SK5162000A3

SK5162000A3 - Method and apparatus for hydroformed angled tubular part

Info

Publication number: SK5162000A3
Application number: SK516-2000A
Authority: SK
Inventors: Frank A Horton
Original assignee: Cosma Int Inc
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2000-11-07
Also published as: JP2001519238A; WO1999017894A1; NZ503631A; AU9335398A; HUP0003830A3; PL339854A1; ATE209541T1; DE69802712T2; HUP0003830A2; CA2304629C; JP4477227B2; EP1034053B1; NO20001785L; PT1034053E; US5953945A; EA001975B1; AR013672A1; NO20001785D0; KR100517584B1; EA200000386A1

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka hydroformovania a predovšetkým spôsobu a zariadenia použitého na zhotovovanie bezzáhybových hydroformovaných uhlových trubkových častí.

Doterajší stav techniky

Uhlové trubkové diely, o ktorých sa hovorí v tomto dokumente, sú diely vozidiel a skôr diely zostáv vozidiel, ako sú napríklad rámy a podpery vozidiel. Daný diel môže byť nosník rámu, priečny nosník či vzpera, pozdĺžny nosník, diel A - stĺpika (predného stĺpika) alebo podobne.

Až doteraz uhlové diely typu o ktorom sa tu hovorí, ak sú zhotovené v trubkovom tvare s uhlom väčším než 30°, vyžadovali navarenie výstužnej vzpery na vypuklú časť daného ohybu či oblúku, aby bola zosilená zmenšená hrúbka steny pri vypuklej časti ohybu. Navarenie výstužnej vzpery na trubkový ohnutý diel majúci zmenšenú hrúbku vypuklej časti dostatočnú tak, aby bola vyžadovaná výstužná vzpera, znamenalo zväčšenie materiálových nákladov a nežiadúcej hmotnosti konečného diela. Vždy existuje potreba vyrábať diely vozidiel ľahšie a čo do nákladov efektívnejším spôsobom zlepšenými výrobnými spôsobmi a zariadeniami.

Také diely môžu byť vyrábané robustnejšie tým, že sa začne trubkovým predliskom majúcim väčšiu hrúbku steny. Avšak v tomto prípade je zrejmá tendencia zhromažďovania nežiaducich záhybov v trubke vo vydutej časti ohybu. Taká tvorba záhybov je problematická predovšetkým vo vysokotlakových hydroformovacích aplikáciách (napríklad pri väčších tlakoch ako 2000 atmosfér),v ktorých je priemer predlisku pretiahnutý o viac ako 10% a hrúbka steny je udržiavaná v medziach 10% pôvodnej hrúbky predlisku.

Bežné hydroformovacie zariadenie na tvorbu uhlových dielov je ilustrované v US pat. č.

481 892. Tento patent ukazuje zariadenie, ktoré sa zasúva do protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku počas hydroformovacieho postupu, ale neexistuje absolútne žiadne prispôsobenie na zabránenie tvorby záhybov vo vydutej časti ohybu.

DE A 4 322 711 sa vzťahuje na bežnú hydroformovaciu operáciu na hydroformovanie ohnutej trubky, ale opäť nevykonáva absolútne žiadne prispôsobenie, aby bolo zabránené tvorbe záhybov vo vydutej časti daného ohybu.

Francúzsky patent č. FR-A-2 535 987 ukazuje hydroformovacie zariadenie, v ktorom štruktúry zasúvajúce sa do koncov trubky obsahujú otočné články, ktoré umožňujú aplikáciu väčšieho množstva sily na časti trubkového predlisku, ktoré sú pozdĺžne vyrovnané s časťami predlisku, ktoré musia byť pretiahnuté, aby bola vytvorená guľôčková časť. Základnou myšlienkou tohto patentu je poskytovanie ďalšej sily tam, kde je potrebné rozšíriť guľovú časť. Avšak zariadenie ukázané v tomto patente rozširuje trubkový predlisok len v lokalizovaných priestoroch. Tento patent neurčuje ťažkosti spojené s trubkou, ktorá je ohnutá o viacej ako 30°, s vydutou časťou ohybu ležiacou oproti vypuklej časti ohybu, pretože je známe, že také vyduté časti zhromažďujú lokalizované tvorby záhybov. Také problémy s lokalizovanou tvorbou záhybov v tomto patente neexistujú, ani nie je tento problém adresovaný žiadnym spôsobom týmto patentom.

Okrem toho, pokiaľ ide o tento problém vo francúzskom patente '987, tento patent ponúka relatívne zložité riešenie tým, že poskytuje zložitú otočnú či výkyvnú, do konca trubky sa zasúvajúcu štruktúru.

Podstata vynálezu

Nevýhody doterajšieho stavu techniky môžu byť prekonané poskytnutím spôsobu hydroformovania uhlového trubkového dielu obsahujúceho usporiadanie uhlového kovového trubkového predlisku vo vnútri všeobecne zodpovedajúcim spôsobom ohnutej dutiny formy na odlievanie pod tlakom.. Trubkový predlisok majúci vonkajší povrch, kde v uhlovej časti trubkového výlisku má vonkajší povrch vydutú časť povrchu a vypuklú časť povrchu na všeobecne protiľahlých stranách trubkového predlisku. Opačné konce trubkového predlisku sú utesnené, čím poskytujú dodávanie vysokotlakovej kvapalinu dovnútra trubkového výlisku, čím sa daný výlisok rozťahuje súhlasne s povrchmi definujúcimi danú dutinu formy ako výsledok tejto činnosti. Použitie sily aspoň na jeden koniec trubkového predlisku tak, aby la sa vytvoril pozdĺžny tok kovového materiálu vo vnútri trubkového predlisku na udržanie hrúbky steny predlisku v rámci dopredu určeného rozsahu, kde väčšie množstvo sily je aplikované na časť trubkového výlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu trubkového predlisku, v porovnaní s množstvom sily aplikovanej na časť trubkového výlisku tak, aby bolo vytvorené väčšie množstvo toku kovového materiálu smerom na časti trubkového predlisku susediacim s časťou vypuklého povrchu v porovnaní s časťami trubkového predlisku, ktorý susedí s časťou vydutého povrchu tak, aby sa zabránilo tvorbe záhybov v častiach trubkového predlisku susediacich s vydutou časťou.

