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WO2012076111A2 - Verfahren zum umformen eines rohrabschnittes - Google Patents

Verfahren zum umformen eines rohrabschnittes Download PDF

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WO2012076111A2
WO2012076111A2 PCT/EP2011/005734 EP2011005734W WO2012076111A2 WO 2012076111 A2 WO2012076111 A2 WO 2012076111A2 EP 2011005734 W EP2011005734 W EP 2011005734W WO 2012076111 A2 WO2012076111 A2 WO 2012076111A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
forming
workpiece
inwardly projecting
material thickening
collar
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/005734
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English (en)
French (fr)
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WO2012076111A3 (de
Inventor
Werner HÜTTER
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.)
Leifeld Metal Spinning GmbH
Original Assignee
Leifeld Metal Spinning 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.)
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Publication date
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Priority to CN201180059201.3A priority patent/CN103402664B/zh
Priority to RU2013125001/02A priority patent/RU2013125001A/ru
Priority to US13/992,214 priority patent/US9233412B2/en
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    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/04—Reducing; Closing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/04—Reducing; Closing
    • B21D41/045—Closing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a tubular container, in which a bottom is formed with an opening and with an inwardly projecting collar, according to the preamble of claims 1 and 13. Furthermore, the invention relates to an apparatus for forming a workpiece, in particular a Pipe section, according to the preamble of claim 15.
  • the generic device comprises a machine bed with a longitudinal axis, arranged along the longitudinal axis and rotatably driven work spindle, which is designed to receive the workpiece as a hollow shaft, a forming roller for forming the workpiece, wherein the forming roller along the longitudinal axis and along a transverse axis movable and to a pivot axis is rotatable.
  • a generic method and a generic device can be used in particular in the production of containers, in particular pressure vessels.
  • a container bottom is formed with an inwardly projecting collar.
  • inwardly projecting collar By inwardly projecting collar, the storage volume of the container can be increased while maintaining its overall height or overall width.
  • containers in particular pressure containers, with one or more outwardly projecting collars, in the collar, for example, a threaded connection can be introduced.
  • a method for producing a pressure vessel with an outwardly projecting collar is described for example in DE 33 21 363 A1.
  • the production of the bottom and the collar is carried out by means of a pressing method on a swivel molding press machine.
  • a pusher roll is fed along a curved path onto a tubular workpiece to form the container bottom. to shape that.
  • a special shape of the spinning roller at the end of Zustellvorgangs an outwardly projecting bottleneck is formed.
  • a generic method is described in DE 196 07 010 C1.
  • an axial end of a workpiece is introduced into a workpiece holder of a rotationally driven mold and shaped by pressing.
  • a pressing pressure is generated, which leads to a flow of the material of the workpiece.
  • the flowing material is directed inwards, so that a collapsed into the workpiece interior collar is formed.
  • the invention is based on the invention to improve a generic method and a generic device such that a particularly economical forming of a workpiece to form an inwardly projecting collar can be performed.
  • the method according to the invention is characterized in that a tube section is set in rotation as the starting workpiece, that the tube section is retracted by means of a forming roller, wherein the bottom is formed by the retraction that an inwardly projecting material thickening is formed in the bottom and that in the region of the inwardly projecting material thickening an opening is introduced into the ground, wherein at least part of the inwardly projecting material thickening of the inwardly projecting collar is formed.
  • a first basic idea of the invention is to produce the floor with inwardly projecting or inverted collar substantially by a Einziehmaschine.
  • a pipe section by means of a forming roller which may be referred to in particular as Einziehrolle retracted, so reduced the diameter of the pipe section.
  • the starting workpiece or preform for the method according to the invention is a workpiece having a pipe section, that is to say an at least partially tubular workpiece.
  • the tube section of the workpiece to be formed may have a cylindrical shape.
  • the pipe section at least partially a non-cylindrical shape, such as profiles, for example, with longitudinal and / or circumferential grooves, thickening, or conical and / or curved sections having.
  • a second basic idea of the invention is to form a bottom during or after drawing in with a material thickening or accumulation of material projecting into the workpiece interior and thus to form a thickened region of the bottom or a thickened pole cap.
  • the bottom of the workpiece is thus thickened targeted in a defined area.
  • the floor thus formed thus has a greater wall thickness in a region in which the opening is to be formed with the inwardly projecting collar, as the adjacent areas of the bottom, wherein the increased wall thickness by a defined, limited to a predetermined range, in the interior of the pipe section protruding material collection is formed.
  • the accumulation of material or material thickening, which protrudes inwardly in the direction of the pipe section forms the material for the collar to be formed.
  • the collar is formed in that an opening is made in the material accumulation in such a way that an annular collar or neck is formed by the remaining material of the material accumulation.
  • the floor may in particular be an upper or lower floor of a pressure vessel.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a container, in particular a pressure vessel, in which a bottom is formed with an opening and with an inwardly projecting collar.
  • the bottom of the container can be made by a method of forming a pipe section. It is provided in particular that a remaining part of the pipe section or of the at least partially tubular workpiece forms a container wall of the container.
  • the retraction takes place by multiple pivoting movements of the forming roller along respectively different pivoting curves. The soil is thus formed by repeatedly overflowing the forming roller and thereby successively retracted further. During the pivoting movements of the forming roller, it is repeatedly moved along curved tracks whose radius is increasingly reduced in the direction of the initially open end of the pipe section obliquely inwards.
  • the bottom is closed before the introduction of the opening by the retraction, in particular gas-tight.
  • From the pipe section is thus made by drawing first a workpiece shape with a closed bottom.
  • the forming roller is preferably delivered so far inward, ie in the direction of an axis of rotation of the workpiece, and the tube section is drawn in so far that a contact of the material is produced in the region of the axis of rotation and thus a closed bottom is formed.
  • the forming roller is thus so far fed radially when retracting until a closed bottom area is formed.
  • the thickening of the material can be at least partially formed even before the closing of the floor.
  • a simple possibility of producing the inwardly projecting material thickening is that to form the inwardly projecting material thickening material is moved from an outer region of the pipe section and / or the soil in a central region of the soil. Under the outside area is to be understood in particular a radially outer region of the pipe section and / or the bottom.
  • the center region refers to a region of the bottom about an axis of rotation of the pipe section or of the workpiece.
  • the displacement of the material can be carried out in particular by a curved delivery of the forming roller.
  • the inwardly projecting frusto-conical material thickening is at least partially made during retraction.
  • the pivoting curves, along which the forming roller are moved for retraction are adapted so that a desired shape is achieved with a predetermined wall thickness profile of the floor.
  • the inwardly projecting material thickening can be produced in a particularly advantageous manner by first forming an outwardly protruding thickening of the material and then subsequently converting the material thickening projecting outwards into the inwardly projecting material thickening.
  • the outwardly protruding material thickening can be easily produced by an appropriate choice of the pivoting curves of the forming roller.
  • the outwardly protruding material thickening can then be converted by forming into an inwardly projecting material thickening.
  • the outwardly protruding material thickening is already at least partially produced during the drawing.
  • This can be achieved by a suitable shape of the pivoting curves along which the forming roll is moved for drawing.
  • the pivoting curves can in particular be designed so that a pivoting radius of the forming roller is increased in the region of the material accumulation to be formed.
  • the deformation of the outward material thickening in the inwardly projecting material thickening can be advantageously effected by an axial advancement of a forming tool.
  • the forming tool may be a different tool from the forming roller.
  • the forming roller is used as the forming tool, with which also the drawing takes place. This is a particularly economical method. This is delivered axially, so that material of the soil flows axially inwards and so the inwardly projecting, frusto-conical material thickening is formed, which has a thickness in the axial direction, which at least the 2-, 4- or 5 times the original wall thickness.
  • the soil for the enrichment of material in the region of the inwardly projecting material thickening is pre-stamped from the outside.
  • a Such pre-embossing can in particular be effected by impressing material from outside, for example by means of a lance, in particular a truncated cone plant. This creates a depression in the pre-embossed region on the outside of the bottom and material is displaced into the interior of the workpiece, pipe section or container.
  • pre-embossing it may be advantageous to heat the pre-embossed area to ensure that with further material displacement in the pre-embossment or depression a gas-tight bottom remains homogeneous structure. Upon further forming further material is moved in the area of the pre-stamping and thus closed the previously formed recess with material.
  • a particularly clean forming can be achieved according to the invention in that the forming roller is perpendicular to a reshaping workpiece contour of the workpiece or the pipe section during the forming.
  • the forming roller preferably has a cylindrical compression geometry which is engaged with the workpiece contour during the forming process. To avoid wrinkling, the forming movements and the roll geometry of the forming roller are designed so that the deformation takes place largely only under compressive stress at minimum tensile stress.
  • the opening is introduced by means of a cutting process, in particular by drilling and / or milling.
  • the opening is produced by thermal cutting, for example by hole-cutting or hole-cutting welding.
  • the opening is introduced by impressions, for example by means of a lance, or by flow forming.
  • impressions or the flow forming which also as flow drilling or Drillboh- ren, material of the inwardly projecting material thickening is displaced radially outwards and so the collar is increased and stabilized.
  • a depression may also be advantageous for a depression to be first introduced into the soil, for example by being pressed in by means of a truncated cone plant, and the depression being opened by mechanical processing, for example drilling, in a further method step.
