eine Patrize 6 lösbar
befestigt ist. Die Patrize 6 weist diejenige Gestalt auf,
welche der aus dem Blech 1 herzustellende Formkörper
schließlich annehmen soll. Der Tisch 5 ist senkrecht zur
Ebene des Bleches 1 mittels einer Stange 7 beweglich,
welches sich durch eine abgedichtete Öffnung des Gehäuses
4 erstreckt und beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch
betätigbar ist.
Ein dem ersten Gehäuse 4 ähnliches, zweites
Gehäuse 8 ist an der Klemmplatte 2 dicht befestigt und be
grenzt mit dem eingespannten Blech 1 auf der der Patrize 6
abgewandten Seite des Bleches 1 einen zweiten Hohlraum.
In diesem ist ein Tisch 9 angeordnet, welcher mittels
einer Stange 10 senkrecht zur Ebene des Bleches 1 be
weglich ist. Die beiden Stangen 7 und 10 können koaxial
zueinander angeordnet sein. Der Tisch 9 trägt eine Ma
trize 11 mit einer Formfläche von konkaver Gestalt, wel
che nicht der endgültigen Gestalt des herzustellenden
Formkörpers entspricht, sondern vielmehr der Gestalt
eines Zwischenproduktes, so daß das Blech 1 zunächst so
plastisch verformt wird, daß jegliche Fehler oder Ver
zerrungen im vorhinein soweit als möglich korrigiert wer
den, welche andernfalls bei der endgültigen Formgebung
des Bleches 1 entsprechend dem Profil der Patrize 6 ent
stehen würden.
Bei der gegenseitigen Stellung von Blech 1, Pa
trize 6 und Matrize 11 gemäß Fig. 1 wird das Blech 1 mit
einem Differenzdruck beaufschlagt, indem ein Strömungs
mittel, vorzugsweise Luft, mit einem Druck größer als
Atmosphärendruck in das erste Gehäuse 4 eingeführt wird,
um das Blech 1 mit der Matrize 11 bzw. deren Formfläche
11′ in Berührung zu drücken, wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist. Danach wird die Differenzdruckbeaufschlagung beendet,
also der Überdruck im ersten Gehäuse 4 beseitigt. Der
Tisch 9 wird dann zurückgezogen und gleichzeitig der Tisch
5 vorgeschoben, wie mit Pfeilen in Fig. 2 angedeutet, um
die Patrize 6 auf das Blech 1 zu zubewegen, welche somit
wenigstens teilweise durch diejenige Ebene hindurchragt,
in welcher das Blech 1 festgeklemmt ist.
Vorzugsweise legt sich die Patrize 6 an das teil
weise praktisch verformte Blech 1 über eine beträchtliche
Fläche oder wenigstens entlang Linien anstatt an einem
oder mehreren diskreten Punkten an, und läuft sie weiter
vor sowie verformt sie weiter das Blech 1, das Blech
material in bedeutsamem Umfang wieder verteilend, ins
besondere zu den Bereichen hin drückend, an welchen die
entfernteren Ecken des endgültigen Formkörpers entstehen.
All dies geschieht vor Umkehr der Differenzdruckbeauf
schlagung.
Danach wird das Blech 1 mit einem entgegenge
setzten Differenzdruck beaufschlagt, beispielsweise durch
Entlüftung des ersten Gehäuses 4 und Zufuhr von Druckluft
zum zweiten Gehäuse 8, so daß das Blech 1 in enge Berührung
mit der Patrize 6 bzw. deren Formfläche 6′ gebracht und
entsprechend dem Profil derselben plastisch verformt wird,
wie in Fig. 3 veranschaulicht. Währenddessen setzt die
Patrize 6 ihren Vorschub fort. Die Höhe des Differenz
druckes, mit welchem das Blech 1 beaufschlagt wird, und
die Vorschubgeschwindigkeit der Patrize 6 können derart
aufeinander abgestimmt und individuell programmiert werden,
daß sich das gewünschte Ausmaß an Streckung des Bleches 1
ergibt, wenn es den Konturen der Patrize 6 folgt. Der Ver
lauf bis zur Ausbildung der endgültigen Gestalt des so
erzeugten Formkörpers ist in Fig. 4 und 5 veranschaulicht.
