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(11) |
EP 3 778 056 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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12.07.2023 Patentblatt 2023/28 |
(22) |
Anmeldetag: 14.08.2019 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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VERFAHREN ZUR WARMUMFORMUNG VON ALUMINIUMBLECHEN MITTELS RECKZIEHENS
METHOD FOR THERMOFORMING ALUMINIUM SHEETS BY MEANS OF STRETCH FORMING
PROCÉDÉ DE FORMAGE AVEC PRÉCHAUFFAGE DE TÔLES D'ALUMINIUM PAR ÉTIRAGE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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17.02.2021 Patentblatt 2021/07 |
(73) |
Patentinhaber: Umformtechnik Stade GmbH |
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21684 Stade (DE) |
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Erfinder: |
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- RUHR, Hilko
21614 Buxtehude (DE)
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(74) |
Vertreter: Seemann & Partner Patentanwälte mbB |
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Raboisen 6 20095 Hamburg 20095 Hamburg (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
KR-A- 20180 122 224 US-A1- 2009 205 394 US-B2- 8 230 713
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US-A- 4 792 318 US-A1- 2014 260 493
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmumformung von Aluminiumblechen. Die
Vorrichtung, die bei dem Verfahren verwendet wird, umfasst eine Pressvorrichtung mit
einem Warmumformungsreckziehwerkzeug, welches ein erstes Werkzeug und ein mit dem
ersten Werkzeug formschlüssig schließbares zweites Werkzeug umfasst.
[0002] Zur Warmumformung von Aluminiumblechen ist es, ähnlich wie bei Stahlblechen, bekannt,
die Bleche einem Tiefziehverfahren oder einem Streckziehverfahren, auch Reckziehverfahren
genannt, zu unterziehen. Im Reckziehverfahren wird das zu verformende Blech in einem
umlaufenden Niederhaltebereich absolut festgehalten, so dass dieser Bereich nicht
am Umformprozess teilnimmt.
[0003] Ein entsprechendes Verfahren und eine Vorrichtung hierzu ist beispielsweise aus
DE 36 10 022 C2 der Anmelderin bekannt, mit denen Sicken in einem Blech hergestellt werden können.
Dabei wird das Blech in dem Bereich, der einen zur Einformung einer Sicke vorgesehenen
Verformungsbereich umgibt, zwischen einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug miteinander
zugewandten Pressflächen, welche jeweils eine Ausnehmung aufweisen, fest eingespannt
und mit seinem Verformungsbereich über einen Sickenbalken gezogen. Das Blech wird
zwischen dem an einem Presstisch vorgesehenen Unterwerkzeug und dem an einem diesem
gegenüber beweglich angeordneten, an einem Pressbalken vorgesehenen Oberwerkzeug eingelegt
und das Oberwerkzeug mit dem Unterwerkzeug kraftschlüssig verbunden.
[0004] Im Unterschied dazu bedeutet das Tiefziehen, dass das zu verformende Blech im Niederhaltebereich
kontrolliert nachfließt und somit am Umformprozess teilnimmt. Die Zuschnittsplatine
ist in der Draufsicht vor dem Umformprozess größer als nach dem Umformprozess. Ein
Tiefziehverfahren von Aluminiumblechen in einer Warmumformung ist unter anderem in
DE 10 2006 035 239 B3 beispielhaft offenbart. In diesem Fall wird eine erwärmte Metallschmelze oder Salzschmelze
verwendet, deren Volumen zuvor geregelt wird, um das umzuformende Metallbauteil auf
die richtige Temperatur zu bringen.
