EP1184101B1 - Verfahren zum Verformen von rohrförmigen Hohlkörpern aus Metall - Google Patents

Verfahren zum Verformen von rohrförmigen Hohlkörpern aus Metall Download PDF

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EP1184101B1 EP01117698A EP01117698A EP1184101B1 EP 1184101 B1 EP1184101 B1 EP 1184101B1 EP 01117698 A EP01117698 A EP 01117698A EP 01117698 A EP01117698 A EP 01117698A EP 1184101 B1 EP1184101 B1 EP 1184101B1
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hollow body
tubular hollow
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annealed
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Wolfgang Dipl.-Ing. Rempe
Franz Dipl.-Ing. Steimmel
Frank Dipl.-Ing. Wähner
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Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • 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
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/02—Enlarging

Definitions

  • the invention relates to a method for deforming tubular hollow bodies made of metal according to the preamble of patent claim 1.
  • EP 0 372 360 A2 discloses mechanically pre-expanding a hollow body before it is hydro-formed. However, details of mechanical pre-expanding are not disclosed.
  • the invention is thus based on the object to enable in a simple manner larger changes in the cross section within a tubular hollow body.
  • the tubular hollow body Due to the upstream processing phase, the tubular hollow body can already be impressed with a preliminary cross-sectional shape, which tends to the final cross-sectional shape. It is achieved by the subsequent annealing that for hydro forming again the maximum Umformweg is available. In the final hydroforming, a final cross-sectional shape can thus be achieved which, compared with the original cross-sectional shape of the tubular hollow body after longitudinal seam welding, is considerably above the previously attainable maximum values.
  • the machining phases can be mechanically partially widened and soft annealing performed several times in succession. As a result, even larger forming paths can be achieved.
  • tubular hollow body can also be annealed prior to the upstream processing phase.
  • solidifications are eliminated by the forming process to a closed tube and achieved a high deformation reserve for the upstream processing phases.
  • the partial widening of the tubular hollow body can be carried out at those points where the greatest change in the cross section occurs after hydroforming in relation to the starting cross section.
  • the starting point is a tubular hollow body 10 made of aluminum with a constant circular cross-sectional area, as shown in a).
  • This hollow body 10 is now partially widened by a machining tool, here by a conical mandrel 12, which is driven axially into the hollow body 10.
  • a conical mandrel 12 which is driven axially into the hollow body 10.
  • an expandable mandrel is used, which is first inserted, then spread and then driven axially over a limited distance.
  • the expanded hollow body 10 ' as shown in b), annealed at about 300 degrees Celsius.
  • hydroforming takes place in a die 14.
  • the widened hollow body 10 ' is inserted into the die 14, the interior of which represent the future outer dimensions of the hollow body 10'.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen von rohrförmigen Hohlkörpern aus Metall gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zum Verformen von rohrförmigen Hohlkörpern aus Metall ist es bekannt, den Hohlkörper weichzuglühen, je nach Erfordernis der angestrebten endgültigen Form weiter zu bearbeiten und schließlich in einem Gesenk durch ein in den Hohlkörper eingeleitetes Medium hydroumzuformen.
  • Da sich das Material mit fortschreitender Verformung beim Hydroumformen verfestigt und dadurch einer weiteren Verformung widersetzt oder gar reißt, sind bei einem Zyklus des Hydroumformens in der Praxis lediglich Änderungen des Querschnittes bis etwa 10% gegenüber dem Ausgangsquerschnitt möglich.
  • Ein entsprechendes Verfahren zum Hydroumformen von längsnahtgeschweißten Rohren aus Aluminium ist aus der EP 0 548 859 A1 bekannt.
  • Aus der EP 0 372 360 A2 ist dagegen bekannt, einen Hohlkörper mechanisch vorzuexpandieren bevor dieser hydroumgeformt wird. Einzelheiten zum mechanischen Vorexpandieren werden jedoch nicht offenbart.
  • Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise größere Änderungen des Querschnittes innerhalb eines rohrförmigen Hohlkörpers zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst.
  • Weiterbildung und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Durch die vorgeschaltete Bearbeitungsphase kann dem rohrförmigen Hohlkörper bereits eine vorläufige Querschnittsform aufgeprägt werden, die zu der endgültigen Querschnittsform tendiert. Dabei wird durch das anschließende Weichglühen erreicht, dass zum Hydroumformen wieder der maximale Umformweg zur Verfügung steht. Beim abschließenden Hydroumformen lässt sich so eine endgültige Querschnittsform erreichen, die gegenüber der ursprünglichen Querschnittsform des rohrförmigen Hohlkörpers nach der Längsnahtschweißung erheblich über den bisher erzielbaren Maximalwerten liegt.
  • Gemäß einer Weiterbildung können die Bearbeitungsphasen mechanisch partiell Aufweiten und Weichglühen mehrfach nacheinander durchgeführt werden. Dadurch lassen sich noch größere Umformwege erzielen.
  • Außerdem kann der rohrförmige Hohlkörper auch vor der vorgeschalteten Bearbeitungsphase weichgeglüht werden. Dadurch werden auch Verfestigungen durch den Umformvorgang zu einem geschlossenen Rohr beseitigt und eine hohe Verformungsreserve für die vorgeschalteten Bearbeitungsphasen erzielt.
  • Die partielle Aufweitung des rohrförmigen Hohlkörpers kann an denjenigen Stellen vorgenommen werden, an denen die größte Änderung des Querschnittes nach dem Hydroumformen gegenüber dem Ausgangsquerschnitt auftritt.
  • Zwischen der Bearbeitungsphase Weichglühen und Hydroumformen können an sich übliche weitere Bearbeitungsphasen, wie mechanisches Biegen und mechanisches Verformen vorgenommen werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Diese zeigt schematisch eine Reihe von aufeinanderfolgenden Bearbeitungsphasen.
  • Ausgegangen wird von einem rohrförmigen Hohlkörper 10 aus Aluminium mit konstanter kreisringförmiger Querschnittsfläche, wie er bei a) dargestellt ist.
  • Dieser Hohlkörper 10 wird nun durch ein Bearbeitungswerkzeug partiell aufgeweitet, hier durch einen konischen Dorn 12, der axial in den Hohlkörper 10 eingetrieben wird. Um eine Aufweitung nur innerhalb des rohrförmigen Hohlkörpers 10 vorzunehmen, wird ein spreizbarer Dorn verwendet, der zuerst eingeführt, anschließend gespreizt und dann axial über eine begrenzte Strecke weiter getrieben wird.
  • Anschließend wird der aufgeweitete Hohlkörper 10', wie bei b) dargestellt, bei ca. 300 Grad Celsius weichgeglüht.
  • Nach eventuellen weiteren Bearbeitungsphasen, wie Biegen und/oder mechanisches Vorformen erfolgt ein Hydroumformen in einem Gesenk 14.
  • Dazu wird der aufgeweitete Hohlkörper 10' gemäß c) in das Gesenk 14 eingesetzt, dessen Innenraum die künftigen Außenabmessungen des Hohlkörpers 10' darstellen.
  • Nach Einfüllen eines Mediums 16 und Druckbeaufschlagung durch Stempel 18 erfolgt dann die Umformung in die endgültige Form des Hohlkörpers 10'' gemäß d).

