[go: up one dir, main page]

DE102006046305B4 - Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits - Google Patents

Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits Download PDF

Info

Publication number
DE102006046305B4
DE102006046305B4 DE200610046305 DE102006046305A DE102006046305B4 DE 102006046305 B4 DE102006046305 B4 DE 102006046305B4 DE 200610046305 DE200610046305 DE 200610046305 DE 102006046305 A DE102006046305 A DE 102006046305A DE 102006046305 B4 DE102006046305 B4 DE 102006046305B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sheet
forming
mold
fluid
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200610046305
Other languages
German (de)
Other versions
DE102006046305A1 (en
Inventor
Dr. Trubert Franz
Dr. Klaas Friedrich
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.)
STS FORMTECHNIK GMBH, AT
Original Assignee
STS Formtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STS Formtechnik GmbH filed Critical STS Formtechnik GmbH
Priority to DE200610046305 priority Critical patent/DE102006046305B4/en
Publication of DE102006046305A1 publication Critical patent/DE102006046305A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102006046305B4 publication Critical patent/DE102006046305B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/053Shaping 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 characterised by the material of the blanks
    • B21D26/055Blanks having super-plastic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/205Hydro-mechanical deep-drawing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/021Deforming sheet bodies
    • B21D26/027Means for controlling fluid parameters, e.g. pressure or temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/021Deforming sheet bodies
    • B21D26/029Closing or sealing means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum partiellen Umformen von Blech (10) über die Formgebungsgrenzen hinaus, umfassend erwärmtes Wirkmedium führende Formwerkzeugteile (20, 22) mit Formoberflächen und einem Fluidzuführsystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkmedium führende Formwerkzeugteile (20, 22) derart ausgestaltet sind, dass das Wirkmedium lokal zu einer Teiloberfläche des Bleches (10) geführt wird.Apparatus for the partial forming of sheet metal (10) beyond the shaping limits, comprising heated working medium leading mold parts (20, 22) with mold surfaces and a Fluidzuführsystem, characterized in that the active medium leading mold parts (20, 22) are designed such that the active medium locally to a partial surface of the sheet (10) is guided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Unter Blechen wird im nachfolgenden Blech oder eine in sonstiger Weise dreidimensional geformte Schicht verstanden.Under sheets is understood in the following plate or in any other way three-dimensionally shaped layer.

Ein typisches Verfahren zur Herstellung von geformten Teilen innerhalb der Formgrenzen, insbesondere von geformten Blechen ist das Warm- oder Kalt-Pressen oder Tiefziehen von Blech (ggf. erwärmten Blechs) in Formwerkzeugen. Typische dafür geeignete Pressen sind Hydraulische Pressen oder mechanische Pressen, wie Tiefziehpressen.A typical method for the production of molded parts within the mold boundaries, in particular of formed sheets, is the hot or cold pressing or deep drawing of sheet metal (possibly heated sheet) in molds. Typical suitable presses are hydraulic presses or mechanical presses, such as deep drawing presses.

”Formgrenzen” bzw. die ”Grenzformänderung” sind Ausdrücke, die das Umformverhalten von Blechen bei Normalbedingungen beschreiben und sind bspw. im Kurt Lange ”Lehrbuch der Umformtechnik”, Springer-Verlag, Berlin definiert, auf welches zur Vermeidung von Wiederholungen in vollem Umfang bezug genommen wird. Eine richtige und schnelle Umformung von Blechen, insbesondere aus Stahl oder auch Aluminium- und Magnesiumlegierungen für Automobil-Karosserien, Blechverkleidungen u. dgl. ist speziell in der Fahrzeugindustrie ein lange gehegter Wunsch und von großer Bedeutung aus verschiedenen Gründen. Geformte Bleche sind aber auch wichtig für andere Anwendungen, wie Aluminium-Fassaden, Möbelverkleidungen; Flugzeugteile etc. Wichtig ist dabei eine schnelle und präzise Herstellung. Üblicherweise werden aus flachen, verhältnismäßig dünnen Blechen durch Umformen in Presswerkzeugen umgeformte Blechformteile hergestellt. Meist können diese kalt gepresst werden. Um hohe Umformgrade verwirklichen zu können, werden häufig warme Bleche eingesetzt, bspw. werden Stahlbleche auf Temperaturen über 900°C erhitzt in ein Formwerkzeug gelegt und dort umgeformt; Aluminiumbleche lassen sich bereits bei um 230°C besser umformen, denn erhöhte Temperaturen begünstigen die Umformeigenschaften des Blechs. Anstelle von mechanischem Pressen ist es auch möglich, Bleche hydrodynamisch umzuformen."Form boundaries" or the "limit shape change" are expressions that describe the forming behavior of sheets under normal conditions and are, for example, in the Kurt Lange "Textbook of Umformtechnik", Springer-Verlag, Berlin defined, to which in order to avoid repetition in full circumference is taken. A correct and rapid forming of sheets, especially steel or aluminum and magnesium alloys for automobile bodies, sheet metal panels u. Like. Is especially in the vehicle industry a long-cherished desire and of great importance for various reasons. Shaped sheets are also important for other applications, such as aluminum facades, furniture panels; Aircraft parts, etc. Important is a fast and precise production. Usually formed from flat, relatively thin sheets by forming in press tools formed sheet metal parts. Most of these can be cold pressed. In order to realize high degrees of deformation, hot sheets are often used, for example. Steel sheets are heated to temperatures above 900 ° C placed in a mold and formed there; Aluminum sheets can be formed even better at 230 ° C, because increased temperatures favor the forming properties of the sheet. Instead of mechanical pressing, it is also possible to form sheets hydrodynamically.

