EP1426123B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Innenhochdrukumformen - Google Patents

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EP1426123B1
EP1426123B1 EP03025261A EP03025261A EP1426123B1 EP 1426123 B1 EP1426123 B1 EP 1426123B1 EP 03025261 A EP03025261 A EP 03025261A EP 03025261 A EP03025261 A EP 03025261A EP 1426123 B1 EP1426123 B1 EP 1426123B1
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EP
European Patent Office
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profile
contour
walls
sealing die
sealing
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EP03025261A
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EP1426123A3 (de
EP1426123A2 (de
Inventor
Arndt Dr.-Ing. Birkert
Sven Dipl.-Ing. Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Technologies AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Automotive AG
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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
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • 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
    • B21D26/045—Closing or sealing means

Definitions

  • the invention relates to a method for hydroforming a profile with the features of the preamble of claim 1 and a device having the features of the preamble of claim 4.
  • Such a method and such a device are known from DE 3 923 358 A1 or US 4 414 034 A known.
  • sealing stamps are pressed in front of the profile on both sides radially in the profile extension direction. These seals have a sealing edge against which the profile applies.
  • the sealing edge of the sealing punch is made of wear-resistant material and lies under a relatively high pressure in front of the wall of the profile.
  • EP 1 388 381 B1 published after the filing date of the present application, discloses a device for hydroforming of hollow bodies which comprises an at least two-part tool and this axial cylinder assigned on both sides.
  • the axial cylinders sealingly seal a double-chamber profile with sealing punches, wherein the sealing punches have a groove into which the central web of the double-chamber profile dips.
  • the sealing dies are divided into two adjacent on a common support plate punch heads, and at least one sealing stamp has a connected to a pressure medium source high-pressure bore.
  • the sealing punch is designed as a steel punch with a on the support plate in the transition to the foot of the recessed in relation to the outer edge of the support plate inwardly punch heads corresponding to the contour of the punch heads circumferential sealing edge.
  • the sealing edge has in the groove base at each of the beginnings of the groove accumulation of material.
  • the accumulation of material on the end face of the sealing ram is formed so that on the end face of the double-chamber profile, a recess must be present, in which the material accumulations of the sealing ram can retract when moving the sealing ram.
  • an additional, separate to the actual hydroforming separate processing step is required to form on the double-chamber profile required for receiving the material accumulations recesses.
  • the invention has for its object to find a method and apparatus for hydroforming of profiles with in addition to the main contour inwardly or outwardly projecting walls or chambers, in which the seal is subject to low wear and / or in which the additional walls or chambers only bent or bulged at its outer end.
  • a typical extruded profile is shown, which is to be formed by means of internal high pressure.
  • This profile has a circumferential main contour 1.
  • the main contour 1 is connected by two walls 2, 3, so that three chambers 4, 5, 6 arise.
  • the profile is completed by a wall 7 protruding outwards from the main contour 1.
  • sealing stamps 8 are used at both ends of the profile, which are pressed in the forming press radially in front of the ends of the profiles.
  • the shape of the sealing edge 9 of the sealing stamp corresponds to the shape of the profile.
  • the sealing edge 9 is formed by the surface of the sealing washer 10.
  • Guide pieces 11, 12, 13 correspond approximately to the shape of the chambers 4, 5, 6 and dive in the ancestor of the sealing ram 8 against the profile in the chambers 4, 5, 6 a.
  • the sealing disk 10 and the guide pieces 11, 12, 13 are connected by suitable, only schematically illustrated fastening means 14, 15, 16 with the sealing ram 8. These fastening means 14, 15, 16 can also allow the supply of the forming medium.
  • slots 17 which extend approximately in continuation of the inner contour 18 or outer contour of the main contour 1.
  • the slot 17 is slightly adjacent to the inner contour 18 of the main contour 1 of the profile.
  • the slots are preferably generated when the sealing ram 8 moves together by a correspondingly formed tool contour on the sealing ram 8.
  • FIG. 1 An alternative or additional solution to the problem underlying the invention is shown in FIG.
  • the sealing disc 10 is formed in the extension region of the main contour 1 connecting walls 2, 3 with grooves 19. These grooves 19 allow axial elongation of the walls 2, 3 in the high pressure forming of the overall profile. By this measure it is achieved that the walls 2, 3 do not buckle. Since the wall 7, which projects from the main contour 1 to the outside, is not supported by the sealing ram 8, but projects freely to the outside, the above measure for this wall 7 is of course not required. It is essential, however, that the grooves 19 do not extend to the sealing edge 9 of the main contour 1, so that a clear circumferential seal of the overall profile is guaranteed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines Profils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE 3 923 358 A1 oder der US 4 414 034 A bekannt.
  • Zum Innenhochdruckumformen werden nicht nur Rohre als Ausgangswerkstücke eingesetzt, wie dieses beispielsweise aus der DE 39 23 358 A1 und der US 4,414,834 A bekannt ist. Es werden auch Profile eingesetzt, die eine profilierte Mantelform aufweisen. Häufig werden diese Profile durch Strangpressen hergestellt.
  • Um eine einwandfreie Abdichtung zu ermöglichen, werden beidseitig radial in Profilerstreckungsrichtung Dichtstempel vor das Profil gepresst. Diese Dichtstempel haben eine Dichtkante, gegen die sich das Profil anlegt. Um den Stempelverschleiß so gering wie möglich zu halten, ist die Dichtkante des Dichtstempels aus verschleißfestem Material hergestellt und legt sich unter einem relativ hohen Druck vor die Wand des Profils.