V zhode so zásadami tohto vynálezu je poskytnutá hydroformovacia lisovacia zostava na tvarovanie uhlového trubkového dielu obsahujúceho lisovaciu konštrukciu majúcu lisovacie diely, ktoré obsahujú lisovacie povrchy, ktoré môžu spolupracovať pri určovaní uhlovej dutiny formy (na odlievanie pod tlakom), do ktorej má byť umiestnený ohnutý trubkový kovový predlisok. Ohnutý trubkový kovový výlisok má vonkajší povrch, ktorý obsahuje časť vydutého povrchu a časť vypuklého povrchu na jeho protiľahlých stranách. Prvá a druhá zostava piestu s hydraulickým valcom majú prvú a druhú združenú, do konca trubky so zasúvajúcou konštrukciou umiestnené na opačných koncoch danej dutiny formy (na odlievanie pod tlakom). Povrchy zasúvajúce sa do koncov trubky, sú konštruované a usporiadané tak, aby mohli byť vložené do protiľahlých koncov danej dutiny formy. Konštrukcie, zasúvajúce sa do koncov trubky, majú povrchy na zasúvanie do koncov trubky pre zasúvanie opačných koncov trubkového kovového predlisku umiestneného v dutine danej formy. Do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry ďalej obsahujú otvory konštruované a usporiadané tak, aby dodávali hydroformovaciu kvapalinu dovnútra trubkového kovového predlisku. Zostavy piestov s hydraulickým valcom ďalej obsahujú systém na tlakovanie kvapaliny konštruovaný a usporiadaný tak, aby zväčšoval tlak hydroformovacej kvapaliny dodávanej dovnútra trubkového kovového predlisku na dostatočnú hodnotu, aby bol trubkový kovový predlisok rozšírený súhlasne s lisovacími povrchmi definujúcimi danú dutinu formy. Aspoň jedna zo štruktúr, zasúvajúcich sa do trubky, ktorá sa posúva združenou piestovou zostavou do núteného záberu s jedným koncom z protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku tak, aby pozdĺžne stlačila trubkový kovový predlisok medzi štruktúry , zasúvajúce sa do koncov trubky, a tým vytvorila pozdĺžny tok kovového materiálu počas roztiahnutia trubkového kovového predlisku, aby bola udržaná hrúbka steny trubkového kovového predlisku v žiadúcom rozsahu. Aspoň jedna posuvná, do konca trubky sa zasúvajúca konštrukcia má povrch, zasúvajúci sa do konca trubky, konštruovaný a usporiadaný tak, aby bolo aplikované väčšie množstvo sily na tú časť jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu trubkového kovového predlisku, v porovnaní s množstvom sily aplikovanej na časť jedného konca trubkového kovového výlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu predlisku tak, aby sa vytvorilo väčšie množstvo pozdĺžneho toku kovu smerom na časť vypuklého povrchu trubkového kovového predlisku, v porovnaní s daným množstvom pozdĺžneho toku kovu smerom na časť vydutého povrchu trubkového kovu predlisku.

V zhode s ďalším aspektom vynálezu je poskytnutý diel vozidla vhodný na tvarovanie nejakého dielu tuhej zostavy vozidla, ako je napríklad zostava rámu vozidla a pod. Daný diel vozidla je tvorený z valcového predlisku majúceho vopred určenú hrúbku steny a vopred určený obvodový rozmer. Valcový predlisok je ohnutý a hydroformovaný tak, aby poskytol trubkovú stenu majúcu v nej stredný ohyb najmenej približne 30° a protiľahlé uhlovo spojené koncové časti. Stredný ohyb či oblúk má obvodový rozmer približne viac než 10% nad vopred určený obvodový rozmer valcového predlisku. Stredný ohyb (oblúk) obsahuje vydutú časť zbavenú záhybov a vypuklú časť majúcu hrúbku steny v rámci ± 10% z vopred určenej hrúbky steny valcového predlisku.