Dazu werden Formwerkzeuge mit Fluidkanälen und -öffnungen versehen, wobei zum dem Umformen des eingelegten Blechs Fluid zum Pressen und damit Umformen des Blechs aus den Flüssigkeitsöffnungen der Form eingepreßt wird. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Metallformen tritt beim warmen Umformen ein schnelles Abkühlen der Form selbst und damit des Blechs auf.For this purpose, molds are provided with fluid channels and openings, wherein for the forming of the inserted sheet fluid for pressing and thus forming the sheet from the liquid openings of the mold is pressed. Due to the high thermal conductivity of the metal molds occurs during hot forming a rapid cooling of the mold itself and thus the sheet on.

Es ist ferner erwünscht, das Umformen von Blechen mit aufwendigen Formen, wie Hinterschneidungen, zu ermöglichen oder schneller und ökonomischer zu gestalten, insbesondere auch über die Formänderungsgrenzen hinaus. Besonders interessant sind dabei Nebenformelemente und Hinterschneidungen, Sicken, enge Radien u. dgl. Um Bleche über die klassisch definierten Formänderungsgrenzen umzuformen, besteht bspw. das superplastische Umformen, bei dem langsam verformt wird, das Warmumformen, bei dem das Blech extern erwärmt oder innerhalb der Form erwärmt wird – dies kann induktiv, durch Einbringen von warmem Medium in die Form oder durch IR-Strahler in der Form erfolgen; sowie das Hochgeschwindigkeitsumformen.It is also desirable to enable the forming of sheets with complex shapes, such as undercuts, or to make faster and more economical, in particular beyond the deformation limits. Particularly interesting are secondary features and undercuts, beads, tight radii u. Like. In order to transform sheets over the classically defined strain limits, there is, for example, the superplastic forming, in which slowly deformed, the hot forming, in which the sheet is heated externally or heated within the mold - this can be inductively, by introducing warm medium into the shape or by IR emitters in the form; as well as high-speed forming.

Die DE 4417460 B4 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Blechformteilen durch Streck- oder Tiefziehen, wobei ein Druckmedium über eine Zwischenplatte an die Wirkstelle einer zwischen einem Ziehring und einem Niederhalter gehaltenen Blechplatine geleitet wird.The DE 4417460 B4 teaches a method for the production of sheet metal parts by drawing or deep drawing, wherein a pressure medium is passed via an intermediate plate to the effective location of a held between a drawing ring and a hold-down sheet metal blank.

DE 19806761 A1 beschreibt eine Kraftfahrzeugsitzschale oder ein Karosserieteil, hergestellt durch superplastisches Umformen aus einer Leichtmetalllegierung, wobei Heißgasumformen eingesetzt wird. DE 19806761 A1 describes a motor vehicle seat shell or a body part, produced by superplastic forming from a light metal alloy, wherein hot gas forming is used.

DE 19827614 B4 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Tiefziehteilen, bei denen ein Tiefziehteil aus Blech mit Hilfe einer aus Stempel, Niederhalter und Matrize bestehenden sogenannten Fluidfom hergestellt wird, die in den Tunnel einer Hochdrucktunnelpresse eingebracht wird und in einer endverformenden Stufe die geschlossene Fluidform mit einer den Endverformungsdruck übersteigenden Kraft beaufschlagt und mittels des Druckmediums in der Matrize unter entsprechendem Hochdruck endgeformt wird. DE 19827614 B4 relates to a method and an apparatus for the production of deep-drawn parts, in which a deep-drawn part made of sheet metal with the aid of a punch, hold-down and matrix existing so-called Fluidfom is introduced into the tunnel of a high-pressure tunneling press and in an endverformenden stage the closed fluid form is subjected to a force exceeding the final deformation pressure and is finally shaped by means of the pressure medium in the matrix under appropriate high pressure.

Die Druckschriften geben normales Blechhochdruckumformen an, nicht jedoch die Herstellung von speziellen extremen Einzelformen, wie Hinterschneidungen.The documents indicate normal sheet metal high pressure forming, but not the production of special extreme individual forms, such as undercuts.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Umformen von Blechen zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.It is therefore an object of the invention to provide a device for forming sheet metal, which avoids the disadvantages of the prior art.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object is achieved by a device according to claim 1. Advantageous developments emerge from the dependent claims.

