EP3141310B1 - Verfahren zur herstellung von dichtringen mit umgeformtem profil - Google Patents

Verfahren zur herstellung von dichtringen mit umgeformtem profil Download PDF

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EP3141310B1
EP3141310B1 EP16188115.6A EP16188115A EP3141310B1 EP 3141310 B1 EP3141310 B1 EP 3141310B1 EP 16188115 A EP16188115 A EP 16188115A EP 3141310 B1 EP3141310 B1 EP 3141310B1
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EP
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strip material
profile
forming roller
deformed
roller
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EP16188115.6A
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Anton Kelz
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Anton Kelz E K
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Anton Kelz E K
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D11/00Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/06Bending into helical or spiral form; Forming a succession of return bends, e.g. serpentine form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/16Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/16Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops
    • B21D53/18Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops of hollow or C-shaped cross-section, e.g. for curtains, for eyelets

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of sealing rings with a reshaped profile, in particular with a cross-sectionally C-, V- or U-shaped formed profile, of a metallic strip material.
  • sealing rings are used in a wide variety of applications, of which, for example, internal combustion engines and there the area of the sealing of turbochargers can be called.
  • internal combustion engines and there the area of the sealing of turbochargers can be called.
  • the development of combustion engines is such that the combustion is getting better and the combustion temperatures rise in order to reduce pollutant emissions. This also increases the temperature of construction parts, such as the sealing rings in question here.
  • sealing rings are rolled between pairs of forming rollers in their desired shape, so acted upon by compressive forces. Excess material in this forming process is practically compressed, whereby compressive forces are introduced into the workpiece, which are released again, especially at high temperatures.
  • Such sealing rings therefore have internal stresses due to the pressure forces exerted during the forming process, which in particular at high temperatures of Sealing ring noticeable and would lead to deformations. This poses the problem of leaks in the area of the sealing ring.
  • From the DE 18 11 789 A is a method for producing reinforcing or sealing rings in particular for cylinder head gaskets of internal combustion engines known in which, starting from a wound in several turns on a mandrel profile wire singling and relatively complex processing of the individual rings produced thereby for connection to a flat gasket is made.
  • a method for producing a molded sealing ring in particular a C-, U- or V-shaped sealing ring is known, in which a band or rod-like profile body with predetermined profile cross-sectional shape is bent in its longitudinal direction such that a ring or helical shape is formed.
  • the DE 27234 A describes the production of hollow rings, for example, for curtain holders, in which a flat metal strip is wound under conversion into a tube on a spindle to form closely adjacent coils. These are then further processed into single rings.
  • the invention is based on the object, a method for the production of sealing rings in such a way that the sealing rings thus produced uniformly distributed over the circumference internal structural properties, that are as stress-free and thus high temperature resistant.
  • the strip material is fed from a strip entry via a defined controlled driven roller feeder on a forming roll with a helically coiled, the desired profile of the sealing ring corresponding drawing profile.
  • a tensile field is formed in the strip material by the winding of the strip material on the forming roller between the roll feed and the forming roller that occurs when hitting the strip material on the forming roll whose deformation by a flow process with a material stripping.
  • the principle of this forming process according to the invention is based on the fact that at a defined point the strip material is brought under a defined tensile force and thereby a permanent forming occurs. This happens at the point where the tensioned by the tension field belt hits the forming roll. At this point, additional force is added, increasing the preload to the point where the material comes to its yield point and begins to flow. As a result of the drawing profile applied to the forming roll, the strip material thus flows virtually without tension into the profile contour predetermined by the drawing profile. Because of this material property, the sealing rings produced from the band material formed according to the invention are therefore particularly resistant to high temperatures.
  • this is cut to the circumferential length of the sealing ring to be produced, and the cut ends of the strip material are connected to form the sealing ring.
  • the band material can be braked defined by means of brake rollers in the roller feeder to optimize the tensile field against the train applied by the forming roller defined.
  • the flow behavior of the strip material can be optimized at the transition to the drawing profile in terms of a tension-free as possible deformation.
  • the brake rollers support the manufacturing process in the later explained in more detail endless deformation of the strip material.