[0005] Aluminiumbleche stellen für Warmumformungsprozesse eine Herausforderung dar, denn
Aluminiumlegierungen der 5000er-Klasse haben bei Raumtemperatur eine Bruchdehnung
A5 von ca. 20 %. Wegen dieser Limitierung ist die leistbare Formänderungsarbeit im
Tiefziehverfahren allerdings relativ begrenzt. Bei Einsatz des Reckziehverfahrens
ist die leistbare Formänderungsarbeit noch erheblich begrenzter, da diese im Wesentlichen
im Bereich der Ziehstempel- und Matrizenradien auftritt, also im Randbereich der Ziehstempel
bzw. Matrizen. Unter sonst gleichen Bedingungen tritt das Versagen des Aluminiumblechs
in Form von sogenannten Reißern daher beim Reckziehverfahren erheblich früher auf
als beim Tiefziehverfahren.
[0006] Müssen trotzdem erheblich höhere Formänderungsarbeiten verschiedener Aluminiumlegierungen
ausgeführt werden, so muss die Umformung, je nach Anforderung, im Blechtemperaturbereich
von ca. 350 °C (Halbwarmumformung) bis zu ca. 540 °C (Warmumformung) erfolgen. In
diesem Temperaturbereich haben Aluminiumbleche eine teigige Konsistenz, und es muss
sichergestellt werden, dass es beim Ziehvorgang nicht zu Reißern im Blech kommt.
[0007] Eine weitere Einschränkung ist die mangelnde Flexibilität des Tiefziehverfahrens,
weil Tiefziehwerkzeuge für die Halbwarm- bzw. Warmumformung extrem kostenintensiv
sind, weshalb Änderungen vermieden werden. Sollen beispielsweise mehrere Vertiefungen
in das Aluminiumblech eingebracht werden, so sind mit der Dimensionierung des Werkzeugs
auch die Abstände zwischen den Vertiefungen und deren Dimensionen festgelegt. Änderungen
der Abstände oder der Dimensionierung erfordern dann kostenintensive neue Werkzeuge.
[0008] Aus
US 4,792,318 A ist eine Maskenformvorrichtung zum Formen einer Schattenmaske einer Farbkathodenstrahlröhre
bekannt mit einer Vorrichtung, die eine Warmpressung ausübt. Die Vorrichtung umfasst
eine Form zum Aufbringen von Druck auf das plattenförmige Element, die einen beheizten
inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt umfasst, und eine Isoliereinrichtung
zwischen dem inneren und dem äußeren Abschnitt, um die Wärmeübertragung vom inneren
Abschnitt zum äußeren Abschnitt zu verringern und den thermischen Wirkungsgrad der
Vorrichtung zu erhöhen. Die Form enthält eine Matrize mit einer definierten Form,
einen Stempel, der mit der Matrize zusammenwirkt, um das plattenartige Element in
die definierte Form zu formen, eine Klammer zum Halten des plattenartigen Elements
während des Formvorgangs und einen Ausstoß zum Entfernen der Maske aus der Matrize.
Der innere Abschnitt enthält jeweils einen beheizten Teil der Matrize, des Stempels,
der Klammer und des Ausstoßes und gegebenenfalls eine Heizvorrichtung. Damit wird
die Wärme zum Warmpressen denjenigen Abschnitten der Pressform zugeführt, die mit
dem plattenförmigen Element in Kontakt kommen. Gleichzeitig wird die Wärme dank des
wärmeisolierenden Elements, das an der Teilung mit den anderen Teilen eingefügt ist,
nicht über einen großen Bereich geleitet. Dadurch gibt es kein Festfressen der beweglichen
Teile, das durch Unterschiede in der Wärmeausdehnung aufgrund der großflächigen Wärmeleitung
verursacht wird, der Betrieb kann jederzeit reibungslos ablaufen, und die für die
Erwärmung erforderliche Energie wird reduziert.
