DE3325820A1 - Verfahren zum tiefziehen von blech und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zum tiefziehen von blech und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser 2eichen
VPA 82 P 6063 DE01
Verfahren zum Tiefziehen von Blech und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die innere Priorität vom 27. September 1982 der Patentanmeldung
P 32 35 716.8 in der Bundesrepublik Deutschland wird in Anspruch genommen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen von Blech in einen Ziehring mittels eines Ziehstempels, bei
dem das Blech mit einem die Tiefziehstelle umgebenden • Druckkörper gegen den Ziehring gedrückt wird, und eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein solches Verfahren ist bereits üblich. Hierbei wirkt der Druckkörper als Niederhalter für das Blech, das in
kaltem Zustand mit dem Ziehstempel tiefgezogen wird. Der Druck, mit dem der als Niederhalter wirksame Druckkörper
gegen den Ziehring gepreßt wird, kann ferner so hoch gewählt werden, daß das Blech zur Verbesserung
seiner Ziehwilligkeit an der Tiefziehstelle plastifiziert wird.
Trotzdem kann mit diesem üblichen Verfahren ein rißfreies Tiefziehen insbesondere dann nicht erzielt werden,
wenn die Tiefung verhältnismäßig groß sein soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Tiefziehen von Blech anzugeben, mit dem auch verhältnismäßig
große Tiefungen ohne Ausbildung von Rissen im Blech erzielbar sind.
15.07.1983 Wl2 Ant
-Z- VPA 82 P 6063 DS 01
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehstelle des Bleches zum Tiefziehen erhitzt
wird.
5
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Hierdurch wird das Blech örtlich an der Tiefziehstelle auf eine Temperatur erhitzt, bei der es gut verformbar ist, so
daß eine Ausbildung von Rissen während des Tiefziehens auch bei großen Tiefungen ausgeschlossen ist. Nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren kann auch praktisch unabhängig von der Qualität des zu verarbeitenden Bleches rißfrei tiefgezogen
werden. Da das Blech nur örtlich und kurzzeitig erhitzt zu werden braucht, kann außerdem ein Verzundern des
Bleches an Luft und ein Aufheizen der Tiefziehwerkzeuge vermieden werden.
GUnstigerweise kann das Blech im Zentrum der Tiefziehstelle
zwischen dem Ziehstempel auf der einen Blechseite und einem Gegenstempel auf der anderen Blechseite eingespannt
und die Tiefziehstelle des Bleches zum Tiefziehen mit einem elektrischen Strom erhitzt werden, der zwischen
dem Ziehsterapel und/oder dem Gegenstempel einerseits und dem Ziehring und/oder dem Druckkörper andererseits durch
die Tiefziehstelle im Blech fließt.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet,
daß durch einen Ziehring, dem ein Druckkörper zum Haltern des Bleches und ein durch den Druckkörper
geführter Ziehstempel zugeordnet sind, ein Gegenstempel zum Ziehstempel geführt ist, daß Ziehstempel und Gegenstempel
einerseits vom Ziehring und Druckkörper andererseits elektrisch isoliert sind und daß eine elektrische
- ^T - VPA 82 P 6063 DE 01
Stromquelle an den Ziehstempel und/oder an den Gegenstempel einerseits und an den Ziehring und/oder an den
Druckkörper andererseits anschließbar ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt stark schematisiert im Längsschnitt eine Vorrichtung zum Durchfuhren des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 2 zeigt im Schnitt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren tiefgezogenes Blech.
Fig. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist ein metallener Ziehring 2, z.B. aus Stahl, dargestellt, der an einem Metallsockel 3, z.B. aus Stahl,
2Q ausgeformt ist. Dieser Ziehring 3 hat eine vertikale
Ringachse 4. Dem Ziehring 2 ist ein langgestreckter zylinderförmiger
Ziehstempel 5 aus Metall, z.B. Stahl, zuge-1
ordnet, der mit seiner Längsachse koaxial zum Ziehring und in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ist.
Dieser Ziehstempel 5 ist durdi einen ringförmigen Druckkörper
6 aus Molybdän geführt, der ebenfalls koaxial zum Ziehring 2 gegenüber diesem Ziehring 2 angeordnet ist.
Durch eine zum Ziehring 2 koaxiale Durchführung 3a im Metallsockel 3 des Ziehringes 2 ist ein aus einem langgestreckten
Molybdänzylinder bestehender, mit seiner Längsachse zum Ziehring 2 koaxialer Gegenstempel 7
zum Ziehstempel 5 ebenfalls in Richtung seiner Längsachse verschiebbar angeordnet. Gegenüber dem Metall-
lc
VPA 82 P 6 O 6 3 DE 01
sockel 3 ist der Gegenstempel 7 durch eine in die Durchführung 3a eingesetzte Hülse 8 aus Isolierstoff,
z.B. keramischem Werkstoff, elektrisch isoliert. Desgleichen ist auch der Ziehstempel 5 gegenüber dem Druckkörper
6 und dem Metallsockel 3 mit dem Ziehring 2 elektrisch isoliert. Die Verschiebbarkeit des Gegenstempels
auf den Ziehstempel 5 zu ist durch einen Flansch 7a am Gegenstempel 7 begrenzt, mit dem dieser Gegenstempel 7
außen an der Hülse 8 anschlägt, die ebenfalls durch einen Flansch 8a, der im Metallsockel 3 eingebettet ist,
gegen Verschieben auf den Ziehstempel 5 zu gesichert ist.
