WO2010115405A1

WO2010115405A1 - Herstellungsverfahren von rohrmaterial

Info

Publication number: WO2010115405A1
Application number: PCT/DE2010/000379
Authority: WO
Inventors: Jörg Klimczak
Original assignee: Tekfor Cologne Gmbh
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2010-10-14
Also published as: EP2416901A1; DE102009016654A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Rohrmaterial und eine Vorrichtung hierzu. Die Herstellung erfolgt mittels eines Vorwärtshohlfließpressverfahrens. Dabei wird mittels eines zweiteiligen Stempels (26,27) und eines Innendorns (24) ein Rohrabschnitt (31) gepresst, der einen Pressrest (32) aufweist. Der Pressrest (32) wird vom Rohrabschnitt (31) getrennt und mittels eines Stempelteils (26) aus dem Presswerkzeug (16) ausgebracht.

Description

Herstellungsverfahren von Rohrmaterial

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohrmaterial. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung einer Hohlwelle.

Nahtlos gezogene Rohrabschnitte beispielsweise für die Verwendung als Wellen mit vergleichsweise großen Wandstärken können nur aufwendig hergestellt werden und sind entsprechend kostenintensiv. Eine alternative Herstellung derartiger Rohrabschnitte erfolgt daher durch Hohlbohren von Vollmaterial. Neben dem dabei auftretenden Materialverlust sind derartige Herstellungsverfahren zeitaufwendig. Oft werden solche Rohrabschnitte anschließend anderen Umformverfahren, z.B. Kalt-, Warm- oder Halbwarmverfahren unterzogen, damit sie ihre endgültige Form erlangen. Hierfür ist ggf. Energie erforderlich, um die Rohrabschnitte zu erhitzen.

Die Patentschrift DE 10 2005 003 933 B4 offenbart einen Dorn zum Strangpressen von Gegenständen, wobei der Dorn aus einem Haupt- und mehreren Innendornen besteht, welche axial zueinander verschiebbar sind. Die Patentschrift GB 922,794 offenbart weiterhin eine Methode, um Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken zu fertigen. Hierfür wird ein Dorn verwendet, welcher Abschnitte mit unterschiedlichem Außendurchmesser aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren vorzuschlagen, mit welchem eine kostengünstige und schnelle Herstellung von Rohrmaterial bzw. Hohlwellen ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Rohrmaterial zumindest bestehend aus folgenden Verfahrensschritten gelöst:

- Beladen einer zylindrischen Matrize mit in Pressrichtung konischem Zulauf in eine Austrittsöffnung mit einem gelochten, zylindrischen Werkstück, - Verfahren eines Innendorns durch das Werkstück in die Austrittsöffnung,

- Vorwärtshohlfließpressen mittels eines Stempels bestehend aus einem koaxial um den Innendorn angeordneten Innenstempel und einem koaxial um diesen angeordneten Außenstempel, - Bildung eines Rohteils mit einem Rohrabschnitt und einem im Zulauf verbleibenden Pressrest,

- Stanzen des Pressrests mittels des Innenstempels,

- Ausbringen des Pressrests mittels des Innenstempels,

- Abstreifen des Pressrests mittels des Außenstempels, - zusätzliches Umformen des Rohrabschnitts zumindest unter Ausnutzung der durch die Bildung des Rohrabschnitts in den Rohabschnitt eingebrachten thermischen Energie.

Mittels des Verfahrens kann Rohrmaterial insbesondere in Form von Rohrabschnitten mittels eines schnellen Verfahrens in großen Stückzahlen und ohne großen Materialabfall hergestellt werden. Da insbesondere die bei der Herstellung des Rohrabschnitts in den Rohrabschnitt eingebrachte Wärme

- und somit die nach der Herstellung in ihm vorhandenen Restwärme als Ergebnis einer externen Erwärmung und der durch die jeweiligen Pressvorgänge bewirkten Erwärmung - in einem anschließenden

Umformprozess verwendet wird, wird somit auch Energie eingespart. Für die Ausnutzung der thermischen Energie sind dabei der zeitliche Ablauf der Verfahrens- bzw. Prozessschritte und/oder der räumliche Abstand der verwendeten Anlagen bzw. Anlagestufen zu optimieren. Der nächste Umformschritt des Rohrabschnitts kann dabei mit einer zusätzlichen Aufheizanlage erfolgen oder ohne eine solche. Somit reicht je nach Ausgestaltung die im Rohrabschnitt vorhandene thermische Energie für die zusätzliche Umformung aus oder es wird ausgehend von dieser Wärme oder Restwärme aus der Erzeugung des Rohrabschnitts der Rohrabschnitt erhitzt, d.h. es kann entweder auf die Erwärmung des Rohrabschnitts verzichtet werden oder es muss zumindest nur eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Restwärme des Rohrabschnitts und dem für das zusätzliche Umformen erforderlichen Temperaturbereich überwunden werden.

Dabei kann das gelochte Werkstück aus Vollmaterial mittels eines kombinierten Napf- und Stanzverfahrens in einer vorgelagerten Prozessstufe hergestellt werden, so dass das gesamte Rohrmaterial in einem Pressvorgang beispielsweise auf einer mehrstufigen Presse herstellbar ist. Hierzu kann ein Ablauf zur Herstellung des gelochten Werkstücks aus Vollmaterial in einem zusätzlichen Werkzeug folgende Verfahrensschritte enthalten:

- Beladen des Vollmaterials in eine Matrize,

- Setzen des Vollmaterials mittels eines Setzstempels,

- Anprägen einer dem Zulauf entsprechenden Fase an einer dem Setzstempel abgewandten Stirnseite des Vollmaterials, - Näpfen des Vollmaterials mittels eines koaxial im Setzstempel angeordneten Lochstempels bei entlastetem Setzstempel,

- Lochen des Vollmaterials durch den Lochstempel.

Die Herstellung des Rohrabschnitts und das zusätzliche Umformen des Rohrabschnitts werden vorzugsweise hintereinander auf einer mehrstufigen Presse oder hintereinander auf benachbarten oder geschalteten Pressen und/oder Umformanlagen vorgenommen. Der Abstand zwischen den Pressen bzw. Umformanlagen bzw. Pressstufen und/oder die Art des Transports des Rohrabschnitts zwischen den Pressen bzw. Umformanlagen bzw. Pressstufen sollte dabei vorzugsweise derartig gewählt sein, dass der Rohrabschnitt nicht unter einen vorgegebenen Temperaturwert abkühlt. Der vorgegebene Temperaturwert - in einer Ausgestaltung vorzugsweise höher als Raumtemperatur - bestimmt sich dabei aus den im Herstellungsprozess auftretenden Temperaturen, der möglichen Abkühlung durch den Übergang zur zusätzlichen Umformung der für den zusätzlichen Umformprozess erforderlichen bzw. passenden Temperatur und/oder einer für die Erwärmung des Rohrabschnitts für die zusätzliche Umformung des Rohrabschnitts zur Verfügung stehenden Erwärmungsvorrichtung. D.h. der räumliche Abstand sollte gering und die Transportzeit möglichst kurz sein, wenn es das Ziel ist, möglichst viel thermische Energie in den anschließenden Umformprozess zu übernehmen.

Abhängig von der Materialbeschaffenheit und der Art des Materials kann es vorteilhaft sein, Bedingungen für Warmumformung oberhalb der Raumtemperatur zu wählen. Hierzu kann das Vollmaterial vor dem Umformen und/oder nach dem Beladen erwärmt werden. Als vorteilhaft hat sich eine induktive Erwärmung erwiesen, jedoch sind auch andere Methoden bekannt. Diese eingebrachte thermische Energie lässt sich somit auch vorzugsweise in den folgenden Umformschritten ausnutzen. Unter Umformbedingungen ohne Erwärmung, also bei Raumtemperatur, können insbesondere Weich-, Leicht- und Buntmetalle sowie deren Legierungen eingesetzt und verarbeitet werden. Stahlmaterial wird unter halbwarmen und insbesondere warmen Bedingungen umgeformt, wobei die Art des Stahls und die auszubildenden Wandstärken den Ausschlag für eine warme oder halbwarme Umformung geben können. Durch eine schnell auf die Herstellung des gelochten Werkstücks folgende Verarbeitung zum Rohrabschnitt kann ein nochmaliges Erwärmen vor oder während des Vorwärtshohlfließpressens vermieden werden, insbesondere wenn die Fertigung auf einer Mehrstufenpresse mit der Herstellung des gelochten Werkstücks in der Pressstufe vor der Herstellung des Rohrabschnitts erfolgt.

Nach dem Stanzen des Pressrestes und dem Auswerfen des Rohrabschnitts verbleibt dieser zuerst im Zulauf. Eine einfache und sichere Entfernung des Pressrestes kann durch Aufschrumpfen des Pressrestes auf den Innenstempel erfolgen. Dabei kann die natürliche Erkaltung des Pressrestes genutzt werden. Zusätzlich, insbesondere zur Herbeiführung einer kürzeren Taktrate des Herstellungsprozesses, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Zulauf des Werkzeugs gekühlt, beispielsweise wassergekühlt wird, so dass der Pressrest zusätzlich abgeschreckt wird und schneller auf den Innenstempel aufschrumpft. Durch den Schrumpfprozess wird der Pressrest aus dem konischen Zulauf abgehoben und von diesem getrennt. Der Außenstempel fährt in dieser Phase des Verfahrens bereits zurück oder verbleibt in einer Stellung, in der das Aufschrumpfen des Pressrests weder mechanisch noch thermisch behindert wird. Anschließend wird der Pressrest durch eine Verlagerung des Innenstempels nach außen befördert und durch eine Abstreifbewegung des Außenstempels gegenüber dem Innenstempel vom Innenstempel getrennt. Die Relativbewegung von Innenstempel,

Außenstempel und Matrize gegeneinander können durch unterschiedliche Pressanordnungen realisiert werden. Beispielsweise kann der Pressentisch, auf dem das Werkzeug befestigt ist, verlagerbar sein. Weiterhin können mehrere die Stempel beaufschlagende Kolben unabhängig voneinander betrieben werden, so dass Innenstempel, Außenstempel und Werkzeug auf einer gedachten Bewegungsachse jeweils relativ zueinander gleichzeitig in unterschiedliche Bewegungsrichtungen verlagerbar sind.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor dem zusätzlichen Umformen und/oder während des Umformens des Rohrabschnitts der Rohrabschnitt zumindest teilweise erwärmt wird. In dieser Ausgestaltung wird somit zusätzliche thermische Energie in den Rohrabschnitt eingebracht, wobei jedoch aufgrund der Ausnutzung der bereits im Rohrabschnitt durch dessen Bildung eingebrachten thermischen Energie weniger Erwärmung erforderlich ist.

Die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahren ist beispielsweise möglich durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß mindestens einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen zur Herstellung von Rohrmaterial, insbesondere Rohrabschnitten, zumindest bestehend aus mindestens einer Presse und zumindest einem Hauptpresswerkzeug, welches Hauptpresswerkzeug zumindest besteht aus einer Matrize mit einer zylindrischen Gravur und einem axial längs der Gravur verlagerbaren Stempel, wobei der Stempel mehrteilig aus einem Innendorn, einem koaxial um diesen angeordneten Innenstempel und einem koaxial um den Innenstempel angeordneten Außenstempel gebildet ist, und wobei die Matrize anschließend an die zylindrische Gravur einen konischen, sich auf einen Austrittsradius verjüngenden Zulauf aufweist. In vorteilhafter Weise werden in diesem Hauptpresswerkzeug die gelochten Werkstücke zu einem Rohrabschnitt nach dem oben angegebenen Verfahren geformt. Die Presse ist dabei in einer Ausgestaltung zumindest doppelt wirkend.

Weiterhin kann dem Hauptpresswerkzeug ein Vorpresswerkzeug zur Bildung einer ersten Pressstufe vorgelagert sein, welches Vorpresswerkzeug zumindest aus einer zweiten Matrize mit einer Bodenplatte mit einer Stanzöffnung und einer Zylinderwandung mit einem sich zur Bodenplatte hin verjüngenden Konus sowie einem Setzstempel mit einem koaxial in diesem aufgenommenen Lochstempel gebildet ist. Der Lochstempel kann dabei gekühlt, beispielsweise wassergekühlt sein. Hierdurch kann die entstehende Umformwärme abgeführt und die Maßhaltigkeit des Lochstempels besser garantiert werden. Damit der Temperaturverlust des Rohrabschnitts beim

Übergang zum zusätzlichen Umformprozess gering gehalten wird, ist in einer Ausgestaltung entweder die Pressstufe des Hauptpresswerkzeugs und eine zusätzliche Umformanlage zur zusätzlichen Umformung des Rohrabschnitts oder die Pressstufe des Hauptpresswerkzeugs und die Pressstufe zur zusätzlichen Umformung des Rohrabschnitts passend beabstandet und/oder ist der Transport zwischen der Pressstufe des Hauptpresswerkzeugs und der zusätzlichen Umformanlage oder zwischen der Pressstufe des Hauptpresswerkzeugs und der Pressstufe zur zusätzlichen Umformung des Rohrabschnitts passend ausgestaltet, so dass die Temperatur des Rohrabschnitts zumindest vor der zusätzlichen Umformung oberhalb eines vorgegebenen Wertes und/oder innerhalb eines vorgebbaren Temperaturbereichs liegt. Um Abkühlungen zu vermeiden, sollte daher der Weg zwischen den Umformschritten klein und der Transport möglichst schnell sein.

Das Vorpresswerkzeug dient zur Vorbereitung und Anpassung eines beispielsweise mittels eines Scherverfahrens hergestellten Masseteils aus Vollmaterial zum gelochten Werkstück. Hierzu erfolgen in dem Vorpresswerkzeug Setz-, Napf- und Lochvorgänge. Das Setzen umfasst in vorteilhafter Weise das Anprägen einer Fase. Diese weist einen Fasenwinkel auf, der im Wesentlichen bereits dem Konuswinkel des Zulaufs des Hauptpresswerkzeugs entspricht, so dass das gelochte Werkstück an die Gravur mit dem Zulauf des Hauptwerkzeugs passend eingefügt werden kann. Es versteht sich, dass die Durchmesser der Zylinderwandungen des Haupt- und Vorpresswerkzeugs im Wesentlichen identisch sind. Nach dem Setzen durch einen Setzstempel, der koaxial einen Lochstempel aufnimmt, erfolgt über einen ersten Teilhub der Presse das Näpfen mittels des Lochstempels bei vorzugsweise entlastetem oder zumindest teilentlastetem Setzstempel. Der Lochstempel kann dabei an den Napfvorgang in entsprechender Weise angepasst sein. Durch Entlastung des Setzstempels erfolgt ein Rückfließprozess, der die Zylinderlänge des Werkstücks erhöht und den bei dem nachfolgenden zweiten Teilhub durchgeführten Lochprozess des Lochstempels die Größe des gelochten Butzens verringert. Insbesondere während der Bewegung des Lochstempels ist dieser im Setzstempel zentriert geführt.

Das auf diese Weise gefertigte gelochte Werkstück wird in dem

Hauptpresswerkzeug weiterverarbeitet. Hierzu hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchmesser des Innendorns kleiner als der Durchmesser des Lochstempels ist. Auf diese Weise kann der Innendorn mit Spiel in der Öffnung des Werkstücks ohne Reibung und ohne Probleme bei gegebenenfalls vorhandenen Abweichungen der Achsen von Innendorn und Lochstempel verlagert werden. Weiterhin kann im nachfolgenden Vorwärtshohlfließpressschritt Material vorwärts fließend auch nach radial innen verdrängt werden, so dass ein homogener Materialfluss erzielt wird.

Zur Durchführung des Stanzschritts mittels des Innenstempels weist dieser im Wesentlichen den doppelten Austrittsradius - also den Durchmesser der Austrittsöffnung - auf. Der Innenstempel ist an dessen Stirnseite entsprechend als Stanzwerkzug ausgebildet. Weiterhin ist der Innendorn im Innenstempel zentriert und geführt, so dass gleichmäßige Wandstärken während des Vorwärtshohlfließpressens erzielt werden können.

Zur Kühlung des durch den Stanzvorgang vom Rohrabschnitt getrennten Pressrests kann zumindest das Werkstückteil, an dem der Pressrest haftet, eine Kühleinrichtung aufweisen. Hierzu kann dieses als separates Matrizenteil mit einem Kühlwasseranschluss ausgebildet sein. Durch die Kühlung löst sich der Pressrest vom Zulauf und schrumpft auf den Innenkolben, wodurch er aus dem Hauptpresswerkzeug durch Verlagern des Innenstempels ausgefahren und durch den Außenstempel vom Innenstempel abgestreift werden kann.

Die Verlagerung von Innenstempel und Außenstempel gegeneinander erfolgt in vorteilhafter Weise mittels einer gegenläufigen Presse. Abhängig von der Ausgestaltung der Presse beispielsweise als hydraulische oder mechanische Presse kann diese zwei unabhängig voneinander betreibbare Druckzylinder oder Kolben aufweisen. Derart zueinander gegenläufige Druckbeaufschlagungseinrichtungen können beispielsweise einen Stempel entlasten und zurückziehen, während der andere Stempel druckbeaufschlagt wird. In gleicherweise können gegenläufige Beaufschlagungen mit Druck durch einen verlagerbaren Stempel und zusätzlich durch einen verlagerbaren Pressentisch erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu entsprechendem Rohrmaterial. Dabei kann ein Werkstoff des Rohrmaterials ein Buntmetall, Leichtmetall oder deren Legierungen sein. Besonders vorteilhaft können diese Materialien mittels eines Kalt- oder Halbwarmumformverfahrens verarbeitet werden. Weiterhin ist die Verwendung von Stahl zur Herstellung des Rohrmaterials mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, wobei derartige Materialien bevorzugt mittels eines Warm- oder Halbwarmverfahrens verarbeitet werden. Das Rohrmaterial eignet sich insbesondere als Halbzeug für die Herstellung von Wellen wie Getriebewellen, insbesondere in Leichtbauweise. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit beispielsweise auch auf die Herstellung von Wellen, in denen das entsprechend hergestellte Rohrmaterial verarbeitet wird, gerichtet bzw. ist ein Teilschritt davon.

Die Erfindung löst die Aufgabe überdies mit einem Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle, wobei das Verfahren zumindest besteht aus folgenden Verfahrensschritten: Bildung eines Rohrabschnitts aus einem gelochten Werkstück, Umformen des Rohrabschnitts zumindest unter Ausnutzung der durch die Bildung des Rohrabschnitts in den Rohrabschnitt eingebrachten thermischen Energie. Das gelochte Werkstück ist in einer Ausgestaltung insbesondere zylindrisch. Die Umformung des Rohrabschnitts erfolgt dabei vorzugsweise in Richtung der Form Hohlwelle. Das Verfahren zur Bildung des Rohrabschnitts und/oder zur Herstellung der Hohlwelle geschieht dabei vorzugsweise mit mindestens einer Variante des oben beschriebenen Verfahrens. Weiterhin wird das Verfahren vorzugsweise umgesetzt mit der oben beschriebenen Vorrichtung. In einer Ausgestaltung des Verfahrens der Herstellung einer Hohlwelle ist vorgesehen, dass das Umformen des Rohrabschnitts zumindest das Querkeilwalzen, das Reckwalzen oder ein inkrementelles Umformverfahren, insbesondere das Rundkneten oder das Hämmern, umfasst.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor dem Umformen und/oder während des Umformens des Rohrabschnitts der Rohrabschnitt zumindest teilweise erwärmt wird. In dieser Ausgestaltung findet für das Umformen des Rohrabschnitts in Richtung auf die Hohlwelle somit eine Erwärmung des Rohrabschnitts statt, wobei die Erwärmung vom Niveau der Restwärme stattfindet.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figuren 1 bis 3: Schnitt durch ein Vorpresswerkzeug zu drei verschiedenen Bearbeitungszeitpunkten,

Figuren 4 bis 6: Schnitt durch ein Hauptpresswerkzeug zu drei verschiedenen Bearbeitungszeitpunkten, und

Fign. 7 a) bis d): einzelne Stufen bei der Erzeugung einer Hohlwelle.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen das Vorpresswerkzeug 1 mit der Matrize 2 mit einer Zylinderwandung 3 und einen Ausschnitt einer fest mit dieser verbundenen Bodenplatte 4. In der Bodenplatte 4 ist eine Stanzöffnung 5 vorgesehen. Am Übergang von der Zylinderwandung 3 zur Bodenplatte 4 weist die Zylinderwandung 3 einen sich zur Bodenplatte 4 hin verengenden Konus 6 zur Darstellung einer Fase im gelochten Werkstück 7 auf.

In der Figur 1 ist der Beladungszustand vor Beginn des Pressvorgangs dargestellt. Das Vollmaterial 8 - beispielsweise ein von einem Stangenmaterial abgescherter Stangenabschnitt mit einem der Innenfläche der Zylinderwandung 3 entsprechendem Außendurchmesser - wird in die Matrize 2 eingebracht und liegt am Konus 6 an.

Figur 2 zeigt das Vollmaterial 8, nachdem es durch den Setzstempel 10 gesetzt und die Fase 11 mit einem Fasenwinkel α ausgebildet worden ist. Der Setzstempel 10 wird hierzu von einer nicht dargestellten Presse in Richtung des Pfeils 12 und somit in Richtung der Bodenplatte 4 mit Druck beaufschlagt. Koaxial zur Symmetrieachse 13 des Vorpresswerkzeugs 1 ist in dem Setzstempel 10 der Lochstempel 9, der wassergekühlt oder in anderer Weise gekühlt sein kann, axial verlagerbar geführt und zentriert. Nachfolgend zum Setzschritt der Figur 2 wird ein Näpfen mittels einer Verlagerung des Lochstempels 9 in Richtung der Bodenplatte 4 durchgeführt, wobei der Setzstempel 10 drucklos geschaltet wird. Hierdurch wird Material des Vollmaterials 8 durch Rückfließen verdrängt. Dies führt - wie in Figur 3 gezeigt - zu einer Erhöhung des Zylinders des Vollmaterials 8 in einem ersten Teilhub und bei weiterer Verlagerung des Lochstempels 9 in Richtung Bodenplatte 4 im zweiten Teilhub zum Ausbrechen des Butzens 14. Durch den Rückfluss von Material ist der Butzen 14 kleiner als die geschaffene Öffnung 15 im durch den Umformungsprozess geschaffenen Werkstück 7 mit einer Fase 11 mit dem Fasenwinkel α. Das gelochte Werkstück 7 wird nach dem Zurückziehen von Setzstempel 10 und Lochstempel 9 ausgebracht und in das in den nachfolgenden Figuren 4 bis 6 beschriebene Hauptpresswerkzeug 16 eingelegt.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen das Hauptwerkzeug 16 mit einer mehrteiligen Matrize 17, bestehend aus einer Zylinderwandung 18, einem Zulauf 19 und einem Ausführteil 20. Die Zylinderwandung 18 hat im Wesentlichen denselben Innendurchmesser wie die Zylinderwandung 3 des Vorpresswerkzeugs 1 der Figuren 1 bis 3. Der Zulauf 19 weist einen Konus 21 auf, der den Innendurchmesser der Zylinderwandung 18 auf den Durchmesser der Austrittsöffnung 22 und damit im Wesentlichen auf den Außendurchmesser der herzustellenden Rohrabschnitte verengt. Der Konus 21 weist dabei einen Konuswinkel ß auf, der im Wesentlichen dem Fasenwinkel α des gelochten Werkstücks 7 (siehe Figur 4) entspricht.

Figur 4 zeigt das Hauptpresswerkzeug 16 bei eingelegtem Werkstück 7 zu Beginn der Beaufschlagung durch den mehrteiligen Stempel 23. Das Werkstück 7 liegt mit seiner Fase 11 am Konus 21 an und wird von dem Stempel 23 beaufschlagt. Der Stempel 23 ist dabei aus dem Innendorn 24, einem koaxial um die Symmetrieachse 25 diesen außen umgebenden Innenstempel 26 sowie einem beide umgebenden Außenstempel 27 gebildet. Dabei ist der Innendorn 24 gegenüber dem Innenstempel 26 und dieser gegenüber dem Außenstempel 27 zentriert und axial geführt. In dem in Figur 4 gezeigten Verfahrensschritt wird zuerst der Innendorn 24 von der Presse axial verlagert und übergreift die Austrittsöffnung 22 axial. Dabei ist der Außendurchmesser des Innendorns 24 an den gewünschten Innendurchmesser des zu bildenden Rohrabschnitts angepasst und der Innendurchmesser der Öffnung 15 des Werkstücks 7 größer als der Außendurchmesser des Innendorns 24 ausgelegt. Nachfolgend werden Innenstempel 26 und Außenstempel 27 in Richtung der Pfeile 28, 29 synchron von der Presse beaufschlagt und dadurch axial verlagert. Der sich darauf einstellende Vorwärtshohlfließprozess drückt Material des Werkstücks 7 unter Abstützung an dem Innendorn 24 durch die Austrittsöffnung 22 in die im Ausführteil 22 vorgesehene gegenüber der Austrittsöffnung 22 erweiterte Öffnung 30.

Das Resultat des Vorwärtshohlfließprozesses - das Rohteil - ist aus Figur 5 ersichtlich. Aus dem Werkstück 7 der Figur 4 hat sich ein Rohrabschnitt 31 gebildet, der mit einem im Konus 21 des Zulaufs 19 verbliebenen Pressrest 32 verbunden ist. Die Länge des Rohrabschnittes 31 kann durch Auslegung von Vor- 1 und Hauptpresswerkzeug 16 so ausgelegt werden, dass die Länge des Halbzeuges so gebildet wird, dass ein oder mehrere, durch Abstechen gebildete Fertigteile hergestellt werden können.

Zur Trennung von Pressrest 32 und Rohrabschnitt 31 wird - wie in Figur 6 gezeigt - der Außenstempel 27 längs des Pfeils 29 zumindest teilweise zurückgezogen und der Innenstempel 26 längs des Pfeils 28 in Richtung Austrittsöffnung 22 verlagert, wodurch der Rohrabschnitt 31 unter Verminderung der Masse des Pressrests 32 weiter verlängert wird, bis der Innenstempel 26, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Austrittsöffnung 22 entspricht, den Pressrest 32 vom Rohrabschnitt 31 trennt, indem er die Austrittsöffnung 22 passiert. Dabei kann der Innendorn 24 zur Stabilisierung des Innenstempels 26 mitgeführt oder mit dem Außenstempel 27 herausgezogen werden.

Zur Entfernung des Pressrests 32 wird dieser auf den Innenstempel 26 aufgeschrumpft. Hierzu kann eine Abkühlung des Pressrests 32 abgewartet werden, so dass der Schrumpfungsprozess selbstständig einsetzt. In vorteilhafter Weise wird jedoch zumindest der Zulauf 19 wassergekühlt, so dass der Pressrest 32 beschleunigt abgekühlt wird und auf den Innenstempel

26 aufschrumpft. Durch Verlagerung des Innenstempels 26 nach außen wird der Pressrest 32 mitgenommen und außerhalb des Hauptpresswerkzeugs 16 vom Außenstempel 27 abgestreift. Hierzu kann der Außenstempel 27 in einer festgelegten Position verharren und der Innenstempel 26 auf axial gleiche Höhe zurückgezogen werden oder der Innenstempel 26 außerhalb des Hauptpresswerkzeugs 16 auf eine vorgegebene Position und der Außenstempel 27 in Richtung Hauptpresswerkzeug 16 auf die axiale Position des Innenstempels 26 verfahren werden. Alternativ können beide Stempel 26,

27 in gegenläufiger Bewegung relativ gegeneinander verlagert werden, um den Pressrest 32 abzustreifen.

Der Rohrabschnitt 31 wird nach der Bearbeitung im Hauptpresswerkzeug 16 einer Umformung in einem weiteren Werkzeug bzw. in einer weiteren Presse bzw. in einer weiteren Pressstufe bzw. in einer weiteren Umformanlage unterzogen. Bei dem zusätzlichen Umformprozess handelt es sich beispielsweise um das Querkeilwalzen, das Reckwalzen oder um ein inkrementelles Umformverfahren wie dem Rundkneten oder dem Hämmern. Dabei besteht eine derartige Anbindung zwischen der Presse bzw. der Pressstufe zur Herstellung des Rohrabschnitts 31 und der zusätzlichen Umformanlage bzw. der zusätzlichen Stufe der Presse, dass die Temperatur des Rohrabschnitts 31 beim zusätzlichen Umformprozess zumindest oberhalb eines vorgebbaren Wertes liegt, wobei im Wesentlichen auf eine zusätzliche Erwärmung des weiter umzuformenden Rohrabschnitts 31 verzichtet werden kann bzw. wobei die zusätzliche Erwärmung weniger aufwändig ist D.h. der Transport geschieht entsprechend schnell und/oder die räumlichen Abstände sind ausreichend klein, so dass die Erwärmung, die der Rohrabschnitt 31 bei seiner Herstellung aus dem Werkzeug 7 erfährt, für den weiteren Umformschritt verwendet werden kann, entweder indem keine zusätzliche Erwärmung erforderlich ist, oder indem ausgehend von der bereits gegebenen Wärme des Rohrabschnitts eine geringe zusätzliche Erwärmungsleistung erforderlich ist.

In den Figuren 7 a) bis d) sind beispielhaft einige Stadien bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Hohlwelle 33 dargestellt. Die

Abbildungen dienen dabei jedoch auch der Veranschaulichung des Verfahrens zur Herstellung von Rohrmaterial. Figur 7 a) zeigt das Vollmaterial 8, welches beispielsweise über ein Scherverfahren erzeugt worden ist. Aus diesem Vollmaterial 8 wird beispielsweise über das beschriebene Vorpresswerkzeug 1 das gelochte Werkstück 7 erzeugt (die Ergebnisse der Schritte Setzen, Näpfen und Lochen zeigt die Figur 7 b)). Mittels des beschriebenen Hauptpresswerkzeugs 16 lassen sich dann die beiden Zustände Vorwärtshohlfließpressen und Stanzen der Figur 7 c) erzeugen. Durch die Ausnutzung der bei der Herstellung des Rohrabschnitts 31 in den Rohrabschnitt 31 eingebrachten thermischen Energie lässt sich dann über weitere Umformprozesse die Hohlwelle 33 der Figur 7 d) herstellen. Die dargestellte Hohlwelle 33 wurde dabei beispielsweise über das Querkeilwalzen erzeugt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Rohrmaterial zumindest bestehend aus folgenden Verfahrensschritten: - Beladen einer zylindrischen Matrize mit in Pressrichtung konischem Zulauf in eine Austrittsöffnung mit einem gelochten, zylindrischen Werkstück,

- Verfahren eines Innendorns durch das Werkstück in die Austrittsöffnung,

- Vorwärtshohlfließpressen mittels eines Stempels bestehend aus einem koaxial um den Innendorn angeordneten Innenstempel und einem koaxial um diesen angeordneten Außenstempel,

- Bildung eines Rohteils mit einem Rohrabschnitt und einem im Zulauf verbleibenden Pressrest,

- Stanzen des Pressrests mittels des Innenstempels,

- Ausbringen des Pressrests mittels des Innenstempels, - Abstreifen des Pressrests mittels des Außenstempels,

- zusätzliches Umformen des Rohrabschnitts zumindest unter Ausnutzung der durch die Bildung des Rohrabschnitts in den Rohrabschnitt eingebrachten thermischen Energie.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das gelochte Werkstück aus Vollmaterial mittels eines kombinierten

Napf- und Stanzverfahrens in einer vorgelagerten Prozessstufe hergestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gelochte Werkstück zumindest nach folgenden Verfahrensschritten hergestellt wird: - Beladen des Vollmaterials in eine Matrize,

- Setzen des Vollmaterials mittels eines Setzstempels, - Anprägen einer dem Zulauf entsprechenden Fase an einer dem

- Setzstempel abgewandten Stirnseite des Vollmaterials,

- Näpfen des Vollmaterials mittels eines koaxial im Setzstempel angeordneten Lochstempels bei entlastetem Setzstempel, - Lochen des Vollmaterials durch den Lochstempel.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vollmaterial vor der Umformung erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressrest auf den Innenstempel aufgeschrumpft wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Stanzens des Pressrests der Außenstempel in eine der

Bewegungsrichtung des Innenstempels entgegengesetzte Bewegungsrichtung verlagert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zusätzlichen Umformen und/oder während des Umformens des Rohrabschnitts der Rohrabschnitt zumindest teilweise erwärmt wird.

8. Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle zumindest bestehend aus folgenden Verfahrensschritten:

- Bildung eines Rohrabschnitts aus einem gelochten Werkstück,

- Umformen des Rohrabschnitts zumindest unter Ausnutzung der durch die Bildung des Rohrabschnitts in den Rohrabschnitt eingebrachten thermischen Energie.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Rohrabschnitts und/oder die Herstellung der Hohlwelle mit dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Rohrabschnitts zumindest das Querkeilwalzen, das Reckwalzen oder ein inkrementelles Umformverfahren, insbesondere das Rundkneten oder das Hämmern, umfasst.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umformen und/oder während des Umformens des Rohrabschnitts der Rohrabschnitt zumindest teilweise erwärmt wird.