[0009] US 2014/0260493 A1 beschreibt eine Heißprägeform, die sowohl eine hochfeste als auch eine niedrigfeste
Einheit zur Herstellung von geformten Waren aufweist. Dabei wird ein Stahlblech auf
eine geeignete Temperatur erwärmt, um die Umformung in einer Pressform durchzuführen,
und dann eine Abschreckung durchgeführt, um hochfeste Teile herzustellen. Eine Heizform,
die an einer Seite einer Kühlform installiert ist, um zusammen mit der Kühlform eine
geformte Oberfläche zu bilden, ist mit einer Heizpatrone oder Heizkartusche versehen,
die an einer Seite der Heizung installiert ist, und eine Vielzahl von Anlegeblöcken
umfassen kann, die zwischen der Kühlform und der Heizform angeordnet sind.
[0010] Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zu schaffen, mit dem es möglich ist, Aluminiumbleche einer Warmumformung zu unterziehen,
wobei auch bei hoher Formänderungsarbeit eine hohe Flexibilität gewährleistet wird.
[0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Warmumformung von Aluminiumblechen
mittels Reckziehens in einer Vorrichtung zur Warmumformung von Aluminiumblechen mittels
Reckziehens, umfassend eine Pressvorrichtung mit einem Warmumformungsreckziehwerkzeug,
welches ein erstes Werkzeug, insbesondere Unterwerkzeug, und ein mit dem ersten Werkzeug
formschlüssig schließbares zweites Werkzeug, insbesondere Oberwerkzeug, umfasst, wobei
das erste Werkzeug eine erste Grundplatte mit einem beheizbaren Ziehstempel, wenigstens
einem ersten beheizbaren Niederhalter, wenigstens einem ersten kühlbaren Niederhalter
und wenigstens einem druckregulierbaren ersten Niederhaltezylinder umfasst, wobei
das zweite Werkzeug eine zweite Grundplatte mit einem beheizbaren Matrizenteil, wenigstens
einem beheizbaren Blechgegenhalter, wenigstens einem zweiten kühlbaren Niederhalter
und wenigstens einem druckregulierbaren zweiten Niederhaltezylinder umfasst, wobei
die erste Grundplatte oder die zweite Grundplatte an einer beweglichen, insbesondere
weg- und kraftgesteuerten, Vorrichtung der Pressvorrichtung befestigt ist, wobei mittels
der ersten und zweiten Werkzeuge ein Niederhalten eines Randes eines Aluminiumblechs
und ein Reckziehen über das beheizbare Matrizenteil ermöglicht wird, wobei das Verfahren
dadurch weitergebildet ist, dass die beheizbaren und kühlbaren Werkzeugelemente auf
ihre jeweils vorgegebenen Temperaturen aufgeheizt oder gekühlt werden, nach Erreichen
der vorgegebenen Temperaturen ein umzuformendes Aluminiumblech positionsgerecht zwischen
das erste Werkzeug und das zweite Werkzeug eingebracht wird, und das Warmumformungswerkzeug
formschlüssig geschlossen wird, wobei dann, wenn das Aluminiumblech unter Einwirkung
der Hitze der beheizten Werkzeugelemente seine vorgegebene Temperatur erreicht hat,
die Reckziehbewegung des beweglichen Werkzeugs gestartet und bis zu einer vorgegebenen
Ziehtiefe durchgeführt wird.
[0012] Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass anstelle eines Tiefziehverfahrens
ein Reckziehverfahren eingesetzt wird, bei dem das Aluminiumblech für jeden Reckziehvorgang
in einem umfänglichen Niederhaltebereich festgehalten wird, so dass der jeweils äußere
Teil des Aluminiumblechs nicht an der Umformung teilnimmt. Dieser steht für weitere
Umformungsprozesse zur Verfügung, so dass durch mehrmaliges Reckziehen mit der gleichen
Vorrichtung und dem gleichen Werkzeug eine Serie von gleichartigen, aber gegebenenfalls
unterschiedlich beabstandeten, Vertiefungen in das Blech eingebracht werden kann.
