DE3028956A1

DE3028956A1 - Verfahren zur herstellung von rundkoerpern

Info

Publication number: DE3028956A1
Application number: DE19803028956
Authority: DE
Inventors: Walter 7760 Radolfzell Späth
Original assignee: Spaeth & Co KG GmbH
Current assignee: Spaeth & Co KG GmbH
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1982-03-04
Also published as: EP0045119A1; EP0075599A1

Description

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Verfahren zur Herstellung von Rundkörpern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rundkörpern, z.B. Radfelgen für Kraftfahrzeuge, wobei die Felge insbesondere aus einer Aluminium-Legierung als gestrecktes Strangpressprofil mit endgültiger Querschnittsform gefertigt zur Radform gerundet und im Querstoss durch eine Schweissung verbunden ist.

Bei den bisherigen Verfahren musste man zwischen den einzelnen Verformungsvorgängen Warmbehandlungen einschalten, um das Material weitgehend spannungsfrei zu halten. Gerade bei Aluminium-Legierungen können bei Kaltverformungen Rekristallisationserscheinungen auftreten, die dann bei späteren Beanspruchungen, z.B. durch Temperatur- und/oder -Schwingungen, wie sie bei Kraftfahrzeug-Felgen unvermeidlich sind, zu Verformungen führen können. Gerade bei der Herstellung von Kraftfahrzeug-Felgen muss ein gleichbleibendes Rundlaufen gewährleistet sein. Bei den bisher bekannten Verfahren, bei denen stranggepresste Aluminiumprofile verwandt wurden, mussten diese Profile dann auch später nachbehandelt oder nachgeformt werden, so daß verhältnismässig viel Ausschuss entstand, im übrigen die bekannten Verfahren teuer, langwierig und umständlich waren, so daß sie gerade für eine Massenfertigung nicht geeignet waren.

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Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfahrensschritte so zu wählen, und ansich bekannte, leicht zu handhabende Vorrichtungen zu verwenden, so daß es gerade bei Massenfertigungen gelingt, Fertigungsstrassen nach dem neuen Verfahren aufzubauen, ohne daß dazwischen Warmbehandlungen eingeführt werden müssen, oder daß Stationen vorhanden sein müssen, die ein Nacharbeiten des Profiles bewirken.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die folgenden Verfahrensschritte gewählt werden:

a) Das mit Zugabe versehene Strangpressprofil wird an seinem vorderen Ende eingespannt und auf einer, das Fertigprofil aufweisenden Kernform, mit zu kleinem Durchmesser gegenüber dem Fertigdurchmesser der Radfelge vorgebogen bzw. gerundet.

b) Nach Ablängen des Einspannstückes wird das vorgebogene Strangpressprofil auf einer das Fertigprofil aufweisenden Kernform mit zu großem Durchmesser gegenüber dem Fertigdurchmesser der Radfelge auf ca. 36ο Grad gebogen bzw. gerundet.

c) Anschliessend wird auf einer Rollbiegemaschine mit einer das Fertigprofil aufweisenden Kernformrolle und Gegenrollen nach Festlegung des hinteren Endes des kreisförmig gebogenen Strangpressprofiles dieses auf den Fertigdurchmesser gerollt bzw. gebogen.

d) Nach Ablängen des Enstückes wird der Roll- bzw. Biegevorgang mit einer das Fertigprofil aufweisenden Kernrolle und Gegenrollen solange for^t?^esetzt/ bis das Strangpressprofil zum Fertigdurchmesser

gebogen und die Enden fluchtend zusammenstößen.

e) Nach Festspannen auf einer mit dem Fertigprofil versehenen Kernform durch mehrere mit Fertigprofil versehene Aussenbacken findet das Schweissen des Querstosses statt.

Durch diese Verfahrensschritte wird ein vollkommen neuer Weg beschritten. Es ist unvermeidlich, daß bei der Kaltverformung das Profil verformt wird, und auch Spannungen durch das Kaltverformen auftreten. Erfindungsgemäss werden die Vorrichtungen aber so gewählt, daß man ein Strangpressprofil mit überlänge, d.h. mit Zugabe verwendet, als es die Abwicklung der Felge verlangen würde, und diese sich verformenden und die Spannungen aufnehmenden Stücke sind durch die entsprechende Wahl der Verfahrensschritte und Vorrichtungen so gewählt, daß sie am Anfang und Ende des Strangpressprofils sich befinden und dann nach den entsprechenden Verfahrensschrxtten abgelängt werden können. So wird bei den ersten beiden Verfahrensschritten eine Kernform verwandt, um die das Strangpressprofil gebogen wird, während bei dem folgenden Schritt dann gerollt wird, d.h. eine Vorrichtung verwandt wird, die sich für Rollvorgänge eignet.

