DE19719676A1 - Method for producing a component from a semi-finished product and internal high-pressure tool for carrying out the method - Google Patents

Method for producing a component from a semi-finished product and internal high-pressure tool for carrying out the method

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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
    • 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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Halbzeug mit geschlossenem Querschnitt mit einer oder mehreren Kammern mittels eines Innenhochdruckwerkzeugs mit einem zyklisch herstell- und lösbaren Abdichtungssystem, mit dem eine Abdichtung zwischen dem Innenhochdruckwerkzeug und dem umzuformenden Halbzeug bewirkt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Innenhochdruckwerkzeug für die Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for manufacturing a component from a semi-finished product with closed Cross section with one or more chambers by means of an internal high pressure tool with a cyclic producible and releasable sealing system with which one Sealing between the high pressure tool and the to be formed semi-finished is effected. The invention also relates to an internal high pressure tool for the Execution of the procedure.

Bei der Herstellung von Bauteilen unter Anwendung der Innenhochdruckumformung und der Verwendung von nicht­ ebenen Halbzeugen können hohe Umformgrade nur durch den Einsatz regelbarer Hydraulikzylinder erreicht werden, die in axialer Richtung des Halbzeugendes Kräfte über die Stirnfläche des Halbzeugs einleiten. Unter nicht­ ebenen Halbzeugen sind sämtliche Halbzeuge mit geschlos­ senem Querschnitt mit einer Kammer oder mit mehreren Kammern zu verstehen, also prinzipiell Rohre und Hohl­ profile aller Fertigungs- und Herstellungsverfahren und aller Materialgüten.In the manufacture of components using the Hydroforming and the use of no flat semi-finished products can only achieve high degrees of deformation through the Adjustable hydraulic cylinders can be achieved, the forces in the axial direction of the semi-finished product introduce the end face of the semi-finished product. Not under flat semi-finished products are closed with all semi-finished products cross-section with one or more chambers To understand chambers, in principle pipes and hollow profiles of all manufacturing and manufacturing processes and all material grades.

Während des Umformprozesses muß der Kontaktbereich zwischen dem Innenhochdruckwerkzeug und dem Halbzeug derart abgedichtet sein, daß der Austritt von Druck­ medium verhindert oder zumindest erheblich begrenzt wird, damit der für die Umformung notwendige Innendruck nicht beeinflußt wird. During the forming process, the contact area between the internal high pressure tool and the semi-finished product be sealed so that the escape of pressure medium prevented or at least significantly limited so that the internal pressure necessary for the forming is not affected.  

Bei der Verwendung von ebenen Halbzeugen kann eine ein­ wandfreie Abdichtung durch eine bei der Schließbewegung des Werkzeugs herbeigeführte plastische Deformation und der damit verbundenen lokalen Verdichtung des Werkstoffs erreicht werden (DE 195 06 067 C1).When using flat semi-finished products, one can wall-free sealing by a during the closing movement plastic deformation and the associated local compression of the material can be reached (DE 195 06 067 C1).

Für einige Bauteilgruppen sind bei den Halbzeugen der eingangs genannten Art Umfangserweiterungen, beginnend bei wenigen Prozent bis hin zu hundert Prozent und mehr, über einen Bereich bzw. über mehrere Bereiche mit Längenausdehnungen von mehreren hundert Millimetern in besonderer Weise von Bedeutung. Hierbei würden sich die bekannten Abdichtungssysteme sehr nachteilig auf die Kontaktflächen zwischen der Werkzeugwand und der äußeren Mantelfläche des Halbzeugs auswirken, weil dabei das Halbzeug aufgrund des starken Innendrucks gegen die Werkzeugwand gedrückt wird, so daß hohe Kontaktkräfte entstehen. Durch die induzierten hohen Reibungskräfte würde somit die erwünschte Relativbewegung zwischen Halbzeug und Werkzeug bei längeren Schiebestrecken ver­ hindert und bei kürzeren Schiebestrecken zumindest erheblich behindert werden.For some component groups the semi-finished products are the Type of scope extensions mentioned at the beginning, beginning from a few percent up to a hundred percent and more, over an area or over several areas with Extensions of several hundred millimeters in of particular importance. Here would the known sealing systems very disadvantageous on the Contact surfaces between the tool wall and the outer Impact surface of the semi-finished product, because doing so Semi-finished products due to the strong internal pressure against the Tool wall is pressed so that high contact forces arise. Due to the induced high frictional forces would thus be the desired relative movement between Ver semi-finished product and tool for longer sliding distances hinders and at least with shorter sliding distances be significantly hampered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Halbzeug so auszugestalten, daß die Relativbewegung zwischen Werk­ zeug und Halbzeug nicht durch Reibungskräfte behindert und somit der Umformprozeß erleichtert wird.The invention has for its object the disadvantages to avoid the known methods and a method for the production of a component from a semi-finished product to design that the relative movement between works Stuff and semi-finished product not hampered by frictional forces and thus the forming process is facilitated.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
The object is achieved in the method of the type mentioned at the outset by

  • - daß das umzuformende Halbzeug in das Innenhochdruck­ werkzeug eingelegt und dabei das Halbzeugende des um­ zuformenden Bereichs zwischen eine innere Aufnahme und eine äußere Aufnahme eines Axialstempels eingeführt wird,- That the semi-finished product to be formed in the internal high pressure tool inserted and the semi-finished end of the area to be formed between an inner recording and  an outer receptacle of an axial punch is introduced becomes,
  • - daß sodann die beiden Hälften des Innenhochdruck­ werkzeugs - das Oberteil und das Unterteil - ge­ schlossen werden,- That then the two halves of the internal high pressure tool - the upper part and the lower part - ge be closed
  • - daß danach der Axialstempel vorgefahren und das Halb­ zeug gleichzeitig befüllt wird, wobei zunächst das Halbzeug zentriert wird und sich das Ende dessen umzu­ formenden Bereichs dichtschließend im Bereich der Stirnfläche zwischen der inneren Aufnahme und der äußeren Aufnahme des Axialstempels anlegt,- That afterwards the axial punch moved up and the half stuff is filled at the same time, initially that Semi-finished product is centered and the end of it forming area in the area of the Face between the inner receptacle and the creates the outer seat of the axial punch,
  • - und daß während des Vorfahrens des Axialstempels bei vollgefülltem Halbzeug unter der Wirkung des Innen­ drucks und der Kraft des Axialzylinders der Umform­ prozeß beginnt und solange durchgeführt wird, bis das fertige Bauteil an der Innenwand des Innenhochdruck­ werkzeugs anliegt.- And that during the advancement of the axial plunger full semi-finished product under the effect of the inside pressure and the force of the axial cylinder of the forming process begins and continues until the finished component on the inner wall of the internal high pressure tool is present.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, daß keine Reibungskräfte zwischen Werk­ zeug und Halbzeug auftreten, so daß der Umformprozeß mit geringem Aufwand, insbesondere geringem Kostenaufwand, durchgeführt werden kann. Bei nur geringer Wanddicken­ reduzierung im Umformbereich (dem Schiebebereich) wird das Halbzeug auf die Endlänge verkürzt, wodurch entsprechende Umfangs- und Querschnittserweiterungen erzielt werden. Diese Umfangs- und Querschnitts­ erweiterungen sind notwendig, um gegebenenfalls in einem zweiten Umformprozeß in einem weiteren Innenhochdruck­ werkzeug die Form des Bauteils formfüllend herstellen zu können, ohne daß sich dabei größere Wanddicken­ reduzierungen ergeben. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit eine hohe Qualität des fertigen Bauteils erreicht, wodurch die notwendigen Bauteil­ eigenschaften sichergestellt sind, um den an das Bauteil gestellten Anforderungen gerecht zu werden.By using the method according to the invention is achieved that no frictional forces between the plant Stuff and semi-finished product occur, so that the forming process with low effort, especially low cost, can be carried out. With only thin walls reduction in the forming area (the sliding area) shortened the semi-finished product to the final length, whereby corresponding extensions in scope and cross-section be achieved. This perimeter and cross section Extensions are necessary to include in a second forming process in a further internal high pressure tool to produce the shape of the component to fill the form can without increasing wall thicknesses reductions result. By the invention The process is thus of high quality of the finished Component reached, making the necessary component  properties are ensured to the component to meet the requirements.

Bei dem Innenhochdruckwerkzeug für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Innenhochdruck­ werkzeug mit einem zyklisch herstell- und lösbaren Abdichtungssystem versehen ist, mit dem eine Abdichtung zwischen dem Innenhochdruckwerkzeug und einem umzu­ formenden Halbzeug mit geschlossenem Querschnitt mit einer oder mehreren Kammern bewirkt wird, besteht die Erfindung darin,
In the case of the internal high-pressure tool for carrying out the method according to the invention, the internal high-pressure tool being provided with a cyclically producible and releasable sealing system which effects a seal between the internal high-pressure tool and a semi-finished product to be formed with a closed cross section having one or more chambers Invention in

  • - daß das Innenhochdruckwerkzeug aus mindestens zwei Werkzeugteilen - dem Oberteil und dem Unterteil - sowie mindestens einem Axialstempel mit dessen an­ treibendem Axialzylinder sowie dessen Halteplatte besteht,- That the internal high-pressure tool from at least two Tool parts - the upper part and the lower part - and at least one axial ram with it driving axial cylinder and its holding plate consists,
  • - daß der Axialstempel eine innere Aufnahme und eine äußere Aufnahme aufweist, die das Ende des umzu­ formenden Bereichs des Halbzeugs umschließen,- That the axial punch an inner receptacle and one has outer receptacle that the end of the umzu enclose the shaping area of the semi-finished product,
  • - und daß zwischen der inneren Aufnahme und der äußeren Aufnahme eine Stirnfläche vorgesehen ist, gegen die sich das umzuformende Halbzeug während der Vorfahrt­ bewegung des Axialstempels anlegt.- And that between the inner shot and the outer Recording an end face is provided against the the semi-finished product to be formed during the right of way movement of the axial plunger.

Durch die geometrische Gestaltung von Werkzeugwand und Axialstempel wird der Kontakt zwischen der Werkzeugwand und der äußeren Mantelfläche des Halbzeugs zunächst vollständig vermieden. Erst nach Beendigung des Umform­ prozesses liegt das dann für diese Umformoperation fertige Bauteil an der Innenwand des Innenhochdruck­ werkzeugs an.Due to the geometrical design of the tool wall and The contact between the tool wall becomes an axial punch and the outer surface of the semi-finished product first completely avoided. Only after the forming is finished the process is then for this forming operation finished component on the inner wall of the internal high pressure tool.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein Innen­ hochdruckwerkzeug für den umzuformenden Bereich des Halbzeugs - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies der linke Abschnitt des Halbzeugs - in ver­ schiedenen Stellungen schematisch dargestellt. Hierbei zeigen:In the drawing, an interior is an exemplary embodiment high pressure tool for the area of the Semi-finished product - in the illustrated embodiment  this is the left section of the semi-finished product - in ver different positions shown schematically. Here demonstrate:

Fig. 1 das Innenhochdruckwerkzeug bei abgehobenem Oberteil; Fig. 1, the internal high pressure tool while off top;

Fig. 2 das Innenhochdruckwerkzeug in geschlossenem Zustand, vor Beginn des Umformprozesses; Fig. 2 the internal high-pressure tool in the closed state, before the beginning of the forming process;

Fig. 3 das Innenhochdruckwerkzeug gemäß Fig. 2, wobei in der unteren Hälfte der Axialstempel in seiner Stellung nach Beendigung des Umform­ prozesses dargestellt ist. Fig. 3, the internal high-pressure tool according to FIG. 2, wherein in the lower half of the axial punch is shown in its position after completion of the forming process.

Das Innenhochdruckwerkzeug besteht aus einem Oberteil 1, einem Unterteil 2 und mindestens einem Axialstempel 4 mit dessen antreibendem Axialzylinder mit der Kolben­ stange 3 sowie dessen Halteplatte. Nachdem das Halbzeug 5 in das Innenhochdruckwerkzeug eingebracht ist, wird das Oberteil 1 auf das Unterteil 2 abgesenkt und damit das Werkzeug geschlossen (Fig. 2).The internal high-pressure tool consists of an upper part 1 , a lower part 2 and at least one axial punch 4 with its driving axial cylinder with the piston rod 3 and its holding plate. After the semifinished product 5 has been introduced into the internal high-pressure tool, the upper part 1 is lowered onto the lower part 2 and the tool is thus closed ( FIG. 2).

Der Axialstempel 4 weist eine innere Aufnahme 6 und eine äußere Aufnahme 7 auf, zwischen denen der umzuformende Bereich des Halbzeugs 5 eingeführt ist. Dabei legt sich das Ende des umzuformenden Bereichs des Halbzeugs 5 gegen die zwischen die innere Aufnahme 6 und die äußere Aufnahme 7 des Axialstempels 4 vorgesehene Stirnfläche 8 an.The axial punch 4 has an inner receptacle 6 and an outer receptacle 7 , between which the area of the semi-finished product 5 to be formed is inserted. The end of the area of the semifinished product 5 to be formed lies against the end face 8 provided between the inner receptacle 6 and the outer receptacle 7 of the axial punch 4 .

Wie aus der unteren Hälfte der Fig. 3 zu ersehen ist, erfolgt die Umformung des Halbzeugs 5 durch Vorschieben des Axialstempels 4 mittels der Kolbenstange 3. Nach Beendigung des Umformprozesses liegt das nunmehr fertige Bauteil 5' an der Innenwand des Innenhochdruckwerkzeugs - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Innen­ wand des Unterteils 2 des Innenhochdruckwerkzeugs - an und der Axialstempel 4 befindet sich in der mit 4' bezeichneten Stellung.As can be seen from the lower half of FIG. 3, the semifinished product 5 is formed by advancing the axial ram 4 by means of the piston rod 3 . After completion of the forming process, the now finished component 5 'on the inner wall of the high-pressure tool - in the illustrated embodiment on the inner wall of the lower part 2 of the high-pressure tool - and the axial punch 4 is in the position denoted by 4 '.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Halbzeug mit geschlossenem Querschnitt mit einer oder mehreren Kammern mittels eines Innenhochdruck­ werkzeugs mit einem zyklisch herstell- und lösbaren Abdichtungssystem, mit dem eine Abdichtung zwischen dem Innenhochdruckwerkzeug und dem umzuformenden Halbzeug bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet,
  • 1.1 daß das umzuformende Halbzeug (5) in das Innen­ hochdruckwerkzeug eingelegt und dabei das Halbzeugende des umzuformenden Bereichs zwischen eine innere Aufnahme (6) und eine äußere Aufnahme (7) eines Axialstempels (4) eingeführt wird,
  • 1.2 daß sodann die beiden Hälften des Innenhoch­ druckwerkzeugs - das Oberteil (1) und das Unter­ teil (2) - geschlossen werden,
  • 1.3 daß danach der Axialstempel (4) vorgefahren und das Halbzeug gleichzeitig befüllt wird, wobei zunächst ,das Halbzeug (5) zentriert wird und sich das Ende dessen umzuformenden Bereichs dichtschließend im Bereich der Stirnfläche (8) zwischen der inneren Aufnahme (6) und der äuße­ ren Aufnahme (7) des Axialstempels (4) anlegt,
  • 1.4 und daß während des Vorfahrens des Axialstempels (4) bei vollgefülltem Halbzeug (5) unter der Wirkung des Innendrucks und der Kraft des Axial­ zylinders der Umformprozeß beginnt und solange durchgeführt wird, bis das fertige Bauteil (5') an der Innenwand des Innenhochdruckwerkzeugs an­ liegt.
1. A method for producing a component from a semi-finished product with a closed cross-section with one or more chambers by means of an internal high pressure tool with a cyclically producible and releasable sealing system, with which a seal between the internal high pressure tool and the semi-finished product to be formed is effected, characterized in that
  • 1.1 that the semifinished product ( 5 ) to be formed is inserted into the internal high-pressure tool and the semifinished product end of the area to be formed is inserted between an inner receptacle ( 6 ) and an outer receptacle ( 7 ) of an axial punch ( 4 ),
  • 1.2 that then the two halves of the internal high pressure tool - the upper part ( 1 ) and the lower part ( 2 ) - are closed,
  • 1.3 that the axial ram ( 4 ) is then advanced and the semifinished product is filled at the same time, firstly, the semifinished product ( 5 ) is centered and the end of its area to be reshaped in the area of the end face ( 8 ) between the inner receptacle ( 6 ) and the creates external receptacle ( 7 ) of the axial plunger ( 4 ),
  • 1.4 and that in vollgefülltem semifinished product (5) under the action of internal pressure and the force of the thrust of the forming process cylinder during the ancestor of the axial (4) begins and is performed until the finished part (5 ') on the inner wall of the internal high-pressure tool to lies.
2. Innenhochdruckwerkzeug mit einem zyklisch herstell- und lösbaren Abdichtungssystem, mit dem eine Abdich­ tung zwischen dem Innenhochdruckwerkzeug und einem umzuformenden Halbzeug mit geschlossenem Querschnitt mit einer oder mehreren Kammern bewirkt wird, für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • 2.1 daß das Innenhochdruckwerkzeug aus mindestens zwei Werkzeugteilen - dem Oberteil (1) und dem Unterteil (2) - sowie mindestens einem Axial­ stempel (4) mit dessen antreibendem Axial­ zylinder sowie dessen Halteplatte besteht,
  • 2.2 daß der Axialstempel (4) eine innere Aufnahme (6) und eine äußere Aufnahme (7) aufweist, die das Ende des umzuformenden Bereichs des Halb­ zeugs (5) umschließen,
  • 2.3 und daß zwischen der inneren Aufnahme (6) und der äußeren Aufnahme (7) eine Stirnfläche (8) vorgesehen ist, gegen die sich das umzuformende Halbzeug (5) während der Vorfahrtbewegung des Axialstempels (4) anlegt.
2. Internal high-pressure tool with a cyclically producible and releasable sealing system, with which a sealing device between the internal high-pressure tool and a semi-finished product to be formed with a closed cross-section with one or more chambers is effected for carrying out the method according to claim 1, characterized in that
  • 2.1 that the internal high-pressure tool consists of at least two tool parts - the upper part ( 1 ) and the lower part ( 2 ) - and at least one axial stamp ( 4 ) with its driving axial cylinder and its holding plate,
  • 2.2 that the axial punch ( 4 ) has an inner receptacle ( 6 ) and an outer receptacle ( 7 ) which enclose the end of the region of the semi-finished product ( 5 ),
  • 2.3 and that between the inner receptacle ( 6 ) and the outer receptacle ( 7 ) an end face ( 8 ) is provided against which the semifinished product ( 5 ) bears during the forward movement of the axial ram ( 4 ).
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