[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern,
umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete
Axialzylinder, die zum Umformen von als Doppelkammerprofil vorliegenden Hohlkörpern
mit Dichtstempeln, die durch eine Nut, in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils
eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinanderliegende Stempelköpfe
unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs eingelegten Doppelkammerprofils
dichtend verschlieβen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle
angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist.
[0002] Das Innenhochdruck-Umformen ist hinlänglich bekannt und in der einschlägigen Literatur
beschrieben (vgl. DE-Z "Werkstattechnik 79 (1989)", VDI-Fortschrittsberichte, Reihe
2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987). Es wird vorzugsweise zum Herstellen unterschiedlich
geformter Hohlkörper aus einem Halbzeug, beispielsweise ein rohrförmiges Werkstück,
angewendet. Ein Rohrabschnitt, z.B. aus Stahl oder Kupfer, wird dabei in ein mehrteiliges
Innenhochdruck-Umformwerkzeug ohne feste Innenmatrize mit von Axialzylindern betätigten
Dichtstempeln bzw. Umformstößeln eingelegt. Nach dem Verschließen der Enden des Rohrabschnitts
durch die Dichtstempel wird der Rohrabschnitt mit Hilfe eines geeigneten Druckmittels
mit hohem Innendruck beaufschlagt und unter gleichzeitiger Beaufschlagung mit axialem
Druck (durch die Dichtstempel) auf die Rohrwandung umgeformt. Der Axialdruck und der
Innendruck bewirken, daß sich der Rohrabschnitt an die die endgültige Form des Hohlkörpers
aufweisende Innenkontur bzw. -wandung des Konturraums des Umformwerkzeugs anlegt.
Beim Innenhochdruck-Umformen wird der Werkstoff in den plastischen Zustand versetzt,
der während des gesamten Vorgangs unter Berücksichtigung vom Werkstoffverfestigung
und etwaiger Werkzeugkräfte aufrechterhalten wird.
[0003] Zum Umformen von durch einen Mittelsteg in zwei Kammern getrennten Hohlkörpern, sogenannten
Doppelkammerprofilen, ist es in der Praxis üblich, aus Kunststoff hergestellte Dichtstempel
einzusetzen. Da ein konventionelles Dichten bei derartigen Profilen nicht möglich
ist, sind Kunststoffstempel in den verschiedensten Variationen bekannt, wobei stets
der sich unter dem Umformdruck verformende Kunststoff zur Dichtung ausgenutzt wird.
Die Kunststoffstempel unterliegen allerdings einem schnellen Verschleiß und außerdem
erschweren nach einer gewissen Betriebsdauer an den Kunststoffstempeln verbleibende
Deformierungen das Einfahren in ein neu umzuformendes Doppelkammerprofil bzw. verhindern
das sogar völlig, so daß spätestens zu diesem Zeitpunkt ein Stempelwechsel erforderlich
wird.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art einen Dichtstempel ohne die genannten Nachteile zu schaffen, der somit
insbesondere einerseits äußerst verschleißfest ist und andererseits gleichwohl ausreichende
Dichtwirkung bietet.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtstempel als Stahlstempel
mit einer auf der Trägerplatte im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante
der Trägerplatte nach innen zurückversetzten Stempelköpfe entsprechend der Kontur
der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante ausgebildet ist, wobei die Dichtkante im Nutgrund
an jeweils den Anfängen der Nut eine Materialanhäufung aufweist. Indem erfindungsgemäß
die Dichtkante im Bereich nur der Anfänge der Nut und im Betriebszustand damit des
bis auf den Nutgrund zwischen den Teil-Stempelköpfen in die Nut eingreifenden Mittelsteges
bzw. der Trennwand des Doppelkammerprofils mit einer leichten Erhabenheit aufgrund
der Materialanhäufung in diesem kleinen Bereich der Nut ausgebildet ist, läßt sich
der Dichtstempel als sehr verschleißfester Stahlstempel ausführen. Der Mittelsteg
bzw. die Trennwand bleibt wie erforderlich über die Länge frei, wobei er aber dennoch
an den Anfängen aufgrund der geringen metallischen Materialanhäufung der Dichtkante
bei dem in den Kammern des Profils herrschenden Innendruck abgedrückt und gedichtet
wird.
[0006] Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruch und
der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Systembild eines allgemein bekannten IHU-Werkzeuges, wobei hier in den beiden
Symmetriehälften voneinander verschiedene Bauweisen dargestellt sind;
- Fig. 2
- als Einzelheit eines IHU-Werkzeugs in perspektivischer Ansicht einen zum Umformen
von Doppelkammerprofilen eingesetzten Dichtstempel bzw. Stempelkopf;
- Fig. 3
- den Dichtstempel nach Fig. 2 von oben gesehen;
- Fig. 4
- den Dichtstempel nach Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV, eingetaucht in ein
im Längsschnitt dargestelltes Doppel- bzw. Mehrkammperprofil; und
- Fig. 5
- in vergrößertem Maßstab die in Fig. 4 strichpunktiert eingekreiste Einzelheit "X".
