DE4337517A1 - Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumformbarem Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenhoch­ druck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumform­ barem Metall.

Allgemein wird beim Innenhochdruck-Umformen ein Rohrab­ schnitt mit gerader oder nicht gerader Längsachse durch gleichzeitige Wirkung von Innendruck Pi und Axialkraft Pa umgeformt. Einige Innenhochdruck-Umformverfahren sind z. B. im Tagungsband des 14. Umformtechnischen Kolloquiums in Han­ nover 1993 auf S. 9 genauer beschrieben, auf die in vollem Umfang bezug genommen wird.

Das Innenhochdruck-Umformen üblicher hohlwellenförmiger Werkstücke erfolgt üblicherweise entsprechend Fig. 1 und 2 in zwei Umformphasen. Nach dem Füllen der Rohre erfolgt zu­ erst das Aufweiten. Hier gelten die Gesetzmäßigkeiten der freien, d. h. werkzeugungebundenen Aufweitung. Die Rohrober­ fläche ist gewölbt, der am Ende dieser ersten Umformphase entstehende Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug er­ streckt sich zunächst nur über einen Teilbereich der Werk­ stückoberfläche. In der weiteren Umformphase wird das Werk­ stück durch Kalibrieren zur vollständigen Anlage an die In­ nenform des Formwerkzeug gebracht. Der Wanddickenverlauf im Längsschnitt von Hohlwellen, die auf diese Weise erzeugt worden, liegt in der Regel bei ca. 15% von der Ausgangs­ wanddicke So der Rohrabschnitte Fig. 3. Der Wanddickenver­ lauf ist in erster Linie abhängig von der Dehnungsfähigkeit der Rohrmaterialien. Die freie Aufweitlänge bzw. Knickgrenze beträgt bei den bislang bekannten Innenhoch­ druck-Umformverfahren max. 2xdo, wobei do der Durchmesser des Ausgangsrohres ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein ver­ bessertes Innenhochdruck-Umformverfahrens zu schaffen, das es erlaubt, anspruchsvolle Hohlwellen herzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für solche Hohlwellen, wie sie z. B. in der Anmeldung P 40 07 284.3 beschrieben sind. Hier handelt es sich z. B. um An­ triebswellen eines Kraftfahrzeugs mit einem mittleren Rohr­ bereich größeren Außendurchmesser mit dünner Wandstärke und beiderseitig ausgebildeten Endbereichen mit dicker Wand­ stärke. Die Wanddickenunterschiede an diesen Wellen und die freie Aufweitlänge übersteigen die bislang beim Innenhoch­ druckumformen bekannten Verfahrensgrenzen um ein Vielfaches.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden u. a. folgende Vorteile erzielt:

• 1. Herstellung von Hohlwellen mit Wanddickenverlauf im Längsschnitt mit Wanddickenunterschieden von weit mehr als 15% bezogen auf S_o.
• 2. Herstellung von Hohlwellen mit einer Aufweitlänge von weit mehr als 2xdo.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Innenhochdruckverfahren;

Fig. 2 eine Folge von Verfahrensschritten zur Herstellung eines teilweise aufgeweiteten Rohrs

Fig. 3 den Wanddickenverlauf eines aufgeweiteten Rohrs,

Fig. 4 ein Beispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Gegenstandes und

Fig. 5 schematisch einen anschließenden Verfahrensschritt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, wird ein Verfah­ rensprodukt gemäß Fig. 4 dadurch herstellt, daß zunächst das Rohr mit einen Fluid, das auch ein Gas oder eine hoch­ flüchtige Flüssigkeit sein kann, gefüllt. Anschließend er­ folgt das Aufweiten durch Abdichten der Rohrenden in an sich bekannter Weise und Aufbringen eines Innenhochdrucks. Nach dem Aufweiten in Phase 1 und Kalibrieren des Hohlkörpers in Phase 2 wird in Phase 3 der hohe Kalibrierdruck aufrechter­ halten bzw. noch gesteigert.

Erfindungsgemäß wird nun, wie insbesondere aus Fig. 5 er­ sichtlich, ein Aufstauchen des geformten langen Rohrs durch­ geführt.

Der erste Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß den zwei Umformphasen eine dritte entsprechend Fig. 5 hinzugefügt wird. Nach dem Aufweiten in Phase 1 und Kalibrieren in Phase 2 wird in Phase 3 der hohe Kalibrierdruck aufrechterhalten bzw. noch gesteigert. Dieser hohe Innendruck ermöglicht ein Aufeinanderzuschieben der Rohrenden ohne Faltenbildung in der Rohrwand. Es erfolgt zwangsläufig ein Aufstauchen der Wand der Werkstücke im Aufnehmerbereich um nahezu beliebige Beträge. Ein solcher Vorgang läßt sich durch entsprechende Steuerungstechnik der Umformmaschine realisieren. Eine ge­ eignete Rohrwanddicke S_o muß gewählt werden, um die optimale Wanddickenabstufung des dünneren Aufweitbereiches und des dicken Endbereichs zu erzielen.

Der zweite Teil der Aufgabe wird durch werkzeugtechnische Maßnahmen gelöst (Fig. 6). Abstützelemente im Werkzeug, die auch gefedert sein können, verhindern das Ausknicken der langen Rohrwellen. Je nach Länge der Rohrwellen müssen ein oder mehrere Elemente in Werkzeug-Längsrichtung angeordnet werden.

Claims (2)

1. Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen von hohlen abgesetzten Wellen aus kaltumformbarem Metall, gekennzeichnet durch nachfolgende Schritte:

   • - Vorlegen eines Rohrausgangsteils und Füllen desselben mit Fluid;
   • - Abdichten zumindest des aufzuweitenden Rohrabschnitts;
   • - Aufbringen eines zum Aufweiten des Rohrabschnitts geeigneten Innenhochdrucks;
   • - Kalibrieren des Werkstücks durch Aufbringen eines hohen Kalibrierdrucks;
   • - Aufrechterhalten des Kalibrierdrucks unter Anstauchen des Rohrs in Längsachsenrichtung;
2. wobei Innenwerkzeuge, auch gefederte, als Abstützelemente im Werkzeug vorgesehen sind.