Claims (5)

  1. Verfahren zum Verformen von rohrförmigen Hohlkörpern (10) aus Metall, insbesondere aus Aluminium, wobei nach Umformen eines plattenförmigen Halbzeugs zu einem geschlossenen Querschnittsprofil und Längsnahtschweißung der gegenüberliegenden Kanten des Halbzeugs der gebildete rohrförmige Hohlkörper weichgeglüht und schließlich in einem Gesenk (14) durch ein in den Hohlkörper (10) eingeleitetes Medium hydroumgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Hohlkörper (10) in einer vorgeschalteten Bearbeitungsphase erst mechanisch partiell aufgeweitet wird und anschließend weichgeglüht wird, wobei ein spreizbarer Dorn verwendet wird, der zuerst axial eingeführt, anschließend gespreizt und axial über eine begrenzte Strecke weiter getrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsphasen mechanisch partiell Aufweiten und anschließendes Weichglühen mehrfach nacheinander durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Hohlkörper (10) auch vor der vorgeschalteten Bearbeitungsphase weichgeglüht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die partielle Aufweitung des rohrförmigen Hohlkörpers an denjenigen Stellen vorgenommen wird, an denen die größte Änderung des Querschnittes nach dem Hydroumformen gegenüber dem Ausgangsquerschnitt auftritt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bearbeitungsphase Weichglühen und Hydroumformen weitere Bearbeitungsphasen, wie mechanisches Biegen und mechanisches Vorformen vorgenommen werden.
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