  • Es besteht der Wunsch, auch Profile mit Innenhochdruck umzuformen, die zusätzlich zur Hauptkontur eine oder mehrere sich nach innen oder außen ragende Wände oder Kammern aufweisen. Nachteilig beim Umformen derartiger Profile verformen sich die zusätzlichen Kammern oder Wände auch axial unterschiedlich zur Hauptkontur. Das bedingt bei der Verwendung von Dichtkanten, dass die Gefahr besteht, dass diese in axialer Richtung undefiniert ausknicken oder ausbeulen. Bei der Verwendung von weicheren Materialien an der Dichtkante kann zwar die unterschiedliche Längung der Wände oder Kammern in axialer Richtung ausgeglichen werden. Es besteht jedoch der Nachteil eines hohen Verschleißes der Dichtkante.
  • Aus der nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten EP 1 388 381 B1 ist eine Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung von Hohlkörpern bekannt, die ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder umfasst. Die Axialzylinder verschließen mit Dichtstempeln dichtend ein Doppelkammerprofil, wobei die Dichtstempel eine Nut aufweisen, in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils eintaucht. Die Dichtstempel sind dabei in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinander liegende Stempelköpfe unterteilt, und zumindest ein Dichtstempel weist eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung auf. Der Dichtstempel ist dabei als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante der Trägerplatte nach innen zurückversetzten Stempelköpfe entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante ausgebildet. Die Dichtkante weist im Nutgrund an jeweils den Anfängen der Nut eine Materialanhäufung auf. Dabei ist die Materialanhäufung an der Stirnseite des Dichtstempels so ausgebildet, dass an der Stirnseite des Doppelkammerprofils eine Ausnehmung vorhanden sein muss, in die die Materialanhäufungen des Dichtstempels beim Zusammenfahren der Dichtstempel einfahren können. Somit ist ein zusätzlicher, dem eigentlichen Innenhochdruckumformen vorgeschalteter separater Bearbeitungsschritt erforderlich, um an dem Doppelkammerprofil die zur Aufnahme der Materialanhäufungen erforderlichen Ausnehmungen auszubilden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen von Profilen mit zusätzlich zur Hauptkontur nach innen oder nach außen ragenden Wänden oder Kammern zu finden, bei dem der Dichtstempel einem geringen Verschleiß unterliegt und/oder bei dem die zusätzlichen Wände oder Kammern nur an ihrem äußeren Ende abgeknickt oder ausgebeult werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 6 beschrieben.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass vielgestaltige Strangpressprofile mit Zwischenwänden und Zwischenkammern durch Innenhochdruck umgeformt werden können, wobei eine wirtschaftliche Fertigung gegeben ist. Diese Profile werden an ihren Enden nur geringförmig umgeformt, sodass bei der nachfolgenden Bearbeitung der Profile die Enden gar nicht oder nur ein geringes Maß der Enden abgeschnitten werden müssen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    die Draufsicht auf das Ende eines Mehrkammerstrangpressprofiles,
    Fig. 2
    eine vergrößerte Darstellung des Details II in Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Dichtstempel zum Abdichten des Endes des Profils gemäß Fig. 1 und
    Fig. 4
    eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit IV in Fig. 3.
  • In Fig. 1 wird ein typisches Strangpressprofil gezeigt, das mittels Innenhochdruck umgeformt werden soll. Dieses Profil weist eine umlaufende Hauptkontur 1 auf. Die Hauptkontur 1 wird durch zwei Wände 2, 3 verbunden, sodass drei Kammern 4, 5, 6 entstehen. Das Profil wird vervollständigt durch eine von der Hauptkontur 1 nach außen ragende Wand 7.
  • Zum Abdichten der Stirnfläche des Profils beim Innenhochdruckumformen werden an beiden Enden des Profils Dichtstempel 8 verwendet, die in der Umformpresse radial vor die Enden der Profile gepresst werden. Die Form der Dichtkante 9 der Dichtstempel entspricht der Form des Profils. Die Dichtkante 9 wird durch die Oberfläche der Dichtscheibe 10 gebildet. Diese Dichtscheibe 10 liegt abschließend vor dem Dichtstempel 8. Führungsstücke 11, 12, 13 entsprechen etwa der Form der Kammern 4, 5, 6 und tauchen beim Vorfahren des Dichtstempels 8 gegen das Profil in die Kammern 4, 5, 6 ein. Dadurch sind die Wände 2, 3 sowie die Hauptkontur 1 radial gehalten, wodurch auch das gesamte Profil gegenüber dem Dichtstempel 8 geführt und gehalten ist. Die Dichtscheibe 10 sowie die Führungsstücke 11, 12, 13 werden durch geeignete, nur schematisch dargestellte Befestigungsmittel 14, 15, 16 mit dem Dichtstempel 8 verbunden. Diese Befestigungsmittel 14, 15, 16 können auch die Zuleitung des Umformmediums ermöglichen.
  • Um ein definiertes Ausbeulen oder Ausknicken der Wände 2, 3, 7 zu ermöglichen, sind diese mit Schlitzen 17 ausgebildet, die sich etwa in Fortsetzung der Innenkontur 18 oder Außenkontur der Hauptkontur 1 erstrecken. Im Ausführungsbeispiel liegt der Schlitz 17 geringfügig neben der Innenkontur 18 der Hauptkontur 1 des Profils. Die Schlitze werden vorzugsweise beim Zusammenfahren der Dichtstempel 8 durch eine entsprechend ausgebildete Werkzeugkontur am Dichtstempel 8 erzeugt.
  • Eine alternative oder zusätzliche Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird in Fig. 4 gezeigt. Die Dichtscheibe 10 ist im Erstreckungsbereich der die Hauptkontur 1 verbindenden Wände 2, 3 mit Nuten 19 ausgebildet. Diese Nuten 19 ermöglichen eine axiale Längung der Wände 2, 3 bei der Hochdruckumformung des Gesamtprofils. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Wände 2, 3 nicht ausknicken. Da die Wand 7, die von der Hauptkontur 1 nach außen ragt, nicht vom Dichtstempel 8 abgestützt wird, sondern frei nach außen ragt, ist die vorbeschriebene Maßnahme für diese Wand 7 selbstverständlich nicht erforderlich. Wesentlich ist jedoch, dass die Nuten 19 sich nicht bis zur Dichtkante 9 der Hauptkontur 1 erstrecken, damit eine eindeutige umlaufende Abdichtung des Gesamtprofils gewährleistet ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Hauptkontur
    2.
    Wand
    3.
    Wand
    4.
    Kammer
    5.
    Kammer
    6.
    Kammer
    7.
    Wand
    8.
    Dichtstempel
    9.
    Dichtkante
    10.
    Dichtscheibe
    11.
    Führungsstück
    12.
    Führungsstück
    13.
    Führungsstück
    14.
    Befestigungsmittel
    15.
    Befestigungsmittel
    16.
    Befestigungsmittel
    17.
    Schlitz
    18.
    Innenkontur
    19.
    Nut

Claims (6)

  1. Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines Profils mit einer umlaufenden Hauptkontur (1), wobei ein Dichtstempel (8) in Profilerstreckungsrichtung radial vor das Profil gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, bei einem Profil, das zusätzlich zur Hauptkontur (1) eine oder mehrere nach innen oder nach außen ragende Wände (2, 3, 7) oder Kammern (4, 5, 6) aufweist, der Dichtstempel (8) das Profil nur an der Hauptkontur (1) abdichtet, und dass an den Stirnflächen des Profils die Wände (7) oder Wände (2, 3) der Kammern (4, 5, 6) mit Schlitzen (17) versehen sind, die etwa in Fortsetzung der Innenkontur (18) und/oder Außenkontur der Hauptkontur (1) verlaufen, wobei die Schlitze (17) beim Pressen des Dichtstempels (8) gegen das Profil durch eine entsprechend ausgebildete Werkzeugkontur am Dichtstempel (8) erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (17) eine Tiefe von weniger als 1 cm aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Profilen, die mehrere Kammern (4, 5, 6) aufweisen, Schlitze (17) auch an den Kreuzungspunkten und Wandabzweigungen der Zwischenwände angeordnet sind.
  4. Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Profils mit einer umlaufenden Hauptkontur (1), wobei ein Dichtstempel (8) in Profilerstreckungsrichtung radial vor das Profil gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, bei einem Profil, das zusätzlich zur Hauptkontur (1) eine oder mehrere nach innen oder nach außen ragende Wände (2, 3, 7) oder Kammern (4, 5, 6) aufweist, der Dichtstempel (8) das Profil nur an der Hauptkontur (1) abdichtet, wobei der Dichtstempel (8) mit Nuten (19) entsprechend der Form dieser zusätzlichen Wände (2, 3, 7) anschließend an diese ausgebildet ist, und wobei die Nuten (19) sich annähernd bis an den Rand der Hauptkontur (1) erstrecken, und dass die Werkzeugkontur am Dichtstempel (8) derart ausgebildet ist, dass beim Pressen des Dichtstempels (8) gegen das Profil beabstandet zur Hauptkontur (1) angeordnete Schlitze (17) in den Wänden (2, 3, 7) erzeugt werden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (19) eine Tiefe von weniger als 1 cm aufweisen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Profilen, die mehrere Kammern (4, 5, 6) aufweisen, Nuten (19) auch an den Kreuzungspunkten und Wandabzweigungen der Zwischenwände angeordnet sind.
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