Prehľad obrázkov na výkrese

Obr. 1 je schematickým pohľadom na hydroformovací systém, sčasti v reze, a ukazujúcim ohnutý trubkový predlisok umiestnený v dolnej lisovacej konštrukcii v zhode s princípmi tohto vynálezu, obr.2 je perspektívnym pohľadom na časť, do trubky sa zasúvajúcu časť hydraulického piestu v zhode s týmto vynálezom, obr.3 je pohľadom podobným pohľadu ukázaným na obr.l, ale ukazujúcim piesty hydraulického systému tesne vložené do protiľahlých koncov trubkového predlisku, obr.4 je zväčšený rez dotykovej plochy medzi jedným koncom trubkového predlisku a združeného hydraulického piestu, obr.5 je pohľad podobný pohľadu z obr.3, ale ukazujúci ohnutú trubku, ktorá je plnená vodou v príprave na ďalší hydroformovací krok, obr.6 je pohľad podobný pohľadu na obr.5, ale ukazujúci ďalší krok v hydroformovacom postupe, v ktorom tlaková voda rozťahuje trubku do jej konečného tvaru v zhode s predloženým vynálezom, obr. 7 ukazuje hydroformovací systém, sčasti v reze, v zhode s druhým stelesnením tohto vynálezu, obr.8 je perspektívny pohľad ukazujúci koniec trubkového predlisku so zárezom v zhode s druhým stelesnením tohto vynálezu, obr.9 je zväčšený pohľad v reze ukazujúci dotykovú plochu medzi jedným koncom trubkového predlisku a združeným hydraulickým piestom v zhode s druhým stelesnením predloženého vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ak sa pozrieme detailnejšie na obr.l, je ukázaný hydroformovací systém 10, ktorý obsahuje hydroformovaciu lisovaciu konštrukciu či štruktúru 12 a dvojicu hydraulických piestových zostáv 16 a 18. Lisovacia štruktúra 12 obsahuje dolnú lisovaciu časť 14, ktorej prierez je znázornený schematicky na obr. 1. Lisovacia štruktúra 12 je vyrobená v podstate v zhode s prihláškou č. WO 98/08633, podanou 21. augusta 1997, ktorá je týmto spôsobom začlenená odkazom, s výnimkou tvaru týmto vytvorenej dutiny formy (na odlievanie pod tlakom).

Zostavy piestov hydraulických lisov 16 a 18 sú umiestnené na protiľahlých koncoch lisovacej štruktúry 12. Piestové zostavy 16 a 18 všeobecne obsahujú príslušné skrine piestov 20 a 22 a príslušné vonkajšie piesty (barany) 24 a 26, ktoré vyčnievajú von zo skríň piestov 20 a 22.

Ako je možné vidieť na obr.3, vonkajší piest či baran 24 sa posúva smerom von zo skrine piestu 20 a do záberu v utesnení s jedným koncom 28 trubkového predlisku 70. ktorý má byť hydroformovaný, ktorý bol umiestnený v dolnej lisovacej časti 14. Podobne sa vonkajší piest či baran 26 posúva von zo skrine piestu 22 a je konštruovaný a usporiadaný tak, aby sa zasúval a utesňoval opačný koniec 28 trubky 70 (pozri obr.4).

Piestové zostavy 16 a 18 sú vybavené multiplikátormi lisu, ktoré tlakujú príslušnú kvapalinu, a sú hydraulicky ovládateľné na pozdĺžne stláčanie trubkového predlisku počas rozťahovania tohto trubkového predlisku v zhode s bežnými hydroformovacími systémami. Striedavo sa počíta, že by hydroformovací systém 10 obsahoval usporiadanie ventilov, ktoré je používané na riadenie či reguláciu toku kvapaliny do vonkajšieho piestu (barana) 24. ak sú piesty 24 a 26 zasunuté a utesnené koncami trubky 28. Vonkajší piest 24 následne smeruje príslušnú kvapalinu, prednostne vodu, dovnútra trubky 70.

Oba vonkajšie piesty 24 a 26 obsahujú hlavný diel 46 a uzáver trubky 48 upevnený na hlavnú časť. Skôr ešte, každá hlavná časť 46 je vo forme robustnej trubkovej objímky, ktorá vyčnieva von z príslušnej skrine piestu 20 alebo 22. Každý uzáver trubky 48 obsahuje prstencovú prírubovú časť 52 priskrutkovanú a utesnenú vhodnými upevňovadlami alebo sponami 54 na kruhový okraj na distálnom konci hlavného dielu 46. Každý uzáver trubky 48 ďalej obsahuje predĺžený trubkový diel 56. ktorý je nedeliteľne tvorený s prírubovým dielom 52 a preťahuje sa axiálne smerom von vzhľadom na hlavný diel 46. Každý trubkový diel 56 má zmenšený vonkajší priemer v porovnaní s prírubovým dielom 52 a má všeobecne valcový vonkajší povrch, ktorý je konštruovaný a usporiadaný tak, aby tvoril obvodové utesnenie so zodpovedajúcim valcovým povrchom 62 vytvoreným na každom konci hydroformovacej dutiny odlievacej formy, ak sú horné a dolné lisovadlá v uzatvorenej polohe (t.j., keď je horný lisovací diel znížený na dolný lisovací diel 14).

Ako možno najlepšie vidieť z obr.2, uzáver trubky 48 končí v prúdovom diele 64. ktorý je s ním neoddeliteľne vytvorený a vyčnieva von z trubkového dielu 56. Tryská 64 je v podstate trubkového tvaru a v porovnaní s trubkovým dielom 56 má zmenšený vonkajší priemer. Radiálne sa tiahnúci povrch prstencového okraja 66 je umiestnený na prechode medzi trubkovým dielom 56 atryskou 64. Povrch okraja 66 má čiastočný prstencový diel 67 vytárajúci do trubky zasúvajúci povrch, ktorý je skonštruovaný a usporiadaný tak, aby počas hydroformovacej operácie tesne zapadal do príslušného konca 28 danej trubky 70. Povrch okraja 66 ďalej obsahuje vrubový alebo odrezaný povrchový diel 78, ktorý vyčnieva von z daného konca 28 trubky, ak je zasunutá časť povrchu 67. Čiastočný diel prstencového povrchu 67 prechádza do odrezanej alebo zárezovej časti 78 na rohoch 79.

Každá tryská 64 má valcový vonkajší povrch skonštruovaný a usporiadaný tak, aby bol s trením (frikčne) prijatý vo vnútri jedného konca trubky 70 a aby sa kĺzavo zasúval do vnútornej časti valcového povrchu na koncoch trubky 70 tak, aby konce trubky boli utesnené počas vysokotlakového hydroformovania. Pozdĺžny vývrt či plniaci otvor 69 sa tiahne cez každý koniec trubky 48 a je konštruovaný a usporiadaný tak, aby spojoval vysokotlakovú kvapalinu z vonkajších piestov 24 (alebo aspoň z jedného vonkajšieho piestu) s vnútornými okrajmi trubky 70.