Vorteile der Erfindung sind unter anderem:

  • – geringere Kosten, da die aufwendige Umformungen nun in einer Form mit einer Kanalkonstruktion für Fluid durchgeführt werden, anstelle in mehreren Formen.
  • – geringere Investitionskosten (es können langsamere Pressen eingesetzt werden), denn durch Isolation der Oberflächen bleibt das Blech und das Fluid länger warm und führt nicht sogleich seine Wärme an das Pressenwerkzeug ab.
  • – geringe Taktzeiten, da die Abkühlzeiten durch direkte Erwärmung kurz sind
  • – Hinterschneidungen und Nebenformelemente, insbesondere solche, die Umformungen über die Grenzformänderung hinaus ermöglichen, in Blechen sind nun in einer Presse formbar
Advantages of the invention include:
  • Lower costs, since the complex transformations are now carried out in a mold with a channel construction for fluid, instead of in several forms.
  • - lower investment costs (slower presses can be used), because by insulating the surfaces the sheet metal and the Fluid warm longer and does not immediately dissipate its heat to the press tool.
  • - Low cycle times, since the cooling times by direct heating are short
  • - Undercuts and secondary features, especially those that allow transformations beyond the limit shape change, in sheets are now malleable in a press

Man kann somit mit Pressen kompliziertere Formen in Pressformwerkzeugen erstellen, als bisher möglich, denn durch das Umformen mit Fluid kann ein Anlegen des Blechs auch an Bereiche der Gravur, die nicht zum Stempel spiegelbildlich sind, durchgeführt werden. Dadurch, dass auch warmes Fluid oder partielle Erwärmung des Blechs im Umformbereich eingesetzt werden kann, können die Vorteile einer – auch partiellen – Warmumformung erzielt werden, welche grössere Umformgrade ermöglicht.It is thus possible to use presses to produce more complicated shapes in press-forming tools than hitherto possible, since by forming them with fluid, the sheet can also be applied to areas of the engraving which are not mirror images of the punch. The fact that hot fluid or partial heating of the sheet in the forming area can be used, the advantages of a - even partial - hot forming can be achieved, which allows greater degrees of deformation.

Die Verfahrenskosten werden durch die erfindungsgemässe Vorrichtung so wesentlich reduziert, was das Verfahren auch für Kleinserien interessant macht.The process costs are significantly reduced by the device according to the invention, which makes the process interesting even for small batches.

Es wird also bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch eine Vorrichtung zum kombinierten mechanischen und Wirkmedien-Umformen von Blech, vorgeschlagen, mit Wirkmedium führenden Formwerkzeugteilen mit Formoberflächen und einem Fluidzuführsystem, das einen Zutritt von Fluid zum Wirkmedien-Umformen zu mindestens einer Teil-Oberfläche des mechanisch umgeformten Blechs ermöglicht.It is therefore proposed in a preferred embodiment of the invention, a device for combined mechanical and active media-forming of sheet metal, with active medium leading mold parts with mold surfaces and a Fluidzuführsystem, the access of fluid for active media forming at least a partial surface of the mechanically formed sheet metal allows.

Es ist für einige Anwendungsfälle zur Herstellung von Blechen mit Hinterschneidungen möglich, daß eine Formwerkzeuggravur mindestens eine Hinterschneidung aufweist, in die Blech durch das Wirkmedium einformbar ist.It is possible for some applications for the production of sheets with undercuts that a mold engraving has at least one undercut, in the sheet is formed by the active medium.

Falls das Umformen mit warmer Fluid und/oder warmer Blech erfolgen soll, ist es günstig, dassi zumindest die mit dem Blech in Kontakt kommenden Flächen des Formwerkzeugs im wstl. aus thermisch schlecht leitendem oder wärmeisolierendem Material bestehen.If the forming is to take place with warm fluid and / or warm sheet metal, it is favorable that at least the surfaces of the forming tool that come into contact with the sheet are in the wstl. consist of thermally poorly conductive or heat-insulating material.

Es kann für besser warm umformbare Materialien, wie bei Aluminium- und Magnesiumlegierungen, günstig sein, wenn das Wirkmedium warm ist.It may be beneficial for better heat formable materials, such as aluminum and magnesium alloys, when the working medium is warm.

Dabei reicht es häufig aus, dass zumindest die mit dem Blech in Kontakt kommenden Flächen des Formwerkzeugs mit thermisch schlecht leitenden oder wärmeisolierendem Material beschichtet sind.It is often sufficient that at least the coming into contact with the sheet surfaces of the mold with thermally poorly conductive or heat-insulating material are coated.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es sinnvoll, dass das Formwerkzeug mindestens ein Unterwerkzeug und ein Oberwerkzeug aufweist.In the device according to the invention, it makes sense that the mold has at least one lower tool and an upper tool.

Es ist günstig, dass das Fluidzuführsystem, das Zutritt von Fluid zum Umformen zu mindestens einer Oberfläche des umgeformten Blechs ermöglicht, Fluid nach Zusammenfahren der beweglichen Formwerkzeugteile unter mechanischer Umformung des Blechs in direkten Kontakt auf einen Teil der umgeformten Blechoberfläche Umformdruck ausüben lässt.It is convenient that the fluid delivery system, allowing fluid to be formed into at least one surface of the formed sheet, allows fluid to force forming pressure upon collapse of the movable mold parts while mechanically forming the sheet in direct contact with a portion of the formed sheet surface.