[0013] In dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug sind die beheizbaren Niederhalteelemente,
also der beheizbare Niederhalter und der beheizbare Blechgegenhalter, jeweils benachbart
zum beheizbaren Ziehstempel bzw. zum beheizbaren Matrizenteil angeordnet, wobei radial
nach außen die jeweils kühlbaren Niederhalter Elemente, also der erste kühlbare Niederhalter
und der zweite kühlbare Niederhalter, folgen. Diese bewirken in dem Aluminiumblech
im Niederhaltebereich einen Temperaturgradienten, der von innen nach außen abnimmt,
so dass der äußere Bereich des Aluminiumblechs im Niederhaltebereich eine geringe
Temperatur aufweist, welche das Blechmaterial gegenüber dem Reckziehprozess stabilisiert
und sicherstellt, dass der äußere Bereich nicht umgeformt wird.
[0014] Diese Maßnahme ist besonders günstig für die Verwendung der Vorrichtung zum mehrfachen
Reckziehen an einem Aluminiumblech mit zwischenzeitlichem Verschieben des Aluminiumblechs
von einer ersten in eine zweite Position usw.
[0015] In Ausführungsformen sind im ersten Werkzeug ein nicht kühlbarer Druckaufnahmekörper
und im zweiten Werkzeug ein nicht kühlbarer Druckverteilungskörper angeordnet, welche
insbesondere im Querschnitt an die Abmessungen des Ziehstempels und des Matrizenteils
angepasst sind.
[0016] Vorzugsweise befinden sich zwischen den beheizbaren Werkzeugelementen und den kühlbaren
Werkzeugelementen und/oder den nicht kühlbaren Werkzeugelementen jeweils druckfeste
Isolationsmaterialien. Diese druckfesten Isolationsmaterialien ermöglichen es, die
beheizbaren Elemente und die kühlbaren Elemente thermisch voneinander besser zu trennen
und somit einen verbesserten Temperaturverlauf im Aluminiumblech zu realisieren.
[0017] In Ausführungsformen weisen die beheizbaren Werkzeugelemente jeweils eine oder mehrere
Heizkartuschen auf. Bei den Heizkartuschen kann es sich um elektrische Widerstände
handeln, welche Wärme proportional zu Stromstärke abgeben, wenn sie von einem Strom
geschlossen werden. Vorteilhafterweise weisen die beheizbaren Werkzeugelemente jeweils
eine eigene Temperaturregelung auf, insbesondere mit eigener Datenspeicherung. Auf
diese Weise ist es möglich, das umzuformende Aluminiumblech entsprechend den lokalen
Notwendigkeiten der Formänderungsarbeit in unterschiedlichen Bereichen lokal unterschiedlich
zu erhitzen.
[0018] In Ausführungsformen weisen eines oder mehrere der beheizbaren Werkzeugelemente und/oder
eines oder mehrere der kühlbaren Werkzeugelemente einen oder mehrere Temperatursensoren
auf, die, insbesondere oberflächennah oder in der Oberfläche dem Aluminiumblech zugewandt,
so angeordnet sind, dass eine Temperatur des Aluminiumblechs im Bereich des jeweiligen
Temperatursensors ermittelbar ist. Die Temperatur des Aluminiumblechs kann auch indirekt
ermittelt werden, beispielsweise durch Messung der temperaturabhängigen Formänderungsarbeit
bei der Umformung in Abhängigkeit der erreichten Verformung. Vorteilhaft ist es, wenn
die Temperatur über die gesamte Fläche des Aluminiumblechs überwacht wird, die am
Warmumformprozess teilnimmt.