Die Sekundärwicklung eines Transformators 9 ist über einen Schalter 10 mit einer Anschlußleitung am Zieh-
-j5 stempel 5 und mit der anderen Anschlußleitung am Metallsockel
3 des Ziehringes 2 angeschlossen.
Der Ziehstempel 5 und der ihm zugeordnete Gegenstempel 7
können jeder beispielsweise mit einem nicht dargestellten Pneumatik-Zylinder in Richtung ihrer Längsachsen betätigt
werden. Beide Pneumatik-Zylinder sind an demselben, ebenfalls nicht dargestellten Stativ starr befestigt,
an dem auch der Metallsockel 3 befestigt ist. Der eine Pneumatik-Zylinder übt auf den Ziehstempel 5 einen zum
Gegenstempel gerichteten Druck Fc in Richtung der Längsachse
des Ziehstempels 5 aus und der andere Pneumatik-Zylinder einen Gegendruck F« auf den Gegenstempel 7 in
Richtung der Längsachse dieses Gegenstempels 7.
Ein 0,55 mm dickes Blech 11 aus einer Zirkonium-Zinn-Legierung
(Zircaloy) wird zwischen einer flachen Kontaktfläche 2a an einer Stirnseite des Ziehringes 2 und einer
ebenfalls flachen Anlagefläche 6a an einer Stirnseite
Ί-
VPA 82 P 6063DE οι
des ringförmigen Druckkörpers 6 angeordnet und mit
Hilfe einer nicht dargestellten, auf den Druckkörper 6 mit einem zu der Kontaktfläche 2a und der Anlagefläche
6a senkrechten Druck Fg einwirkenden Preßvorrichtung
unter Ausbildung eines elektrischen Druckkontaktes zwischen der Kontaktfläche 2a des Ziehringes
und dem Blech 11 gegen den Ziehring 2 gepreßt. Sodann werden der Ziehstempel 5 im Zentrum der Tiefziehstelle
11a des Bleches 11 mit dem Druck Fc gegen das Blech 11
und der Gegenstempel 7 mit dem Flansch 7a mit dem Druck (F7 - F5) gegen die Hülse 8 gepreßt. Zunächst ist der
Gegendruck F„ auf den Gegenstempel 7 größer als der
Druck Fc auf den Ziehstempel 5. Dadurch wird ein einwandfreier
elektrischer Druckkontakt zwischen der Kontaktfläche 5a an der Stirnseite des Ziehstempels 5 und dem
Blech 11 hergestellt. Zugleich wird aber auch ein Kaltziehen des Bleches 11 an der Tiefziehstelle 11a in den
Ziehring 2 vermieden.
Hierauf wird der Schalter 10 kurzzeitig geschlossen und die Tiefziehstelle 11a des Bleches 11 durch elektrischen
Strom erhitzt, der zwischen der Kontaktfläche 5a des Ziehstempels 5 mit dem Blech 11 und der Kontaktfläche 2a
des Ziehringes 2 mit dem Blech 11 gleichmäßig verteilt durch das Blech 11 fließt und dieses gleichmäßig erhitzt.
Nach dem Öffnen des Schalters 10 wird der Gegendruck Fy
verringert und/oder der Druck F= erhöht, so daß das Blech 11 an der noch heißen Tiefziehstelle 11a in den
Ziehring 2 tiefgezogen wird. Erforderlichenfalls kann
dieser Tiefziehvorgang auch bei geschlossenem Schalter
d.h. bei fortdauerndem Erhitzen des vom elektrischen Strom durchflossenen Bleches 11 an der Tiefziehstelle 11a
durchgeführt werden. Schließlich ergibt sich an der Tiefziehstelle 11a eine in Fig. 2 dargestellte Warze 11b.