Allgemein besteht eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Blech-Umformen aus einer mindestens zweiteiligen Form, wobei die mit heißem Blech oder Fluid in Kontakt kommenden Oberflächenbereiche bevorzugt thermisch isoliert sind, wodurch ein zu großer Wärmeabfluss heisser Flüssigkeit oder während des Umformen des Blechs vermieden werden kann. Durch die Isolierung kann aber auch ein schnelleres Abkühlen des umgeformten Blechs, insbesondere von der anderen Seite her, erfolgen, da die Wärme des Werkzeugs nicht durch Kühlung abgeführt werden muss. Es kann aber auch eine Wärmequelle, wie ein IR-Strahler, direkt im Werkzeug vorgesehen sein, um partiell das Blech aufzuheizen und dadurch einen hohen Umformgrad im aufgeheizten Bereich zu ermöglichen.In general, an apparatus according to the invention for sheet metal forming consists of an at least two-part mold, wherein the surface areas coming into contact with hot metal or fluid are preferably thermally insulated, whereby an excessive heat flow of hot liquid or during the forming of the sheet can be avoided. The insulation can also be a faster cooling of the formed sheet, in particular from the other side, take place, since the heat of the tool does not have to be dissipated by cooling. But it can also be a heat source, such as an IR emitter, be provided directly in the tool to partially heat the plate and thereby allow a high degree of deformation in the heated area.

Dabei können zumindest die mit dem warmen Blech in Kontakt kommenden Flächen des Unterwerkzeugs und des Oberwerkzeugs der Form im wstl. aus thermisch schlecht leitenden oder wärmeisolierendem Material bestehen, wie auch die Fluidleiteinrichtungen. Dies kann erreicht werden, indem das Unterwerkzeug und das Oberwerkzeug der Form zumindest im Bereich der mit dem warmen Blech in Kontakt kommenden Flächen mit thermisch schlecht leitendem oder wärmeisolierendem Material beschichtet sind.In this case, at least the coming into contact with the hot metal surfaces of the lower tool and the upper tool of the mold in wstl. consist of thermally poorly conductive or heat-insulating material, as well as the Fluidleiteinrichtungen. This can be achieved by coating the lower tool and the upper tool of the mold with thermally poorly conducting or heat-insulating material, at least in the area of the surfaces coming into contact with the hot metal sheet.

Es ist aber auch möglich, dass das Unterwerkzeug und das Oberwerkzeug der Form aus thermisch schlecht leitendem Material bestehen.But it is also possible that the lower tool and the upper tool of the mold consist of thermally poorly conductive material.

Das Fluidzuführsystem, das einen Zutritt von Fluid zum Umformen zu mindestens einer Oberfläche des umgeformten Blechs ermöglicht, ist erfindungsgemäß für einen hohen Druck von Fluid ausgelegt, um eine schnelle Umformung des Blechs zu bewirken. Es kann bspw. ein mehrteiliges Werkzeug umfassen, bei dem bewegliche Werkzeugteile zum Abkühlen des Blechs zurückgefahren werden, wobei Fluidzuführung zum Eindrückenlassen von kaltem oder warmer Fluid in die durch die beweglichen Werkzeugteile freigegebenen Formwerkzeugbereiche in Kontakt mit der Blechoberfläche vorgesehen ist, das bei oder nach dem Zurückfahren der beweglichen Werkzeugteile das Eindrücken von Fluid in die freigegebenen Werkzeugbereiche ermöglicht.The fluid delivery system, which allows access of fluid for forming to at least one surface of the formed sheet, is designed according to the invention for a high pressure of fluid to effect rapid forming of the sheet. For example, it may include a multi-part tool that retracts movable tool parts for cooling the sheet, wherein fluid supply is provided to allow cold or warm fluid to be injected into the mold portions released by the movable tool parts in contact with the sheet surface Retracting the movable tool parts allows the insertion of fluid in the released tool areas.

Erfindungsgemäss wird die Vorrichtung eingesetzt, durch
Einbringen des Blechs in ein Formwerkzeug;
Einströmenlassen von Fluid aus dem Formwerkzeug in Kontakt mit mindestens einer Teiloberfläche des Blechs unter Umformen desselben gegen eine Formgravur über die Formgebungsgrenzen hinaus.
According to the invention, the device is used, by
Introducing the sheet into a mold;
Inflowing fluid from the mold into contact with at least a partial surface of the sheet while deforming it against a shape engraving beyond the forming boundaries.

Es kann günstig sein, wenn im Formwerkzeug auch die an sich bekannte mechanische Umformung des Blechs durch Tiefziehen od. dgl. innerhalb der Formgebungsgrenzen erfolgt ist und Nebenformelemente oder aber Hinterschneidungen im gleichen Werkzeug, die eine Umformung über die Umformgrenzen hinaus erfordern, nach partiellem Erwärmen des Blechs oder unter den Bedingungen des superplastischen Umformens oder Hochgeschwindigkeitsumformens durchgeführt werden.It may be advantageous if the forming tool is also the known mechanical deformation of the sheet by deep drawing od. Like. Within the forming limits and secondary features or undercuts in the same tool that require a transformation beyond the forming beyond, after partial heating of Sheet or under the conditions of superplastic forming or high speed forming.

Durch den Fluiddruck zum Umformen über die Umformgrenzen hinweg ist es möglich, eine Umformung auch komplizierter Formen, wie Hinterschneidungen, in der ersten, mechanischen oder aber wirkmediums-umgeformten Blechform zu erzielen, was beim Warmumformen auch durch die isolierende Werkzeugoberflächen unterstützt wird. Das Wärmemanagement der Anlage wird so erheblich verbessert.Due to the fluid pressure for forming over the forming boundaries, it is possible to achieve a transformation even complicated shapes, such as undercuts, in the first, mechanical or Wirkmediums-formed sheet metal, which is also supported by the insulating tool surfaces during hot forming. The thermal management of the system is significantly improved.