Ak je horná lisovacia štruktúra znížená na dolnú lisovaciu štruktúru 14, je vytvorená vyrovnávacia dutina odlievacej formy 72 a je definovaná obvodovými povrchmi dutiny formy zodpovedajúcimi žiadúcemu, nakoniec vytvorenému tvaru hydroformovanej trubky 70. Pre väčšinu aplikácií bude mať trubkový predlisok 70 kruhový prierez a bude hydroformovaný tak, aby mal pravouhlý prierez, ako je popísané v prihláške č. WO 98/08633. A tak si možno uvedomiť, že dutina odlievacej formy 72 prechádza z valcového usporiadania na jej protiľahlých koncoch (napríklad na povrchoch 62) na prierez štvorcovej konfigurácie v j ej strednej časti. Na obr.l možno vidieť, že v tejto hydroformovacej aplikácii má žiadúci hydroformovací diel trochu ohnutú konfiguráciu. Obzvlášť je tento vynález najprospešnejší pri hydroformovaní dielov poskytovaných s ohybom či oblúkom 30° alebo väčším, ak sa porovnávajú stredné pozdĺžne osy na protiľahlých koncoch trubky. Napríklad na obr. 1 je uhol α väčší ako 30°. Ako si možno uvedomiť z obr. 1, uhol α nepredstavuje len uhol odchýlky alebo ohybu trubky v porovnaní s rovnou trubkou. Predstavuje tiež také uhlové usporiadanie dutiny formy, do ktorej je trubka umiestnená. Rovnako v zhode s vynálezom je trubkový predlisok 70, ktorý má byť hydroformovaný a ktorý je pôvodne vyrábaný ako rovná trubka v štandardnej valcovacej operácii, dopredu ohnutý, aby zapadol do oblúkových obrysov dutiny príslušnej formy 72. Táto predbežná ohýbacia operácia môže byť uskutočňovaná napríklad v bežnej číslicovo počítačom riadenej (CNC) zostave.

Ďalej hydroformovaný diel má byť pretiahnutý v určitých častiach prednostne aspoň o 10% v porovnaní s pôvodným priemerom trubkového predlisku a ešte prednostnejšie v určitých častiach najmenej o 20%. Aby sa toto uskutočnilo bez nežiadúceho zoslabenia stien hydroformovaného dielu, sú protiľahlé konce 28 trubky 70 pozdĺžne stlačené dovnútra smerujúcim pohybom piestu (hydraulického lisu) 24 a 26 voči sebe navzájom. Toto pozdĺžne stláčanie trubky 70 počas jej rozširovania vytvára pozdĺžny tok kovového materiálu tvoriaceho trubku 70 tak, aby hrúbka steny hydroformovaného dielu ostala približne v rozmedzí 10% hrúbky pôvodného predlisku. Možno si uvedomiť, že pokiaľ nie sú uskutočnené určité opatrenia, môže u vydutej časti 75 daného ohybu (pri pohľade na vonkajší povrch trubky) dochádzať ku hromadeniu tečúceho kovu, pretože je tu vyžadovaný menší tok materiálu v porovnaní s vypuklou časťou 76 daného ohybu.

Aby bol zaistený bezzáhybový diel vzhľadom na vonkajšiu konfiguráciu vydutej časti 75, je poskytnutý vrubový diel 78 tvorený v povrchu prstencového okraja 66 vonkajších piestov 24 a 26. Ešte skôr, ako možno teraz ukázať na obr. 3 a 4, možno vidieť, že dielčie kruhové časti 67 povrchov prstencových okrajov 66 vonkajších piestov 24 a 26 sa zasúvajú do koncov trubky 70. Ako je ukázané na obrázkoch, sú vrubové časti 78 pozdĺžne vyrovnané s vnútornou vydutou časťou 75 trubky 70. Keďže zárezové či vrubové časti 78 odbočujú von od susedných častí koncov trubky 28 a nie sú vytlačované proti týmto koncom 28, ak sú piesty 24 a 26 tlačené relatívne smerom na seba navzájom, tak do vnútornej vydutej časti 75 tečie menej kovu v porovnaní s vypuklou Časťou 76 tak, že na vydutej časti 75 nie sú tvorené záhyby.

Ak sa vrátime späť k obr. 1, možno vidieť, že koncové časti trubky 70 sú podľa voľby poskytované so zárezom (vrubom) 80, ktorý poskytuje ďalšie obmedzenie toku kovového z

materiálu v polohách smerom na konce trubky, ktoré sú rovnako pozdĺžne vyrovnané s vydutou vnútornou časťou 75 trubky 70. Zárezy 80 sú umiestnené dostatočne blízko ku koncom 28 tak, aby vytvárali časť koncov trubky, ktoré sú odrezané po hydroformovacej operácii. Tieto časti s odrezanými koncami nie sú roztiahnuté do žiadneho významného rozsahu a udržujú si v podstate kruhový prierez aj po hydroformovacej operácii.