[0019] Wenn vorteilhafterweise eine Wegmessvorrichtung am Warmumformungsreckziehwerkzeug
vorhanden ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Bewegung und Geschwindigkeit
des bewegten ersten oder zweiten Werkzeugs gegenüber dem nicht bewegten zweiten oder
ersten Werkzeug in Verbindung mit der beweglichen weg- und kraftgesteuerten Vorrichtung
der Pressvorrichtung sowie der Temperatursteuerung der beheizbaren Werkzeugelemente
zu regeln, so ist eine sehr genaue und sichere Prozessführung gewährleistet. Bei der
Bewegung des beweglichen Werkzeugs wird bei der Weg- und Kraftsteuerung sowohl der
von dem Ziehstempel bzw. dem beweglichen Werkzeug zurückgelegte Weg als auch die dafür
aufgebrachte Kraft gemessen und mit Sollwerten verglichen. Für einen sicheren Umformungsprozess
sollte sich die Kraft in Abhängigkeit des zurückgelegten Weges innerhalb eines vorgegebenen
Wertekorridors bewegen, um zu vermeiden, dass es zu Reißern im Aluminiumblech kommt.
Sobald dieser vorgegebene Wertekorridor verlassen wird, wird der Prozess unterbrochen,
um das Material des Aluminiumblechs wieder auf die vorgegebene Temperatur zu bringen,
in dem auch die aufgewendete Kraft wieder in den vorgegebenen Wertkorridor zurückkehrt.
Der Umformungsprozess kann daher diskontinuierlich sein.
[0020] Vorteilhafterweise wird nach einem Reckziehvorgang das Aluminiumblech neu positioniert
und an einem bislang noch nicht reckgezogenen Teil des Aluminiumblechs ein weiterer,
gleichartiger Reckziehvorgang durchgeführt. Dies wird ermöglicht durch die Verwendung
des Reckziehprozesses mit zusätzlicher Kühlung des Aluminiumblechs im äußeren Randbereich
des Niederhaltebereichs. Auf diese Weise können gleichartige Vertiefungen mit der
gleichen Vorrichtung unter variablen Abständen voneinander in das Aluminiumblech eingebracht
werden.
[0021] Vorzugsweise werden während eines Reckziehvorgangs die vorgegebenen Temperaturen
einzelner oder aller Werkzeugelemente und/oder des Aluminiumblechs überwacht und die
Reckziehbewegung unterbrochen, falls eine oder mehrere der Temperaturen sich außerhalb
eines vorgegebenen akzeptablen Temperaturbereichs bewegen, und wird fortgesetzt, wenn
alle überwachten Temperaturen sich wieder innerhalb ihrer vorgegebenen akzeptablen
Temperaturbereiche befinden.
[0022] In Ausführungsformen werden zwischen dem wenigstens einen ersten Niederhalter und
dem wenigstens einen Blechgegenhalter sowie zwischen dem Ziehstempel und dem Matrizenteil
unterschiedliche Temperaturführungen angewendet, um unterschiedliche Formänderungskräfte
in den Bereichen Ziehstempelradius und Blechgegenhalterradien zu kompensieren. Der
Ziehstempelradius und die Blechgegenhalteradien befinden sich im Bereich am äußeren
Rand des Ziehstempels bzw. an den Innenkanten der Blechgegenhalter, die zum Ziehstempel
hin angeordnet sind. Während des Reckziehvorgangs gerät das Aluminiumblech in diesem
Bereich zwischen den Ziehstempel und den oder die Blechgegenhalter und erfährt somit
die größte Formänderung. In diesem Bereich weisen der Ziehstempel und die Blechgegenhalter
an ihren seitlichen Kanten Abrundungen, die sogenannten Radien, auf. Die Krümmungen
der Radien haben einen Einfluss auf das Ziehverhalten des Aluminiumblechs während
des Reckziehvorgangs, da in den Radien unterschiedliche Reibungsverhältnisse auftreten,
insbesondere in Eckradien. Ein Temperaturgradient zwischen den beheizbaren Niederhaltelementen
und den zentralen beheizbaren Elementen, also Ziehstempel und Matrizenteil, kann daher
die sichere Umformung des Aluminiumblechs in diesem Bereich sicherstellen.
[0023] Die Temperaturführungen der beheizbaren Werkzeugelemente werden vorzugsweise während
eines Reckziehvorgangs insgesamt und untereinander aufgrund sich verändernder Formänderungsarbeit
angepasst. In Ausführungsformen können die beheizbaren Werkzeugelemente auf eine vorgegebene
Temperatur zwischen 515 °C und 540 °C aufgeheizt werden. Diese Temperaturen sind besonders
günstig für die Aluminiumbleche der 5000er-Klasse. Für andere Aluminiumbleche können
andere Temperaturbereiche günstiger sein.
[0024] Vorteilhafterweise wird in dem wenigstens einen ersten Niederhaltezylinder ein Druck
eingestellt, der das Festhalten des Aluminiumblechs während des Reckziehvorgangs sicherstellt
und/oder es wird in dem wenigstens einen zweiten Niederhaltezylinder ein Druck eingestellt,
der das Nachfließen des Aluminiumblechs während des Reckziehvorgangs sicherstellt.
[0025] Die zu verwendenden Temperaturen und Drücke für den erfindungsgemäßen Reckziehprozess
hängen von dem verwendeten Material ab und können in Versuchen ermittelt werden.
[0026] Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen
zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
[0027] Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit "insbesondere" oder "vorzugsweise"
gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
[0028] Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens
anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben,
wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten
ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines in einem Tiefziehverfahren hergestellten Aluminiumblech-Formkörpers,
- Fig. 2
- eine perspektivische Darstellung eines in einem erfindungsgemäßen Reckziehverfahren
hergestellten Aluminiumblech-Formkörpers und
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Warmumformung von Aluminiumblechen.
[0029] In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile
mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils
abgesehen wird.
[0030] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines in einem Tiefziehverfahren hergestellten
Aluminiumblech-Formkörpers 20. Das nicht dargestellte Tiefziehwerkzeug hat eine komplizierte
Geometrie mit mehreren Reliefteilen, welche für die Vertiefungen 21 in dem Aluminiumblech-Formkörper
20 sorgen, welche zu den Enden hin von Seitenbereichen 22 fixer Breite und voneinander
mit Stegen 24 fixer Breite beabstandet sind. Die Öffnungsbereiche 23 der Vertiefungen
21 weisen jeweils eine von der Breite des jeweiligen Ziehstempels abhängige fixe Breite
auf. Der Aluminiumblech-Formkörper 20 beruht auf einem Aluminiumblech aus einer Aluminiumgüte
der Gruppe 5000 und lässt sich im Tiefziehverfahren im Temperaturbereich von ca. 350
°C herstellen. Im Anschluss an den Tiefziehvorgang erfolgt ein Zuschnitt mittels Laser
oder anderen Trennmöglichkeiten auf die finalen Abmessungen sowie die Erzeugung der
Öffnungen im Bereich der Vertiefungen 21.
[0031] Die Abmessungen und Abstände der Vertiefungen 21 lassen sich mit dem gewählten Tiefziehwerkzeug
nicht ändern. Die ökonomische Grenze wird überschritten, wenn zum Beispiel unter sonst
gleichen Bedingungen das Mittenabstandsmaß der großflächigen Vertiefungen 21 verändert
wird.
[0032] Im Unterschied dazu zeigt Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines in einem
erfindungsgemäßen Reckziehverfahren hergestellten Aluminiumblech-Formkörpers 20. Dazu
wird das Reckziehverfahren mehrmals hintereinander am Aluminiumblech durchgeführt,
wobei jeweils das Aluminiumblech in der Vorrichtung versetzt wird, um die jeweils
nächste Vertiefung 21 zu erzeugen. Bei ansonsten gleichen Abmessungen der Vertiefungen
21 liegen diese daher unterschiedlich weit auseinander, was an den unterschiedlichen
Bemaßungen der Stege 25 und 26 mit variabler Breite im unteren Bereich der Figur erkennbar
ist. Diese Mittenabstandsmaße können von Formkörper zu Formkörper unterschiedlich
eingestellt werden, da sie nur von der Positionierung des Aluminiumblechs auf der
Vorrichtung abhängen. Auch die Breite der Seitenbereiche 22 ist flexibel einstellbar.