Es ist auch möglich, in der Form selbst das Blech partiell aufzuheizen, bspw. durch Induktion oder aber mittels Infrarotstahlern.It is also possible to partially heat the plate in the mold itself, for example by induction or by means of infrared steels.

Als Fluide bieten sich solche an, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, wässrigen Lösungen, eine hochtemperaturbeständige Flüssigkeit, wie hochtemperaturbeständiges Öl oder ein Gas.Suitable fluids are those selected from the group consisting of water, aqueous solutions, a high temperature resistant liquid, such as high temperature resistant oil or a gas.

Typische umzuformende Bleche, auf welche die Erfindung allerdings keinesfalls eingeschränkt ist, sind ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Eisenlegierungen, eingeschlossen Stähle, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen.Typical plates to be formed, to which the invention is by no means limited, are selected from the group consisting of iron alloys, including steels, aluminum alloys, magnesium alloys.

Bei der Vorrichtung kann es günstig sein, wenn mindestens ein Werkzeughälfte im wstl. aus thermisch isolierendem Material besteht.In the device, it may be beneficial if at least one tool half in wstl. made of thermally insulating material.

Es kann auch vorgesehen werden, dass mindestens eine Werkzeughälfte des Formwerkzeugs zumindest im Bereich der Fläche, die mit dem Blech in Kontakt kommt, mit thermisch isolierendem Material beschichtet ist.It can also be provided that at least one mold half of the mold is coated with thermally insulating material at least in the region of the surface which comes into contact with the metal sheet.

Bevorzugt ist das Fluid eine Flüssigkeit, wie Wasser oder eine temperaturbeständige Flüssigkeit, wie hochtemperaturfeste Öle. Wasser hat den Vorteil einer hohen Wärmkapazität und niedrigen Preises. In einigen Fällen kann auch gasförmiges Fluid vorgesehen werden.Preferably, the fluid is a liquid, such as water or a temperature-resistant liquid, such as high temperature resistant oils. Water has the advantage of high heat capacity and low price. In some cases, gaseous fluid may also be provided.

Es kann auch ein Warm-Innenhochdruck-Umformen bei der erfindungsgemässen Vorrichtung als Verformungsschritt eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, falls Fluide zur ausreichenden Erwärmung des Blechs auf Umformtemperatur eingesetzt werden – bspw. bei Aluminiumblechen kann mit heissem Öl eine solche Umformung erfolgen.It can also be a hot hydroforming in the inventive device used as a deformation step. This is particularly possible if fluids are used for sufficient heating of the sheet to forming temperature - eg. For aluminum sheets can be done with hot oil such a transformation.

Dadurch, dass erfindungsgemäß nun mehrere Umformstufen in einfacher Weise – bspw. in einer einzigen Form oder Anlage, durchgeführt werden können, ist es über raschenderweise möglich, eine erhebliche Vereinfachung und Aufwandsreduktion bei der Herstellung von geformten Blechen zu erzielen.By virtue of the fact that, according to the invention, several forming stages can now be carried out in a simple manner, for example in a single mold or system, it is surprisingly possible to achieve a considerable simplification and reduction of expenditure in the production of shaped sheets.

Dies gilt um so mehr, wenn diese Formbereiche aufweisen, in denen das Blech über die Formgebungsgrenzen hinaus zu formen ist.This is even more true if they have mold areas in which the sheet is to be formed beyond the shaping limits.

Eine für viele Anwendungsfälle geeignete Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine klassische Presse zum Umformen innerhalb der Formgebungsgrenze – wie eine Hydaulikpresse oder eine mechanische Presse, an die ein Aggregat mit einer Steuerung zum partiellen wirkmediumsgestützten Umformen über die Formgebungsgrenze hinaus angeschlossen ist. Dadurch können herkömmliche Umformpressen zu bisher nicht möglichen Umformschritten in überraschender Weise befähigt werden. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend detailliert anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:A suitable apparatus for many applications according to the invention is a classical press for forming within the forming limit - such as a hydraulic press or a mechanical press, to which an aggregate is connected with a control for partial active-medium forming beyond the forming limit. As a result, conventional forming presses can be enabled to previously not possible forming steps in a surprising manner. Preferred embodiments of the invention will now be explained in detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine Formwerkzeuganordnung mit eingelegtem Blech nach dem mechanischen Umformen; 1 a mold assembly with pickled sheet after mechanical forming;

2a eine geöffnete Formwerkzeuganordnung mit eingelegtem Blech 2a an open mold assembly with pickled sheet metal

2b die Formwerkzeuganordnung der 2a in geschlossener Form am Beginn des Druckaufbaus des Wirkmediums 2 B the mold assembly of 2a in closed form at the beginning of the pressure build-up of the active medium

2c ein Detail aus dem der Wirkmediumsumformung unterworfenen Blechbereichs in der Form; 2c a detail from the Wirkmediumsumformung subject sheet metal area in the mold;

2d das Detail der 2c nach der Wirkmediumsumformung des Blechbereichs 2d the detail of 2c after the active medium deformation of the sheet metal area

3a ein offenes Formwerkzeug mit Hinterschneidung; und 3a an open mold with undercut; and

3b das Formwerkzeug der 3a in geschlossener Form während des Fluideinbringens. 3b the mold of the 3a in closed form during fluid introduction.