Ako je ukázané na obr. 5, je hydroformovací spôsob zahájený umiestnením trubky 70 do dolnej lisovacej štruktúry 14 a potom utesnením koncov trubky 70 so zostavami vonkajších piestov 24 a 26. Trubka 70 je potom naplnená hydraulickou kvapalinou. Obzvlášť voda a aditíva na báze oleja sú smerované skrz diel 42 do vonkajšieho piestu 24, kde sú potom smerované skrz otvor 69 do trubky 70. Kvapalina je potom ďalej vedená vývrtom či otvorom 69 do opačného vonkajšieho piestu 26, kde je potom smerovaná do dolnej nádrže pomocou dielu 44. Počas tohto postupu je daná trubka 70 odvetraná a vyčistená v podstate všetkými vzduchovými bublinami a potom je vo vnútri úplne naplnená hydraulickou kvapalinou, ako je ukázané vzťahovým písmenom F. Po naplnení trubky kvapalinou je horná časť formy znížená na dolnú časť formy 14, čim sa dutina formy uzatvorí.

Ako možno vidieť na obr. 6, hydraulická kvapalina F je tlakovaná pomocou multiplikátora lisu vo vnútri zostáv hydraulických piestov 16 a 18, čím sa zaháji expanzia trubky. Súčastne s radiálnym preťahovaním trubky 70 sú vonkajšie piesty 24 a 26 tlačené dovnútra jeden proti druhému, opačným koncom 28 trubky 70. Ako povrchy prstencovej príruby 66 tlačia konce trubiek 28 dovnútra , kovový materiál tvoriaci trubku 70 tečie pozdĺž dĺžky trubky, takže priemer trubky môže preťahovať trubku v ohnutých oblastiach o 10% a viacej, zatiaľ čo hrúbka steny hydroformovanej trubky 70 je udržiavaná prednostne vo vnútri ±10% hrúbky steny pôvodného trubkového predlisku.

Je možné si uvedomiť, že keďže zárezové (vrubové) časti 78 povrchov prstencovej príruby 66 nekontaktujú násilne konce trubky, tečie podstatne menej kovu danej časti trubky pozdĺžne vyrovnanej s vydutou vnútornou časťou 75. Zatiaľ čo určitý kontakt medzi zárezovými časťami 78 a koncami trubky 28 je možný ako výsledok toku materiálu a/alebo deformácie trubky a zvyšoval by aktuálne utesnenie združeného piestu koncom trubky, taký kontakt by nastal s omnoho menšou silou a v neskoršej dobe než je doba, ktorá nastane u časti prstencového povrchu 67. Okrem toho určené časti 80 trubkového predlisku sú rovnako pozdĺžne vyrovnané s vydutou časťou 75 trubky a poskytujú plochu či priestor, v ktorom kov, ktorý sa snaží tiecť pozdĺžne smerom na vydutú časť 75 ohnutej trubky 70, je obmedzený tak, aby bol redukovaný tok kovu smerom na vydutú časť 75. Výsledkom je, že u vydutej časti 75 nie sú tvorené záhyby.

Prednostne trubka, zasúvajúca sa do časti priestorového povrchu 67 povrchu okraja 66, obsahuje medzi 80° až 160° (alebo asi 22 až 44%) úplného kruhu. Rozsah zasunutia koncov trubky 28 je funkciou uhla a, polomeru u vydutej časti 75 a priemeru trubky 70. Čím väčší je uhol a a menší polomer ohybu, tým menší rozsah časti prstencového povrchu, zasúvajúceho sa do trubky, je k dispozíci. Okrem toho pri trubkách s väčšími priemermi je vyžadovaný väčší rozsah zasúvania a tým je daná k dispozícii väčšia, zasúvajúca sa časť prstencového povrchu 67.

S najväčšou prednosťou je na expanziu trubky používaný tlak kvapaliny medzi 2.000 až 3.500 atmosférami. V závislosti na danej aplikácii môže mať rovnako prednosť využívania tlaku medzi 2.000 až 10.000 atmosférami, aj keď môžu byť použité ešte vyššie tlaky.

Potom, čo je trubka 70 sformovaná do žiadúceho tvaru bez záhybov, ktorý všeobecne zodpovedá tvaru dutiny formy 72. je uvolnený hydraulický tlak, vonkajšie piesty 26 a 28 sú vytlačené von z koncov trubky 28 a je zdvihnutá horná lisovacia štruktúra.

Vrubová časť 78 je ukázaná na oboch povrchoch prstencového okraja 66 vonkajších piestov 24 a 26. Podľa tohto vynálezu sa však uvažuje, že by táto vrubová časť 78 mohla byť k dispozícii len na jednom z vonkajších piestov. To je predovšetkým vtedy, keď je iba jeden koniec trubky 70 zatlačený dovnútra. V tomto prípade je pravdepodobné, že zárezová časť 78 je dostupná len na zatlačovanom pieste, a nie na opačnom nepohybujúcom sa pieste. Tlačenie jedného konca trubky je žiadúcim prístupom k hydroformovaniu, kde je jedna koncová časť trubky pretiahnutá do značne väčšieho rozsahu než protiľahlá koncová časť. Koncová časť, ktorá bude preťahovaná, je tá časť, ktorá je stlačovaná.

Uvažuje sa rovnako, že zárezy 80 by mohli byť vynechané alebo, že môže byť poskytnutý len jediný zárez 80. Normálne by zárez 80 bol použitý len spolu so susediacim piestom, majúcim zárez, ktorý je tlačený dovnútra.

