DE19909924A1

DE19909924A1 - Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen

Info

Publication number: DE19909924A1
Application number: DE1999109924
Authority: DE
Inventors: Armin Zuber; Wulf Leitermann; Alexander Hoffmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-03-06
Filing date: 1999-03-06
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-03-07
Also published as: DE19909924C2

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofils in einem Umformwerkzeug, bei dem ein Fluid mit hohem Druck in das Hohlprofil eingebracht wird, um dieses über eine plastische Verformung von einem Ausgangszustand (Istmaß) in einen Endzustand (Nennmaß) zu bringen, zeichnet sich dadurch aus, daß ein Untermaß (Differenz zwischen Nennmaß und Istmaß) unabhängig von den weiteren Hohlprofil-Abmessungen als absolutes Maß vorgegeben wird. DOLLAR A Gegenüber der Vorgabe eines prozentualen Untermaßes wird dabei erreicht, daß das Hohlprofil nach erfolgter Umformung in sämtlichen Wandbereichen das geforderte Nennmaß erreicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Innenhochdruck-Umfor men eines Hohlprofiles in einem Umformwerkzeug, wobei ein Fluid mit ho hem Druck in das Hohlprofil eingebracht wird, um dieses über eine plasti sche Verformung von einem Ausgangszustand (Istmaß) in einen Endzustand (Nennmaß) zu bringen.

Das Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen ist sowohl in der allgemei nen Literatur als auch in der Patentliteratur eingehend beschrieben und ge würdigt worden. Beispielhaft sei hier auf die DE 44 41 192 C2 verwiesen, die sich der Aufgabe widmet, die Verfahrensweise so auszugestalten, daß eine exakte Regelung der Umformparameter, insbesondere des Innendruckes, erfolgen kann.

Das Innenhochdruck-Umformen wird beispielsweise auch zum Kalibrieren von Strangpreßprofilen eingesetzt. Da solche Profile nur mit einer begrenz ten maßlichen Genauigkeit gefertigt werden können, ist eine nachfolgende Kalibrierung häufig unumgänglich. Zu diesem Zweck wird das Strangpreß profil beträchtlich unter dem geforderten Nennmaß gefertigt (Untermaß!), um beim nachfolgenden Innenhochdruckumformen eine Verformung im plasti schen Bereich zu gewährleisten.

Nach bekanntem Stand der Technik wird ein der Bauteilgeometrie entspre chendes prozentuales Untermaß gewählt. Nun wurde erkannt, daß diese Vorgehensweise nicht immer geeignet ist, beim Umformen eine Dehnung im plastischen Bereich in einem Maße zu ermöglichen, wie sie zum Erreichen des Nennmaßes nötig wäre. Anhand Fig. 1 läßt sich dies näher erläutern:

Dabei ist ein Hohlprofil 1, hier mit einen Steg 2 versehen, in ein Werkzeug 3 eingelegt, wobei die Hohlräume von einem Fluid mit hohem Druck P_I beaufschlagt werden, um das Hohlprofil 1 letztlich so weit aufzuweiten, daß es sich an die Innenwand 4 des Werkzeuges 3 anlegt. Wie der mit strichpunktierten Linie 5 angedeutete Endzustand des Hohlprofiles 1 verdeutlicht, gelingt dies mit der Vorgehensweise nach dem Stand der Technik nicht in optimaler Weise.

So legen sich bei steigendem Fluiddruck P_I zunächst die mittigen Abschnitte der Seitenwände (9-12) an die Werkzeuggravur an. Aufgrund des hohen Fluiddruckes P_I und der damit verbundenen Normalkraft F_N, die für eine große Reibungskraft zwischen Hohlprofil 1 und Werkzeug-Innenwand 4 sorgt, kommt es an diesem tribologischem System zum Haften der Seitenwände 9-12 an der Werkzeuggravur. Die Folge ist, daß sich der Materialfluß nicht über die gesamte Breite einer jeden Seitenwand 9-12 vollzieht. Bei der Umformung kommt es daher nur im kantennahen Bereich 6, in dem geringere Reibungskräfte herrschen, zum Fließen des Werkstoffes.

