DE69704400T2 - Verfahren zum Formen eines konkaven Behälters aus einer Blechplatine - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Metallflaschen, bestimmt für die Aufnahme von Flüssigkeiten unter Druck, wie zum Beispiel Flüssiggas.
• Diese Flaschen bestehen aus einem zumeist zylindrischen Körper mit konkavem Deckel und Boden. Sie können aus zwei Teilen hergestellt werden - zwei Halbschalen, die miteinander verschweißt werden - oder aus drei Teilen - zwei Halbschalen, die mit einem Ring verschweißt werden. Jede Halbschale besteht aus einem konkaven Teil, der durch einen zylindrischen Hals von unterschiedlicher Länge verlängert wird.
• Die vorliegende Erfindung betrifft dabei ein Formgebungsverfahren für einen konkaven Behälter, ausgehend von einer zugeschnittenen Ziehplatine beziehungsweise einer Ronde (runde Blechscheibe).
• Bekannt sind Verfahren zum Tiefziehen eines Bleches, das von Niederhaltern gehalten wird, durch einen Stempelzug. In einem solchen Fall wird das Metall stark beansprucht. Das hat eine Erhöhung seiner Härte und folglich eine Verringerung seiner Elastizität zur Folge, das heißt seiner Fähigkeit, einer bestimmten elastischen Dehnung standzuhalten, wie das in vielen Anwendungsbereichen erforderlich ist, insbesondere für Druckgefäße. Aus diesem Grunde muss das Blech nach dem Tiefziehen thermisch behandelt werden, um ihm einige seiner ursprünglichen mechanischen Eigenschaften wieder zurückzugeben.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für die Formung eines konkaven Behälters aus einer Ziehplatine vorzuschlagen, das das Blech nur minimal beansprucht, so dass die anschließende thermische Behandlung nicht mehr erforderlich ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Die DE-2450624-A beschreibt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt, dass das Blech, das auf diese Weise ohne überhöhte Beanspruchungen tiefgezogen wurde, Kennziffern für die Elastizitäts- und Dehngrenze sowie für die Bruchfestigkeit aufweist, die in befriedigenden Bereichen liegen.
• Dabei ist zu beachten, dass erfindungsgemäß mehrere Stempelzüge vorgesehen sind, das heißt mindestens zwei.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung wird der Randbereich während des letzten Zuges nur ganz am Anfang des Zuges durch einen Niederhalter gehalten, bevor sich die Ziehplatine ganz an den zugehörigen Stempel anlegt.
• Empfohlen wird die Formung der Ziehplatine in drei Stempelzügen.
• Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand mehrerer in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Flaschenformen, deren Halbschalen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Halbansicht des Querschnitts einer ersten Flaschenform, die aus zwei Teilen gefertigt wurde;
• Fig. 2 eine Halbansicht des Querschnitts einer zweiten Flaschenform, die aus drei Teilen gefertigt wurde und
• Fig. 3-5 die drei aufeinanderfolgenden Züge des Tiefziehens der Halbschalen für die Flaschen gemäß Fig. 1 und 2.
• Die Flaschen, die nun sowohl in ihrem Aufbau wie auch in ihrem Herstellungsverfahren beschrieben werden, wurden aus einer zugeschnittenen Metallscheibe gefertigt, zum Beispiel aus Stahl oder aus Aluminium, hier von geringer Stärke (einige Millimeter und sogar noch weniger) und mit einem Durchmesser von jeweils einigen hundert Millimetern.
• Die Flasche in Fig. 1 besteht aus einem insgesamt zylindrischen Körper 1, der sich aus zwei miteinander verschweißten Halbschalen 2 und 3 zusammensetzt. Jede der Halbschalen wird gebildet aus einem konkaven Teil 4 und einem zylindrischen Hals 5, der den Randbereich des konkaven Teils verlängert. Die beiden Halbschalen 2 und 3 werden an ihren Hälsen durch eine Schweißnaht 22 miteinander verbunden. Diese sollte vorzugsweise mit Laser ausgeführt werden, um örtliche Spannungen zu vermeiden.