  • the strip material can be wound up under increased friction on the forming roller, which is realized by a micro-toothing on the drawing profile of the forming roller.
  • the mold roller is practically a high "grip", so that a defined relation between the forming roller and the strip material flowing thereon is achieved, which is the production reliability with correspondingly tolerant properties of the produced sealing ring benefit.
  • the strip material is clamped on the forming roll set.
  • the strip material is to be converted by means of the forming roll into a helical configuration as a production intermediate, which can then be further processed by appropriately dividing into pieces the circumferential length of the sealing ring to be produced and welding the ends of these pieces to the final sealing ring.
  • a particular variant of this is a quasi-continuous production of such manufacturing intermediates by by successive winding of the strip material on the full length of wrapping the drawing profile, then removing the deformed strip material and restoring the strip material to the forming roll at the beginning of not yet formed strip material Section a virtually continuous coil of the formed strip material can be produced without waste ends.
  • the strip material is thus converted into a waste-free to sealing rings processed coil spring configuration.
  • Preferred areas for the design of the strip material see a stainless spring material made of a nickel-based alloy having a width of 4 mm to 10 mm, preferably about 6 mm, and a sheet thickness of 0.1 mm to 0.2 mm, preferably 0, 15 mm before.
  • the tensile force for the forming flow process with material stripping can be defined according to the yield strength of the material to be formed and can be selected within a program-controlled value range.
  • a core of the device is a roller feeder 1, which is provided with a schematically indicated drive 2 with driven and braked rollers 3 to 6. Thereby, the metallic strip material 7 defined between the rollers 3 to 6 can be fed controlled to the device.
  • Their second core is a designated as a whole with 8 molding roll whose height H for clarity in Fig. 1 is marked.
  • the forming roller 8 is rotatable on a receiving mandrel 9 about a vertical axis V and displaceable in this direction, to which an NC drive 10 is used.
  • the forming roller 8 a drawing profile 11 in the form of an outwardly convex convex drawing shoulder.
  • the drawing profile 11 is created as a whole rising helically on the circumference of the roll.
  • an attachable at the upper end of the forming roller 8 clamping piece 12 is arranged, by means of which the strip material 7 is fixed supportively on the forming roller 8.
  • the drawing profile 11 is on its surface with an in Fig. 4 provided in a partial area indicated micro-toothing 15.
  • a rotary encoder 13 for determining the movement of the strip material 7 is disposed between the roll feed 1 and the forming roller 8.
  • the movement values of the rotary encoder 13 are included in the control of the drive 2 for the roller feeder 1 and the NC drive 10 for the forming roller 8 in order to realize the manufacturing method described in detail below for a sealing ring from the strip material 7.
  • strip material 7 is e.g. a stainless spring steel made of a nickel-based alloy with a width of 6 mm and a sheet thickness of 0.15 mm is used.
  • the tensile field 14 is designed so that the strip material 7 there comes to its yield point and in contact with the drawing profile 11 in a flow process in the in Fig. 4 shown, radially inwardly open profile ring configuration is transformed.
  • the roller feeder 1 is dynamically controlled using the values of the rotary encoder 13. The above forming process becomes by continued winding and corresponding deformation of the strip material 7 continues on the forming roller 8 until the drawing profile 11 is almost completely occupied with the deformed strip material 7. During winding, the forming roller 8 is otherwise moved upward in the direction of the axis V, so that the impact position of the strip material 7 is arranged on the drawing profile 11 at the same height.
  • the strip material 7 at the lower end of its deformed area is again set on the drawing profile 11 by means of the clamping piece 12 and the drawing process starts again as described above, without it being in the made spiral 16 unusable waste.
  • FIGS. 2 and 3 the endless forming process in the form of a flow process with material stripping is shown graphically again.
  • the band material 7 is still flat, as well as the cut in Fig. 3 becomes clear.
  • the strip material 7 is converted into the reshaped configuration, as also in FIG Fig. 3 is shown by the radially inwardly open, C-shaped profile ring configuration.