  • This embodiment is particularly advantageous in combination with the pre-embossing of the thickened region of the soil.
  • the deformation is preferably carried out in a warm state, in particular at about 900 to 1000 ° C.
  • the heating can be done either on the forming machine itself, for example by gas burners or inductively, or outside the forming machine, for example by a Anürmofen or by induction.
  • the temperature of the workpiece during the deformation by means of a temperature measuring device is determined, and possible heat losses are compensated by a heat supply device, in particular a gas burner.
  • the method according to the invention is characterized in that a blank, on which the collar is formed with the opening, is set in rotation as the starting workpiece, and that an outer circumference of the blank is axially formed against a spinning chuck to form a tube section to form a tube section to which the collar is directed.
  • a first basic idea here is that the production of the collar takes place before the production of the pipe section. It is therefore possible in a simple manner to form a tubular workpiece with an inwardly directed collar from a blank on which a hub-shaped collar or neck has been formed in a first step.
  • a second idea is to not reshape the outer periphery of the blank from the collar or neck, but toward the collar or neck to form an inwardly directed, tubular collar of a tubular container.
  • the collar is formed on the blank by spin forming. The production of the collar by pressing / spinning is an economical process.
  • the round blank may preferably be a sheet metal blank.
  • a device for forming a workpiece which has a spinning chuck with an axial recess for the collar.
  • the collar can be inserted into the recess of the spinning chuck and the workpiece then be formed by means of a forming roller to the spinning chuck.
  • a particularly economical production of a container with two open bottoms, ie two bottoms, in which an inwardly projecting collar is present, can be achieved by a combination of the method according to one of claims 1 to 12 with the method according to one of claims 13 or 14 ,
  • a tubular body having a first bottom and an inwardly projecting collar can be produced.
  • the shaping of the second floor can then take place by the method according to one of claims 1 to 12.
  • the starting workpiece according to claim 1 can therefore be produced by the method according to claim 13.
  • the device according to the invention is characterized in that a hole-producing tool is provided in order to introduce an opening along the longitudinal axis into the workpiece when the workpiece is clamped.
  • the production of the opening which may be in particular a hole or a depression, can be done in the same clamping as the Einziehvorgang.
  • the forming roller is mounted so that a forming force can be applied to a arranged in the region of the longitudinal axis of material thickening of the workpiece by a translational movement of the forming roller along the longitudinal axis.
  • a longitudinal support displaceably mounted along the longitudinal axis can be provided, on which the forming roller is mounted directly or indirectly.
  • a feed force is introduced symmetrically to the longitudinal axis in the longitudinal support.
  • Figure 1 is a schematic representation of a Einziehvorgangs a tubular workpiece.
  • Figure 2 is a schematic representation of a Einziehvorgangs a tubular workpiece with thickened opening wall.
  • FIG. 3 shows a device for carrying out the method according to the invention
  • FIGS. 4a to 4h show a first embodiment of the method according to the invention
  • FIGS. 5a to 5e show a second embodiment of the method according to the invention.
  • FIGS. 6a to 6f show a third embodiment of the method according to the invention.
  • FIGS. 7a to 7e show a fourth embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a device according to the invention and of the method according to the invention.
  • Figures 1 and 2 show an embodiment of the method according to the invention using the example of a Einziehvorgangs for producing a bottom 18 or a polar cap for a container 28, in particular a pressure vessel.
  • the work piece 10 may be, for example, a welded or seamless pipe. It is also possible for the workpiece 10 to be produced from a blank in a preceding working step, for example by pressing / spinning rollers.
  • the workpiece 10 preferably contains a metal, in particular stainless steel.
  • the pipe section 12 of the workpiece 10 has a reshaped longitudinal section 14, which is formed into a bottom 18.
  • the longitudinal section 14 or the pipe section 12 is, in particular, an axial end section of the workpiece 10.
  • a forming roller 52 for this purpose, the workpiece 10 is driven to rotate with the tube section 12 about a rotation axis 11.
  • the deformation of the workpiece 10 is then carried out with a rotating workpiece 10.
  • a plurality of forming rollers can be used instead of the one forming roller 52.
  • the reshaping of the length section 14 to the bottom 18 takes place in several successive overflows of the forming roller 52.
  • the cylindrical length portion 14 is formed by the forming roller 52 to smaller diameters out, that is, it will be a workpiece contour with decreasing diameter in the axial direction and in axial and / or radial direction of increasing wall thickness.
  • the movement of the forming roller 52 takes place such that a desired profile of the longitudinal section 14 or the bottom 18 results.
  • the longitudinal section 14 of the tube section 12 is reshaped so far that the bottom 18 is closed completely and in particular gas-tight.
  • a thickening of the material 22 is formed on the bottom 18.
  • the material thickening 22 is formed such that an inwardly projecting material thickening 24 is formed.
  • the result is a locally thickened bottom portion in the region of the axis of rotation 11.
  • Nach forming the material thickening 22, 24, an opening 20 is introduced into the thickened region of the bottom 18.
  • FIG. 1 shows a deformation of a workpiece 10, which has a thickened opening wall, that is to say a thickened longitudinal section 15.
  • the length section 14 has, in addition to the thickened region 15 with a constant wall thickness, a transition region 16 with a transition slope.
  • a forming device or forming machine 40 for carrying out the method, a forming device or forming machine 40, in particular drawing-in machine, as shown in FIG. 3, can be used.
  • the forming machine 40 comprises a machine bed 42, which is preferably designed as an inclined bed.
  • the forming machine 40 further comprises a headstock 44, in which a work spindle 46 is rotatably mounted about a longitudinal or machine axis 47.
  • the work spindle 46 is rotatably driven by means of a spindle drive 48 and is designed as a hollow shaft to receive the workpiece 10 herein.
  • a chuck 50 is arranged for clamping the workpiece 10 is on the work spindle 46.
  • the forming machine 40 has a forming roller 52, which is rotatably mounted about a rotation axis 53.
  • the forming roller 52 is mounted on the machine bed 42 such that a translational movement along the longitudinal axis 47, a translational movement along a transverse axis 63 and a pivoting movement 30 about a pivot axis 65 is possible.
  • the forming roller 52 is mounted for this purpose on a pivot support 64 which is rotatable about the pivot axis 65.
  • the pivot support 64 is in turn constructed on a longitudinal support 60 which is displaceable along the longitudinal axis 47 of the forming machine 40.
  • a transverse support 62 is provided, which allows a displacement of the forming roller 52 along the transverse axis 63.
  • the forming roller 52 is also adjustable with the pivot support 64.
  • the forming roller 52 is mounted on a forming housing 54.
  • An maybermbrenner 58 is arranged, which is adjustable with the forming housing 54.
  • the forming housing 54 is in particular attached to the pivot support 64. With the Anürmbrenner 58, the workpiece 10 can be heated when the forming roller 52 is in engagement with the workpiece 10.
  • the combination of longitudinal support 60, transverse support 62 and pivot support 64, a movement of the forming roller 52 along arbitrary trajectories is possible.
  • the longitudinal support 60 allows a pure translational movement of the forming roller 52 along the longitudinal axis 47.
  • material can be moved from an outer region of the bottom 18 in an interior of the workpiece 10 be, in particular to transform an outwardly protruding material thickening 23 in an inwardly projecting material thickening 24, as will be described in detail below.
  • the forming machine 40 further has a hole-forming device 70, which comprises a hole-forming tool 72, namely a cutting torch 73. Alternatively, a lance 74 and / or a flow former 75 could be arranged.
  • the hole forming tool 72 is disposed on a pivot arm 78 which is pivotable about a pivot axis 79 to pivot the hole forming tool 72 from a rest position to a working position.
  • the pivoting of the pivot arm 78 can be effected by means of a lifting cylinder 80.
  • the forming machine 40 comprises a preforming device 86 with a forming or preforming tool 88 for preforming or pre-embossing the workpiece 10.
  • the preforming tool 88 in this example is a lance 74, in particular a truncated cone plant. Alternatively, the flow former 75 or the lance 74 could be arranged.
  • the preform tool 88 is movable on a preform support 90 along the longitudinal axis 47 and along the transverse axis 63. By displacing the preforming tool 88 along the transverse axis 63, the preforming tool 88 can be moved from a rest position to a working position.
  • a post-processing tool 92 is provided, which may in particular comprise a drill, a chamfer, a chopper, a tap and / or a flaring tool.
  • the forming machine 40 has a temperature measuring device 98 for determining a temperature, in particular a temperature in the region of a forming zone of the workpiece 10.
  • a heat supply device is further provided for heating and / or reheating an already preheated workpiece 10.
  • the workpiece 10 to be formed is introduced into the work spindle 46 designed as a hollow shaft and clamped by means of the chuck 50.
  • the clamping of the workpiece 10 in the work spindle 46 is carried out such that the reshaped longitudinal portion 14 of the workpiece 10 protrudes from the work spindle 46 and the chuck 50.
  • an additional axial region protrudes from the chuck 50 in addition to the length section 14 to be reshaped.
  • An axial end of the chuck 50 is indicated in FIGS. 1 and 2 by the reference numeral 51.
  • FIGS. 4a to 4h A first embodiment of the method according to the invention is shown in FIGS. 4a to 4h.