• Die Flasche ist mit einem Fuß 19 versehen, der die Grundplatte bildet. Der Fuß besteht in diesem Fall aus thermoplastischem Material, das recycelt werden kann. Mit seiner Form bildet er das Gegenstück zum konkaven Teil 4 der Halbschale 3 und ist mit diesem verklebt. Ebenfalls aus thermoplastischem Material besteht der zum Anfassen vorgesehene Tragehals 20 mit seinem ringförmigen Teil 23, in dem sich die Grifföffnungen 21 befinden. Auch er ist mit der Flasche verklebt. Der Fuß und der Tragehals können aus Metall oder jedwedem anderen Material sein, das mit der Flasche durch Beschlagen, Verkleben, Verschweißen oder durch eine andere Befestigungsart verbunden wird.
• Die Flasche in Fig. 2 ist der in Fig. 1 sehr ähnlich, so dass die gleichen Teile der beiden Flaschen mit den gleichen Nummern bezeichnet wurden. Im Unterschied zu der Flasche in Fig. 1 besteht die in Fig. 2 aus drei Teilen, denn die beiden Halbschalen 11 und 12 sind durch einen Ring 6 miteinander verbunden. Die Halbschalen 11 und 12 haben den gleichen konkaven Teil 4, dieser ist aber durch einen viel kürzeren Hals 5 im Randbereichs verlängert.
• Der Ring 6 wird aus einer rechteckigen Blechscheibe gefertigt, deren Ränder 7 und 8 nach dem in diesem Fall Biegen der Scheibe miteinander verschweißt werden. Zur Herstellung des Ringes 6 wären ebenso auch Verfahren wie das Rollbiegen oder Prägewalzen einer Blechscheibe oder ein beliebiges anderes Verfahren möglich.
• Die beiden Halbschalen 11 und 12 bilden den Deckel beziehungsweise den Boden und sind durch die Schweißnähte 9 und 10 mit dem Ring 6 verbunden.
• Nachfolgend wird das Formgebungsverfahren für die Halbschalen 2, 3, 11 und 12, die als konkave Behälter betrachtet werden, ausgehend von einer Blechplatine 18 oder genauer gesagt, einer Ausgangsronde, beschrieben. Sie werden hier in drei Tiefziehzügen mit den drei Stempeln 16, 16A und 16B und den dazugehörigen Ziehringen sowie den Niederhaltern 13, 14 und 15 hergestellt.
• Für den ersten Zug, dargestellt in der Fig. 3, wird bei geöffnetem Umformwerkzeug die Blechplatine 18 auf den Ziehring gelegt. Der Niederhalter 13 wird heruntergelassen und übt zunächst einen leichten Druck auf einen Randbereich 24 der Blechplatine aus. Anschließend werden der Niederhalter 13 und der Stempel 16 abgesenkt, um einen stärkeren Druck auszuüben und die Blechplatine 18 gegen den Matrizenboden im Umformwerkzeug zu pressen.
• Während dieses ersten Zuges wird der Randbereich 24 der Blechplatine 18, der vom Niederhalter 13 gehalten wird, in einem ersten Winkel α zur Ausgangsebene 25 der Blechplatine 18 gebogen. Der Stempel 16 weist ebenso wie die dazugehörige, nicht dargestellte Matrize eine Rundung der Fläche 17 auf, die so ausgebildet ist, dass sich die Flächen 17 und 26 des Stempels 16 und des Niederhalters 13 am Ende des Zuges gegenseitig ergänzen, oder anders gesagt, dass die Flächen der beiden Teile eine einheitlich geformte Oberfläche bilden. Bei diesem ersten Zug wird der Randbereich 24 also rings um einen mittleren Abschnitt 27 der Blechplatine 18 herum in eine Richtung aufgerichtet. Dann wird das Umformwerkzeug geöffnet, um den nächsten Zug durchzuführen.