  • Fig. 5 is exemplified a C-shaped radially outwardly open profile ring configuration by a (not shown) molding roll with a drawing profile designed as outwardly open Ziehnut can be produced.
  • a coil 16 is shown, which consists of the manufacturing device according to FIG. 1 comes and was cut off accordingly.
  • This helix 16 is then in individual open rings 17 - see Fig. 7 - Cut with a suitable for the diameter of the sealing ring to be produced circumferential length.
  • the open ends 18, 19 of these rings 17 are then welded by means of a laser.
  • the seal is then finished.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dichtringen mit einem umgeformten Profil, insbesondere mit einem im Querschnitt C-, V- oder U-förmig umgeformten Profil, aus einem metallischen Bandmaterial.
  • Derartige Dichtringe werden in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen eingesetzt, von denen beispielsweise Verbrennungsmotoren und dort der Bereich der Abdichtung von Turboladern genannt werden können. Die Entwicklung von Verbrennungsmotoren geht dahin, dass die Verbrennung immer besser wird und die Verbrennungstemperaturen dadurch steigen, um den Schadstoffausstoß zu reduzieren. Damit steigt auch die Temperaturbeaufschlagung von Konstruktionsteilen, wie eben den hier in Rede stehenden Dichtringen.
  • Durch herkömmliche Umform-Verfahren, wie sie beispielsweise in der DE 10 2009 033 135 A1 oder WO 2011/113954 A1 beschrieben sind, hergestellte Dichtringe werden zwischen Paaren von Formwalzen in ihre gewünschte Form gewalzt, also mit Druckkräften beaufschlagt. Überschüssiges Material bei diesem Umform-Prozess wird praktisch verpresst, wodurch in das Werkstück Druckkräfte eingebracht werden, die insbesondere bei hohen Temperaturen wieder frei werden. Solche Dichtringe weisen also aufgrund der beim Umform-Prozess ausgeübten Druckkräfte innere Spannungen auf, die sich insbesondere bei hohen Temperaturen des Dichtringes bemerkbar machen und zu Verformungen führen würden. Damit besteht das Problem von Undichtigkeiten im Bereich des Dichtrings.
  • Aus der DE 18 11 789 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Verstärkungs- bzw. Dichtringen insbesondere für Zylinderkopfdichtungen von Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ausgehend von einem in mehreren Windungen auf einen Dorn aufgewickelten Profildraht eine Vereinzelung und relativ aufwendige Bearbeitung der dadurch hergestellten Einzelringe zur Verbindung mit einer Flachdichtung vorgenommen wird.
  • Aus der DE 10 2008 035 186 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formdichtringes, insbesondere eines C-, U- oder V-förmigen Dichtringes bekannt, bei dem ein band- oder stabartiger Profilkörper mit vorgebbarer Profilquerschnittsform in seiner Längsrichtung derart gebogen wird, dass eine Ring- oder Wendelform entsteht.
  • Die DE 27234 A beschreibt die Herstellung von Hohlringen beispielsweise für Gardinenhalter, bei denen ein flaches Metallband unter Umformung in eine Röhre auf eine Spindel unter Bildung von eng aneinanderliegenden Wendeln aufgewickelt wird. Diese werden dann zu Einzelringen weiterverarbeitet.
  • Ausgehend von der oben geschilderten Problematik des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Dichtringen so auszubilden, dass die damit hergestellten Dichtringe gleichmäßig über den Umfang verteilte innere Struktureigenschaften aufweisen, also möglichst spannungsfrei und damit hochtemperaturfest sind.
  • Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Demnach wird das Bandmaterial von einem Bandeinlauf über einen definiert gesteuert angetriebenen Rolleneinzug auf eine Formwalze mit einem schraubenlinienförmig gewendelten, dem gewünschten Profil des Dichtringes entsprechenden Ziehprofil geführt. Dabei wird durch das Aufwickeln des Bandmaterials auf die Formwalze zwischen dem Rolleneinzug und der Formwalze ein derartiges Zugspannungsfeld im Bandmaterial gebildet, dass beim Auftreffen des Bandmaterials auf die Formwalze dessen Umformung durch einen Fließprozess mit einer Materialabstreckung erfolgt.