Na obr. 7, 8 a 9 je druhé stelesnenie predloženého vynálezu. V tomto stelesnení sú konce trubky 128 prirezané alebo zarezané, ako je vidieť u 182. Zrezané časti 182 sú pozdĺžne vyrovnané s vydutou časťou 175 trubky 170. Ani v tomto stelesnení nie sú povrchy prstencového okraja 166 piestu poskytované so zárezovou časťou. Skôr je poskytnutý úplný povrch prstencového okraja 166. Povrchy prstencového okraja 166 vonkajších piestov 124 a 126 v tomto stelesnení sa tlačia pozdĺžne dovnútra proti koncovým častiam 128 trubky 170. Keďže povrchy prstencových okrajov 166 sa nezasúvajú ani natlačia dovnútra proti danej trubke v odrezaných častiach 182, tečie podstatne menej kovu pozdĺž časti trubky pozdĺžne vyrovnanej s vydutou vnútornou časťou 175. Možno si uvedomiť, že pri tomto druhom stelesnení tohto vynálezu môžu byť rovnako obsiahnuté príslušné zárezy 180 na obmedzenia toku kovu vo vnútri trubky a môžu pomáhať v bezzáhybovom spôsobe hydroformovania. Ako je vidieť, zárezy 180 sú oddelené len nepatrne dovnútra od koncov trubiek 128, v polohe, ktorá je nakoniec odrezaná z vyplývajúceho hydroformovaného produktu.

Podobne ako pri prvom stelesnení by odrezaná časť 182 mohla byť k dispozícii len na jednom konci trubky 170. ktorý má byť tlačený dovnútra.

Aj keď vynález bol tu ukázaný a popísaný vo vzťahu na prednostné stelesnenie, je zrejmé, že môžu byť uskutočňované rôzne zmeny a modifikácie, bez toho aby došlo k odklonu od ducha a oblasti vynálezu. Preto nasledujúce nároky sú určené tak, aby pokryli všetky také modifikácie, zmeny a ekvivalenty v zhode s tu zaznamenanými zásadami a výhodami.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob bezzáhybového hydroformovania uhlového trubkového dielu majúceho časti s prvou a druhou osou, ktoré sú rozmiestnené v uhle najmenej 30°, obsahujúci: umiestnenie uhlového kovového trubkového predlisku (70) vo vnútri zodpovedajúcim spôsobom uhlovej dutiny odlievacej formy, pričom uvedený trubkový predlisok (70) má vonkajší povrch, kde v uhlovej časti uvedeného trubkového predlisku má uvedený vonkajší povrch časť vydutého povrchu a časť vypuklého povrchu na všeobecne protiľahlých stranách uvedeného trubkového povrchu;

utesnenie protiľahlých koncov trubkového predlisku;

dodávanie vysokotlakovej kvapaliny dovnútra uvedeného trubkového predlisku; rozširovanie uvedeného predlisku do zhody s povrchmi definujúcimi uvedenú dutinu formy ako výsledok uvedeného dodávania;

použitie sily aspoň na jeden koniec trubkového predlisku (70) tak, aby bol vytvorený pozdĺžny tok kovového materiálu vo vnútri uvedeného trubkového predlisku kvôli udržaniu hrúbky steny uvedeného predlisku v rámci dopredu určeného rozsahu, vyznačujúci sa tým, že väčšie množstvo sily je aplikované na časť trubkového predlisku (70), ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s uvedenou časťou vypuklého povrchu (76) trubkového predlisku, v porovnaní s množstvom sily aplikovaným na časť trubkového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s uvedenou časťou vydutého povrchu (75) trubkového predlisku tak, aby bolo vytvorené väčšie množstvo toku kovového materiálu smerom na časti trubkového predlisku susediacim s uvedenou časťou vypuklého povrchu (76) v porovnaní s časťami trubkového predlisku susediacimi s uvedenou časťou vydutého povrchu (75) tak, aby to zamedzilo tvorbe záhybov v častiach trubkového predlisku susediacich s uvedenou časťou vydutého povrchu.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že uvedené pôsobenie sily je vykonávané použitím sily na oba konce trubkového predlisku (70).
3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že uvedené väčšie množstvo sily použité na časť trubkového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76) trubkového predlisku, je aplikované na oblúkové okraje oboch uvedených koncov trubkového predlisku.
4. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že uvedené pôsobenie sily je vykonávané použitím sily len na jeden koniec trubkového predlisku (70).
5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že uvedené väčšie množstvo sily použité na časť trubkového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76) trubkového predlisku, je aplikované na oblúkový okraj uvedeného jedného konca trubkového predlisku (70).
6. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že pred uvedeným vložením zahrnuje uvedený spôsob ohnutie všeobecne rovného trubkového predlisku tak, aby bol zaistený trubkový predlisok so svojím uhlovým usporiadaním.
7. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že uvedené väčšie množstvo sily použitej na uvedenú časť trubkového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s uvedenou časťou vypuklého povrchu (76) trubkového predlisku, v porovnaní s množstvom sily aplikovanej na časť trubkového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s uvedenou časťou vydutého povrchu (75) trubkového predlisku, je uskutočňované poskytnutím do konca trubky sa zasúvajúcou štruktúrou (66), ktorá sa dotýka časti uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76) trubkového kovového predlisku, a je oddelená od časti uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vydutého povrchu (75) trubkového kovového predlisku (70).
8. Spôsob podľa nároku 1, obsahujúci ďalej tvorbu vrúbkovania (80) v koncovej časti uvedeného trubkového predlisku na mieste, ktoré je pozdĺžne vyrovnané s uvedenou časťou vydutého povrchu tak, aby bol zamedzený tok kovového materiálu smerom na uvedené časti uvedeného trubkového predlisku susediacim s uvedenou časťou vydutého povrchu.
9. Spôsob podľa nároku 8, obsahujúci krok odrezania koncovej časti trubkového predlisku (70) obsahujúci uvedené vrúbkovanie (80) po odstránení vytvoreného predlisku z dutiny formy.