• Der zweite Zug dient einerseits dazu, die Aufrichtung des Randbereichs 24 um den mittleren Abschnitt 27 herum zu verstärken, und andererseits die Rundung dieses mittleren Abschittes 27 weiter herauszuarbeiten.
• In diesem zweiten Zug, der in Fig. 4 dargestellt ist, wird der Randbereich 24 durch den Niederhalter 14 mit der Fläche 28 gehalten und zwischen Matrize und Stempel in einem zweiten Winkel β zur Ausgangsebene 25 der Blechplatine 18 hochgebogen, wobei
• β > α
• ist.
• Die Fläche 29 des Stempels 16A weist im Vergleich zur Fläche 17 des Stempels 16 eine stärkere Wölbung auf, und zwar in der Form, dass am Ende des Zuges die Flächen 28 und 29 des Niederhalters und des Stempels wiederum eine durchgehende Oberfläche bilden.
• Der dritte Zug, der in Fig. 5 dargestellt ist, ist hier der letzte und unterscheidet sich von den beiden ersten dadurch, dass der Randbereich 24 bei diesem Zug in die Vertikale hochgezogen wird, also über die beiden Winkel α und β der vorherigen Züge hinaus in einen Winkel von 90º aufgerichtet wird, wobei die Winkel α und β im angeführten Beispiel etwa 35º beziehungsweise 50º betragen.
• Der so aufgerichtete Randbereich 24 bildet nun den zylindrischen Hals 5 der Halbschale. Hier dient der Niederhalter 15 nur dazu, den Randbereich 24 zu Beginn des Zuges zu halten. Sein Abstand zur Matrize 30 ist so bemessen, dass sich das Blech dann unter der Wirkung des Stempels 16B unterhalb des Niederhalters 15 völlig an die Matrize 30 anlegen kann.
• Man beachte, dass die Wölbung des Stempels 16B und der Matrize 30 praktisch nicht stärker ist als die des Stempels 16A. In den Fig. 4 und 5, die den zweiten und dritten Zug darstellen, ist die Blechplatine übrigens zu Beginn des Zuges gestrichelt dargestellt. Während des zweiten Zuges erreicht der mittlere Abschnitt 27 praktisch seine endgültige Rundung, während der Randbereich 24 fortschreitend in den drei Zügen aufgerichtet wird.
• Dabei ist festzustellen, dass man die Halbschalen je nach den Gegebenheiten auch in zwei oder mehr als drei Zügen herstellen könnte.
• Da das Blech während seiner Formung nur in sehr geringem Maße beansprucht wird und demzufolge keine thermische Nachbehandlung durchlaufen muss, wäre es auch möglich, es vorher mit einem Rostschutz-Überzug zu versehen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Formen eines konkaven Behälters (4) aus einer Blechplatine (18), wobei das Verfahren ausschließlich bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird, und wobei die Blechplatine (18) mit einer Kontur versehen wird, indem ein Randbereich (24) mit Niederhaltern (13 bis 15) im Verlaufe von mehreren Zügen von Stempel (16, 16A, 16B) gehalten wird, um den Randbereich (24) um einen mittleren Abschnitt (27) der Platine herum aufzurichten, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Niederhalter und jeder zugehörige Stempel (13, 16; 14, 16A) am Ende eines Zuges, mit Ausnahme des letzten, einen stetigen Oberflächenverlauf (26, 17; 28, 29) aufweist und alle Züge der Stempel (16, 16A, 16B) relative Aufrichtungen des Randbereiches (24) ausschließlich in die gleiche Richtung nach sich ziehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (24) bei dem letzten Zug durch einen Niederhalter (15) nur ganz am Anfang des Zuges gehalten wird, bevor sich die Blechplatine (24, 27) an den zugehörigen Stempel (16B) anlegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (24) um 90º aufgerichtet wird, um einen zylindrischen Hals (5) nach Art einer Halbform zu bilden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatine (18) in drei Zügen von Stempeln (16, 16A 16B) mit einer Kontur versehen wird.