Erfindungsgemäß wird eine mindestens zweiteilige Formwerkzeuganordnung vorgesehen. Bevorzugt sind Formwerkzeugteile 20, 22 für Umformen bei erhöhten Temperaturen aus thermisch isolierendem Material hergestellt oder mit einem solchen beschichtet, um Wärme-Zu- oder Abfluss zu vermeiden.According to the invention, an at least two-part mold arrangement is provided. Preferred are mold parts 20 . 22 for forming at elevated temperatures made of thermally insulating material or coated with such to avoid heat inflow or outflow.

Des Umformen in einer Vorrichtung gemäss der Erfindung wird bei einer ersten Ausführungsform wie folgt durchgeführt:
Das Blech 10, bspw. aus 22MnB5, wird in eine klassische hydraulische Umformpresse verbracht.
Forming in a device according to the invention is carried out in a first embodiment as follows:
The sheet 10 , for example, from 22MnB5, is placed in a classic hydraulic forming press.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform besteht das Formwerkzeug aus einem Unterwerkzeug 20 und einem oberen Werkzeug 22. Das Blech 10 wird zwischen die Formwerkzeughälften 20, 22 verbracht und die Formwerkzeughälften 20, 22 werden nun unter Tiefziehen des Blechs 10 zusammengefahren. Danach wird die Fluidzufuhr im oberen Formwerkzeug 22 zum partiellen weiteren Umformen über die Umformgrenzen hinaus geöffnet. Das – bspw. – erwärmte – Fluid 24 drückt die partiell für es zugängliche Blechoberfläche gegen die Formgravur des Oberwerkzeugs über die Umformgrenzen hinaus unter Anlegen des Bereichs an die Formgravur. Das umgeformte Blechformteil kann nun entnommen und das Fluid abgelassen werden.At the in 1 illustrated embodiment, the mold consists of a lower tool 20 and an upper tool 22 , The sheet 10 gets between the mold halves 20 . 22 spent and the mold halves 20 . 22 Now under deep drawing of the sheet 10 moved together. Thereafter, the fluid supply in the upper mold 22 opened for partial further forming beyond the forming limits. The - for example - heated - fluid 24 Presses the partially accessible for it sheet metal surface against the form engraving of the upper tool beyond the forming boundaries by applying the area to the form engraving. The formed sheet metal part can now be removed and the fluid drained.

Ein weiteres Blech 10 wird zwischen die auseinandergefahrenen Formwerkzeughälften 22, 20 verbracht, mechanisch umgeformt, hydrodynamisch umgeformt etc. Selbstverständlich können die Umformwerkzeuge andere und mehr Werkzeugteile aufweisen, als dargestellt, die entsprechend anorden- und steuerbar sind. Derartige Ausgestaltungen sind dem Fachmann geläufig.Another sheet 10 gets between the disjointed mold halves 22 . 20 spent, mechanically deformed, hydrodynamically deformed, etc. Of course, the forming tools can have other and more tool parts, as shown, which are arranged accordingly and can be controlled. Such embodiments are familiar to the person skilled in the art.

Es ist auch möglich, die Anlage für heisse Bleche auszulegen, dabei werden dann bevorzugt isolierende Formwerkzeugoberflächen oder vollständig isolierende Formwerkzeuge eingesetzt und warmes Fluid direkt mit dem umgeformten warmen Blech 10 im Formwerkzeug zur weiteren Umformung eingedrückt. Dadurch können schnelle Umformzeiten, kurze Abkühlzeiten, geringere Energie- und Werkzeugkosten erzielt werden.It is also possible to design the system for hot sheets, then preferably insulating mold surfaces or completely insulating molds are used and hot fluid directly with the transformed hot sheet 10 pressed in the mold for further forming. As a result, fast forming times, short cooling times, lower energy and tool costs can be achieved.

Anstelle von Warmumformen für die über die Formgrenzen hinaus umzuformenden Werkstückbereiche kann aber auch entsprechend angepaßtes superplastisches Umformen dieser Bereiche oder aber partielles Hochgeschwindigkeitumformen mittels Fluid eingesetzt werden. Der Fachmann kann aufgrund seines Fachwissens das geeignete Vorgehen mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung für starke Umformung auswählen.Instead of hot forming for the over the form boundaries to be reshaped workpiece areas but also appropriately adapted superplastic forming of these areas or partial high speed forming can be used by means of fluid. The person skilled in the art, on the basis of his specialist knowledge, can select the appropriate procedure with a device according to the invention for heavy forming.

Demzufolge ist durch die erfindungsgemässe Vorrichtung das erfindungsgemäße Blech-Umformen einfacher, schneller, mit einfacheren und langsameren und damit preiswerteren Pressen durchzuführen als das bekannte konventionelle Umformen. Mit Pressen kann somit eine kürzere Taktzeit erreicht werden, als bisher üblich, da der wichtigere Taktzeitgeber bisher das Verbringen der ersten Blechform in ein weiteres Formwerkzeug ist.Accordingly, the sheet metal forming according to the invention is easier, faster to perform with simpler and slower and therefore cheaper presses than the conventional conventional forming by the inventive device. With pressing thus a shorter cycle time can be achieved than previously customary, since the more important clock timer so far is the transfer of the first sheet metal mold in another mold.