Das Blech 1 erfährt keine Umkehrung der ursprüng
lichen, konvexen oder konkaven Gestalt bei der umgekehrten
Differenzdruckbeaufschlagung. Im Gegenteil wird die im
ersten Verfahrensschritt mittels der Matrize 11 hervorge
brachte Gestalt im zweiten Verfahrensschritt durch die
Patrize 6 nur weiter entwickelt und ausgeprägt.
Die Klemmplatten 2 und 3 weisen bei der Vorrichtung
gemäß Fig. 1 bis 5 jeweils eine Öffnung auf, welche der Ge
stalt des größten Querschnitts der Matrize 11 bzw. Patrize 6
entspricht, unter Berücksichtigung eines ausreichenden
Spiels entsprechend der Blechstärke. Das Festklemmen des
Bleches 1 einerseits und die Begrenzung der besagten
Öffnungen derart, daß sich eine bestimmte Öffnungsge
stalt ergibt, andererseits können mit Hilfe getrennter
Bauteile erfolgen, so daß eine einfachere Anpassung
der Gestalt der besagten Öffnungen bei einem Patrizen-
und Matrizenwechsel möglich ist. Dies wird noch in Ver
bindung mit Fig. 11 und 12 geschildert. Auch können ne
ben den Öffnungen axiale Führungsflächen vorgesehen wer
den, um die plastische Verformung des Bleches 1 ent
sprechend der Form der Matrize 11 bzw. Patrize 6 zu er
leichtern, wie in Verbindung mit Fig. 6 erläutert.
Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 6 ist keine ein
zelne, vollständige Matrize zur Ausbildung des Zwischen
produkts vorgesehen, sondern lediglich eine ebene Form
fläche 11′, gegen welche das Blech 1 durch die Differenz
druckbeaufschlagung beim ersten Verfahrensschritt ausge
wölbt wird. Sobald die aus dem ebenen Blech 1 ausgebildete,
domförmige Blase die Formfläche 11′ berührt, wird der
mittlere Bereich abgeflacht, so daß die fortwirkende
Differenzdruckbeaufschlagung ein seitliches Spreizen be
wirkt. Die Reibung zwischen der Formfläche 11′ und dem
daran anliegenden Bereich des Bleches 1 verhindert ein
weiteres Strecken dieses Bereiches und schließt somit eine
übermäßige Verdünnung aus, während die noch nicht mit der
Formfläche 11′ in Berührung stehenden Bereiche sich weiter
strecken. Es ergibt sich also eine gleichmäßigere Wand
stärke des gesamten Zwischenproduktes, als sie durch ein
fache Ausbildung einer Blase erzielbar wäre.
Danach wird die Differenzdruckbeaufschlagung des
Bleches 1 beendet.
Ein übermäßiges, seitliches Spreizen wird durch
einen Führungsflansch 2′ verhindert, welcher im dargestell
ten Fall an der Innenkante der Klemmplatte 2 einstückig
damit ausgebildet ist, jedoch vorzugsweise als geson
dertes Bauteil vorgesehen wird.
Wie in Fig. 6 mit gestrichelten Linien angedeu
tet, kann an der Formfläche 11′ mindestens ein lokaler
Vorsprung 12 vorgesehen sein, welcher das Blech 1 ein
drückt und die Ausbildung einer entsprechenden, lokalen
Einbuchtung bewirkt. Derartige Vorsprünge können auch
bei der Matrize 11 gemäß Fig. 1 bis 5 vorgesehen sein.
Wird dabei die Patrize 6 vorgeschoben und das Blech 1
mit umgekehrtem Differenzdruck beaufschlagt, dann weisen
die Einbuchtungen bereits teilweise die richtige Gestalt
auf, um Ausnehmungen 6′′ in der Patrize 6 richtig auszu
füllen, und zwar soweit als möglich ohne Runzelbildung,
Knittern oder Reißen. Auf diese Weise können verhältnis
mäßig verwickelte Formen hervorgebracht werden, welche
eine oder mehrere Einbuchtungen aufweisen, was nach be
kannten Verfahren nicht möglich ist, bei denen lediglich
ein einziges Formteil verwendet wird, auf welches das
Blech gedrückt wird. Dabei überdeckt das Blech einfach
die jeweilige Ausnehmung, und bei der Differenzdruckbe
aufschlagung besteht die Gefahr einer Runzelbildung oder
einer übermäßigen Verdünnung und eines Reißens, was noch
nachteiliger ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 kann die
Formfläche 11′ stationär angeordnet sein. Vorzugsweise
wird sie jedoch nach Anlage der Blase gemäß Fig. 7 vor
geschoben, wie in Fig. 8 dargestellt, um beim ersten Ver
fahrensschritt eine weitere, plastische Verformung zu be
wirken. Danach wird sie zurückgezogen, um ein Vorlaufen
der Patrize 6 mit der Spritze bis über die ursprüngliche
Ebene der Formfläche 11′ hinaus zu ermöglichen.
In Fig. 9 hat sich die Patrize 6 durch die Klemm
ebene hindurch bewegt und an das Zwischenprodukt angelegt,
beginnend dieses plastisch zu verformen. Daraufhin er
folgt die Beaufschlagung mit dem umgekehrten Differenz
druck, so daß das Blech 1 in innige Berührung mit der
Patrize 6 gedrückt wird, welche nach der erwähnten Zurück
ziehung der Matrize 11 mit ebener Formfläche 11′ weiter
bis in die endgültige Stellung gemäß Fig. 10 läuft.
Wie bei der bereits geschilderten Ausführungsform
können der Augenblick der Beaufschlagung mit umgekehrtem
Differenzdruck in Bezug auf den Vorschub der Patrize 6 so
wie die anschließenden Veränderungen des Differenzdruckes,
womit das Blech 1 beaufschlagt wird, und der Vorschubge
schwindigkeit den jeweiligen Erfordernissen angepaßt wer
den. Im einfachsten Fall wird der Differenzdruck während
des Vorschubes der Patrize 6 konstant gehalten, ebenso wie
die Vorschubgeschwindigkeit, wobei jedoch nach Beendigung
des Vorschubes der Patrize 6 der Differenzdruck erhöht
werden kann, um sicherzustellen, daß das Blech 1 jedem
Detail der Formfläche 6′ der Patrize 6 folgt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 und 12 sind
von den Klemmplatten 2 und 3 gesonderte, mit Öffnungen ver
sehene Platten zur Gewährleistung einer korrekten Bewegung
des Bleches 1 beim Strecken vorgesehen. Oberhalb der Klemm
ebene, also auf der Seite der Matrize 11, ist eine Stütz
platte 13 mit einer Öffnung B vorgesehen, welche
nur geringfügig größer als die größten Abmessungen des her
zustellenden Formkörpers ist. Damit ist gewährleistet, daß
bei Beaufschlagung des Bleches 1 mit dem ersten Differenz
druck der aktive Bereich des Bleches 1, welcher sich zur
Ausbildung der Blase streckt, im wesentlichen auf den in
der Draufsicht gegebenen Umriß des Formkörpers begrenzt
ist. Wäre eine solche Stützplatte 13 nicht vorhanden,
dann würde die Blase einen größeren Bereich einnehmen
und nach teilweisem Vorschub der Patrize 6 unmittelbar
vor der Beaufschlagung mit dem umgekehrten Differenz
druck von der Patrize 6 weg vorhangartig mit einem
großen Krümmungsradius hängen, wie mit gestrichelten
Linien D in Fig. 11 veranschaulicht, was zur Folge hätte,
daß die Beaufschlagung mit umgekehrtem Differenzdruck
eine hohe Spannung im Material hervorrufen würde und
übermäßige Beanspruchungen sowie möglicherweise sogar
ein Reißen bewirken würde, wenn der Differenzdruck nicht
sehr langsam aufgebaut würde.
Die Stützplatte 13 muß mit der Innenkante
der Öffnung B dem in Draufsicht gegebenen Umriß des her
zustellenden Formkörpers nicht sehr dicht folgen, wenn
dies nur an den konvexen Ecken der Fall ist. In Fig. 12
ist der Umriß A eines typischen Formkörpers mit nach
innen vorspringenden Ecken wiedergegeben, wie er sich
in der Draufsicht ergibt. Auch geht daraus die Gestalt
einer geeigneten Öffnung B der Stützplatte 13 hervor.
Wie oben erwähnt, kann die Funktion der Stütz
platte 13 auch von der oberen Klemmplatte 2 erfüllt werden.
Statt dessen ist es auch möglich, daß diese Funktion von
einem Teil der Matrize 11 bzw. deren Formfläche 11′ erfüllt
wird. Wenigstens können an der Matrize 11 statt an der
Klemmplatte 2 entsprechende Bauteile angebracht werden.
Unterhalb der Klemmebene ist eine Stützplatte 14
mit einer Öffnung C vorgesehen, welche mit der Innenkante
dem Umriß A des herzustellenden Formkörpers dicht folgt,
und zwar über den gesamten Umfang und in geringem Abstand,
wie aus Fig. 12 besonders deutlich ersichtlich. Ohne die
Stützplatte 14 mit der Öffnung C könnte die Beaufschlagung
des Bleches 1 mit dem umgekehrten Differenzdruck bewirken,
daß das Blech 1 nach unten unter die Klemmebene gebogen
wird, wie in Fig. 11 mit den gestrichelten Linien E ange
deutet. Das zulässige Maximalspiel zwischen der Stütz
platte 14 und der Patrize 6 ist nicht kritisch, sollte je
doch im allgemeinen nicht mehr als das Zwei- oder Dreifache
der Blechdicke betragen.
Eine frei geblasene Blase weist keine gleich
mäßige Wandstärke auf, sondern ist an der Decke bzw. Spitze
dünner als an den Seiten. Wenn die Blase an der Formfläche
11′ der Matrize 11 anliegt, dann verhindert die Reibung
zwischen der Decke bzw. Spitze der Blase und der Formfläche
11′ eine weitere Verdünnung in diesem Bereich. Würde je
doch eine Patrize dann einfach in dieses Zwischenprodukt
hinein bewegt, dann würden die der Decke bzw. Spitze be
nachbarten Bereiche der Seiten des Zwischenproduktes, wel
che schon dünner sind als die dem Blasenfuß näheren Be
reiche, auf Grund des Streckens durch die Patrize weiter
verdünnt und möglicherweise reißen. Die Kombination der
Umkehr der Differenzdruckbeaufschlagung und der Anordnung
der Stützplatte 14 wirkt all dem entgegen. Beim Vorschub
der Patrize 6 wird nämlich eine immer größer werdende Flä
che der Seiten der Patrize, womit die Patrize über die
Klemmebene hinaus ragt, dem Differenzdruck ausgesetzt, und
das Blech 1 wird von der Decke bzw. Spitze, also dem freien
Ende der nach unten progressiv gegen die Seiten der Patrize
6 gedrückt, daran fest haftend. Jedes Ringzoneninkrement
des Bleches wird also bei der reibschlüssigen Anlage an
den Seiten der Partrize 6 wenigstens teilweise gegen weitere
axiale Dehnung gehalten, und die Dehnung ist auf die dickeren
Bereiche beschränkt, welche noch nicht im Reibschluß mit
den Seiten der Patrize 6 stehen. Durch geeignete Korrelation
der Patrizenvorschubgeschwindigkeit und der Differenzdruck
beaufschlagung ist es möglich, eine annähernd gleich
mäßige Wandstärke bei dem jeweils hergestellten Form
körper zu erzielen.
Nachdem die Patrize 6 stillgesetzt ist, kann der
Differenzdruck, mit welchem das Blech 1 beaufschlagt wird,
eine begrenzte Zeitdauer lang beträchtlich erhöht werden,
um sicherzustellen, daß das Blech 1 jedem Detail der Pa
trize 6 bzw. der Formfläche 6′ derselben folgt.
Normalerweise wird das geschilderte Verfahren
bei einer erhöhten, für das jeweilige Metall bzw. die
jeweilige Metallegierung, woraus das Blech 1 besteht, ge
eigneten Temperatur durchgeführt. In manchen Fällen ist
es möglich, das Verfahren bei Raumtemperatur durchzu
führen.
Claims (17)
1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
aus einem ebenen Blech aus duktilem,
insbesondere superplastischem Metall, wobei
das Blech aus seinem Umfang in einer zwischen
zwei Formkörpern liegenden Ebene festgeklemmt
und unter Verschiebung einer Formhälfte auf
die andere zu mit wechselndem Differenzgas
druck beaufschlagt wird, um durch die
letzte Differenzgasdruckbeaufschlagung an die
Formfläche einer Formhälfte angelegt zu
werden, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) das Blech (1) durch die erste Differenzgasdruck beaufschlagung wenigstens teilweise gegen die Formfläche (11′) einer Matrize (11) gedrückt,
- b) sodann eine Patrize (6) bis zum wenigstens teil weisen Durchtritt durch die Klemmebene des Bleches (1) auf die Matrize (11) zu bewegt und
- c) das teilweise verformte Blech (1) zur end gültigen Formgebung durch die umgekehrte Differenzgasdruckbeaufschlagung gegen die Formfläche (6′) der Patrize (6) gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Matrize (11) während der ersten Differenzdruckbeaufschlagung
des Bleches (1) senkrecht zu dessen Klemmebene bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Matrize (11) während der ersten Differenzgasdruckbeaufschlagung
des Bleches (1) auf dessen Klemmebene zu bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Matrize (11) und das teilweise verformte Blech (1) vor des
sen umgekehrter Differenzgasdruckbeaufschlagung voneinander getrennt
werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die umgekehrte Differenzgasdruckbeaufschlagung des
teilweise verformten Bleches (1) unmittelbar vor der Anlage der Patrize
(6) an demselben erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Patrize (6) am teilweise verformten Blech (1)
zur Anlage gebracht und das Blech (1) durch die Patrize (6) weiter verformt
wird, bevor dessen umgekehrte Differenzgasdruckbeaufschlagung erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Patrize (6) während der umgekehrten Differenz
gasdruckbeaufschlagung des teilweise verformten Bleches (1) weiterbewegt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das teilweise verformte Blech (1) während dessen umgekehrter Differenz
gasdruckbeaufschlagung patrizenseitig dicht entlang dem Umriß der Patrize
(6) abgestützt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Blech (1) bei dessen erster Differenzgasdruckbe
aufschlagung ausschließlich gegen die Formfläche (11′) der Matrize (11)
gedrückt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Blech (1) während dessen erster Differenzgasdruck
beaufschlagung matrizenseitig wenigstens entlang konvexer Abschnitte des
Umrisses (A) des herzustellenden Formkörpers abgestützt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehen
den Ansprüche, welche zwei Klemmplatten zum Festklemmen des ebenen
Bleches, ein mit dem eingespannten Blech einen abgeschlossenen Hohlraum
zur Differenzgasdruckbeaufschlagung des Bleches bildendes Gehäuse, eine
Matrize im Gehäuse und eine senkrecht zur Klemmebene des Bleches be
wegbare Patrize aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) ein weiteres Gehäuse (4) vorgesehen ist, welches mit dem eingespannten Blech (1) einen abgeschlossenen Hohlraum bildet,
- b) die Patrize (6) in diesem Gehäuse (4) angeordnet ist und
- c) die beiden Hohlräume beiderseits des Bleches (1) mit unterschiedlichen Gasdrücken beaufschlagbar sind, um wahlweise einander entgegengesetzte Differenzgasdrücke zu erzeugen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Matrize (11) senkrecht zur Klemmebene des Bleches (1) bewegbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Formfläche (11′) der Matrize (11) eben ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch
einen matrizenseitigen Führungsflansch (2′) für das Blech (1).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Matrize (11) mit mindestens einem Vorsprung
(12) zur Ausbildung einer Einbuchtung im Blech (1) versehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeich
net durch eine matrizenseitige Stützplatte (13) für das Blech (1) welche
eine dem Umriß (A) der herzustellenden Formkörpers wenigstens im Bereich
konvexer Umrißabschnitte angepaßte Öffnung (B) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeich
net durch eine patrizenseitige Stützplatte (14) für das Blech (1), welche
eine dem Umriß (A) der herzustellenden Formkörpers angepaßte Öffnung
(C) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762620795 DE2620795A1 (de) | 1976-05-11 | 1976-05-11 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines formkoerpers |
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