Auch bei der Schweissung des Querstosses wird so vorgegangen, daß Spannungen vermieden werden, indem in einer bestimmten Reihenfolge , wie das in den Ansprüchen angegeben ist, festgespannt wird_f und ggf. eine Kernform mit deren Maß verwandt

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Anschliessend an den Schweissvorgang findet ein Kalibriervorgang statt, -,'obei in den Ansprüchen hier die verschiedensten Möglichkeiten angegeben sind.

Der Arbeitsablauf gestaltet sich dann derart, daß zuerst auf einer Kernstreck-Biegevorrichtung das Einspannen des geraden Felgenprofils mit überlange erfolgt, wobei das Felgenprofil schon das Fertigprofil ist.

Es erfolgt dann das Vorbiegen oder Anrunden auf einer kleineren Kernform. Dieses geringe Untermaß ist erforderlich, um eine nach diesem Vorbiegen auftretende Auffederung zu kompensieren. Nach der Auffederung wird dann der maßgerochte Radius der Felge erreicht, d.h. die kleinere Kernform berücksichtigt dieses Auffedern.

Es erfolgt dann das Ablängen des Einspannstückes , durch welches das Vorbiegen möglich war; dieses Einspannstück ist unbrauchbar, da es stark deformiert ist.

Auf der gleichen Vorrichtung erfolgt dann das Biegen oder Runden, bis auf ca. 36o Grad auf einer im Verhältnis zum Fertigdurchmesser XU. großen Kernform. Die ganze Abwicklung der tatsächlichen Abmessung muss diesen ersten Vorformvorgang durchlaufen.

Nachdem das Strangpressprofil derart vorgerichtet ist, wird es dann a£ einer Kernröl!biegevorrichtung weiter bearbeitet.

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Diese Kernroll-Biegevorrichtung hat eine sehr kleine Kernformrolle innen und zwei Formrollen aussen, die das Fertigprofil aufweisen, über ein verlängertes Endstück, welches sich schon bei der Zugabe des gerade Strangpressprofils befand, wird dann über dieses Endbiegeteil, was als Hebel wirkt, das schon gerundete Strangpressprofil auf das tatsächliche Radiusmass gebracht. Wenn dieses Radiusmass erreicht ist, wird dieses verlängerte Endstück abgelängt, da es ebenfalls wieder unbrauchbar wegen seiner starken Deformierung ist. Jetzt erfolgt dann das Biegen oder Runden auf 36o Grad wieder mit einer sehr kleinen Kernformrolle und zwei Formrollen. Es wird jetzt nahezu der Formtreue-Zustand der Felge in einem nahezu spannungslosen Zustand erreicht.

Durch den anschliessenden Schweißvorgang des Querstosses wird dann die Felge fertiggestellt. Gleichmässig ist eine gewisse Verdünnung des Profils erfolgt, und um diese Verdünnung zu berücksichtigen, hat die Kernform,auf der die Felge beim SchweissVorgang aufgespannt wird, ein geringes Übersollmass. Der Spannvorgang auf dieser Kernform erfolgt in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge, da sonst ein Aufbau von Spannungsfeldern am Umfang der Felge oder gar Stauchungen entstehen können, die sich nach öffnen der Schweissform durch Unrundheit bemerkbar machen. Dabei ist in den Ansprüchen die zweckmässigste Reihenfolge für diesen Spannvorgang angegeben. Verschiedene Schweissverfahren können zur Anwendung kommen, z.B. Schutzgasschwexssen mit Wolfram-Innert-Gas (WIG) oder Gaspress-Schweissen, welches unter Wärme und Druck stattfindet, auch Elektronenstrahl-Schweissen oder Schutzgas-Schweissen Metall-Innert-Gas (MIG),

ferner Kaltpress-Schweissen.