  • the workpiece 10 is offset by means of the spindle drive 48 about its axis of rotation 11 in rotation and deformed by means of the forming roller 52.
  • the rotation axis 11 coincides with the longitudinal axis 47 of the forming machine 40.
  • By forming a gas-tight bottom 18 is produced.
  • FIG. 1 Before and / or after the closing of the bottom 18, further material is displaced from an outer region of the tube section 12 and / or the bottom 18 inwards, in the direction of a central region 19 of the bottom 18, in order to thicken this region, FIG.
  • the middle region 19 is located in particular in the region of the axis of rotation 11 of the workpiece 10 or the longitudinal axis 47 of the forming machine 40.
  • the outwardly projecting material thickening 23 is formed in a further process step in an inwardly projecting material thickening 24.
  • the forming roller 52 is delivered axially along the longitudinal axis 47 or the axis of rotation 11.
  • material is pressed into the interior of the container 28 and the tube section 12, Fig. 4b.
  • the process steps 4a and 4b can, as shown in Figures 4c to 4f, be repeated until the inwardly projecting material thickening 24 has a desired volume and / or a desired shape.
  • the molding and thickening of the bottom 18 thus takes place in several draw-in overflows.
  • the bottom 18 between the individual pivoting movements of the forming roller 52 can be reheated. This can be done for example with a Anürmbrenner 58 and / or a hole welding torch.
  • the number of pivoting movements and the amount of delivery after each pivoting movement are preferably preselected in a control.
  • the outer surface of the bottom 18 can be additionally smoothed and / or a shoulder for a protective cap can be formed.
  • the inwardly projecting material thickening 24 is opened, preferably directly after drawing in and thickening. This can be done for example by means of a hole welding torch, Fig. 4g.
  • an annular, in particular tubular, collar 26 is formed around the opening 20.
  • the collar 26 protrudes inwards into the interior of the workpiece or the interior of the container, ie, it is inverted into the interior of the workpiece or the interior of the container.
  • the manufactured opening 20 can be machined in a further operation, for example, to make a connection for a valve and / or to introduce a thread in the collar 20, Fig. 4h.
  • a further embodiment of the method according to the invention is shown schematically in FIGS. 5a to 5e.
  • first a depression is introduced into the material accumulation 22, 24, FIG. 5d.
  • the introduction of the depression takes place by means of a Aufweitwerkmaschines, in particular a Kegelstumpflanze 74.
  • a closed collar 25 is first formed, which is inverted inside.
  • the recess is drilled to a through hole, so that the opening 20 is made, Fig. 5e.
  • the preparation of the recess by means of the truncated cone 74 is preferably carried out in the same setting as the previous forming.
  • the truncated cone 74 has a frusto-conical axial end portion. To create the recess in the bottom 18, the truncated cone 74 is pressed axially, in particular without rotational movement, in the bottom 18 or the Mate alverdickung 22, 24 formed therein. At the axial end of the truncated cone 74, a blunt, in particular rounded pressing region is provided.
  • FIGS. 6a to 6f show a further process variant of the method according to the invention.
  • the thickened region of the bottom 18, that is to say the material thickening 22 is pre-embossed when it is pulled in at least in one intermediate step, FIG. 6c.
  • pre-embossing for example by means of a truncated cone, material is moved into an inner region of the tube section 12 and the container 28 and enriched there.
  • FIG. 6d After pre-embossing further material is moved into the center of the bottom 18 and thus the previously formed pre-stamping material sealed, Fig. 6d. Subsequently, in a further method step, similar to FIG. 5d, for example by means of a truncated cone plant, a funnel-shaped recess is produced, FIG. 6e.
  • the funnel-shaped depression forms a closed collar 25, which can be opened and mechanically processed in a further method step analogously to FIG. 5e, FIG. 6f.
  • FIGS. 7a to 7e Another variant of the method is shown in FIGS. 7a to 7e.
  • the opening of the inwardly projecting material thickening 24 for forming the inwardly protruding the collar 26 is effected by means of a hole-forming tool 72 in the form of a widening tool, for example a lance 74, a drill and / or a flow former 75, FIGS. 7a to 7d.
  • the opening 20 is produced in a chipless forming process.
  • the flow former 75 the produced opening 20 can be subsequently extended by a transverse movement of the flow former 75, FIG. 7d.
  • the flow former 75 has a conical tip and an adjoining cylindrical portion which determines the diameter of the resulting bore or opening 20.
  • the machined material is not machined, but displaced by the force of the flow former 75 and resulting frictional heat.
  • the material of the inwardly projecting material thickening 24 is radially displaced and thus forms a particularly stable collar 26.
  • the opening 20 can then be machined.
  • the forming roller 52 has one or more forming edges 54, which perform the actual forming.
  • a forming and guiding section 55 in particular for guiding and guiding the formed material.
  • the forming and guiding section 55 lies flat against the material contour during the forming process.
  • the forming roller 52 is perpendicular to a current workpiece contour during the forming, as shown in Fig. 8.
  • the forming and guiding section 55 may precede or follow the forming section 54 during forming, so that the formed material slides along the forming and guiding section 55.
  • the forming and guiding portion 55 has a substantially planar contact surface, which can also be used for the axial displacement of material for forming the outwardly protruding material thickening 23 in the inwardly projecting material thickening 24.
  • 9 shows a container 28 produced according to the method according to the invention, in particular a pressure vessel.
  • the container 28 has a cylindrical portion 29 and a bottom 18 at opposite ends of the cylindrical portion 29, respectively.
  • the bottoms 18 were each produced by means of the method according to the invention and each have an opening 20 with an inwardly projecting collar 26. Due to the manufacturing process of the inwardly projecting collar 26, the collar 26 tapers from the bottom 18 in the axial direction inwards.
  • the bottoms 18 of the container 28 are each configured as flat bottoms.
  • Fig. 10 shows a portion of a corresponding container 28 with a circular bottom.
  • any differently shaped bottoms can also be produced by the method according to the invention.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a forming device 40 according to the invention.
  • the device according to FIG. 11 is provided in particular for carrying out the method in which a blank 8 is used as the starting workpiece.
  • the device 40 has a spinning chuck 45, which is designed tubular and can also be referred to as a spinning mandrel. At one axial end of the spinning chuck 45 is a central receiving opening 38 for the collar 26 of the cylindrical workpiece 10.
  • the device 40 comprises a pressure element 49.
  • the pressure element 49 is mounted axially displaceably in a housing 36 and serves to press the workpiece 10 axially against the spinning chuck 45 and thus to clamp between the spinning chuck 45 and the pressing element 49.
  • the housing 36 is designed as a forming die 37.
  • the forming die 37 is axially movable relative to the spinning chuck 45 and relative to the pressing element 49. By an axial movement between forming die 37 and spinning mandrel 45, the workpiece 10 can be formed, in particular deep drawing and / or pressing. In this way, a bottom 18 can be formed with a desired contour.
  • the forming die 37 has for this purpose an axial Umformaus Principleung 39.
  • the device 40 comprises one or more forming rollers 52 with which a cylindrical wall region or pipe section 12 can be formed after deep drawing or pressing of the bottom by spin forming.
  • the forming roller 52 is mounted on a roller holder 56.
  • FIG. 11 shows a plurality of method steps of an embodiment of the method according to the invention.
  • 11a shows a blank 8 or a blank-shaped workpiece 10, which serves as the starting workpiece.
  • the workpiece 10 comprises a ronde-shaped portion 6 with a rotation axis 11.
  • the workpiece 10 further comprises a tubular portion 7, which forms a tubular collar 26.
  • the collar 26 extends along the axis of rotation 11 of the workpiece 0.
  • the workpiece 10 is clamped between the spinning chuck 45 and the pressing element 49 or between the spinning chuck 45 and the forming die 37.
  • the clamping takes place in such a way that the collar 26 extends in the direction of the spinning chuck 45 and in particular projects into the receiving opening 38 of the spinning chuck 45.
  • the ronde-shaped workpiece 10 is then preformed or deep-drawn by an axial displacement of the forming die 37 relative to the spinning chuck 45, as shown in FIG. 11b.
  • the pressure element 49 can be moved with the forming die 37 at the same time, wherein the spinning chuck 45 is preferably fixed.
  • the pressing element 49 and / or the forming die 37 a bottom 18 is formed in a central region of the workpiece 10.
  • the forming die 37 is axially retracted from the spinning chuck 45 and thus taken out of the work area, Fig. 11c.
  • the spinning chuck 45, the pressing element 49 and the workpiece 10 are then rotated about the longitudinal axis 47 in rotation.
  • the workpiece 10 is reshaped with the forming roller 52, wherein an outer region of the workpiece 10 to a cylindrical shape or a cladding region, ie, the pipe section 12, is formed, as shown in Fig. 1 d.
  • the outer region of the workpiece 10 is for this purpose in Formed in the direction of the collar 26 so that an inwardly projecting tubular collar 26 is formed, which extends substantially parallel to the pipe section 12, so the container wall.
  • the forming roller 52 moves for this purpose along the longitudinal axis 47 in the direction in which the collar 26 extends from the bottom 18.
  • a post or intermediate heating can be provided during the processing with the at least one forming roller 52.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Rohrabschnittes, bei welchem ein Boden mit einer Öffnung und mit einem nach innen ragenden Kragen gebildet wird. Es ist vorgesehen, dass der Rohrabschnitt in Rotation versetzt wird, dass der Rohrabschnitt mittels einer Umformrolle eingezogen wird, wobei durch das Einziehen der Boden gebildet wird, dass in den Boden eine nach innen ragende Materialverdickung eingeformt wird und dass im Bereich der nach innen ragenden Materialverdickung eine Öffnung in den Boden eingebracht wird, wobei durch zumindest einen Teil der nach innen ragenden Materialverdickung der nach innen ragende Kragen gebildet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Umformung eines Werkstücks.

Description

Verfahren zum Umformen eines Rohrabschnittes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters, bei welchem ein Boden mit einer Öffnung und mit einem nach innen ragenden Kragen gebildet wird, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 13. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks, insbesondere eines Rohrabschnittes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
Die gattungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Maschinenbett mit einer Längsachse, eine entlang der Längsachse angeordnete und drehend antreibbare Arbeitsspindel, welche zur Aufnahme des Werkstücks als Hohlwelle ausgeführt ist, eine Umformrolle zur Umformung des Werkstücks, wobei die Umformrolle entlang der Längsachse und entlang einer Querachse bewegbar und um eine Schwenkachse drehbar ist.
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung können insbesondere bei der Herstellung von Behältern, insbesondere Druckbehältern, eingesetzt werden. Hierbei wird ein Behälterboden mit einem nach innen ragenden Kragen geformt. Durch den nach innen ragenden Kragen kann das Speichervolumen des Behälters unter Beibehaltung seiner Gesamthöhe beziehungsweise Gesamtbreite vergrößert werden.
Weit verbreitet sind Behälter, insbesondere Druckbehälter, mit einem oder mehreren nach außen ragenden Kragen, in den Kragen kann beispielsweise ein Gewindean- schluss eingebracht werden. Ein Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters mit einem nach außen ragenden Kragen ist beispielsweise in der DE 33 21 363 A1 beschrieben. Die Herstellung des Bodens und des Kragens erfolgt mittels eines Drückverfahrens an einer Schwenkform-Drückmaschine. Eine Drückrolle wird entlang einer bogenförmigen Bahn auf ein rohrförmiges Werkstück zugestellt, um den Behälterbo- den zu formen. Durch eine spezielle Form der Drückrolle wird am Ende des Zustellvorgangs ein nach außen ragender Flaschenhals geformt.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der DE 196 07 010 C1 beschrieben. Hierbei wird ein axiales Ende eines Werkstücks in eine Werkstückaufnahme eines rotierend angetriebenen Formwerkzeugs eingeführt und durch Pressen geformt. Durch eine axiale Vorschubbewegung des Formwerkzeugs und/oder des Werkstücks wird ein Pressdruck erzeugt, welcher zu einem Fließen des Werkstoffs des Werkstücks führt. Mittels eines Zapfens wird der fließende Werkstoff nach innen geleitet, so dass ein in das Werkstückinnere eingestülpter Kragen ausgebildet wird.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung derart zu verbessern, dass eine besonders wirtschaftliche Umformung eines Werkstücks zur Bildung eines nach innen ragenden Kragens durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 13 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangswerkstück ein Rohrabschnitt in Rotation versetzt wird, dass der Rohrabschnitt mittels einer Umformrolle eingezogen wird, wobei durch das Einziehen der Boden gebildet wird, dass in den Boden eine nach innen ragende Materialverdickung eingeformt wird und dass im Bereich der nach innen ragenden Materialverdickung eine Öffnung in den Boden eingebracht wird, wobei durch zumindest einen Teil der nach innen ragenden Materialverdickung der nach innen ragende Kragen gebildet wird.
Ein erster Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Boden mit nach innen ragendem oder eingestülptem Kragen im Wesentlichen durch ein Einziehverfahren herzustellen. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Rohrabschnitt mittels einer Umformrolle, welche insbesondere auch als Einziehrolle bezeichnet werden kann, eingezogen, also der Durchmesser des Rohrabschnitts verringert. Als Ausgangswerkstück oder Vorform für das erfindungsgemäße Verfahren dient ein Werkstück mit einem Rohrabschnitt, also ein zumindest abschnittsweise rohrförmi- ges Werkstück. Der umzuformende Rohrabschnitt des Werkstücks kann insbesondere eine Zylinderform aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass der Rohrabschnitt zumindest abschnittsweise eine nicht-zylindrische Form, etwa Profilierungen, beispielsweise mit Längs- und/oder Umfangsnuten, Verdickungen, oder konische und/oder kurvenförmige Abschnitte, aufweist.
Ein zweiter Grundgedanke der Erfindung besteht darin, während oder nach dem Einziehen einen Boden mit einer in das Werkstückinnere ragenden Materialverdickung oder Materialansammlung zu formen und so einen verdickten Bereich des Bodens beziehungsweise eine verdickte Polkappe zu bilden. Der Boden des Werkstücks wird also in einem definierten Bereich gezielt verdickt. Der so gebildete Boden weist demnach in einem Bereich, in dem die Öffnung mit dem nach innen ragenden Kragen gebildet werden soll, eine größere Wanddicke auf als die benachbarten Bereiche des Bodens, wobei die vergrößerte Wanddicke durch eine definierte, auf einen vorbestimmten Bereich begrenzte, in das Innere des Rohrabschnitts hineinragende Materialansammlung gebildet wird. Die Materialansammlung beziehungsweise Materialverdickung, welche einwärts in Richtung des Rohrabschnitts vorsteht, bildet das Material für den zu formenden Kragen.
Der Kragen wird erfindungsgemäß dadurch gebildet, dass in die Materialansammlung eine Öffnung eingebracht wird, derart, dass durch das verbleibende Material der Materialansammlung ein ringförmiger Kragen oder Hals entsteht.
Der Boden kann insbesondere ein oberer oder unterer Boden eines Druckbehälters sein. Dementsprechend bezieht sich die Erfindung ebenfalls auf ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters, insbesondere eines Druckbehälters, bei welchem ein Boden mit einer Öffnung und mit einem nach innen ragenden Kragen gebildet wird. Der Boden des Behälters kann durch ein Verfahren zum Umformen eines Rohrabschnittes hergestellt werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein verbleibender Teil des Rohrabschnitts beziehungsweise des zumindest abschnittsweise rohrförmi- gen Werkstücks eine Behälterwand des Behälters bildet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einziehen durch mehrfache Schwenkbewegungen der Umformrolle entlang jeweils unterschiedlicher Schwenkkurven. Der Boden wird also durch mehrfaches Überlaufen der Umformrolle geformt und dabei sukzessive weiter eingezogen. Bei den Schwenkbewegungen der Umformrolle wird diese wiederholt entlang kurvenförmiger Bahnen, deren Radius sich zunehmend verringert, in Richtung des zunächst noch offenen Endes des Rohrabschnitts schräg nach innen bewegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Boden vor dem Einbringen der Öffnung durch das Einziehen, insbesondere gasdicht, verschlossen wird. Aus dem Rohrabschnitt wird somit durch Einziehen zunächst eine Werkstückform mit einem geschlossenen Boden gefertigt. Die Umformrolle wird hierzu vorzugsweise so weit nach innen, also in Richtung einer Rotationsachse des Werkstücks, zugestellt und der Rohrabschnitt so weit eingezogen, dass eine Berührung des Werkstoffs im Bereich der Rotationsachse hergestellt und somit ein geschlossener Boden gebildet wird. Die Umformrolle wird also beim Einziehen so weit radial zugestellt, bis ein geschlossener Bodenbereich geformt ist.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass nach dem Verschließen des Bodens der Boden zum Bilden und/oder Ausformen der nach innen ragenden Materialverdickung umgeformt wird. Zusätzlich oder alternativ zu der Umformung des Bodens nach dessen Verschließen kann auch bereits vor dem Verschließen des Bodens die Materialverdickung zumindest teilweise geformt werden.
Eine einfache Möglichkeit der Herstellung der nach innen ragenden Materialverdickung besteht darin, dass zum Bilden der nach innen ragenden Materialverdickung Werkstoff von einem Außenbereich des Rohrabschnitts und/oder des Bodens in einen Mittenbereich des Bodens verschoben wird. Unter dem Außenbereich ist insbesondere ein radial außen liegender Bereich des Rohrabschnitts und/oder des Bodens zu verstehen. Der Mittenbereich bezeichnet insbesondere einen Bereich des Bodens um eine Rotationsachse des Rohrabschnitts oder des Werkstücks. Das Verschieben des Werkstoffs kann insbesondere durch ein bogenförmiges Zustellen der Umformrolle erfolgen. Vorzugsweise wird die nach innen ragende, kegelstumpfförmige Materialverdickung zumindest teilweise während des Einziehens hergestellt. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Schwenkkurven, entlang welcher die Umformrolle zum Einziehen bewegt werden, so angepasst sind, dass eine gewünschte Form mit einem vorgegebenen Wandstärkenprofil des Bodens erzielt wird.
Die nach innen ragende Materialverdickung kann auf besonders vorteilhafte Weise dadurch hergestellt werden, dass zunächst eine nach außen ragende Materialverdickung geformt wird und dass anschließend die nach außen ragende Materialverdickung in die nach innen ragende Materialverdickung umgeformt wird. Die nach außen ragende Materialverdickung kann auf einfache Weise durch eine entsprechende Wahl der Schwenkkurven der Umformrolle hergestellt werden. Die nach außen ragende Materialverdickung kann anschließend durch Umformung in eine nach innen ragende Materialverdickung umgewandelt werden.
Vorteilhafterweise wird die nach außen ragende Materialverdickung bereits zumindest teilweise während des Einziehens hergestellt. Dies kann durch eine geeignete Form der Schwenkkurven, entlang welcher die Umformrolle zum Einziehen bewegt wird, erreicht werden. Die Schwenkkurven können hierzu insbesondere so gestaltet sein, dass ein Schwenkradius der Umformrolle im Bereich der zu formenden Materialansammlung vergrößert wird.
Die Umformung der nach außen Materialverdickung in die nach innen ragende Materialverdickung kann vorteilhafterweise durch ein axiales Zustellen eines Umform- werkzeugs bewirkt werden. Grundsätzlich kann das Umformwerkzeug ein von der Umformrolle verschiedenes Werkzeug sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass als Umformwerkzeug die Umformrolle verwendet wird, mit welcher auch das Einziehen erfolgt. Dies stellt ein besonders wirtschaftliches Verfahren dar. Diese wird axial zugestellt, so dass Werkstoff des Bodens axial nach innen fließt und so die nach innen ragende, kegelstumpfförmige Materialverdickung gebildet wird, welche in axialer Richtung eine Dicke aufweist, welche zumindest dem 2-, 4- oder 5-fachen der ursprünglichen Wanddicke entspricht.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Boden zur Anreicherung von Werkstoff im Bereich der nach innen ragenden Materialverdickung von außen vorgeprägt wird. Eine solche Vorprägung kann insbesondere durch ein Eindrücken von Material von außen, beispielsweise mittels einer Lanze, insbesondere Kegelstumpflanze, erfolgen. Hierbei entsteht in dem vorgeprägten Bereich außenseitig am Boden eine Vertiefung und es wird Werkstoff in das Innere des Werkstücks, Rohrabschnitts beziehungsweise Behälters verschoben. Durch die Vorprägung kann eine besonders gezielte Anreicherung des Werkstoffs bewirkt werden.
Nach dem Vorprägen kann es von Vorteil sein, den vorgeprägten Bereich aufzuheizen, um sicherzustellen, dass bei weiterer Werkstoffverschiebung in die Vorprägung beziehungsweise Vertiefung ein gasdichter Boden mit homogenem Gefüge erhalten bleibt. Beim weiteren Umformen wird weiterer Werkstoff in den Bereich der Vorprägung verschoben und damit die zuvor entstandene Vertiefung mit Werkstoff verschlossen.
Eine besonders saubere Umformung kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass die Umformrolle bei der Umformung senkrecht zu einer umzuformenden Werkstückkontur des Werkstücks beziehungsweise des Rohrabschnitts steht. Die Umformrolle weist vorzugsweise eine zylindrische Stauchgeometrie auf, die während der Umformung mit der Werkstückkontur im Eingriff ist. Zur Vermeidung von Faltenbildung sind die Umformbewegungen und die Rollengeometrie der Umformrolle so ausgelegt, dass die Umformung weitgehend nur unter Druckbeanspruchung bei minimaler Zugbeanspruchung erfolgt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung mittels eines spanabhebenden Verfahrens, insbesondere durch Bohren und/oder Fräsen, eingebracht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Öffnung durch thermisches Schneiden, beispielsweise durch Lochschneidbrennen oder Lochschneidschweißen hergestellt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn durch das Einbringen der Öffnung eine weitere Anreicherung von Material im Innern des Rohrabschnitts beziehungsweise des Behälters bewirkt wird. Hierzu ist es bevorzugt, dass die Öffnung durch Eindrücken, beispielsweise mittels einer Lanze, oder durch Fließformen eingebracht wird. Durch das Eindrücken oder das Fließformen, welches auch als Fließbohren oder Drillboh- ren bezeichnet werden kann, wird Werkstoff der nach innen ragenden Materialverdickung radial nach außen verdrängt und so der Kragen vergrößert und stabilisiert.
Auch kann es vorteilhaft sein, dass zunächst eine Vertiefung in den Boden eingebracht wird, zum Beispiel durch Eindrücken mittels einer Kegelstumpflanze, und die Vertiefung durch mechanisches Bearbeiten, zum Beispiel Bohren, in einem weiteren Verfahrensschritt geöffnet wird. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in Kombination mit dem Vorprägen des verdickten Bereiches des Bodens vorteilhaft.
Die Umformung erfolgt vorzugsweise in einem warmen Zustand, insbesondere bei etwa 900 bis 1000°C. Die Anwärmung kann dabei entweder an der Umformmaschine selbst, zum Beispiel durch Gasbrenner oder induktiv, oder außerhalb der Umformmaschine, beispielsweise durch einen Anwärmofen oder durch Induktion, erfolgen. Vorzugsweise wird die Temperatur des Werkstücks während der Umformung mittels eines Temperaturmessgerätes ermittelt, und mögliche Wärmeverluste werden durch eine Wärmezufuhreinrichtung, insbesondere einen Gasbrenner, ausgeglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einem zweiten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangswerkstück eine Ronde, an welcher der Kragen mit der Öffnung ausgebildet ist, in Rotation versetzt wird, und dass ein Außenumfang der Ronde zum Bilden eines Rohrabschnittes axial gegen ein Drückfutter zu einer Seite umgeformt wird, zu welcher der Kragen gerichtet ist.
Ein erster Grundgedanke hierbei besteht darin, dass die Herstellung des Kragens vor der Herstellung des Rohrabschnittes erfolgt. Es ist daher auf einfache Weise möglich, aus einer Ronde, an welcher in einem ersten Schritt ein nabenförmiger Kragen oder Hals angeformt wurde, ein rohrförmiges Werkstück mit einem nach innen gerichteten Kragen zu formen.
Ein zweiter Grundgedanke ist darin zu sehen, den Außenumfang der Ronde nicht von dem Kragen oder Hals weg umzuformen, sondern in Richtung des Kragens oder Halses, so dass ein nach innen gerichteter, rohrförmiger Kragen eines rohrförmigen Behälters gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Kragen an der Ronde durch Drückwalzen ausgebildet. Die Herstellung des Kragens durch Drücken / Drückwalzen stellt ein wirtschaftliches Verfahren dar.
Bei der Ronde kann es sich vorzugsweise um eine Blechronde handeln.
Zur Durchführung des Verfahrens ist es bevorzugt, dass eine Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks verwendet wird, welche ein Drückfutter mit einer axialen Ausnehmung für den Kragen aufweist. Der Kragen kann in die Ausnehmung des Drückfutters eingeführt werden und das Werkstück anschließend mittels einer Umformrolle an das Drückfutter angeformt werden.
Eine besonders wirtschaftliche Fertigung eines Behälters mit zwei offenen Böden, also zwei Böden, an denen ein nach innen ragender Kragen vorhanden ist, kann durch eine Kombination des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 erreicht werden. Dabei kann insbesondere zunächst mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 aus einer Ronde mit einem Kragen ein rohrförmiger Körper mit einem ersten Boden und einem nach innen ragenden Kragen hergestellt werden. Die Ausformung des zweiten Bodens kann dann mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 erfolgen. Das Ausgangswerkstück nach Anspruch 1 kann also durch das Verfahren nach Anspruch 13 hergestellt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Locherzeugungswerkzeug vorgesehen ist, um bei eingespanntem Werkstück eine Öffnung entlang der Längsachse in das Werkstück einzubringen. Die Herstellung der Öffnung, welche insbesondere ein Loch oder auch eine Vertiefung sein kann, kann so in derselben Aufspannung wie der Einziehvorgang erfolgen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, dass die Umformrolle so gelagert ist, dass durch eine translatorische Bewegung der Umformrolle entlang der Längsachse eine Umformkraft auf eine im Bereich der Längsachse angeordnete Materialverdickung des Werkstücks aufgebracht werden kann. Hierzu kann insbesondere ein entlang der Längsachse verschiebbar gelagerter Längssupport vorgesehen sein, an dem die Umformrolle direkt oder indirekt gelagert ist. Zum Aufbringen der Umformkraft ist es vorteilhaft, wenn eine Vorschubkraft symmetrisch zu der Längsachse in den Längssupport eingeleitet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, weiter beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Einziehvorgangs eines rohrförmigen Werkstücks;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Einziehvorgangs eines rohrförmigen Werkstücks mit verdickter Öffnungswand;
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figuren 4a bis 4h eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figuren 5a bis 5e eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figuren 6a bis 6f eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figuren 7a bis 7e eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 8 eine Umformrolle bei der Umformung;
Fig. 9 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter erster
Behälter;
Fig. 10 ein Abschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten weiteren Behälters und
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines Einziehvorgangs zur Herstellung eines Bodens 18 oder einer Polkappe für einen Behälter 28, insbesondere einen Druckbehälter. Als Ausgangswerkstück dient jeweils Werkstück 10 mit einem Rohrabschnitt 12. Das Werkstück 10 kann beispielsweise ein geschweißtes oder nahtloses Rohr sein. Es ist auch möglich, dass das Werkstück 10 in einem vorangehenden Arbeitsschritt, beispielsweise durch Drücken / Drückwalzen, aus einer Ronde hergestellt ist. Das Werkstück 10 enthält vorzugsweise ein Metall, insbesondere Edelstahl.
Der Rohrabschnitt 12 des Werkstücks 10 weist einen umzuformenden Längenabschnitt 14 auf, welcher zu einem Boden 18 umgeformt wird. Bei dem Längenabschnitt 14 beziehungsweise dem Rohrabschnitt 12 handelt es sich insbesondere um einen axialen Endabschnitt des Werkstücks 10.
Das Werkstück 10, welches auch als Vorform bezeichnet werden kann, wird mittels einer Umformrolle 52, insbesondere einer Einziehrolle, umgeformt beziehungsweise eingezogen. Hierzu wird das Werkstück 10 mit dem Rohrabschnitt 12 um ein Rotationsachse 11 rotierend angetrieben. Die Umformung des Werkstücks 10 erfolgt sodann bei rotierendem Werkstück 10. Grundsätzlich können anstelle der einen Umformrolle 52 auch mehrere Umformrollen verwendet werden.
Das Umformen des Längenabschnitts 14 zu dem Boden 18 erfolgt in mehreren nacheinander durchzuführenden Überläufen der Umformrolle 52. Hierbei wird der zylindrische Längenabschnitt 14 mittels der Umformrolle 52 zu kleineren Durchmessern hin umgeformt, das heißt, es wird eine Werkstückkontur mit in axialer Richtung abnehmendem Durchmesser und in axialer und/oder radialer Richtung zunehmender Wanddicke hergestellt. Die Bewegung der Umformrolle 52 erfolgt derart, dass sich ein gewünschtes Profil des Längenabschnitts 14 beziehungsweise des Bodens 18 ergibt. Der Längenabschnitt 14 des Rohrabschnitts 12 wird so weit umgeformt, dass der Boden 18 vollständig und insbesondere gasdicht verschlossen wird.
Vor, während und/oder nach dem Verschließen des Bodens 18 wird an den Boden 18 eine Materialverdickung 22 angeformt. Die Materialverdickung 22 wird so ausgeformt, dass eine nach innen vorstehende Materialverdickung 24 gebildet wird. Es entsteht ein lokal verdickter Bodenabschnitt im Bereich der Rotationsachse 11. Nach dem Formen der Materialverdickung 22, 24 wird eine Öffnung 20 in den verdickten Bereich des Bodens 18 eingebracht.
In Fig. 1 ist die Umformung am Beispiel eines Rohres mit einer im Bereich des umzuformenden Längenabschnitts 14 konstanten Wanddicke dargestellt. Hierbei kann es sich um ein geschweißtes oder auch ein nahtloses Rohr handeln. Fig. 2 zeigt eine Umformung eines Werkstücks 10, welches eine verdickte Öffnungswand, also einen verdickten Längenabschnitt 15, aufweist. Durch den verdickten Längenabschnitt 15 wird zusätzliches Material für die Bildung des Bodens 18 und insbesondere die Materialverdickung 22 bereitgestellt. Der Längenabschnitt 14 weist neben dem verdickten Bereich 15 mit konstanter Wanddicke einen Übergangsbereich 16 mit einer Übergangsschräge auf.
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine Umformvorrichtung oder Umformmaschine 40, insbesondere Einziehmaschine, wie in Fig. 3 dargestellt, verwendet werden. Die Umformmaschine 40 umfasst ein Maschinenbett 42, welches vorzugsweise als Schrägbett ausgeführt ist. Die Umformmaschine 40 umfasst weiterhin einen Spindelkasten 44, in dem eine Arbeitsspindel 46 um eine Längs- oder Maschinenachse 47 drehbar gelagert ist. Die Arbeitsspindel 46 ist mittels eines Spindelantriebs 48 drehend antreibbar und ist als Hohlwelle ausgeführt, um das Werkstück 10 hierin aufzunehmen. Zum Spannen des Werkstücks 10 ist an der Arbeitsspindel 46 ist ein Spannfutter 50 angeordnet.
Zur Umformung des Werkstücks 10 weist die Umformmaschine 40 eine Umformrolle 52 auf, welche um eine Drehachse 53 drehbar gelagert ist. Die Umformrolle 52 ist an dem Maschinenbett 42 derart gelagert, dass eine translatorische Bewegung entlang der Längsachse 47, eine translatorische Bewegung entlang einer Querachse 63 und eine Schwenkbewegung 30 um eine Schwenkachse 65 möglich ist. Die Umformrolle 52 ist hierzu an einem Schwenksupport 64 gelagert, welcher um die Schwenkachse 65 drehbar ist. Der Schwenksupport 64 ist seinerseits auf einem Längssupport 60 aufgebaut, welcher entlang der Längsachse 47 der Umformmaschine 40 verschiebbar ist. Weiterhin ist ein Quersupport 62 vorgesehen, welcher eine Verschiebbarkeit der Umformrolle 52 entlang der Querachse 63 ermöglicht. Die Umformrolle 52 ist außerdem mit dem Schwenksupport 64 verstellbar. Die Umformrolle 52 ist an einem Umformgehäuse 54 gelagert. An dem Umformgehäuse 54 ist ein Anwärmbrenner 58 angeordnet, welcher mit dem Umformgehäuse 54 verstellbar ist. Das Umformgehäuse 54 ist insbesondere an dem Schwenksupport 64 angebracht. Mit dem Anwärmbrenner 58 kann das Werkstück 10 angewärmt werden, wenn die Umformrolle 52 in Eingriff mit dem Werkstück 10 ist.
Durch die Kombination von Längssupport 60, Quersupport 62 und Schwenksupport 64 wird eine Bewegung der Umformrolle 52 entlang beliebiger Bahnkurven ermöglicht. Der Längssupport 60 ermöglicht dabei eine reine translatorische Bewegung der Umformrolle 52 entlang der Längsachse 47. Durch eine Zustellung der Umformrolle 52 entlang der Längsachse 47, also in eine axiale Bewegungsrichtung 32, kann Werkstoff von einem Außenbereich des Bodens 18 in einen Innenraum des Werkstücks 10 verschoben werden, insbesondere um eine nach außen ragende Materialverdickung 23 in eine nach innen ragende Materialverdickung 24 umzuformen, wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird.
Die Umformmaschine 40 weist weiterhin eine Locherzeugungseinrichtung 70 auf, welche ein Locherzeugungswerkzeug 72, nämlich einen Schneidbrenner 73 umfasst. Alternativ könnte auch eine Lanze 74 und/oder ein Fließformer 75 angeordnet sein. Das Locherzeugungswerkzeug 72 ist an einem Schwenkarm 78 angeordnet, welcher um eine Schwenkachse 79 verschwenkbar ist, um das Locherzeugungswerkzeug 72 aus einer Ruheposition in eine Arbeitsposition zu verschwenken. Die Verschwenkung des Schwenkarms 78 kann mittels eines Hubzylinders 80 bewirkt werden.
Weiterhin umfasst die Umformmaschine 40 eine Vorformeinrichtung 86 mit einem Umform- oder Vorformwerkzeug 88 zum Vorformen oder Vorprägen des Werkstücks 10. Das Vorformwerkzeug 88 ist in diesem Beispiel eine Lanze 74, insbesondere eine Kegelstumpflanze. Alternativ könnten auch der Fließformer 75 oder die Lanze 74 angeordnet sein. Das Vorformwerkzeug 88 ist an einem Vorformsupport 90 entlang der Längsachse 47 und entlang der Querachse 63 bewegbar. Durch eine Verschiebung des Vorformwerkzeugs 88 entlang der Querachse 63 kann das Vorformwerkzeug 88 aus einer Ruheposition in eine Arbeitsposition bewegt werden. Durch eine Bewegung entlang der Längsachse 47 kann das Vorformwerkzeug 88 in Richtung auf den Boden 18 des Werkzeugs 10 zugestellt werden, um den Boden 18 des Werkzeugs 10 vorzuformen oder vorzuprägen. Zur Nachbearbeitung des Werkstücks 10, insbesondere der Öffnung 20, ist ein Nachbearbeitungswerkzeug 92 vorgesehen, welches insbesondere einen Bohrer, einen Fasenschneider, einen Fasensenker, einen Gewindeschneider und/oder ein Aufweitwerkzeug umfassen kann.
Schließlich weist die Umformmaschine 40 zur Bestimmung einer Temperatur, insbesondere einer Temperatur im Bereich einer Umformzone des Werkstücks 10, ein Temperaturmessgerät 98 auf. Zum Erwärmen und/oder Nachwärmen eines bereits vorgewärmten Werkstücks 10 ist weiterhin eine Wärmezufuhreinrichtung vorgesehen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird das umzuformende Werkstück 10 in die als Hohlwelle ausgeführte Arbeitsspindel 46 eingeführt und mittels des Spannfutters 50 verspannt. Die Einspannung des Werkstücks 10 in der Arbeitsspindel 46 erfolgt dabei derart, dass der umzuformende Längenabschnitt 14 des Werkstücks 10 aus der Arbeitsspindel 46 und dem Spannfutter 50 hervorsteht. Vorzugsweise steht ein zusätzlicher axialer Bereich neben dem umzuformenden Längenabschnitt 14 aus dem Spannfutter 50 hervor. Ein axiales Ende des Spannfutters 50 ist in den Figuren 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 51 gekennzeichnet.
Weitere Varianten und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend, insbesondere mit Bezug auf die Figuren 4 bis 8, beschrieben.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Figuren 4a bis 4h dargestellt. Nach dem Einspannen des Werkstücks 10 in der Arbeitsspindel 46 wird das Werkstück 10 mittels des Spindelantriebs 48 um seine Rotationsachse 11 in Rotation versetzt und mittels der Umformrolle 52 umgeformt. Die Rotationsachse 11 fällt dabei mit der Längsachse 47 der Umformmaschine 40 zusammen. Durch die Umformung wird ein gasdichter Boden 18 hergestellt.
Vor und/oder nach dem Verschließen des Bodens 18 wird weiterer Werkstoff aus einem Außenbereich des Rohrabschnitts 12 und/oder des Bodens 18 nach innen, in Richtung eines Mittenbereichs 19 des Bodens 18, verschoben, um diesen Bereich zu verdicken, Fig. 4a. Der Mittenbereich 19 befindet sich insbesondere im Bereich der Rotationsachse 11 des Werkstücks 10 beziehungsweise der Längsachse 47 der Umformmaschine 40. Durch das Verschieben von Werkstoff in Richtung der Rotations- achse 11 und die Anreicherung von Werkstoff in dem Mittenbereich 19 wird zunächst eine nach außen ragende Materialansammlung oder Materialverdickung 23 gebildet.
Die nach außen ragende Materialverdickung 23 wird in einem weiteren Verfahrensschritt in eine nach innen ragende Materialverdickung 24 umgeformt. Hierzu wird die Umformrolle 52 axial entlang der Längsachse 47 beziehungsweise der Rotationsachse 11 zugestellt. Hierdurch wird Werkstoff in den Innenraum des Behälters 28 beziehungsweise des Rohrabschnitts 12 gedrückt, Fig. 4b. Die Verfahrensschritte 4a und 4b können, wie in den Figuren 4c bis 4f dargestellt, wiederholt werden, bis die nach innen ragende Materialverdickung 24 ein gewünschtes Volumen und/oder eine gewünschte Form aufweist. Das Anformen und Verdicken des Bodens 18 erfolgt also in mehreren Einzieh-Überläufen.
Um einen gasdichten Verschluss des Bodens 18 sicherzustellen, kann der Boden 18 zwischen den einzelnen Schwenkbewegungen der Umformrolle 52 nachgewärmt werden. Dies kann beispielsweise mit einem Anwärmbrenner 58 und/oder einem Lochschweißbrenner erfolgen.
Die Anzahl der Schwenkbewegungen und das Maß der Zustellung nach jeder Schwenkbewegung werden vorzugsweise in einer Steuerung vorgewählt. Bei den letzten Schwenkbewegungen kann die äußere Oberfläche des Bodens 18 zusätzlich geglättet und/oder ein Absatz für eine Schutzkappe angeformt werden.
Die nach innen ragende Materialverdickung 24 wird, vorzugsweise direkt nach dem Einziehen und dem Verdicken, geöffnet. Dies kann beispielsweise mittels eines Lochschweißbrenners erfolgen, Fig. 4g. Durch das Einbringen einer Öffnung 20 wird um die Öffnung 20 herum ein ringförmiger, insbesondere röhrenförmiger Kragen 26 gebildet. Der Kragen 26 steht einwärts in das Werkstückinnere beziehungsweise das Behälterinnere vor, ist also nach innen in das Werkstückinnere beziehungsweise das Behälterinnere eingestülpt.
Die hergestellte Öffnung 20 kann in einem weiteren Arbeitsgang mechanisch bearbeitet werden, beispielsweise, um einen Anschluss für ein Ventil herzustellen und/oder ein Gewinde in den Kragen 20 einzubringen, Fig. 4h. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in den Figuren 5a bis 5e dargestellt. Im Unterschied zu dem in den Figuren 4a bis 4h dargestellten Verfahren wird zunächst eine Vertiefung in die Materialansammlung 22, 24 eingebracht, Fig. 5d. Das Einbringen der Vertiefung erfolgt mittels eines Aufweitwerkzeugs, insbesondere einer Kegelstumpflanze 74. Durch die Vertiefung wird zunächst ein geschlossener Kragen 25 gebildet, der nach innen eingestülpt ist. Anschließend wird die Vertiefung zu einem Durchgangsloch aufgebohrt, so dass die Öffnung 20 hergestellt wird, Fig. 5e. Die Herstellung der Vertiefung mittels der Kegelstumpflanze 74 erfolgt vorzugsweise in derselben Aufspannung wie die vorherige Umformung. Durch das Einbringen der Öffnung 20 wird der offene, nach innen eingestülpte Kragen 26 gebildet.
Die Kegelstumpflanze 74 weist einen kegelstumpfförmigen, axialen Endabschnitt auf. Zum Erstellen der Vertiefung in dem Boden 18 wird die Kegelstumpflanze 74 axial, insbesondere ohne Rotationsbewegung, in den Boden 18 beziehungsweise die darin gebildete Mate alverdickung 22, 24 eingedrückt. Am axialen Ende der Kegelstumpflanze 74 ist ein stumpfer, insbesondere abgerundeter Drückbereich vorgesehen.
Die Figuren 6a bis 6f zeigen eine weitere Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird der verdickte Bereich des Bodens 18, also die Materialverdickung 22, beim Einziehen in mindestens einem Zwischenschritt vorgeprägt, Fig. 6c. Durch das Vorprägen, zum Beispiels mittels einer Kegelstumpflanze, wird Werkstoff in einen inneren Bereich des Rohrabschnitts 12 beziehungsweise des Behälters 28 verschoben und dort angereichert.
Nach dem Vorprägen wird weiterer Werkstoff in die Mitte des Bodens 18 verschoben und damit die zuvor entstandene Vorprägung mit Werkstoff verschlossen, Fig. 6d. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt, analog zu Fig. 5d, zum Beispiel mittels einer Kegelstumpflanze, eine trichterförmige Vertiefung hergestellt, Fig. 6e. Die trichterförmige Vertiefung bildet einen geschlossenen Kragen 25, welcher in einem weiteren Verfahrensschritt analog Fig. 5e geöffnet und mechanisch bearbeitet werden kann, Fig. 6f.
Eine weitere Verfahrensvariante ist in den Figuren 7a bis 7e dargestellt. Das Öffnen der nach innen ragenden Materialverdickung 24 zum Bilden des nach innen ragen- den Kragens 26 erfolgt mittels eines Locherzeugungswerkzeugs 72 in Form eines Aufweitwerkzeugs, beispielsweise einer Lanze 74, einem Drillbohrer und/oder einem Fließformer 75, Figuren 7a bis 7d. Bei dem Fließformen wird die Öffnung 20 in einem spanlosen Umformprozess hergestellt. Mittels des Fließformers 75 kann die hergestellte Öffnung 20 nachträglich durch eine Querbewegung des Fließformers 75 erweitert werden, Fig. 7d.
Der Fließformer 75 hat eine konische Spitze und einen sich daran anschließenden zylindrischen Abschnitt, der den Durchmesser der entstehenden Bohrung beziehungsweise Öffnung 20 bestimmt. Das bearbeitete Material wird nicht zerspant, sondern durch die Kraft des Fließformers 75 und entstehende Reibungswärme verdrängt. Hierdurch wird das Material der nach innen ragenden Materialverdickung 24 radial verdrängt und bildet so einen besonders stabilen Kragen 26. Wie auch in den vorangehend beschriebenen Verfahrensvarianten kann die Öffnung 20 anschließend mechanisch bearbeitet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Umformrolle 52 eine oder mehrere Umformkanten 54 auf, welche die eigentliche Umformung ausführen. Weiter ist ein Umform- und Führungsabschnitt 55, insbesondere zum Führen und Leiten des umgeformten Werkstoffs auf. Der Umform- und Führungsabschnitt 55 liegt bei der Umformung flächig an der Werkstoffkontur an. Bei der Auslegung der Schwenkbewegungen ist es vorteilhaft, wenn die Umformrolle 52 bei der Umformung senkrecht auf einer momentanen Werkstückkontur steht, wie in Fig. 8 dargestellt. Insbesondere bedeutet dies, dass mindestens einer der Umformabschnitte 54 der Umformrolle 52 senkrecht auf der umzuformenden Werkstückkontur steht. Der Umform- und Führungsabschnitt 55 kann dem Umformabschnitt 54 bei der Umformung vorausgehen oder nachlaufen, so dass der umgeformte Werkstoff an dem Umform- und Führungsabschnitt 55 entlang gleitet.
Der Umform- und Führungsabschnitt 55 hat eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche, die auch für das axiale Verschieben von Werkstoff zur Umformung der nach außen ragenden Materialverdickung 23 in die nach innen ragende Materialverdickung 24 verwendet werden kann. Fig. 9 zeigt einen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Behälter 28, insbesondere Druckbehälter. Der Behälter 28 weist einen zylindrischen Abschnitt 29 und jeweils einen Boden 18 an gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Abschnitts 29 auf. Die Böden 18 wurden jeweils mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt und weisen jeweils eine Öffnung 20 mit einem nach innen ragenden Kragen 26 auf. Aufgrund des Herstellungsverfahrens des nach innen ragenden Kragens 26 verjüngt sich der Kragen 26 ausgehend von dem Boden 18 in axialer Richtung nach innen. Die Böden 18 des Behälters 28 sind jeweils als Flachböden ausgestaltet.
Fig. 10 zeigt einen Abschnitt eines entsprechenden Behälters 28 mit einem Kreisboden. Alternativ zu den in den Figuren 9 und 10 dargestellten Bodenformen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch beliebig anders geformte Böden hergestellt werden.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung 40. Die Vorrichtung gemäß Fig. 11 ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, bei welchem als Ausgangswerkstück eine Ronde 8 verwendet wird, vorgesehen.
Die Vorrichtung 40 weist ein Drückfutter 45 auf, welches rohrförmig gestaltet ist und auch als Drückdorn bezeichnet werden kann. An einem axialen Ende des Drückfutters 45 befindet sich eine mittige Aufnahmeöffnung 38 für den Kragen 26 des ron- denförmigen Werkstücks 10.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 40 ein Andrückelement 49. Das Andrückelement 49 ist in einem Gehäuse 36 axial verschiebbar gelagert und dient dazu, das Werkstück 10 axial gegen das Drückfutter 45 anzupressen und so zwischen Drückfutter 45 und Andrückelement 49 einzuspannen.
Das Gehäuse 36 ist als Umformmatrize 37 ausgebildet. Die Umformmatrize 37 ist relativ zum Drückfutter 45 und relativ zum Andrückelement 49 axial verfahrbar. Durch eine Axialbewegung zwischen Umformmatrize 37 und Drückdorn 45 lässt sich das Werkstück 10 umformen, insbesondere tiefziehen und/oder pressen. Hierdurch kann ein Boden 18 mit einer gewünschten Kontur ausgeformt werden. Die Umformmatrize 37 weist hierzu eine axiale Umformausnehmung 39 auf. Die Vorrichtung 40 umfasst schließlich eine oder mehrere Umformrollen 52, mit welchen nach dem Tiefziehen oder Pressen des Bodens durch Drückwalzen ein zylindrischer Wandbereich oder Rohrabschnitt 12 geformt werden kann. Die Umformrolle 52 ist an einem Rollenhalter 56 gelagert.
Weiterhin sind in Fig. 11 mehrere Verfahrensschritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Fig. 11a zeigt eine Ronde 8 beziehungsweise ein rondenförmiges Werkstück 10, welches als Ausgangswerkstück dient. Das Werkstück 10 umfasst einen rondenförmigen Abschnitt 6 mit einer Rotationsachse 11. Das Werkstück 10 umfasst weiterhin einen rohrförmigen Abschnitt 7, welcher einen rohrförmigen Kragen 26 bildet. Der Kragen 26 erstreckt sich entlang der Rotationsachse 11 des Werkstücks 0.
Zur Herstellung eines rohrförmigen Werkstücks 10, insbesondere eines Behälters, wird das Werkstück 10 zwischen dem Drückfutter 45 und dem Andrückelement 49 oder zwischen dem Drückfutter 45 und der Umformmatrize 37 eingespannt.
Die Einspannung erfolgt dabei derart, dass der Kragen 26 sich in Richtung des Drückfutters 45 erstreckt und insbesondere in die Aufnahmeöffnung 38 des Drückfutters 45 hineinragt.
Das rondenförmige Werkstück 10 wird sodann durch ein axiales Verschieben der Umformmatrize 37 relativ zu dem Drückfutter 45 vorgeformt beziehungsweise tiefgezogen, wie in Fig. 11 b dargestellt. Dabei kann auch gleichzeitig das Andrückelement 49 mit der Umformmatrize 37 bewegt werden, wobei das Drückfutter 45 vorzugsweise feststeht. Durch das Andrückelement 49 und/oder die Umformmatrize 37 wird in einem ittenbereich des Werkstücks 10 ein Boden 18 ausgeformt.
Nach Ausbildung des Bodens 18 wird die Umformmatrize 37 axial vom Drückfutter 45 zurückgezogen und damit aus dem Arbeitsbereich herausgenommen, Fig. 11c.
Das Drückfutter 45, das Andrückelement 49 und das Werkstück 10 werden sodann um die Längsachse 47 in Rotation versetzt. Das Werkstück 10 wird mit der Umformrolle 52 umgeformt, wobei ein Außenbereich des Werkstücks 10 zu einer Zylinderform beziehungsweise einem Mantelbereich, also dem Rohrabschnitt 12, umgeformt wird, wie in Fig. 1 d dargestellt. Der Außenbereich des Werkstücks 10 wird hierzu in Richtung des Kragens 26 umgeformt, so dass ein nach innen ragender, rohrförmiger Kragen 26 gebildet wird, welcher sich im Wesentlichen parallel zu dem Rohrabschnitt 12, also der Behälterwand, erstreckt. Die Umformrolle 52 bewegt sich hierzu entlang der Längsachse 47 in die Richtung, in welche der Kragen 26 sich ausgehend von dem Boden 18 erstreckt.
Für eine verbesserte Umformung kann bei der Bearbeitung mit der zumindest einen Umformrolle 52 eine Nach- oder Zwischenerwärmung vorgesehen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behäites, bei welchem ein Boden (18) mit einer Öffnung (20) und mit einem nach innen ragenden Kragen (26) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass als Ausgangswerkstück ein Rohrabschnitt (12) in Rotation versetzt wird,
- dass der Rohrabschnitt (12) mittels einer Umformrolle (52) eingezogen wird, wobei durch das Einziehen der Boden (18) gebildet wird,
- dass in den Boden (18) eine nach innen ragende Materialverdickung (24) eingeformt wird und
- dass im Bereich der nach innen ragenden Materialverdickung (24) eine Öffnung (20) in den Boden (18) eingebracht wird, wobei durch zumindest einen Teil der nach innen ragenden Materialverdickung (24) der nach innen ragende Kragen (26) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Einziehen durch mehrfache Schwenkbewegungen der Umformrolle (52) entlang jeweils unterschiedlicher Schwenkkurven erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (18) vor dem Einbringen der Öffnung (20) durch das Einziehen verschlossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Verschließen des Bodens (18) der Boden (18) zum Bilden und/oder Ausformen der nach innen ragenden Materialverdickung (24) umgeformt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Bilden der nach innen ragenden Materialverdickung (24) Werkstoff von einem Außenbereich des Rohrabschnitts (12) und/oder des Bodens (18) in einen Mittenbereich (19) des Bodens (18) verschoben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die nach innen ragende Materialverdickung (24) zumindest teilweise während des Einziehens hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass zunächst eine nach außen ragende Materialverdickung (23) geformt wird und
- dass anschließend die nach außen ragende Materialverdickung (23) in die nach innen ragende Materialverdickung (24) umgeformt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformung der nach außen ragenden Materialverdickung (23) in die nach innen ragende Materialverdickung (24) durch ein axiales Zustellen eines Umformwerkzeugs bewirkt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (18) zur Anreicherung von Werkstoff im Bereich der nach innen ragenden Materialverdickung (24) von außen vorgeprägt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformrolle (52) bei der Umformung senkrecht zu einer umzuformenden Werkstückkontur des Rohrabschnitts (12) steht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnung (20) mittels eines spanabhebenden Verfahrens eingebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnung (20) durch Fließformen eingebracht wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Behälters, bei welchem ein Boden (18) mit einer Öffnung (20) und mit einem nach innen ragenden Kragen (26) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
- dass als Ausgangswerkstück eine Ronde (8), an welcher der Kragen (26) mit der Öffnung (20) ausgebildet ist, in Rotation versetzt wird, und
- dass ein Außenumfang der Ronde (8) zum Bilden eines Rohrabschnittes (12) axial gegen ein Drückfutter (45) zu einer Seite umgeformt wird, zu welcher der Kragen (26) gerichtet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kragen (26) an der Ronde (8) durch Drücken / Drückwalzen ausgebildet wird.
15. Vorrichtung zum Umformen eines Werkstücks (10), insbesondere eines Rohrabschnittes (12), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit
- einem Maschinenbett (42) mit einer Längsachse (47),
- einer entlang der Längsachse (47) angeordneten und drehend antreibbaren Arbeitsspindel (46), welche zur Aufnahme des Werkstücks (10) als Hohlwelle ausgeführt ist, - einer Umformrolie (52) zur Umformung des Werkstücks (10), wobei die Umformrolle (52) entlang der Längsachse (47) und entlang einer Querachse (63) bewegbar und um eine Schwenkachse (65) drehbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Locherzeugungswerkzeug (72) vorgesehen ist, um bei eingespanntem Werkstück (10) eine Öffnung (20) entlang der Längsachse (47) in das Werkstück (10) einzubringen.
Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformrolle (52) so gelagert ist, dass durch eine translatorische Bewegung der Umformrolle (52) entlang der Längsachse (47) eine Umformkraft auf eine im Bereich der Längsachse (47) angeordnete Materialverdickung (22) des Werkstücks (10) aufgebracht werden kann.
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