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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur
Verwendung beim Formen einer Metalltafel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 (siehe beispielsweise die DE-A-195 38 870). Genauer betrifft diese
Erfindung eine Dichtungsanordnung für die Bindefläche eines
Streckformwerkzeuges bei einem Betriebsablauf zum superplastischen
Formen. Ferner betrifft die Erfindung einen Satz von derartigen komplementären Formwerkzeugen
gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
5 und 9.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es existieren Metalllegierungen,
beispielsweise einige Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen,
die, wenn sie unter gesteuerten Bedingungen verformt werden, eine
außergewöhnliche Verformbarkeit
bzw. Duktilität
aufweisen. Diese Aluminiumlegierungen können mit relativ niedrigen
Formungskräften
leicht stark verformt werden. Derartige Legierungen werden als superplastisch
bezeichnet. Die Zug- bzw. Dehnverformbarkeit von superplastischen
Metalllegierungen liegt typischerweise im Bereich einer Verlängerung
um 200% bis 1000%.
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Tafeln aus superplastischer Legierung
werden durch eine Vielzahl von Prozessen in Fertigungsartikel geformt,
die häufig
eine komplexe Form aufweisen. Diese Prozesse zum superplastischen
Formen (SPF) sind gewöhnlich
relativ langsame Prozesse mit gesteuerter Verformung, die komplizierte
Produkte erzielen. Ein Vorteil von SPF-Prozessen ist jedoch, dass
sie oftmals die Herstellung großer
einzelner Teile zulassen, die durch andere Prozesse, wie beispielsweise
einem herkömmlichen
Stanzen von Blech oder Metalltafeln, nicht hergestellt werden können. Manchmal
kann ein einzelnes SPF-Teil eine Anordnung aus mehreren Teilen ersetzen,
die aus Nicht-SPF-Materialien bzw. durch derartige Prozesse hergestellt
sind.
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Es existiert eine gute Beschreibung
bezüglich
des Hintergrunds praktischer superplastischer Metalllegierungen
und SPF-Prozesse von C. H. Hamilton und A. K. Ghosh mit dem Titel
"Superplastic Sheet Forming" in Metals Handbook, 9. Ausgabe, Band
14, Seiten 852–868.
In diesem Text sind verschiedene geeignete feinkörnige superplastische Aluminium-
und Titanlegierungen beschrieben. Ebenso ist eine Anzahl von SPF-Prozessen
und Praktiken zur Formung superplastischer Materialien beschrieben.
Eine Praxis, die zur Formung relativ großer Tafeln aus relativ kostengünstigen
superplatischen Aluminiumlegierungen in Tafeln für Kraftfahrzeugkarosserien
oder dergleichen anpassbar ist, ist das Streckformen.
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Wie beschrieben ist, umfasst das
Streckformen ein Greifen oder Klemmen des flachen Rohlings an seinen
Rändern,
ein Erhitzen der Tafel auf ihre SPF-Temperatur und ein Ausüben eines
Druckes eines geeigneten Gases, wie beispielsweise Luft oder Argon,
auf eine Seite. Der zentrale nicht eingespannte Abschnitt der erhitzten
Tafel wird gestreckt und in Konformität mit einer Formfläche plastisch
verformt, wie beispielsweise einer Matrizenhohlraumfläche. Der
Begriff "Blasformen bzw. Druckluftformen" findet Verwendung, wenn
sich das Arbeitsgas bei einem überatmosphärischen
Druck befindet (beispielsweise bis zu 690 bis 3400 kPa oder 100
psi bis 500 psi). Das Vakuumformen beschreibt die Streckformpraxis, bei
der Luft von einer Seite der Tafel evakuiert wird und der angelegte
Druck auf der anderen Seite auf atmosphärischen Druck, etwa 15 psi,
begrenzt wird. Wie angemerkt wurde, werden die Tafel und die Werkzeuge
auf geeignete SPF-Bedingungen für
die Legierung erhitzt. Für
SPF- Aluminiumlegierungen liegt
diese Temperatur typischerweise im Bereich von 400°C bis 550°C. Die Rate
der Druckbeaufschlagung wird gesteuert, so dass die Dehnungsraten,
die in der zu verformenden Tafel bewirkt werden, mit der erforderlichen
Verlängerung
zur Formung des Teils in Einklang stehen. Geeignete Dehnungsraten
liegen gewöhnlich
im Bereich von 0,0001 bis 0,01 s–1.
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Beim Streckformen wird ein Rohling
fest an seinen Rändern
zwischen komplementären
Flächen gegenüberliegender
Matrizenelemente geklemmt. Ein schematisches Beispiel ist in 9, Seite 857 des Artikels von Hamilton
et al. oben beschrieben. Zumindest eines der Matrizenelemente besitzt
einen Hohlraum mit einer Formfläche,
die einer Seite der Tafel gegenüberliegt.
Die andere Matrize, die der anderen Seite der Tafel gegenüberliegt,
bildet eine Druckkammer mit der Tafel als einer Wand, die das Arbeitsgas
für den
Formungsschritt enthält.
Die Matrizen und die Tafel werden auf einer geeigneten Formtemperatur
gehalten. Es sind elektrische Widerstandsheizelemente in Presstischen
bzw. -platten angeordnet oder manchmal in keramischen oder metallischen
Druckplatten eingebettet, die zwischen den Matrizen- bzw. Formelementen
und den Presstischen angeordnet sind. Ein geeignetes, unter Druck gesetztes
Gas, wie beispielsweise Luft, wird allmählich in die Matrizenkammer
bzw. Formkammer auf einer Seite der Tafel eingeführt, und die heiße relativ duktile
Tafel wird mit einer geeigneten Dehnungsrate gestreckt, bis sie
dauerhaft gegen die Formfläche
der gegenüberliegenden
Matrize umgeformt ist. Während
der Verformung der Tafel wird Gas von der Formungsmatrizenkammer
entlüftet.
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Beim SPF-Streckformprozess wird die
Peripherie der Tafel in einer fixierten Position zwischen "Bindeflächen" der
Formmatrizen oder -werkzeuge gehalten. Die Binderflächen der
Matrizen greifen die Tafel in einer gasdichten Dichtung, und die
Tafel fließt nicht über die
Bindefläche,
wie es bei einem herkömmlichen
Tiefziehvorgang typisch ist. Es ist üblich, einen Dichtungswulst
mit erhöhtem
Steg zu verwenden, um die Peripherie der Tafel zu ergreifen. 10, Seite 857 des Artikels von Hamilton
et al. oben zeigt einen trapezförmigen
Wulst, der in die ansonsten flache Bindefläche von einem der SPF-Formwerkzeuge eingearbeitet
ist. Die Bindefläche
des gegenüberliegenden
Werkzeuges kann flach ausgearbeitet sein, wie in 10(a) gezeigt
ist, oder sie kann so bearbeitet sein, dass sie eine komplementäre trapezförmige Ausnehmung
aufweist, wie in 10(b) gezeigt ist. Gängiger werden
vorstehende Wülste
mit rechtwinkligem Querschnitt an einer Werkzeugfläche verwendet,
während
die gegenüberliegende
Binderfläche flach
ist. Ein typischer Wulst besitzt einen erhöhten rechtwinkligen oder trapezförmigen Querschnitt
von etwa 10–15
mm Breite und 0,5–1
mm Höhe.
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Ein Problem, das beim superplastischen
Formen auftritt, ist, dass die geformte Tafel an dem Werkzeug in
der Nähe
des Dichtungswulstes während
der Teileentnahme kleben bleibt. Da die Tafelkomponenten bei der
Formtemperatur sehr verformbar sind, kann ein Klebenbleiben während der
Tafelentnahme die Tafel verzerren bzw. verziehen. Das Problem ist
insbesondere mit Aluminiumtafeln erheblich und verlangsamt ernsthaft
eine wirksame Entfernung eines SPF-geformten Teils von den Bindeabschnitten
der Werkzeuge. Ein Kleben zwischen der Aluminiumtafel und den Matrizenseiten
erfolgt hauptsächlich
an der Seite mit erhöhtem
Wulst, aber auch auf der gegenüberliegenden
flachen Seite. Das Kleben lässt
sich auf die Reaktion der Matrizenflächen mit frisch freigelegtem,
nicht oxidiertem Aluminium zurückführen.
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Dieses nicht oxidierte reaktive Aluminium wird
infolge einer plastischen Verformung der Aluminiumtafel während des
Klemmprozesses vor der Tafelformung an der Tafelfläche freigelegt.
Wenn die Matrize geschlossen wird, wird das Aluminium (lokal) weg
von dem Volumen stranggepresst, das zwischen dem Wulst und der gegenüberliegenden
Werkzeugseite geklemmt ist. Infolgedessen wird der schützende Aluminiumoxidfilm
an der Aluminiumtafelfläche unterbrochen,
und hochreaktives Aluminium wird in engen Kontakt mit der Werkzeugfläche gebracht.
Die SPF-Formwerkzeuge
bestehen oftmals aus beispielsweise 1020-Stahl, duktilem Gusseisen
oder Aluminium. Bei den meisten derartigen Werkzeugmaterialien erfolgt
eine lokale Reaktion oder eine Mikroverschweißung, die lokal die Aluminiumtafel
mit dem Werkzeug verbinden und ein Klebenbleiben oder Reißen während einer
nachfolgenden Teile-Entfernung bewirken kann.
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Dieses Problem des Klebenbleibens
eines Teils kann toleriert werden, wenn Teile aus einer Produktion
mit niedrigen Stückzahlen
vorsichtig von dem Werkzeug entnommen werden können, aber das Problem ist
nicht tolerierbar, wenn hohe Produktionsraten erforderlich sind.
Um SPF an eine Produktion von Kraftfahrzeugtafeln anzupassen, müssen beispielsweise
Praktiken entwickelt werden, die eine schnelle Entfernung eines
mit SPF geformten Teiles von den Formwerkzeugen erleichtern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung wird dieses
Problem durch ein Formwerkzeug gemäß Anspruch 1 und durch einen
Satz komplementärer
Formwerkzeuge gemäß den Ansprüchen 5 und
9 gelöst.
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Diese Erfindung sieht neue Dichtungswulstformen
für SPF-Formwerkzeuge
vor, die mit einer Metalltafel (insbesondere Aluminium) in einer
gasdichten Dichtung, die zum Streckformen geeignet ist, in Eingriff
treten. Die Form des Dichtungswulstes begrenzt jedoch die Verformung
der Tafel, so dass die Tafel nicht an dem Wulst oder Werkzeug während oder
nach dem Formvorgang kleben bleibt.
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Ein Wulst mit einer Querschnittsform
mit Scheitel wird in der Bindefläche
von einer der Matrizen oder Formwerkzeuge geformt, die mit der Peripherie
des SPF-Tafelmaterials in Eingriff steht. Der Begriff "Scheitel"
betrifft gewöhnlich
die Form, die durch die Überschneidung
von zwei Bögen
gebildet wird. In der Praxis dieser Erfindung wird ein linearer Dichtungswulst
mit Scheitel gewöhnlich
durch Bearbeitung der Bindefläche
eines Metall-SPF-Werkzeugs unter Verwendung von zwei versetzten
Kugelfräseinrichtungen
ausgearbeitet, die in geeignet beabstandeten parallelen Wegen bewegt
werden. Die versetzten Fräseinrichtungen
formen einen Wulst mit einem Querschnitt mit Scheitel. Der Wulst
wird in einen geeigneten Pfad, typischerweise einen linearen Pfad,
um die Peripherie des Werkzeugs gefräst, je nachdem wie es notwendig
ist, um den Umfang des Werkstückes
zu umschließen
und dichtend in Eingriff zu bringen. Im Allgemeinen ist es nur notwendig,
den Wulst mit einem Querschnitt mit Scheitel in einem der zusammenwirkenden
Werkzeuge auszubilden.
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Es hat sich herausgestellt, dass
ein Wulst mit Scheitelform ein geringeres Volumen der SPF-Tafel verdrängt, als
ein Wulst mit rechtwinkligem, trapezförmigem oder sogar dreieckigem
Querschnitt. Daher wird weniger reaktives Aluminium in Kontakt mit
dem Werkzeug gebracht, und die Klebereaktion wird vermindert. Somit
dringt die Scheitelform in die Tafel ein, um eine gasdichte Dichtung
aber mit minimalem Kontaktbereich vorzusehen, so dass das geformte
Produkt leicht von der mit Wulst ausgestatteten Bindefläche freigegeben
wird.
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Durch geeignetes Eindringen mit den
Scheitel bildenden Schneide- bzw. Fräswerkzeugen kann ein Tal auf
einer oder beiden Seiten des Scheitels in der ansonsten flachen
Bindefläche
vorgesehen werden. Bevorzugt werden zwei Täler ausgebildet, und wie in
dieser Beschreibung weiter gezeigt ist, sehen diese parallele Volumen
auf den Seiten des Wulstes zum Fließen von Metall von der Aluminiumtafel
vor, wenn es durch ein Eindringen des Scheitels verformt wird. Ferner
kann der Scheitel geeignet abgestumpft sein, d.h. die Spitze des
Scheitels kann flach gearbeitet sein, um die Vorteile dieser Erfindung
vorzusehen. Die Flachstelle auf dem Wulst mit abgestumpftem Scheitel
erleichtert ein benachbartes Ansetzen des Werkzeugs während der
Herstellung.
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Diese und andere Aufgaben und Vorteile
der Erfindung werden aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich.
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ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
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1 ist
eine Schnittansicht eines Paares von komplementären SPF-Formwerkzeugen, die
mit einer Tafel auf Aluminiumlegierung in Eingriff stehen. Das obere
Werkzeug sieht die Formfläche
für die
Tafel vor und besitzt eine Bindefläche mit dem scheitelförmigen Wulst
dieser Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht des in 1 gezeigten
oberen Werkzeugs, wie in 1 in
Richtung 2-2 veranschaulicht ist.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Bindeflächenabschnitte
der in 1 gezeigten Werkzeuge.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht ähnlich 3, die beispielhafte Bearbeitungsabmessungen zur
Herstellung eines vertieften bzw. ausgenommenen Wulstes mit abgestumpftem
Scheitel ähnlich dem
von 3 zeigt.
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5 ist
eine Ansicht ähnlich 3, zeigt aber einen rechtwinklig
geformten Wulst nach dem Stand der Technik.
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6 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 3 und zeigt einen
ebenen scheitelförmigen
Dichtungswulst.
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7 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 3, die einen Wulst
mit nicht abgestumpftem Scheitel und mit Tälern auf beiden Seiten zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Praxis dieser Erfindung ist in
Verbindung mit der Streckformung einer flachen Wanne aus einer Tafel
aus superplastischer Aluminiumlegierung gezeigt. Die Gestaltung
der flachen Wanne ist analog zu der Streckformung gekrümmter Kraftfahrzeugkarosserietafeln
und dergleichen. Ein SPF-Streckformvorgang verwendet typischerweise
zwei komplementäre Werkzeuge,
die abdichtend mit der Peripherie des zu formenden Tafelwerkstückes in
Eingriff stehen, wie in 1 gezeigt
ist.
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Ein komplementärer Werkzeugsatz 10 umfasst
eine Streckformmatrize oder ein Streckformwerkzeug 12 und
ein zusammenwirkendes Werkzeug 14. Das zu formende Material
ist eine Tafel 16 aus Aluminiumlegierung, die eine solche
Zusammensetzung und Verarbeitung aufweist, dass sie für eine superplastische
Verformung geeignet ist. Ein Beispiel eines derartigen Materials
ist Aluminium-Alloy 5083. Diese Legierung besitzt eine Nennzusammensetzung
von 4 bis 4,9 Gew.-% Magnesium, 0,4 bis 1 Gew.-% Mangan, 0,05 bis
0,25 Gew.-% Chrom, bis zu etwa 0,1 Gew.-% Kupfer und als Rest Aluminium. Die
kalt gewalzte Tafel wird zur superplastischen Formung verarbeitet,
so dass sie eine feine stabile Kornstruktur mit einer Korngröße von etwa
10 μm besitzt.
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Die Tafel 16 ist geeigneterweise
etwa 1,5 mm dick und besitzt die Form eines Quadrates mit ausreichender
Größe, um die
gewünschte
Wanne zu bilden. Das Formwerkzeug 12, das in den 1 und 2 gezeigt ist, besitzt eine ein Teil
formende Hohlraumfläche 18,
die in den Werkzeugkörper
gegossen und bearbeitet worden ist. Die Formfläche 18 definiert den
Boden, die Seiten und die Lippe der Wannenstruktur. Der Werkzeugkörper ist
geeignet aus 1020-Stahl, duktilem Gusseisen oder Gussaluminium geformt.
An dem Umfang der ein Quadrat formenden Fläche 18 befindet sich
der Abschnitt der Binderfläche 20 des
Werkzeugs 12. Die Bindefläche 20 ist abgesehen
von dem Dichtungswulst 22 und flachen Tälern 40 auf jeder
Seite des Wulstes 22 flach ausgebildet. Mit anderen Worten
ist der Hauptabschnitt der Bindefläche 20 flach und liegt
an der Peripherie der Aluminiumtafel 16 an. Innerhalb des
Bereichs der Bindefläche 20 befindet
sich ein Dichtungswulst 22 und Täler 40, die sich in
einem quadratischen gekrümmten
Weg um den gesamten Bindeflächenabschnitt
des Werkzeugs erstrecken.
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Das zusammenwirkende Werkzeug 14 ist ebenfalls
allgemein quadratisch und besitzt eine einen Hohlraum definierende
Oberfläche 24,
in den ein unter Druck gesetztes Gas, wie beispielsweise Luft oder
Argon, durch die Öffnung 26 eingeführt werden kann,
um die Tafel 16 in Konformität mit der Formfläche 18 des
Werkzeugs 12 streckzuformen. Das zusammenwirkende Werkzeug 14 besitzt
auch einen Bindeflächenabschnitt 28 in
der Form einer quadratischen flachen Fläche, die in die der Bindefläche 20 des
Formwerkzeugs 12 gegenüberliegende
Seite der Tafel 16 eingreift. Die gesamte Peripheriebindefläche 28 des
Werkzeugs 14 ist flach und liegt an der Peripherie der
Tafel 16 an.
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In der Praxis des Streckformprozesses
wird die Aluminiumtafel 16 auf eine geeignete Temperatur zur
superplastischen Formung erwärmt,
beispielsweise 400°C
bis 550°C,
und wird zwischen dem Bindeflächenabschnitt
des Formwerkzeuges 12 und dem komplementären Werkzeug 14 angeordnet, wenn
sie in einer Stellung mit offenem Werkzeug voneinander beabstandet
sind. Wenn die Werkzeuge geschlossen werden, wie in 1 ist, treten die Binderabschnitte mit
den Rändern
oder der Peripherie der Tafel in Eingriff. Bei dieser Anordnung
wird zur Formung der Tafel ein Hochdruckgas, wie beispielsweise
Luft, durch Öffnung 26 in
den Hohlraum 24 hinter die Tafel eingeführt. Das Hochdruckgas, das
sich geeigneterweise bei einem Druck von etwa 100 psi befindet,
drückt
den Abschnitt der Tafel 16 innerhalb der Bindeabschnitte
des Werkzeugs aufwärts,
wie in 1 gezeigt ist,
in Kontakt mit der Formfläche 18 des
Werkzeugs 12. Wenn die Tafel an der Formfläche gestreckt
und ausgedehnt wird, wird Gas innerhalb dieser Kammer durch Öffnung 30 ausgestoßen. Es ist
offensichtlich, dass, um diesen Prozess auszuführen, eine gasdichte Dichtung
an dem Umfang der Aluminiumtafel vorgesehen sein muss, so dass Gas nicht über die
Oberfläche
der Tafel zwischen den Bindeabschnitten der Formwerkzeuge leckt.
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Im Stand der Technik ist ein rechtwinkliger Dichtungswulst 32,
wie in 5 gezeigt ist,
in dem Bindeabschnitt 34 von beispielsweise dem Formwerkzeug 36 vorgesehen.
Dieser rechtwinklige Wulst erstreckt sich um die Peripherie einer
zu formenden Tafel. Die Bindefläche 38 des
gegenüberliegenden Werkzeugs 44 ist
flach (wie gezeigt ist) oder mit einer komplemen tären Ausnehmung
mit rechtwinkligem Querschnitt ausgearbeitet. Die Schwierigkeit
bei dieser Art von Wulst besteht darin, dass, wie oben beschrieben
ist, die Aluminiumtafel daran anhaftet, sich sogar damit verschweißt, und
es sehr schwierig ist, die Tafel von dem Wulst schnell und sauber
zu entfernen. Auf diese Schwierigkeit wird sogar dann gestoßen, wenn
feste Schmiermittel, wie beispielsweise Bornitrid, Graphit oder
dergleichen, als eine Barrierebeschichtung zwischen der Wulstfläche und
der Aluminiumtafel verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist eine andere Wulstgestaltung vorgesehen.
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3 ist
eine stark vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des Querschnitts der Binderabschnitte 20, 28 der
Formmatrize 12 und der zusammenwirkenden Matrize 14 und
der Aluminiumtafel 16, wie in 1 gezeigt ist. Ein Wulst 22 mit
abgestumpftem Scheitel ist in der Bindefläche des Formwerkzeuges ausgebildet
worden. Parallele Täler 40 sind
in dem Werkzeug auf jeder Seite des Scheitels und sich in dieselbe
Richtung damit erstreckend eingearbeitet worden. Diese abgestumpfte
Fläche 42 auf
dem Scheitel 22 wird zu dem Zeitpunkt hergestellt, wenn die
flache Bindefläche 20 des
Formwerkzeuges 12 bearbeitet wird. 4 zeigt einige beispielhafte Bearbeitungsabmessungen
für die
Formung des Scheitels 22 durch zwei Kugelfräswerkzeuge
(nicht gezeigt), die den gesamten Umfang der Bindefläche 20 des
Formwerkzeuges 12 abfahren. Wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, beträgt
der Radius von jedem der Fräswerkzeuge 12,7
mm (0,50 Inch). Die Werkzeuge sind voneinander um eine Distanz von
6,3 mm (0,250 Inch) von der Zentrallinie des Scheitels versetzt.
Das Zentrum von jedem Fräswerkzeug
wird unter einer Distanz von 12,3 mm (0,486 Inch) von der beabsichtigten
endgültigen
flachen Fläche
des Bindebereiches des Formwerkzeugs gehalten. Wenn die Fräswerkzeuge
ihre jeweiligen Bahnen um die Bindefläche abfahren, bilden sie zunächst einen
zugespitzten Scheitel ähnlich
dem, der bei 122 in 7 gezeigt
ist. Die Werkzeuge fräsen
auch Talabschnitte 40 auf jeder Seite des zunächst zugespitzten
Scheitels aus. Nachdem die beiden Kugelfräswerkzeuge ihre jeweiligen
Bahnen in dem Bindeabschnitt abgefahren haben, wird ein Werkzeug
zum endgültigen
Flachfräsen bereitgestellt,
um sowohl die Spitze des Scheitels zu entfernen als auch einen abgestumpften
Scheitel mit flacher Fläche 42 (1, 3 und 4)
vorzusehen, der 0,68 mm (0,027 Inch) über der flachen Ebene der Binderfläche 20 liegt.
Der resultierende Dichtungswulst 22 mit abgestumpftem Scheitel
ist dann durch eine abgestumpfte Flachstelle 42 mit einem
Tal 40 auf jeder Seite gekennzeichnet, wobei die Flachstelle 42 über das
Niveau der Fläche 20 der
Ebene des Bindeabschnittes des Werkzeugs 12 ansteigt. Als
Ergebnis davon wirkt, wie in den 1 und 3 gezeigt ist, wenn die beiden
komplementären
Werkzeuge 12, 14 unter einem hydraulisch angelegten
Druck zusammengepresst werden, um mit der Peripherie der Aluminiumtafel 16 in
Eingriff zu treten, der abgestumpfte Scheitel 22 mit der
gegenüberliegenden
flachen Fläche 28 zusammen,
und das Material der Aluminiumtafel 16 wird über den
oberen Bereich 42 des abgestumpften Scheitels 22 und
in die beiden benachbarten Täler 40 verformt.
Diese Verformung der Aluminiumtafel in engen Eingriff mit den Werkzeugen sieht
die erforderliche gasdichte Dichtung für den Streckformvorgang vor.
Jedoch ist, obwohl die Darstellung des Scheitels 22 in
den 3 und 4 stark vergrößert ist,
die Volumenverdrängung
der Aluminiumtafel tatsächlich
erheblich kleiner als mit dem rechtwinkligen oder trapezförmigen oder
sogar dreieckigen Scheitel nach dem Stand der Technik. Bei Beendigung
des Formvorgangs ist die noch immer heiße, jedoch geformte Tafel 16 von
der Dichtung 22 mit abgestumpftem Scheitel leicht entfernbar.
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6 zeigt
einen einfachen Scheitelwulst 222 in einer ansonsten flachen
Bindefläche 20 des Werkzeugs 12.
Der Scheitelwulst 222 dient für viele Streckformvorgänge. 6 sieht beispielhafte Bearbeitungsabmessungen für die Formung
eines vollständigen
Scheitels 222 vor, der nicht abgestumpft ist und keine
Täler umfasst.
Der Scheitelwulst 222 wird um den quadratischen Binderabschnitt 20 des
Werkzeugs 12 ähnlich
dem abgestumpftem Scheitel, der in 2 gezeigt
ist, geformt. Der Scheitel 222 dringt in das Aluminiumtafelwerkstück ein,
das zwischen dem Formwerkzeug 12 und gegen die flache Fläche 28 des
komplementären
Werkzeugs 14 gepresst wird. Die Spitze 222 verformt
das Aluminium ausreichend, um eine gasdichte Dichtung vorzusehen.
Jedoch ist wiederum die Verdrängung
des Aluminiums minimal, und das Aluminiumwerkstück in dem Bereich des Bindeabschnitts
des Werkzeugs kann leicht von dem Werkzeug entfernt werden.
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7 zeigt
eine noch weitere Ausführungsform
der Erfindung. In diesem Fall ist der Scheitel 122 nicht
abgestumpft, umfasst jedoch Täler 40 in
der Binderfläche 20 des
Werkzeugs 12. 7 zeigt
beispielhafte Bearbeitungsabmessungen für die Formung des nicht abgestumpften
Scheitels nicht benachbarten Tälern.
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Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen
wird der Scheitelwulst nur auf einer Fläche ausgebildet. Bei allen
Anwendungen, die soweit untersucht wurden, sieht der ebene Scheitel
oder der abgestumpfte Scheitel eine angemessene Dichtung mit dem
Aluminiumwerkstück
zur Streckformung vor, wenn der Scheitel nur auf einer der Flächen ausgebildet
ist. Dies erleichtert eine schnelle und saubere Entfernung des Werkstückes von
der Matrize stark.
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Während
diese Erfindung hinsichtlich einiger spezifischer Ausführungsformen
beschrieben worden ist, sei angemerkt, dass andere Formen leicht durch
Fachleute ausgeführt
werden können.
Demgemäß ist der
Schutzumfang dieser Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche definiert.