[0033] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Warmumformung von
Aluminiumblechen 14. Die Vorrichtung umfasst eine Pressvorrichtung mit einem Warmumformungsreckziehwerkzeug,
welches ein erstes und ein zweites Werkzeug aufweist. In der in Fig. 3 gezeigten Darstellung
ist das erste Werkzeug unterhalb des Aluminiumblechs 14 und das zweite Werkzeug oberhalb
des Aluminiumblechs 14 angeordnet, so dass von einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug
gesprochen wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration begrenzt,
denn die Anordnung des ersten und zweiten Werkzeugs kann auch umgekehrt sein, und
die Orientierung des Aluminiumblechs 14 muss nicht horizontal sein.
[0034] Das erste Werkzeug, in diesem Fall das Unterwerkzeug, ruht auf einer ersten Grundplatte
1, auf der die weiteren Werkzeugelemente des ersten Werkzeugs angeordnet sind. Zuinnerst
handelt es sich dabei um einen beheizbaren Ziehstempel 2, welcher über ein druckfestes
Isoliermaterial 13 und einen nicht kühlbaren Druckaufnahmekörper 11 auf der ersten
Grundplatte 1 abgestützt ist. Der Ziehstempel 2, über den das Aluminiumblech 14 im
Reckziehprozess gezogen wird, weist an seinem zum Aluminiumblech 14 weisenden umlaufenden
Rand einen Ziehstempelradius 15 auf, welcher beim Reckziehen für einen Übergang zwischen
dem zentralen gezogenen Teil des Aluminiumblechs 14 und dem äußeren Rand des Aluminiumblechs
14 sorgt, der nicht an der Umformung teilnimmt.
[0035] Nach außen wird der Ziehstempel 2 von einem ebenfalls beheizbaren ersten beheizbaren
Niederhalter 3 umgeben, der nach außen hin seinerseits von einem druckfesten Isoliermaterial
13 und einem ersten kühlbaren Niederhalter 4 umgeben wird. Diese drei Werkzeugelemente
dienen dazu, im Zusammenwirken mit entsprechenden Werkzeugelementen des zweiten Werkzeugs
einen Niederhaltebereich des Aluminiumblechs 14 so einzuklemmen, dass dieser beim
Reckziehen festgehalten wird, so dass das Aluminiumblech 14, anders als beim Tiefziehen,
nicht nachfließt. Der erste beheizbare Niederhalter 3, das druckfeste Isoliermaterial
13 und der erste kühlbare Niederhalter 4 werden von ersten Niederhaltezylindern 5
mit einem Druck beaufschlagt, der das Festhalten des Niederhaltebereichs des Aluminiumblechs
14 sicherstellt.
[0036] Das zweite Werkzeug, im Fall der Fig. 3 das Oberwerkzeug, umfasst eine zweite Grundplatte
6, welche parallel zur ersten Grundplatte 1 angeordnet ist. Zentral stützt sich ein
beheizbares Matrizenteil 9 über ein entsprechend dimensioniertes druckfestes Isoliermaterial
13, einen ebenfalls entsprechend dimensionierten nicht kühlbaren Druckverteilungskörper
12 und zweite Niederhaltezylinder 8 auf der zweiten Grundplatte 6 ab. Das Matrizenteil
9 weist im Querschnitt die gleichen Abmessungen wie der Ziehstempel 2 auf und ist
mit dem Ziehstempel 2 fluchtend angeordnet. Die zweiten Niederhaltezylinder 8 sorgen
für einen Druck, der vom Matrizenteil 9 über das Aluminiumblech 14 auf den Ziehstempel
2 ausgeübt wird, der sicherstellt, dass das Aluminiumblech 14 in diesem Bereich während
des Warmumformprozesses nachfließen kann.