4/
10. Spôsob podľa nároku 9, kde je vrúbkovanie (80) tvorené v oboch koncových častiach na vyššie uvedenom mieste a obe koncové časti obsahujúce také vrúbkovania sú odrezané, ako je uvedené vyššie.
11. Hydroformovacia lisovacia zostava na tvarovanie trubkového kovového dielu na uhlový trubkový diel, majúca časti s prvou a druhou osou rozmiestnené v uhle najmenej 30°, obsahujúca:

lisovaciu štruktúru (12) majúcu lisovacie diely, ktoré obsahujú lisovacie povrchy, ktoré môžu spolupracovať za účelom určenia uhlovej dutiny formy, do ktorej má byť umiestnený ohnutý trubkový kovový predlisok (70), kde uvedený ohnutý trubkový kovový predlisok má vonkajší povrch, ktorý obsahuje časť vydutého povrchu (75) a časť vypuklého povrchu (76) na jeho protiľahlých stranách;

zostavy prvého a druhého piestu (16, 18) majúce prvú a druhú združenú štruktúru (66), zasúvajúce sa do koncov trubky, rozmiestnené na protiľahlých koncoch uvedenej dutiny formy;

uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry, ktoré sú konštruované a usporiadané tak, aby sa vkladali do uvedených opačných koncov uvedenej dutiny formy; uvedené, do koncov trubky za zasúvajúce štruktúry, majúce do koncov trubky sa zasúvajúce povrchy (67), na zasúvanie protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku umiestneného v danej dutine formy;

uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry, ktoré ďalej obsahujú otvory či kanáliky konštruované a usporiadané tak, aby dodávali hydroformovaciu kvapalinu dovnútra trubkového kovového predlisku;

uvedené piestové zostavy, ktoré obsahujú ďalej systém pre tlakovanie kvapaliny skonštruovaný a usporiadaný tak, aby zväčšoval tlak uvedenej hydroformovacej kvapaliny dodávanej dovnútra trubkového kovového predlisku dostatočne tak, aby bol trubkový kovový predlisok rozšírený v zhode s lisovacími povrchmi definujúcimi uvedenú dutinu formy;

aspoň jednu z uvedených do koncov trubky sa zasúvajúcich štruktúr, ktoré sa pohybujú podľa združenej piestovej zostavy do núteného záberu s jedným koncom z uvedených protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku tak, aby bol trubkový kovový predlisok pozdĺžne stlačený medzi uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry a tým bol vytvorený pozdĺžny tok kovového materiálu počas rozšírenia trubkového kovového predlisku za účelom udržania hrúbky steny trubkového kovového predlisku v rámci žiaduceho rozsahu;

uvedenú aspoň jednu pohyblivú, do konca trubky sa zasúvajúcu štruktúru, ktorá má uvedený, do konca trubky sa zasúvajúci povrch konštruovaný a usporiadaný tak, aby sa aplikovalo väčšie množstvo sily na tú časť uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu trubkového kovového predlisku, v porovnaní s príslušným množstvom sily použitým na ŕ

časť uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76) daného predlisku, tak, aby bolo vytvorené väčšie množstvo pozdĺžneho toku smerom na časť vypuklého povrchu (76) trubkového kovového predlisku v porovnaní s množstvom pozdĺžneho toku kovu smerom na časť vydutého povrchu trubkového kovového predlisku.
12. Hydroformovacia lisovacia zostava v spojení s trubkovým kovovým predliskom, aby sa umožnilo, že uvedená lisovacia zostava vytvaruje uvedený trubkový predlisok do uhlového trubkového dielu, majúceho časti s prvou a druhou osou rozmiestnené v uhle najmenej 30°, ktorá obsahuje:

lisovaciu štruktúru, majúcu lisovacie diely (12), ktoré obsahujú lisovacie povrchy, ktoré môžu spolupracovať na určenie uhlovej dutiny formy, do ktorej má byť umiestnený ohnutý trubkový kovový predlisok, pričom ohnutý trubkový kovový predlisok (70) má vonkajší povrch, ktorý obsahuje časť vydutého povrchu (75) a časť vypuklého povrchu (76) na jeho protiľahlých stranách;

prvé a druhé piestové zostavy (16, 18), majúce príslušnú prvú a druhú združenú, do koncov trubky zasúvajúcu sa štruktúru, ktoré sú rozmiestnené na protiľahlých koncoch uvedenej dutiny formy, pričom uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry sú skonštruované a usporiadané tak, aby mohli byť vložené do uvedených protiľahlých koncov uvedenej dutiny formy;

uvedené, do koncov trubiek sa zasúvajúce štruktúry, ktoré majú do koncov trubky sa zasúvajúce povrchy na zasúvanie protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku umiestneného v dutine formy;

uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry, ktoré ďalej obsahujú otvory skonštruované a usporiadané tak, aby dodávali hydroformovaciu kvapalinu dovnútra trubkového kovového predlisku;

Λ/ uvedené piestové zostavy (16, 18), obsahujúce ďalej systém tlakovania kvapaliny, ktorý je skonštruovaný a usporiadaný tak, aby zvyšoval tlak uvedenej hydroformovacej kvapaliny dodávanej dovnútra trubkového kovového predlisku dostatočne tak, aby rozširoval trubkový kovový predlisok, aby bol v zhode s lisovacími povrchmi definujúcimi uvedenú dutinu formy;

aspoň jednu uvedenú, do konca trubky sa zasúvajúcu štruktúru, ktorá sa posúva združenou piestovou zostavou do núteného záberu s jedným koncom z uvedených protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku tak, aby pozdĺžne stláčal trubkový kovový predlisok medzi uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry, a tým vytváral pozdĺžny tok kovového materiálu počas rozširovania trubkového kovového predlisku, aby bola udržiavaná hrúbka steny trubkového kovového predlisku v rámci žiaduceho rozsahu, charakterizovanú tým, že:

uvedená aspoň jedna posuvná, do konca trubky sa zasúvajúca štruktúra má uvedený, do konca trubky sa zasúvajúci povrch konštruovaný a usporiadaný na aplikáciu väčšieho množstva sily na časť uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76) trubkového kovového predlisku, v porovnaní s množstvom sily aplikovaným na časť uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76) daného predlisku tak, aby sa vytvorilo väčšie množstvo pozdĺžneho toku kovu smerom na časť vypuklého povrchu trubkového kovového predlisku v porovnaní s množstvom pozdĺžneho toku kovu smerom na časť vydutého povrchu (75) trubkového kovového predlisku, a kde uvedený, do konca trubky sa zasúvajúci povrch je oddelený od tej časti uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vydutého povrchu trubkového kovového predlisku.
13. Hydroformovacia lisovacia zostava podľa nároku 11, vyznačujúca sa tým, že uvedeným, do konca trubky zasahujúcim povrchom (66) je prstencový povrch, a kde 22% až 44% povrchu, zasahujúceho do konca trubky, je usporiadané v uvedenom kontakte.
14. Hydroformovacia lisovacia zostava podľa nároku 11,vyznačujúca sa tým, že časť (67) uvedeného, do konca trubky zasahujúceho povrchu (66), ktorý sa dotýka tej časti trubkového kovového predlisku (70), ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s vypuklou časťou povrchu trubkového kovového predlisku, obsahuje všeobecne oblúkovú tí časť povrchu, ktorá leží v rovine, a kde časť uvedeného, do konca trubky zasahujúceho povrchu, ktorá je oddelená od tej časti uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vydutého povrchu trubkového kovového predlisku, obsahuje všeobecne časť oblúkového povrchu, ktorá leží mimo uvedenú rovinu.
15. Hydroformovacia lisovacia zostava podľa nároku 11,vyznačujúca sa tým, že jeden koniec uvedenej pozdĺžnej dutiny formy definuje prvú pozdĺžnu os, a kde protiľahlý koniec uvedenej pozdĺžnej dutiny formy definuje druhú pozdĺžnu os, ktorá je odklonená najmenej 30° vzhľadom na prvú pozdĺžnu os, a kde uvedený trubkový kovový predlisok je odklonený najmenej 30° vzhľadom na rovný trubkový kovový predlisok.
16. Hydroformovacia lisovacia zostava podľa nároku 11,vyznačujúca sa tým, že obidve uvedené, do koncov trubky zasahujúce štruktúry sa posúvajú do vynúteného záberu s príslušnými protiľahlými koncami trubkového kovového predlisku tak, že pozdĺžne stláčajú medzi nimi ležiaci trubkový kovový predlisok (70).
17. Hydroformovacia lisovacia zostava podľa nároku 11,vyznačujúca sa tým, že obidva uvedené, do koncov trubky zasúvajúce sa štruktúry sú konštruované a usporiadané tak, aby aplikovali väčšie množstvo sily na časť uvedeného jedného konca trubkového kovového predlisku (70), ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vypuklého povrchu (76), v porovnaní s množstvom sily aplikovanej na tú časť trubkového kovového predlisku, ktorá je pozdĺžne vyrovnaná s časťou vydutého povrchu (75).
18. Hydroformovacia lisovacia zostava na tvárnenie uhlového dielu, majúceho časti s prvou a druhou osou rozmiestnené v uhle najmenej 30 ⁰ obsahujúca: lisovaciu štruktúru (12) definujúcu uhlovú dutinu formy;

piestové zostavy (16, 18), rozmiestnené na protiľahlých koncoch uvedenej dutiny formy a majúce štruktúry, zasúvajúce sa do koncov trubky, skonštruované a usporiadané, na zasúvanie protiľahlých koncov trubkového kovového predlisku (70), ktorý má byť hydroformovaný, pričom uvedené, do koncov trubky sa zasúvajúce štruktúry poskytujú otvor, ktorým môže byť natlakovaná kvapalina dodávaná dovnútra trubkového kovového predlisku, ktorý má byť hydroformovaný;

aspoň jednu z uvedených, do koncov trubky zasúvajúcich sa štruktúr, ktorá sa posúva vzhľadom na druhú z uvedených, do koncov trubky zasúvajúcich sa štruktúr a do vynúteného záberu s jedným koncom trubkového kovového predlisku;

uvedenú aspoň jednu z uvedených, do koncov trubky sa zasúvajúcich štruktúr, majúcu do konca trubky sa zasúvajúci povrch, pričom časti uvedeného, do konca trubky sa zasúvajúceho povrchu ležia v spoločnej rovine a sú všeobecne vyrovnané s časťami uvedenej dutiny formy, ktorá tvorí časť vypuklého povrchu trubkového kovového predlisku, pričom uvedené časti uvedenej, do konca trubky sa zasúvajúcej štruktúry sú skonštruované a usporiadané tak, aby sa dotýkali koncových častí trubkového kovového predlisku, ktoré sú pozdĺžne vyrovnané s uvedenou časťou vypuklého povrchu trubkového kovového predlisku, charakterizované tým, že:

ďalšie časti uvedeného, do konca trubky sa zasúvajúceho povrchu, ležiace mimo uvedenú spoločnú rovinu a sú vyrovnané s časťami uvedenej dutiny formy, ktoré tvoria časti vydutého povrchu trubkového kovového predlisku tak, aby uvedená aspoň jedna z uvedených, do koncov trubky sa zasúvajúcich štruktúr bola oddelená od uvedených koncových častí trubkového kovového predlisku (70), ktoré sú pozdĺžne vyrovnané s uvedenou časťou vydutého povrchu trubkového kovového predlisku (70).