- $f- "VPA 82 P 6063 DE 01
Die Vorrichtung nach Fig. 3, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind,
weist ebenfalls einen Ziehring mit vertikaler Ringachse 4 auf, dieser Ziehring besteht jedoch aus einem elektrisch
nicht leitenden Werkstoff, z.B. aus einem keramischen Werkstoff. Koaxial zum Ziehring 2 ist ebenfalls
ein ringförmiger Druckkörper 6 aus keramischem Werkstoff oder auch aus Metall, z.B. Molybdän, gegenüber dem
Ziehring 2 vorgesehen. Ziehring 2 und Druckkörper 6 haben an sich gegenüberliegenden Stirnseiten flache Anlageflächen
2a bzw. 6a, zwischen denen das Blech 11 aus einer Zirkonium-Zinn-Legierung angeordnet ist. Dem Ziehring
2 ist ebenfalls ein langgestreckter zylinderförmiger Ziehstempel 5 aus Metall, z.B. Stahl, mit einem nicht
dargestellten Pneumatik-Zylinder zugeordnet, der mit seiner Längsachse koaxial zum Ziehring 2 und zum ringförmigen
Druckkörper 6 ist und der durch diesen ringförmigen Druckkörper 6 in Richtung seiner Längsachse
verschiebbar geführt ist.
Hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise unterscheidet sich
die Vorrichtung nach Fig. 3 von der Vorrichtung nach Fig. 1 dadurch, daß im Ziehring 2 koaxial zu diesem
Ziehring 2 eine Induktionsspule 12 angeordnet ist, deren Zuleitung 13 jeweils quer durch den Ziehring 2 nach
außen geführt und über einen Schalter 14 an einem Hochfrequenzgenerator 15 angeschlossen sind. Am dem Druckkörper
6 zugewandten Ende weist die Spule 12 einen kegelstumpfförmigen Konzentrator 16 auf, der aus einem
elektrisch leitenden, z.B. aus Kupfer bestehendem Blech besteht und mit einem durchgehenden Trennschlitz 17 in
axialer Richtung versehen ist. Der Ziehstempel 5 ist mit
VPA 82 P 6063 DE
einem Querstift 18 versehen, der beim Tiefziehen des
Bleches 11 am ringförmigen Druckkörper 6 anschlägt und somit eine vorgegebene Tiefung einhält.
In der Vorrichtung nach Fig. 3 wird die Tiefziehstelle
11a des Bleches 11 mit Hilfe eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes erhitzt, das nach dem kurzzeitigen
Schließen des Schalters 14 mit der Induktionsspule 12 erzeugt wird und die Tiefziehstelle 11a des
Bleches 11 erfaßt.
Nach dem Öffnen des Schalters 15 wird der Ziehstempel 5 in axialer Richtung auf den Ziehring 2 zu mit einer
Kraft Fc verschoben und eine rißfreie Warze entsprechend
der Warze 11b in Fig. 2 an der Tiefziehstelle 11a im
Blech 11 erzeugt.
Im oben angegebenen 0,55 mm dicken Blech aus einer Zirkonium-Zinn-Legierung konnten auf diese Weise rißfrei
Warzen 11b mit einer Tiefe von 1,6 mm und einem Basisdurchmesser von 5,5 mm hergestellt werden. Derartige
mit Warzen 11b versehene Bleche werden für die Herstellung von Abstandshaltern in Kernreaktorbrennelementen
verwendet, in denen die mit Kernreaktorbrennstoff gefüllten Brennstäbe außen an diesen Warzen
anliegen.
5 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
Claims (5)
- -JST - VPA 82 P 6063 DE PatentansprücheM.JVerfahren zum Tiefziehen von Blech in einen Ziehring mittels eines Ziehstempels, bei dem das Blech mit einem die Tiefziehstelle umgebei den Druckkörper gegen den Ziehring gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehstelle (11a) des Bleches (11) zum Tiefziehen erhitzt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeidi net, daß das Blech (11) im Zentrum der Tiefziehstelle (11a) zwischen dem Ziehstempel (5) auf der einen Blechseite und einem Gegenstempel (7) auf der anderen Blechseite eingespannt wird und daß die Tiefziehstelle (11a) des Bleches (11) mit einem elektrischen Strom erhitzt wird, der zwischen dem Ziehstempel (5) und/oder dem Gegenstempel (7) einerseits und dem Ziehring (2) und/oder dem Druckkörper (6) andererseits durch die Tiefziehstelle (11a) im Blech (11) fließt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehstelle (11a) mit Hilfe eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes erhitzt wird, das mit einer Induktionsspule (12) erzeugt wird.
- 4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Ziehring (2), dem ein Druckkörper (6) zum Haltern des Bleches (11) und ein durch den Druckkörper (6) geführter Ziehstempel (5)- Jf · VPA 82 P 6063 DE 01zugeordnet sind, ein Gegenstempel (7) zum Ziehstempel (5) geführt ist, daß Ziehstempel (5) und Gegenstempel (7) einerseits vom Ziehring (2) und Druckkörper (6) andererseits elektrisch isoliert sind und daß eine elektrische Stromquelle (9) an den Ziehstempel (5) und/oder an den Gegenstempel (7) einerseits und an den Ziehring (2) und/oder an den Druckkörper (6) andererseits anschließbar ist,
- 5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ziehring (2), dem ein Druckkörper (6) zum Haltern des Bleches (11) und ein durch den Druckkörper (6) geführter Ziehstempel (5) zugeordnet sind, eine Induktionsspule (12) angeordnet ist.
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