  • Der Grundsatz dieses erfindungsgemäßen Umformverfahrens beruht darauf, dass an einen definierten Punkt das Bandmaterial unter eine definierte Zugkraft gebracht wird und dadurch eine bleibende Umformung entsteht. Diese passiert an dem Punkt, wo das durch das Zugspannungsfeld vorgespannte Band auf die Formwalze trifft. An diesem Punkt kommt eine zusätzliche Krafteinwirkung hinzu und erhöht die Vorspannung so weit, dass das Material an seine Streckgrenze kommt und zu fließen beginnt. Durch das an der Formwalze angelegte Ziehprofil fließt das Bandmaterial also praktisch spannungsfrei in die durch das Ziehprofil vorgegebene Profilkontur. Aufgrund dieser Materialeigenschaft sind die aus dem erfindungsgemäß umgeformten Bandmaterial hergestellten Dichtringe also besonders hochtemperaturfest.
  • Zur Herstellung der eigentlichen Dichtringe aus dem umgeformten Bandmaterial wird dieses auf die Umfangslänge des herzustellenden Dichtringes abgelängt wird, und die abgelängten Enden des Bandmaterials werden zur Bildung des Dichtringes verbunden.
  • Zusammenfassend lässt sich mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens also eine produktionstechnisch relativ einfache, rationelle Herstellung von hochtemperaturfesten Dichtringen realisieren.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. So kann das Bandmaterial mithilfe von Bremsrollen im Rolleneinzug zur Optimierung des Zugspannungsfeldes gegen den durch die Formwalze aufgebrachten Zug definiert gebremst werden. Damit kann zum einen das Fließverhalten des Bandmaterials am Übergang zum Ziehprofil im Sinne einer möglichst spannungsfreien Umformung optimiert werden. Darüber hinaus unterstützen die Bremsrollen den Herstellungsvorgang bei der später noch näher erläuterten Endlos-Umformung des Bandmaterials.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bandmaterial unter erhöhter Reibung auf die Formwalze aufgewickelt werden, was durch eine Mikroverzahnung auf dem Ziehprofil der Formwalze realisiert wird. Damit erhält die Formwalze praktisch einen hohen "Grip", sodass eine definierte Relation zwischen der Formwalze und dem darauf fließenden Bandmaterial erreicht wird, was der Fertigungssicherheit mit entsprechend engtoleranten Eigenschaften des hergestellten Dichtringes zugute kommt.
  • Weitere unabhängige Ansprüche kennzeichnen unterschiedliche Möglichkeiten für die Herstellung einer radial nach innen bzw. außen offenen Profilringskonfiguration durch eine radial nach außen vorspringende Ziehschulter bzw. eine radial nach innen zurückspringende Ziehnut als Ziehprofil an der Formwalze.
  • Um den Aufwickel- und Ziehprozess für das Fließumformen auch am Beginn des Wickelvorgangs, wenn also nur eine geringe Länge des Bandmaterials auf der Formwalze aufliegt, definiert und zuverlässig durchführen zu können, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, das Bandmaterial durch eine Klemmung auf der Formwalze festzulegen.
  • Bevorzugtermaßen ist das Bandmaterial mithilfe der Formwalze in eine schraubenlinienförmige Konfiguration als Fertigungszwischenprodukt umzuformen, das dann durch entsprechendes Zerteilen in Stücke der Umfangslänge des herzustellenden Dichtringes und Verschweißen der Enden dieser Stücke zum endgültigen Dichtring weiterverarbeitet werden kann.
  • Eine besondere Variante dabei stellt eine quasi als Endlosfertigung zu bezeichnende Produktion von solchen Fertigungszwischenprodukten dar, indem durch sukzessives Aufwickeln des Bandmaterials auf die volle Wickellänge des Ziehprofils, anschließendes Abnehmen des umgeformten Bandmaterials und Wiederansetzen des Bandmaterials an die Formwalze am Anfang des noch nicht umgeformten Bandmaterial-Abschnittes eine praktisch ununterbrochene Wendel des umgeformten Bandmaterials ohne Verschnittenden hergestellt werden kann. Damit ist das Bandmaterial also in eine verschnittfrei zu Dichtringen verarbeitbaren Schraubenfederkonfiguration übergeführt.