Die ökonomischen Vorteile der Vorrichtung liegen daher sowohl in den Prozesskosten, als auch bei den Werkzeugkosten, was sie auch für Kleinserien attraktiver macht.The economic advantages of the device are therefore both in the process costs, as well as in tooling costs, which makes them more attractive for small batches.

In 2a–d ist dargestellt, wie ein mechanisch umgeformtes Blech 10 in ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug 20, 22 verbracht und dort warm durch warmes Fluid 24 umgeformt wird. Dazu sind die Fluidkanäle mit Isolation versehen, um das Fluid warm zu halten.In 2a -D is shown as a mechanically formed sheet 10 in an inventive mold 20 . 22 spent there and warm by warm fluid 24 is transformed. For this purpose, the fluid channels are provided with insulation to keep the fluid warm.

In 2b und 2c sieht man das Blech in Anlage an die Fluidzuführung, während in 2d gezeigt ist, wie warmes Fluid das Blech formtreu gegen die Formgravur drückt.In 2 B and 2c you can see the sheet in contact with the fluid supply while in 2d It is shown how warm fluid presses the metal sheet faithfully against the form engraving.

In 3a bis 3b ist eine spezielle Ausführungsform eines Umformwerkzeugs zur Herstellung von Hinterschneidungen im geformten Blech. Deutlich ist zu sehen, dass die Hinterschneidung, die mit einem üblichen Presswerkzeug nicht herstellbar wäre, nun durch Einführen eines Innenhochdruckteils ausgeformt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sind somit Blechformen in Pressverfahren erzielbar, die bisher nicht hergestellt werden konnten.In 3a to 3b is a special embodiment of a forming tool for producing undercuts in the formed sheet metal. It can clearly be seen that the undercut, which would not be producible with a conventional pressing tool, can now be formed by introducing an internal high-pressure part. The device according to the invention thus sheet metal shapes in pressing methods can be achieved, which could not be produced previously.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Blechsheet
2020
Unterwerkzeuglower tool
2222
Oberwerkzeugupper tool
2323
Wärmeisolierungthermal insulation
2424
Fluidfluid
2525
Luftair
3030
Dichtwulstsealing bead

Claims (7)

Vorrichtung zum partiellen Umformen von Blech (10) über die Formgebungsgrenzen hinaus, umfassend erwärmtes Wirkmedium führende Formwerkzeugteile (20, 22) mit Formoberflächen und einem Fluidzuführsystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkmedium führende Formwerkzeugteile (20, 22) derart ausgestaltet sind, dass das Wirkmedium lokal zu einer Teiloberfläche des Bleches (10) geführt wird.Device for partially forming sheet metal ( 10 ) beyond the shaping limits, comprising heated working medium-carrying mold parts ( 20 . 22 ) with mold surfaces and a Fluidzuführsystem, characterized in that the active medium leading mold parts ( 20 . 22 ) are configured such that the active medium locally to a partial surface of the sheet ( 10 ) to be led. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formwerkzeuggravur des Formwerkzeugs (20, 22) mindestens eine Hinterschneidung aufweist, in die Blech (10) durch das Wirkmedium einformbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that a mold engraving of the mold ( 20 . 22 ) at least one Undercut has, in the sheet metal ( 10 ) is einformbar by the active medium. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest die mit dem Blech (10) in Kontakt kommenden Flächen des Formwerkzeugs (20, 22) im wstl. aus thermisch schlecht leitendem oder wärmeisolierendem Material bestehen.Apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least the with the sheet ( 10 ) coming into contact surfaces of the mold ( 20 . 22 ) in the wstl. consist of thermally poorly conductive or heat-insulating material. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, wobei zumindest die mit dem Blech (10) in Kontakt kommenden Flächen des Formwerkzeugs (20, 22) mit thermisch schlecht leitenden oder wärmeisolierendem Material beschichtet sind.Apparatus according to claim 1 to 3, wherein at least the with the sheet ( 10 ) coming into contact surfaces of the mold ( 20 . 22 ) are coated with thermally poorly conductive or heat-insulating material. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Formwerkzeug (20, 22) mindestens ein Unterwerkzeug (20) und ein Oberwerkzeug (22) aufweist.Device according to one of the preceding claims, wherein the molding tool ( 20 . 22 ) at least one lower tool ( 20 ) and an upper tool ( 22 ) having. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidzuführsystem, das Zutritt von Fluid (24) zum Umformen zu mindestens einer Oberfläche des umgeformten Blechs (10) ermöglicht, Fluid (24) nach Zusammenfahren der beweglichen Formwerkzeugteile (20, 22) unter mechanischer Umformung des Blechs in direkten Kontakt auf einen Teil der umgeformten Blechoberfläche Umformdruck ausüben lässt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid supply system, the access of fluid ( 24 ) for forming at least one surface of the formed sheet ( 10 ) allows fluid ( 24 ) after moving together the movable mold parts ( 20 . 22 ) with mechanical deformation of the sheet in direct contact with a part of the deformed sheet surface can exert forming pressure. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug Einrichtungen zum mindestens partiellen Aufheizen des Blechs im Umformbereich aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the tool has means for at least partially heating the sheet in the forming area.
DE200610046305 2006-09-29 2006-09-29 Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits Expired - Fee Related DE102006046305B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610046305 DE102006046305B4 (en) 2006-09-29 2006-09-29 Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610046305 DE102006046305B4 (en) 2006-09-29 2006-09-29 Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006046305A1 DE102006046305A1 (en) 2008-04-03
DE102006046305B4 true DE102006046305B4 (en) 2015-02-12