[0007] Von einer üblichen Innenhochdruck-Umform(IHU)-Maschine sind in Fig. 1 der Einfachheit
halber in einer Zeichnung einmal links und einmal rechts mögliche unterschiedliche
Bauweisen eines Werkzeugs 1a bzw. 1b dargestellt. Das Werkzeug 1a bzw. 1b besitzt
eine jeweils mit einem Spannrand 2 versehene obere und untere Grundplatte 3 bzw. 4.
In einem oberen und einem unteren Grundblock 5 bzw. 6 sind Kontureinsätze 7 und endseitige
Einlaufkanäle 8 angeordnet. Auf zu den Einlaufkanälen 8 vorgelagerten Konsolen 9 sind
Axialzylinder 10 befestigt, die in diesem Ausführungsbeispiel mit auf einer Dichtstempelverlängerung
bzw. einem Dichtstempel 11 angeordneten Dichtstempelköpfen 12 bestückt sind, die beim
Beaufschlagen der Axialzylinder 10 in ein zur Umformung in den Werkzeughohlraum 13
eingelegtes, umzuformendes hohlkörperförmiges Werkstück in den Einlaufkanälen 8 des
Werkzeugs gleitend eintauchen und von beiden Enden her dichtend verschließen. Zur
Aufnahme und Halterung der Dichtstempel weisen die Axialzylinder 10 an ihren den Werkzeuggrundblöcken
5 bzw. 6 zugewandten Enden einen Adapter 16 mit daran angeschraubtem Klemmring 16
auf.
[0008] Zum Umformen von als Doppelkammerprofil 17, die durch einen zwischen den Profilwänden
18a, 18b eingebundenen Mittelsteg 19 mit zwei getrennten Kammern ausgebildet sind
(vgl. Fig. 4), wird ein in Fig. 2 gezeigter Dichtstempel 20 als Stahlstempel eingesetzt,
der durch eine Nut 21, in die bei der Umformung der Mittelsteg 19 des Doppelkammerprofils
17 eintaucht, wie in Fig. 4 gezeigt, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte 22
nebeneinanderliegende Stempelköpfe 20a bzw. 20b unterteilt (vgl. auch Fig. 3). Die
Teil-Stempelköpfe 20a, 20b sind in Bezug auf die Außenkante 23 geringfügig nach innen,
der Dicke der Profilwände 18a, 18b entsprechend, zurückversetzt angeordnet und gemäß
deren Kontur mit einer umlaufenden - ausgenommen die Nut 21 selbst - Dichtstufe bzw.
-kante 24 ausgebildet. lm Bereich und auf Höhe des Nutgrundes 25, und dort aber nur
jeweils an den äußeren Anfängen der Nut 21, ist die Dichtkante 24 mit geringfügigen
Materialanhäufungen 26a, 26b, einer leichten Erhabenheit gleichkommend, versehen (vgl.
die Fig. 4 und 5). Diese sorgen dafür, daß der im übrigen über seine gesamte Länge
freiliegende Mittelsteg 19 nur an seinen außenliegenden, an die Profilwände 18a, 18b
unmittelbar angrenzenden Enden gedichtet wird.
[0009] Es ist somit möglich, trotz des Einsatzes eines sehr verschleißfesten Stahlstempels
als Dichtstempel 20 die beim Umformen erforderliche Abdichtung zu gewährleisten.
1. Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens
zweiteiliges Werkzeug (1a, 1b) und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder
(10), die zum Umformen von als Doppel- bzw. Mehrkammerprofil (17) vorliegenden Hohlkörpern
mit Dichtstempeln, die durch eine Nut (21), in die der Mittelsteg (19) des Doppelkammerprofils
(17) eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte (22) nebeneinanderliegende
Stempelköpfe (20a, 20b) unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs
(1a, 1b) eingelegten Doppelkammerprofils (17) dichtend verschließen, wobei zumindest
ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtstempel (20) als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte (22) im Übergang
zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante (23) der Trägerplatte (22) nach innen
zurückversetzten Stempelköpfe (20a, 20b) entsprechend der Kontur der Stempelköpfe
umlaufenden Dichtkante (24) ausgebildet ist, wobei die Dichtkante (24) im Nutgrund
(25) an jeweils den Anfängen der Nut (21) eine Materialanhäufung (26a, 26b) aufweist.