  • Bevorzugte Bereiche für die Auslegung des Bandmaterials sehen ein nicht rostendes Federmaterial aus einer Nickel-Basislegierung mit einer Breite von 4 mm bis 10 mm, vorzugsweise ca. 6 mm, und einer Blechdicke von 0,1 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise 0,15 mm vor.
  • Die Zugkraft für den Umform-Fließprozess mit Materialabstreckung ist entsprechend der Streckgrenze des umzuformenden Materials definierbar und innerhalb eines Programm-gesteuerten Wertebereichs wählbar.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine schematische Perspektivdarstellung einer Umformeinrichtung,
    Fig. 2
    eine vergrößerte, ausschnittsweise Ansicht von Bandmaterial im Bereich des Zugspannungsfeldes,
    Fig. 3
    einen Schnitt durch das Bandmaterial entlang der Schnittlinie III-III nach Fig. 2,
    Fig. 4
    eine Teilansicht der Formwalze mit einem Schnitt durch das Bandmaterial,
    Fig. 5
    eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines umgeformten Bandmaterials in einer alternativen Konfiguration,
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht einer Wendel aus umgeformtem Bandmaterial, und
    Fig. 7
    eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Wendel gemäß Fig. 6 vor der Fertigstellung zu einem Dichtring.
  • Bevor auf das eigentliche Herstellungsverfahren von Dichtringen näher eingegangen wird, soll anhand von Fig. 1 der Aufbau der hierfür eingesetzten Umformeinrichtung erläutert werden. Ein Kernstück der Einrichtung ist ein Rolleneinzug 1, der mit einem schematisch angedeuteten Antrieb 2 mit angetriebenen und abzubremsenden Rollen 3 bis 6 versehen ist. Dadurch kann das metallische Bandmaterial 7 zwischen den Rollen 3 bis 6 definiert gesteuert der Einrichtung zugeführt werden.
  • Deren zweites Kernstück ist eine als Ganzes mit 8 bezeichnete Formwalze, deren Höhe H zur Verdeutlichung in Fig. 1 angezeichnet ist. Die Formwalze 8 ist auf einem Aufnahmedorn 9 um eine vertikale Achse V drehbar und in dieser Richtung verschiebbar, wozu ein NC-Antrieb 10 verwendet wird. Wie insbesondere aus Fig. 4 deutlich wird, weist die Formwalze 8 ein Ziehprofil 11 in Form einer nach außen steil konvex erhabenen Ziehschulter auf. Das Ziehprofil 11 ist dabei insgesamt schraubenlinienförmig auf dem Walzenumfang ansteigend angelegt. In Figur 1 ist schließlich noch ein am oberen Ende der Formwalze 8 anbringbares Klemmstück 12 angeordnet, mit dessen Hilfe das Bandmaterial 7 auf der Formwalze 8 unterstützend fixiert wird. Zusätzlich ist das Ziehprofil 11 auf seiner Oberfläche mit einer in Fig. 4 in einem Teilbereich angedeuteten Mikroverzahnung 15 versehen.
  • Zwischen Rolleneinzug 1 und Formwalze 8 ist schließlich noch ein Drehgeber 13 zur Ermittlung der Bewegung des Bandmaterials 7 angeordnet. Die Bewegungswerte des Drehgebers 13 gehen in die Steuerung des Antriebs 2 für den Rolleneinzug 1 und des NC-Antriebs 10 für die Formwalze 8 ein, um das im folgenden näher beschriebene Herstellungsverfahren für einen Dichtring aus dem Bandmaterial 7 zu realisieren.
  • Als Bandmaterial 7 kommt z.B. ein nicht rostender Federstahl aus einer Nickel-Basislegierung mit einer Breite von 6 mm und einer Blechdicke von 0,15 mm zum Einsatz.
  • Bei der Beschreibung des Herstellungsverfahrens wird von einer neuen (nicht näher dargestellten) Vorratsrolle für das Bandmaterial 7 ausgegangen, dessen Anfang durch den Rolleneinzug 1 und den Drehwertgeber 13 gezogen und mithilfe des Klemmstücks 12 am oberen Ende des Ziehprofils 11 der nach unten gefahrenen Formwalze 8 befestigt wird. Anschließend werden Rolleneinzug 1 mit den teilweise als Bremsrollen ausgeführten Rollen 3 bis 6 und die Formwalze 8 durch die dementsprechenden Antriebe 2, 10 definiert gesteuert so in Bewegung gesetzt, dass das Bandmaterial 7 im Bereich nach dem Rolleneinzug 1 bzw. Drehgeber 13 und insbesondere vor der Formwalze 8 so unter eine je nach Anwendungsfall programmierbare Zugkraft Z gesetzt wird, dass ein begrenztes Zugspannungsfeld 14 vor dem Auftreffen des Bandmaterials 7 auf das Ziehprofil 11 der Formwalze 8 erzeugt wird. Die definierte Übertragung der Zugkraft von der Formwalze 8 auf das Bandmaterial 7 wird dabei insbesondere bei zunehmender Wickellänge des Bandmaterials 7 auf dem Ziehprofil 11 durch die Mikroverzahnung 15 unterstützt.
  • Das Zugspannungsfeld 14 ist so ausgelegt, dass das Bandmaterial 7 dort an seine Streckgrenze kommt und bei Kontakt mit dem Ziehprofil 11 in einem Fließprozess in die in Fig. 4 gezeigte, radial nach innen offene Profilringkonfiguration umgeformt wird. Um die dabei schwankende Dehnungsgrenze zu kompensieren, wird mithilfe der Werte des Drehgebers 13 der Rolleneinzug 1 dynamisch geregelt. Der vorstehende Umform-Prozess wird durch fortgesetztes Aufwickeln und entsprechende Umformung des Bandmaterials 7 auf die Formwalze 8 fortgesetzt, bis das Ziehprofil 11 praktisch vollständig mit dem umgeformten Bandmaterial 7 belegt ist. Während des Aufwickelns wird die Formwalze 8 im Übrigen in Richtung der Achse V nach oben bewegt, damit die Auftreffposition des Bandmaterials 7 auf das Ziehprofil 11 in gleicher Höhe angeordnet ist. Bei vollständig belegtem Ziehprofil 11 wird das Klemm Stück 12 gelöst und die Formwalze 8 in ihre Ausgangsposition nach unten zurückgedreht. Dadurch schraubt sich die auf dem Ziehprofil 11 befindliche Wendel aus umgeformtem Bandmaterial 7 von der Formwalze 8 nach oben frei, was in Fig. 1 durch die dort dargestellte Wendel 16 kenntlich gemacht ist.
  • Um das nächste Stück planes Bandmaterial 7 nahtlos an den umgeformten Bereich anschließend umzuformen, wird das Bandmaterial 7 am unteren Ende seines umgeformten Bereichs mithilfe des Klemmstücks 12 wieder auf dem Ziehprofil 11 festgelegt und der Ziehvorgang beginnt wie oben beschrieben von neuem, ohne dass es in der hergestellten Wendel 16 unbrauchbaren Verschnitt gäbe.
  • In Fig. 2 und 3 ist der endlose Umform-Prozess in Form eines Fließprozesses mit Materialabstreckung nochmals grafisch dargestellt. Am Beginn des Zugspannungsfeldes 14 links in Fig. 2 ist das Bandmaterial 7 noch plan, wie auch anhand des Schnittes in Fig. 3 deutlich wird. Am Ende des Zugspannungsfeldes 14 rechts in Fig. 2, welches Ende durch das Auftreffen des Bandmaterials 7 auf das Ziehprofil 11 markiert ist, ist das Bandmaterial 7 in die umgeformte Konfiguration übergeführt, wie ebenfalls in Fig. 3 durch die radial nach innen offene, C-förmige Profilringkonfiguration gezeigt ist.