Wesentlich ist ferner, daß die Schweissnahtschalen ein genaues, unverändertes Maß gegenüber dem Profilquerschnitt haben, wenn der anschliessende Kalibriervorgang stattfindet. Je nach der Art, wie aber der Schweissvorgang verläuft, wäre es auch denkbar, auf den Kalibriervorgang verzichten zu können. Falls geringe ünrundheiten durch Restspannungsfelder vom Schweiss-Stoss herrührend, wobei geringes übermass sauber egalisiert wird, so daß keine sichtbaren Übergänge mehr sind, können diese geringen Maßabweichungen der Profilbreite an beiden Enden, hervorgerufen durch den Formschluss, beim Rollverfahren auf genaues Maß gebracht werden. Bei diesen Kalibrierverfahren hat die Kernformrolle ein geringes Übermass gegenüber dem Sollmass( durch Verdünnung des Profiles hervorgerufen). Mit einer oder mehreren Formaussenrollen, z.B. zweckmässig zwei Formaussenrollen, erfolgt dieses Kalibrieren, dabei sind in den Ansprüchen die verschiedensten Möglichkeiten bezeichnet, nämlich Kern steht, Aussenrollen laufen, Kern läuft, Aussenrollen stehen (eine besonders zweckmässige Ausführung) oder Kern läuft und Aussenrollen laufen. Die Felge wird hierbei aufgespannt auf die Kernform und mit mehreren Umläufen auf End-Form- und Mass gebracht.

Alternativ ist es auch möglich, daß die Innenrolle dreht, Aussenform und Felge laufen zwischen Innenform und Rolle und stehenden, glatten Aussenrollen. Die Felge wird dabei in die Aussenform eingelegt (eingespannt) und mit Innenformrollen, ein oder mehreren, kalibriert.

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Dadurch wird das End- Form- und Mass erreicht.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung weitere Erfindung smerkmale hervor.

Fig. 1 zeigt in der Vorderansicht die Kernstreckbiegevorrichtung, Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Fig. 1,

Fig. 3 zeigt entsprechend der Fig. 2 den Vorgang während des Vorbiegens,

Fig. 4 zeigt eine weitere Phase dieses Vorbiegens,

Fig. 5 zeigt einen^weiteren Verfahrensschritt auf der Kernstreckbiegevorrichtung ,

Fig. 6 zeigt eine andere Phase des Arbeitsablaufes,

Fig. 7 ist die Vorderansicht einer Kernrollbiegevorrxchtung in der Vorderansicht,

Fig. 8 ist die Draufsicht der Fig. 7,

Fig. 9 zeigt eine andere Arbeitsphase beim Biegevorgang auf der Kernrollbiegevorrxchtung ,

Fig.10zeigt eine weitere Phase des Arbeitsvorganges,

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Fig. 11 zeigt eine Kalibriervorriehtung,

Fig. 12 zeigt schematisch die zeitliche Reihenfolge beim Spannen vor dem Schweissvorgang.

In den Figuren bezeichnen die gleichen Zahlen die gleichen Teile. Die Buchstaben von a - s zeigen in zeitlicher Reihenfolge die verschiedenen Arbeitsvorgänge. In den Figuren ist das Strangpressprofil 1 dargestellt. Dieses Strangpressprofil hat das Fertigprofil der Felge. Bei der Kernstreckbiegevorrichtung ist eine Kernform 2 vorhanden, diese Kernform 2 wird vom Spannbacken 5 in Pfeilrichtung. 18 mitbewegt durch Mitnehmer 19, welche sich auf dem Drehtisch 20 dieser Kernstreckbiegevorrichtung befinden. Diese Anordnung ist wichtig, weil der Spannbacken sowohl in Pfeilrichtung 19 als dann beim Lösen wieder in Pfeilrichtung 21 bewegt werden muss, und durch diese Mitnahme das Profil geschont wird, es wird nicht großen Reibungskräften ausgesetzt, da es nur an der Einspannstelle durch die Kraftübertragung beansprucht bzw. verformt wird. Selbstverständlich hat der Spannbacken 5 und die Kernform 2 das Fertigprofil. Das gerade Strangpressprofil 1 wird in Pfeilrichtung 23 in die Vorrichtung geführt, dabei sind Führungsprofile 3 und Gegenprofile 4 vorhanden, die gegeneinander gepresst verhindern, daß sich das Fertigprofil des Strangpressprofiles 1 verformt, wenn es in der Kernstreckbiegevorrichtung verformt wird. Die Profilstücke beim Führungsprofil, Gegenprofil und bei den Spannbacken sind aus einem elastischen Werkstoff , um alle Verformungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

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Der Figur 3 ist dann zu entnehmen, daß nach Lösen der Spannbacken 5 das Einspannstück 6 entfernt wird_f da es die Verformungsarbeit beim Vorbiegen bzw. Anrunden aufnehmen musste. Die weiteren Arbeitsgänge , die dann in der Fig. 3 bzw. Fig. dargestellt sind, zeigen, daß jetzt das Biegen bis auf ca. 36o Grad erfolgt, dabei ist wesentlich, daß vor Einführen des gebogenen Profils in Pfeilrichtung 24 in das Gegenprofil 4 Kanten abgeschrägt werden müssen, damit dieses Gegenprofil nicht beschädigt wird.

Durch Bewegen in Pfeilrichtung 25 bzw. 26 werden Führungsund Gegenprofile 3 bzw. 4 aufeinander zu oder voneinander weg bewegt, um den Biegevorgang einzuleiten, oder zu beenden.

Das Anbiegestück 6.1 , welches anschliessend an das Einspannstück 6 vorhanden war, wird jetzt ebenfalls entfernt; da es wieder die zusätzliche Verformungsarbeit aufnehmen musste , als nach dem Anbiegen bis 36o Grad gerundet wurde und jetzt ansich ein zu großer Durchmesser vorhanden ist.

Es wird dann weiter auf der Kernrollbiegevorrichtung gearbeitet, die die Fig. 7 und 8 zeigt.

Auf dieser Kernrollbiegevorrichtung wird dann mittels der Formrollen 8 und der Kernbiegerolle 9 solange gerundet, bis der Fertigdurchmesser erreicht ist. Jetzt kann dann das Endstück 6.1 abgelängt werden, welches wiederum wesentliche Verformungsarbeit aufnehmen musste, wie die Fig. 8 zeigt, weil dieses STück gewissermassen als Hebel wirkend den Rundungsvorgang gestattet.

Der Drehtisch 11 besitzt noch Führungsscheiben 12, die ober- und unterhalb des Strangpressprofiles. 1 angeordnet sind, um ein Auffedern zu vermeiden. Diese Platten sind in der Fig. 7 bzw. 8 nicht näher dargestellt.

In der Fig. 9 und 10 ist der Kernrollbiegevorgang zu einem anderen Zeitpunkt dargestellt, nämlich, wie die Fig. 10 zeigt, als sich der Schweiss-Stoss schon gebildet hat, weil das Fertigmaß erreicht wurde. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Formrollen 8 vorhanden, durch Bewegung in Pfeilrichtung 27 in der einen oder anderen Richtung kann der Anpressdruck erhöht oder verringert werden, entsprechend dem gewünschten Durchmesser.

In der Fig. 10 ist dann das Fertigmass erreicht. Anschliessend wird auf einem Formkern mit übermass , wie die Fig. 11 zeigt, noch so viel gerundet, bzw. durch die Formrollen geprägt, daß - wie in Fig. 12 dargestellt - der SchweissVorgang stattfinden kann. Hier ist es wesentlich, daß die zu schweissende Felge erst gegenüber der Schweissnaht 13 durch Pressbacken am Formkern 28 befestigt wird, anschliessend werden die beiden Spannstellen 16 geschlossen, und zum Schluss die beiden Spannstellen 17. Man erkennt, daß die Spannstellen 15,16 auf der den Querstoss 13 gegenüberliegenden Seite der Felge liegen, während die Spannstellen 17 benachbart sind. Die Spannstellen 17 sind näher an der Mittellinie, als die Spannstellen 16.

Es ist selbstverständlich möglich, eine Felge , statt aus einem Stück auch aus mehreren Stücken herzustellen, wobei dann entsprechend mehr Schweissnähte entstehen würden.

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Wesentlich ist immer, daß der Erfindungsgedanke bei dem vorliegenden Verfahren verwirklicht wird, nämlich an eine Biegestreckvorrichtung eine Biegerollvorrichtung anzuschliessen, wobei selbstverständlich auch diese beiden Stationen vertauscht werden können, wenn das das Werkstück oder das Profil erfordert. Wesentlich ist immer nur, daß die Verformungsarbeiten bei Deformierungen bei diesem Strangprofil durch die Leitung der Verfahrensgänge sich nur auf die Endstücke auswirken, diese können leicht entfernt werden, und es ist sehr viel billiger, Abfall an Strangpressprofilen zu haben, als umständliche Verfahrensschritte, wie Entspannungsglühen,Warmbehandlungen und umständliche Nacharbeiten in Kauf nehmen zu müssen.

Claims

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DR.-ING. G. RIEBLING DR.-ING. P. RIEBLING

Dipl.-lng., Ing. (grad.) . Dipl.-lng.

Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt

Professional Representatives belore European Pafenl Ol'ice

Mandalaires agrees pres !Office european des Luevets

Bitte in der Antwort wiederholen

L J

ihr zeichen ihre Nachnrhi vom D-8990 Lindau (Bodensee)

Rnnneiie IO Posllach 3160

29. Juli 198o

Betreff: <?W//A O HG

Anmelder: Firma Späth/-t· 776o Radolfzell , Friedrich-Weber-Str. 32

Patentansprü ehe

1^/Verfahren zur Herstellung von Rundkörpern/ z.B. Radfelgen für Kfz., wobei die Felge insbesondere aus einer Aluminiumlegierung als gestrecktes Strangpressprofil mit endgültiger Querschnittsform gefertigt zur Radform gerundet und im Querstoss durch eine Schweissung verbunden ist,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) das mit Zugabe versehene Strangpressprofil wird an seinem vorderen Ende eingespannt und auf einer das Fertigprofil aufweisenden Kernform mit zu kleinem Durchmesser gegenüber dem Fertigdurchmesser der Radfelge vorgebogen bzw. gerundet,

Fernsprecher: Fernschreiber- Telegramm-Adresse Bankkonten: Poslscheckkonin

Lindau (08382)6917 054374(pat-d) patri-lindau Bayer Vereinsbank Lindau (B) Nr 1?0B578 (BLZ 7352ΟΟ7Ί) Munchnn 'Wi'i W)¹)

Hypo-Bank Lindau (B) Nr 66/0 2/8920 IBLZ 73520642) Volksbank Lindau (B) Nr. 51 720000 (BLZ 73590120)

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b) nach Ablängen des Einspannstückes wird das vorgebogene Strangpressprofil· auf einer das Fertigprofil aufweisenden Kernform mit zu großem Durchmesser gegenüber dem Fertigdurchmesser der Radfeige auf ca. 36o Grad gebogen bzw. gerundet,

c) anschliessend wird auf einer Rollbiegemaschine mit einer das Fertigprofil aufweisenden Kernformrolle und Gegenrollen nach Festlegung des hinteren Endes des kreisförmig gebogenen Strangpressprofils dieses auf den Fertigdurchmesser gerollt bzw. gebogen,

d) nach Ablängen des Endstückes wird der Roll- bzw. Biegevorgang mit einer das Fertigprofil aufweisenden Kernrolle und Gegenrollen solange fortgesetzt, bis das Strangpressprofil zum Fertigdurchmesser gebogen und die Enden fiuchtend zusammenstossen,

e) nach Festspannen auf einer mit dem Fertigprofil versehenen Kernform durch mehrere mit Fertigprofil versehene Aussenbacken findet das Schweissen des Querstosses statt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß das Festspannen des Strangpressprofiles vor dem Schwe iss vor gang an einer ersten Ste^e erst gegenüber dem Querstoss erfol·gt_/ anschliessend in gleichem Abstand der dem Querstoss gegenüberliegenden Seite zwei Festspannstellen geschlossen werden und zuletzt zwei Festspannstellen in gleichem Abstand benachbart dem Querstoss geschlossen werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet , daß die für die Schweissung verwandte Kernform ein dem Maß der Verdünnung des Profils entsprechendes Übermass aufweist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schweissnahtschalen ein genaues, unverändertes Maß gegenüber dem Profilquerschnitt besitzen.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kalibriervorgang durch eine profilierte Kernformrolle mit geringem übermass gegenüber dem Fertigprofil derart erfolgt, daß ein oder mehrere profilierte Formaussenrollen die geschweisste Felge gegen die Kernformrolle drücken.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kernformrolle steht und die Aussenrollen umlaufen.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kernformrolle umläuft und die Aussenrollen sich in stehender Position drehen.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch

ge kennzeichnet, daß die Kernformrolle und die Aussenrollen umlaufen.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge auf die drehende, profilierte Kernforinrolle aufgespannt ist und gegen die stehenden Formaussenrollen während des Rollvorganges drückend in ein oder mehreren Umläufen auf das Endformmass gebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruchi und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Kernformrollen um den Umfang bewegen.
11. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Felge in eine profilierte Aussenform eingespannt wird und mit profilierten Innenformrollen in ein oder mehreren Umläufen auf das Endformmass gebracht wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5 und 11,

dadurch gekennzeichnet, daß eine profilierte Innenrolle die profilierte Aussenform mit der Felge dreht, wobei Aussenform und Felge zwischen Innenformrolle und stehenden, glatten Aussenrollen laufen.