Wird ein prozentuales Untermaß gewählt, so bezieht man den Prozeß der plastischen Verformung auf die gesamte Breite einer Seitenwand 9-12. Es wird damit nicht berücksichtigt, daß sich die Formänderung zum Ausbilden der Kanten 7 nur in einem bestimmten Bereich (kantennaher Bereich 6) voll zieht. Es ergibt sich der Nachteil, daß sich das Hohlprofil 1, insbesondere jedoch die Kanten 7, nicht richtig ausformen.

Liegt ein Mehrkammerprofil vor, wie aufgrund des vorhandenen Steges 2 gemäß Fig. 1 der Fall, so ergeben sich weitere nachteilige Auswirkungen. Bei der herkömmlichen Ausführung des Steges 2 ergibt sich, daß sich dieser bei der Innenhochdruckumformung geringfügiger verformt als die äußere Hohlprofilwandung. Die Folge ist, daß sich das Hohlprofil 1 nicht symme trisch umformt. Im Anschlußbereich 8 des Steges 2 entsteht eine nach innen gewölbte Vertiefung, der Steg 2 hält die Hohlprofilwandung während des Innenhochdruckumformens zurück.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfahrensweise zum Innen hochdruckumformen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 in der Weise weiterzubilden, daß das Hohlprofil 1 nach erfolgter Umformung in sämtlichen Wandbereichen das geforderte Nennmaß erreicht.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Kennzeichen des Patentanspruches 1 zu sehen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfin dungsgemäßen Verfahrensweise sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Istmaß des Hohlprofiles 1 ist also so gewählt, daß bei der Innenhoch druckumformung noch so viel Freiraum verbleibt, daß das Hohlprofil 1 bis in den plastischen Bereich gedehnt werden kann. Andererseits ist der Freiraum nicht zu groß gewählt, so daß nicht die Gefahr besteht, daß zu viel Material dem kantennahen Bereich 6 zufließen müßte. Dies würde den Nachteil nach sich ziehen, daß sich die Hohlprofilwandung im Kantenbereich einschnürt.

Wie erwähnt ist der kantennahe Bereich 6, in dem das Material nachfließen kann, begrenzt. In Versuchen hat sich gezeigt, daß dieser Bereich 6 etwa 15 mm breit ist. Dabei ist es unerheblich, welche Abmessungen das Hohlprofil 1 ansonsten aufweist. Um bei der Innenhochdruckumformung eine plastische Formänderung zu erreichen, sollte beispielsweise das Material des Hohlprofiles 1 eine Dehnung von 0,5% erfahren. Demzufolge wäre aufgrund der Beziehung
ΔI = ε × I₀
(ΔI = Differenz von Istmaß zu Nennmaß, ε = Dehnung in Prozent, I₀ = Breite des in die Kante 7 nachfließenden kantennahen Bereiches 6 des Hohlprofiles 1)
ein absolutes Untermaß von etwa 0,75 mm angebracht. Auch mit 0,5 mm und 1,0 mm sind noch gute Ergebnisse erzielbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird, wie in Fig. 2 schematisch ange deutet, bei Mehrkammerprofilen der Steg 2 so ausgeführt (etwas breiter als die Seitenwände 9, 10), daß dieser recht nahe an die Hohlprofil-Innenwand 4 herangeführt wird und sich damit bei der späteren Innenhochdruc kumformung ein geringerer Umformweg für den Steg 2 ergibt.

Claims

1. Verfahren zum Innenhochdruck-Umformen eines Hohlprofiles in einem Umformwerkzeug, wobei ein Fluid mit hohem Druck in das Hohlprofil ein gebracht wird, um dieses über eine plastische Verformung von einem Ausgangszustand (Istmaß) in einen Endzustand (Nennmaß) zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Untermaß (Differenz zwischen Nenn maß und Istmaß) unabhängig von den weiteren Hohlprofil-Abmessungen als absolutes Maß vorgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Untermaß von 0,5 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,75 mm gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß bereich eines Steges (2) an eine Hohlprofilwand (11, 12) ein geringeres Untermaß gewählt wird.