Family

ID=39134332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610046305 Expired - Fee Related DE102006046305B4 (en) 2006-09-29 2006-09-29 Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006046305B4 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011051943A1 (en) 2011-07-19 2013-01-24 Benteler Automobiltechnik Gmbh Forming tool and method for producing molded components from metal blanks
CN109647961A (en) * 2019-01-22 2019-04-19 吉林大学 A kind of shaping dies of high-speed EMUs aluminum profile covering
CN112058995B (en) * 2020-09-04 2022-08-23 中国航空发动机研究院 Liquid chamber pressure loading interval calculation method and device and storage medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19806761A1 (en) * 1998-02-18 1999-08-19 Volkswagen Ag Seat bowl for vehicle seat
DE19827614B4 (en) * 1998-06-20 2005-08-25 Steinhart, Paul, Dipl.-Ing. Method and device for the production of deep drawn parts
DE4417460B4 (en) * 1994-05-19 2006-08-24 Kleiner, Matthias, Priv.-Doz. Dr.-Ing. Method and device for the production of sheet metal parts by drawing or deep drawing from blanks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4417460B4 (en) * 1994-05-19 2006-08-24 Kleiner, Matthias, Priv.-Doz. Dr.-Ing. Method and device for the production of sheet metal parts by drawing or deep drawing from blanks
DE19806761A1 (en) * 1998-02-18 1999-08-19 Volkswagen Ag Seat bowl for vehicle seat
DE19827614B4 (en) * 1998-06-20 2005-08-25 Steinhart, Paul, Dipl.-Ing. Method and device for the production of deep drawn parts

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006046305A1 (en) 2008-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2851138B1 (en) Partially cooled hot forming tool
DE102009060388A1 (en) Method for sheet deformation, involves heating zone of work piece at high temperature, and inserting heated work piece into heat insulated or heated deformation device
DE102014112244A1 (en) Method and press for producing at least partially hardened sheet metal components
DE102014222476B4 (en) A heat treatment apparatus for hot stamping and molding using the like
DE102007046293A1 (en) Metallblechumformverfahren
DE102007018395A1 (en) Internal high-pressure deforming method for manufacturing steel pipe, involves deforming workpiece in traction by compressing gas, and hardening workpiece by temperature of gas from inner side and temperature of die from outer side, in die
DE102007062233A1 (en) Hardened tubular hollow workpiece producing method, involves expanding workpiece by introducing fluid medium in finished forging, and quenching workpiece in forming tool during expansion by fluid medium
DE102009016654A1 (en) Production process of pipe material
DE102011015732A1 (en) Fluid cooling during hot-blow-forming of metal sheets and tubes
EP1983063B1 (en) Method for moulding and hardening a workpiece made from steel in a stamping machine
DE102016111105B4 (en) MULTIPLE HOT FORMING DEVICE AND MULTIPLE HOT FORMING METHOD USING THE SAME
WO2017186219A1 (en) Method for producing a hollow component, component and press for producing a hollow component
EP3088092B1 (en) Hot forming and press hardening tool and method for operating the hot forming and press hardening tool
DE60306215T2 (en) Method and apparatus for superplastic forming
EP3177416A1 (en) Method for producing hot-formed components
WO2016071042A1 (en) Forming press and method for forming a sheet-like blank composed of metal with two frame parts that are movable towards one another
EP1252947B1 (en) Method for the manufacture of an axle element for a motor vehicle
DE102006046305B4 (en) Device for at least partial forming of sheet metal beyond the known shaping limits
DE102014213196A1 (en) Mold for the production of hot-formed components
EP3212346B1 (en) Molding tool for producing hot-formed components
DE102015215184B4 (en) Tool for heat treatment of undercut components
WO2019048025A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT AND TOOL THEREFOR
EP3122490B1 (en) Method and device for processing magnesium or magnesium alloy extruded profile segments
EP3485992B1 (en) Method for forming a blank of sheet, e.g. a metal plate or hollow body blank as a workpiece in a forming device
EP1848554B1 (en) Method and device for producing components

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: NEIDL-STIPPLER, CORNELIA, DIPL.-CHEM.DR.PHIL.N, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: STS FORMTECHNIK GMBH, AT

Free format text: FORMER OWNER: ELB-FORM GMBH, STS FORMTECHNIK GMBH & CO. KG, , AT

Effective date: 20140721

Owner name: STS FORMTECHNIK GMBH, AT

Free format text: FORMER OWNERS: ELB-FORM GMBH, VANDANS, AT; STS FORMTECHNIK GMBH & CO. KG, VOLTSBERG, AT

Effective date: 20140721

R082 Change of representative

Representative=s name: NEIDL-STIPPLER, CORNELIA, DIPL.-CHEM.DR.PHIL.N, DE

Effective date: 20140721

R018 Grant decision by examination section/examining division
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B21D0026020000

Ipc: B21D0026021000

R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B21D0026020000

Ipc: B21D0026021000

Effective date: 20141027

R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee