VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BEARBEITEN VON STRANGGEPRESSTEN PROFILABSCHNITTEN AUS MAGNESIUM ODER MAGNESIUMLEGIERUNGEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitten aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen hinsichtlich ihrer Außenkontur durch Warmkalibrieren gegebenenfalls in Kombination mit Warmprägen und / oder Schnitt- und / oder Lochoperationen für die nachfolgenden Fügeprozesse, aus denen nachfolgend Baugruppen (Leichtbauelemente) gefügt werden sollen.

[0002] Bekannt ist aus der DE 101 50 021 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Profilen oder Blechformteilen. Mit diesem Verfahren ist es möglich, Profile oder Blechformteile aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen unmittelbar im Anschluß an den Gießprozess durch eine kontinuierliche Warmumformung herzustellen. Ausgehend von der flüssigen Schmelze wird diese in eine Stranggieß- oder Strangpresseinrichtung eingebracht und vorzugsweise durch einen Walzprozeß in Längsrichtung und wahlweises Auswalzen in alle Richtungen ein Magnesiumblech vorbestimmter Dicke hergestellt.

[0003] Bekannt ist aus der DE 10 2008 045 441 B3 ein Verfahren zum Herstellen eines Strangpressprofilabschnittes aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, bei dem nach dem Pressen des Profils und Ablängen der Profilabschnitte ein Innendruck-Umformschnitt zum Kalibrieren der Außenkontur eines Profilabschnittes durchgeführt wird, wenn sich der Profilabschnitt in seinem lösungsgeglühten oder einem lösungsgeglüht-ähnlichen Zustand befindet, wobei der Innendruck-Umformschnitt zum Kalibrieren der Außenkontur des Profilabschnitts nach Abkühlen des Profilabschnittes auf Umgebungstemperatur durchgeführt wird, bevor der Kaltaushärtungsprozess zu mehr als 20 % abgeschlossen ist.

[0004] Bekannt ist aus der DE 19725300 C2 ein Werkzeug zum Warmkalibrieren und Warmlochen von Werkstücken, mit dem es schnell und einfach möglich ist, entsprechende Werkstücke zu kalibrieren und zu lochen. Dazu wird das Werkstück lagerichtig auf das Aufnahmewerkzeug gelegt. Für den Kalibriervorgang wird das Kalibrierwerkzeug in Richtung auf das Aufnahmewerkzeug bewegt und gegen dieses gepresst, wobei durch die Wandungsteile, die das Werkzeug außen umgreifen, sowie das Teil, welches zwischen die Wandungsteile greift, die Warmkalibrierung erfolgt. Die Kalibrierung erfolgt dabei nicht auf Fertigmaß, sondern die entsprechenden Werkstücke werden nachträglich mechanisch bearbeitet und auf Fertigmaß fertiggestellt.

[0005] Die DE 2 105 537 C3 beschreibt eine Vorrichtung zum Warmkalibrieren von stabförmigem Walzgut beim Warmwalzen im Fertigungsfluss einer kontinuierlichen Walzenstraße, bei der hinter dem Fertigwalzgerüst eine Matrize angeordnet ist und das warmzukalibrierende, stabförmige Walzgut von den Walzen des Fertigwalzgerüstes durch die Matrize hindurchgestoßen wird, wobei die Matrize als geschlossene Ringmatrize ausgebildet ist und die auf Walztemperatur aufheizbare Ringmatrize aus einem hochwarmfesten Werkstoff besteht und dass vor der Ringmatrize ein Düsenring mit einer Öffnung für die Zugabe von thermisch stabilen Schmierstoffen, wie kolloidaler Graphit, niedrig schmelzendes Glas, Soda, gebrannter Kalk oder Salze, sowie vor dem Düsenring zwei Labyrinth-Ringkammern angeordnet sind und dass die Ringmatrize axial in beiden Richtungen abgefedert ist.

[0006] Aus der DE 10224198C1 ist ein Leichtbauelement und ein Herstellungsverfahren bekannt, bei dem das Leichtbauelement aus mehreren miteinander in einer flächigen Anordnung gefügten, stranggepressten Hohlprofilen besteht. Das dazugehörige Verfahren umfasst die Schritte a) Strangpressen von Hohlprofilen mit einer Wandstärke von maximal 0,5 % des Durchmessers des umschriebenen Kreises des daraus gefertigten Leichtbauelements, und b) Fügen von mehreren Hohlprofilen in einer flächigen Anordnung zu einem Leichtbauelement, welches einen umschriebenen Kreis von wenigsten 300 mm aufweist. Das Fügen der Hohlprofile erfolgt durch Reibschweißen oder Kleben.

[0007] Strangpressprofile, insbesondere Mehrkammer-Strangpressprofile, verziehen sich beim Austreten aus der Matrize der Strangpresse. Das führt gerade bei einem nachfolgenden Fügeprozess, bei dem aus den Strangpressprofilabschnitten flächige Baugruppen zusammengesetzt werden sollen, zu Problemen.

[0008] Eine der größten Herausforderungen in der heutigen Zeit beim Bau von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, ist die Minimierung von Gewicht als eine der wirkungsvollsten Möglichkeit zur Einsparung von Kraftstoff.

[0009] Bei einem Kosten-Nutzen-Vergleich unterschiedlicher Leichtmetalle zeigt sich, dass mit immer weiter fortschreitender Gewichtseinsparung die Fertigungskosten immer höher werden. Dies bedeutet, dass sich der Leichtbau nur dann wirtschaftlich realisieren lässt, wenn es gelingt, die damit verbundenen Fertigungskosten durch höhere Produktivität und vor allem durch einen sparsamen Materialeinsatz zu senken.

[0010] Leichtmetalle besitzen gegenüber den heute meist eingesetzten Stahlwerkstoffen den Vorteil, dass sie eine wesentlich geringere Dichte aufweisen. Das leichteste dieser Metalle ist Magnesium, es ist rund 35 % leichter als Aluminium. Die heutigen neuen Magnesiumlegierungen weisen sehr gute Eigenschaften, wie Korrosionsbeständigkeit und gute Verformungseigenschaften auf, so dass diese für das Strangpressen einsetzbar sind.

[0011] Ein Nachteil beim Strangpressen besteht darin, dass die Größe der herstellbaren Strangpressprofile begrenzt ist, so dass man gezwungen ist, Baugruppen aus einzelnen Strangpressprofilabschnitten zu fügen.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitten aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen zur Verfügung zu stellen, wodurch die Hohlkammer-Profilabschnitte hinsichtlich ihrer Außenkontur durch Warmkalibrieren gegebenenfalls in Kombination mit Warmprägen und / oder Schnitt- oder Lochoperationen für nachfolgende Fügeprozesse gerichtet und auf ein einheitliches Produktmaß fixiert werden.

[0013] Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein aus den bearbeiteten Hohlkammer-Profilabschnitten hergestelltes Leichtbauelement zu schaffen, dass aus einzelnen Strangpressprofilabschnitten durch Fügen hergestellt wird, wodurch praktisch ein beliebig großes Leichtbauelement realisiert werden kann.

[0014] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mittels des Verfahrens die stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitte aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen hinsichtlich ihrer Außenkontur durch Warmkalibrieren für den nachfolgenden Fügeprozess auf eine Maßgenauigkeit gebracht werden, um den Fügeprozess zu vereinfachen. Gleichzeitig ist es möglich, zusammen mit dem Warmkalibrieren, Prägeoperationen, Schnitt und/oder Lochoperationen durchzuführen. Vorzugsweise wird das Warmkalibrieren im Fertigungsfluss im Anschluss an das Strangpressen durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass das aus der Matrize austretende Profil bereits eine Temperatur im Bereich von 250 - 450°C aufweist und nicht zusätzlich aufgeheizt werden muss.

[0015] Dies ist gegenüber einer Kalibrierung nach dem IHU-Verfahren (Innen-Hochdruck-Umformung) wesentlich effektiver und aufgrund der extrem teuren IHU-Werkzeuge wesentlich kostengünstiger.

[0016] Die so kalibrierten Profilabschnitte lassen sich ohne großen Aufwand zu Leichtbauelementen fügen. Solche Leichtbauelemente im Fahrzeugbau können beispielsweise Tragstrukturen in Form von Bodengruppen sein.

[0017] Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden.

[0018] Die dazugehörige Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Warmkalibrieren von stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitten.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte - Einlegen der auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 450°C erwärmten Hohlkammer-Profilabschnitte 1 in ein zweigeteiltes auf eine Temperatur im Bereich von 300 bis 600°C vorgewärmtes Kalibrierwerkzeug 2 - und - Druckbeaufschlagung des Kalibrierwerkzeuges 2 mittels eines oder mehreren Presszylindern 3 einer Presse 4. Zusätzlich werden Einschubelemente in die Stirnseiten der abgelängten Profilabschnitte 1 eingesetzt.

[0020] Die Einschubelemente können zapfenartige Ansätze, dessen Querschnitte den inneren Querschnitten der Hohlkammer-Profilabschnitte 1 angepasst sind, aufweisen.

[0021] Von Vorteil ist, wenn die Verfahrensschritte zum Warmkalibrieren im Anschluss an den Strangpressprozess stattfinden, da sich dann ein Aufheizen / Erwärmen der stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitte erübrigt.

[0022] Die Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Presse 4 und einem Kalibrierwerkzeug 2. Das Kalibrierwerkzeug 2 ist zweigeteilt ausgeführt und besteht demnach aus zwei zueinander verfahrbaren Werkzeughälften I, II, zwischen denen der Hohlkammer-Profilabschnitt 1 eingelegt wird, wobei die Werkzeughälften dem Querschnitt des zu kalibrierenden Profils angepasst sind.

[0023] Durch Druckbeaufschlagung mindestens einer der beiden Werkzeughälften I, II über einen Presszylinder 3 der Presse 4 werden die Werkzeughälften aufeinander zugefahren und der Profilabschnitt kalibriert, d. h., die Hohlkammer-Profilabschnitte werden auf ein einheitliches Maß gebracht und gleichzeitig gerichtet.

[0024] Die Werkzeughälften I, II weisen Bohrungen 5 auf, in die entsprechende Heizpatronen eingesetzt sind, um die Werkzeughälften I, II zu erwärmen bzw. auf Temperatur zu halten.

[0025] Bei Bedarf können in eine oder beiden Werkzeughälften I, II eine oder mehrere Prägematrizen angeordnet werden, mit deren Hilfe gleichzeitig während des Kalibriervorgangs eine Oberflächenprägung der Hohlkammer-Profilabschnitte auf einer oder auf beiden Seiten vorgenommen werden kann.

[0026] Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass in die Werkzeughälften I, II Schnitt- oder Lochwerkzeuge integriert werden, um während des Kalibriervorganges gleichzeitig Schnitt- oder Lochoperationen in den Hohlkammer-Profilabschnitten 1 vorzunehmen.

[0027] Im Anschluss an den Warmkalibriervorgang können die kalibrierten und / oder geprägten und / oder gelochten Hohlkammer-Profilabschnitte zu einem Leichtbauelement gefügt werden.

[0028] Das Leichtbauelement kann beispielsweise als Tragstruktur für ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug ausgebildet sein, dessen einzelne das Leichtbauelement bildende warmkalibrierten Hohlkammer-Profilabschnitte 1 durch eine unlösbare Verbindung miteinander verbunden sind. Vorzugsweise kann dies durch das Reibrührschweißen erfolgen, wodurch geringe Schweißzeiten und eine hohe Wirtschaftlichkeit beim Fügeprozess erreicht werden.

Bezugszeichenaufstellung

[0029] 

1

- Hohlkammer-Profilabschnitte

2

- Kalibrierwerkzeug

3

- Presszylinder

4

- Presse

5

- Bohrungen

I

- Werkzeughälfte

II

- Werkzeughälfte

Ansprüche

1. Verfahren zum Bearbeiten von stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitten aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen hinsichtlich ihrer Außenkontur durch Warmkalibrieren gegebenenfalls in Kombination mit Warmprägen und/oder Schnitt- und/oder Lochoperationen, wobei die Hohlkammer-Profilabschnitte auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 450 °C erwärmt sind, wobei die erwärmten Hohlkammer-Profilabschnitte (1) in einem ersten Schritt in ein zweigeteiltes auf eine Temperatur im Bereich von 300°C bis 600°C vorgewärmtes Kalibrierwerkzeug (2) eingelegt und in die Stirnseiten der abgelängten Hohlkammer-Profilabschnitte (1) Einschubelemente eingesetzt werden und in einem zweiten Schritt mittels einem Kalibrierwerkzeug (2), welches durch einen oder mehrere Presszylinder (3) einer Presse (4) druckbeaufschlagt wird, auf ein einheitliches Maß bei gleichzeitigem Richten gebracht werden.

2. Verfahren zum Herstellen eines Leichtbauelementes aus mehreren gemäß des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestellten, miteinander in einer flächigen Anordnung gefügten, stranggepressten Hohlkammer-Profilabschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtbauelement als Tragstruktur für ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug ausgebildet ist und die einzelnen das Leichtbauelement, bildenden warmkalibrierten Profilabschnitte (1) durch eine unlösbare Verbindung miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung aus einer Presse (4), Einschubelementen und einem Kalibrierwerkzeug (2) besteht, wobei das Kalibrierwerkzeug (2) aus zwei zueinander verfahrbaren Werkzeughälften (I,II), zwischen denen der Hohlkammer-Profilabschnitt (1) eingelegt wird, besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine der Werkzeughälften (I,II) entsprechend dem Querschnitt des zu kalibrierenden Hohlkammer-Profilabschnittes (1) angepasst ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
in wenigstens einer der Werkzeughälften (I,II) auf der dem Hohlkammer-Profilabschnitt (1) zugewandten Seite Prägematrizen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
in den Werkzeughälften (I,II) des Kalibrierwerkzeuges (2) Bohrungen (5) zur Aufnahme von Heizpatronen vorgesehen sind.

Claims

1. A method of machining the outer contour of extruded hollow chamber profile sections made of magnesium or magnesium alloys by hot calibration, optionally in combination with hot stamping and/or cutting and/or punching operations, wherein the hollow chamber profile sections are heated to temperatures between 250°C and 450°C, wherein the heated hollow-chamber profile sections (1) are inserted in a first step into a two-part calibrating tool (2) preheated to a temperature between 300°C and 600°C and insert elements are inserted into the end faces of the cut-to-length hollow-chamber profile sections (1), and in a second step are brought to a uniform dimension with simultaneous straightening by means of a calibrating tool (2) which is pressurized by one or more press cylinders (3) of a press (4).

2. Method for producing a lightweight construction element from several hollow chamber profile sections produced according to the method according to claim 1 and joined to one another in a flat arrangement, characterised in that the lightweight construction element is designed as a supporting structure for a land, air or water vehicle and in that the individual hot-calibrated profile sections (1) forming the lightweight construction element are connected to one another by an undetachable connection.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1,
characterised in that
the device consists of a press (4), insert elements and a calibrating tool (2), the calibrating tool (2) consisting of two tool halves (I, II) which can be moved in relation to one another and between which the hollow chamber profile section (1) is inserted.

4. Device according to claim 3,
characterised in that
at least one of the tool halves (I, II) is adapted to the cross-section of the hollow chamber profile section (1) to be calibrated.

5. Device according to claim 3,
characterised in that
embossing dies are arranged in at least one of the tool halves (I, II) on the side facing the hollow chamber profile section (1).

6. Device according to claims 3 to 5,
characterised in that
drilled holes (5) are provided for the reception of heating cartridges in the tool halves (I, II) of the calibration tool (2).

Revendications

1. Procédé d'usinage du contour extérieur de profilés à chambre creuse extrudés en magnésium ou en alliages de magnésium par calibrage à chaud, au besoin en combinaison avec des opérations d'estampage à chaud et/ou de découpage et/ou de poinçonnage, dans lequel les profilés à chambre creuse sont chauffés à une température entre 250°C et 450°C et dans lequel les profilés à chambre creuse chauffés (1) sont introduits, dans une première étape, dans un outil de calibrage (2) en deux parties, préchauffé à une température entre 300°C et 600°C, et où des éléments d'insertion sont introduits dans les faces frontales des profilés à chambre creuse (1) coupés à longueur, et lesquels sont amenés, dans une deuxième étape, à une dimension uniforme avec un redressement simultané au moyen d'un outil de calibrage (2) qui est mis sous pression par un ou plusieurs cylindres de pression (3) d'une presse (4).

2. Procédé de fabrication d'un élément de construction léger à partir de plusieurs profilés creux extrudés selon le procédé selon la revendication 1 et reliés entre eux à plat, caractérisé en ce que l'élément de construction léger est conçu comme une structure porteuse pour un véhicule terrestre, aérien ou aquatique et les différents profilés calibrés à chaud (1) formant l'élément de construction léger sont reliés entre eux par une liaison indémontable.

3. Appareil pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le dispositif se compose d'une presse (4), d'éléments d'insertion et d'un outil de calibrage (2), l'outil de calibrage (2) étant constitué de deux moitiés d'outil (I, II) qui peuvent être déplacées l'une par rapport à l'autre et entre lesquelles est inséré le profilé à chambre creuse (1).

4. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
au moins une des moitiés de l'outil (I, II) est adaptée à la section du profil de la chambre creuse (1) à calibrer.

5. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
des matrices d'estampage sont disposées dans au moins une des moitiés d'outil (I, II) sur le côté faisant face à la section de profilé à chambre creuse (1).

6. Dispositif selon les revendications 3 à 5,
caractérisé en ce que
dans les moitiés (I, II) de l'outil de calibrage (2), des trous (5) sont prévus pour la réception de cartouches de chauffage.

Zeichnung