  • In Fig. 5 ist beispielhaft eine C-förmig radial nach außen offene Profilringkonfiguration dargestellt, die durch eine (nicht gezeigte) Formwalze mit einem als nach außen offene Ziehnut ausgeführten Ziehprofil herstellbar ist.
  • In Fig. 6 ist eine Wendel 16 dargestellt, die aus der Herstellungseinrichtung gemäß Figur 1 stammt und entsprechend abgeschnitten wurde. Diese Wendel 16 wird anschließend in einzelne offene Ringe 17 - siehe Fig. 7 - mit einer für den Durchmesser des herzustellenden Dichtringes passenden Umfangslänge geschnitten. Die offenen Enden 18, 19 dieser Ringe 17 werden dann mithilfe eines Lasers verschweißt. Gegebenenfalls nach einem Finish der Ringoberfläche und der Schweißnaht ist der Dichtring dann fertig.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von Dichtringen mit einem umgeformten Profil, insbesondere mit einem im Querschnitt C-, V- oder U-förmig umgeformten Profil, aus einem metallischen Bandmaterial (7), dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Bandmaterial (7) von einem Bandeinlauf über einen definiert gesteuert angetriebenen Rolleneinzug (1) auf eine Formwalze (8) mit einem schraubenlinienförmig gewendelten, dem gewünschten Profil des Dichtringes entsprechenden Ziehprofil (11) geführt wird, wobei durch das Aufwickeln des Bandmaterials (7) auf die Formwalze (8) zwischen dem Rolleneinzug (1) und der Formwalze (8) ein derartiges Zugspannungsfeld (14) im Bandmaterial (7) gebildet wird, dass beim Auftreffen des Bandmaterials (7) auf die Formwalze (8) dessen Umformung durch einen Fließprozess mit einer Materialabstreckung erfolgt,
    - das so umgeformte Bandmaterial (7) auf die Umfangslänge des herzustellenden Dichtringes abgelängt wird, und
    - die abgelängten Enden (18, 19) des umgeformten Bandmaterials (7) zur Bildung des Dichtringes verbunden werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) mithilfe einer Abbremsung durch Rollen (3 - 6) im Rolleneinzug (1) zur Optimierung des Zugspannungsfeldes (14) gegen den durch die Formwalze (8) aufgebrachten Zug (Z) definiert gebremst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) durch eine Mikroverzahnung (15) auf dem Ziehprofil (11) der Formwalze (8) unter erhöhter Reibung auf die Formwalze (8) aufgewickelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) über eine radial nach außen vorspringende Ziehschulter als Ziehprofil (11) an der Formwalze (8) in eine radial nach innen offene Profilringkonfiguration umgeformt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) über eine radial nach innen zurückspringende Ziehnut als Ziehprofil an der Formwalze (8) in eine radial nach außen offene Profilringkonfiguration umgeformt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) am Beginn des Aufwickelvorgangs auf die Formwalze (8) durch eine Klemmung (12) festgelegt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) mithilfe der Formwalze (8) in eine schraubenlinienförmige Konfiguration als Fertigungszwischenprodukt umgeformt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (7) durch sukzessives Aufwickeln auf die volle Wickellänge des Ziehprofils (11), Abnehmen vom Ziehprofil (11) und Wiederansetzen des Bandmaterials (7) an die Formwalze (8) am Anfang des noch nicht umgeformten Bandmaterial-Abschnittes in eine verschnittfrei zu Dichtringen verarbeitbare schraubenlinienförmige Konfiguration übergeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bandmaterial (7) ein nicht rostendes Federmaterial aus einer Nickel-Basislegierung mit einer Breite von 4 mm bis 10 mm, vorzugsweise ca. 6 mm, und einer Blechdicke von 0,1 mm bis 0,2 mm, vorzugsweise 0,15 mm, verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (Z) für den Umform-Fließprozess mit Materialabstreckung entsprechend der Streckgrenze des umzuformenden Materials definierbar und innerhalb eines Programm-gesteuerten Wertebereichs wählbar ist.
EP16188115.6A 2015-09-10 2016-09-09 Verfahren zur herstellung von dichtringen mit umgeformtem profil Not-in-force EP3141310B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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