[0037] An das zentrale Matrizenteil 9 schließt sich nach außen hin ein beheizbarer Blechgegenhalter
7 an, der dem ersten beheizbaren Niederhalter gegenüberliegt und über ein eigenes
druckfestes Isoliermaterial 13 und einen Druckabgabekörper 18 an der zweiten Grundplatte
6 abgestützt ist. Nach außen schließen sich wiederum ein druckfestes Isoliermaterial
13 und ein zweiter kühlbarer Niederhalter 10 an, welcher sich im gezeigten Ausführungsbeispiel
an der zweiten Grundplatte 6 abstützt.
[0038] Die zwischen den beheizbaren Werkzeugelementen 2, 3, 7 und 9 und den kühlbaren Werkzeugelementen
4 und 10 sowie den nicht kühlbaren Werkzeugelementen 11 und 12 angeordneten druckfesten
Isolationsmaterialien 13 dienen der thermischen Entkopplung.
[0039] Die Darstellung in Fig. 3 ist schematisiert und bildet keine konkreten Bemaßungen
ab. Besonders die Werkzeugelemente des Niederhaltebereichs können in Relation zum
Ziehstempel 2 deutlich schmaler ausgeführt sein als abgebildet. Die abgebildete Konfiguration,
in der einander gegenüberliegende Werkzeugelemente in Bewegungsrichtung miteinander
fluchten, ist vorteilhaft für eine kontrollierte Einstellung von Temperaturgradienten
im Aluminiumblech 14, aber nicht zwingend. Wesentlicher ist es, dass, wie bei Reck-
und Tiefziehwerkzeugen üblich, die Innenkanten des ersten beheizbaren Niederhalters
3 und des beheizbaren Blechgegenhalters 7 einerseits und die Außenkanten des Ziehstempels
2 und des Matrizenteils 9 andererseits miteinander fluchten und einen Zwischenraum
für das Aluminiumblech 14 offenlassen. Auch die Dimensionierung der Isoliermaterialien,
die gegebenenfalls zwischen den beheizbaren und den kühlbaren bzw. nicht beheiz- oder
kühlbaren Werkzeugelementen eingefügt werden, ist geeignet wählbar. Auch die Tatsache,
dass in der Darstellung in Fig. 3 die verschiedenen Werkzeugteile mit ihren Rändern
in der Horizontalen fluchten, ist vorteilhaft, aber nicht zwingend.
[0040] Die ersten und zweiten Niederhaltezylinder 5, 8 dienen in erster Linie dazu, den
Druck zu erzeugen, mit dem das Aluminiumblech 14 einerseits im zentralen Bereich und
andererseits im Niederhaltebereich zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug
festgehalten wird. Der eigentliche Reckziehvorgang umfasst eine Relativbewegung der
zweiten Grundplatte 6 gegenüber der ersten Grundplatte 1, wobei es für die Erfindung
unerheblich ist, welche der beiden Grundplatten bewegt wird und welche fixiert ist.
Der Vorgang wird im Folgenden anhand des Beispiels erläutert, dass das zweite Werkzeug,
in diesem Fall also das Oberwerkzeug, bewegt wird und das erste Werkzeug fixiert wird.
[0041] Jedes einzelne oben angeführte beheizbare Werkzeugelement hat mindestens eine, vorzugsweise
jedoch mehrere Heizkartuschen und seine eigene Temperaturregelung mit entsprechender
Datenspeicherung. An dem sich in der Pressvorrichtung befindenden Reckziehwerkzeug
befindet sich eine Wegmessvorrichtung (ohne Darstellung), die die Abwärtsbewegung
des Oberwerkzeugs und die Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung in direkter Verbindung
mit der beweglichen weg- und kraftgesteuerten Vorrichtung der Pressvorrichtung und
der Temperatursteuerung der beheizbaren Werkzeugelemente regelt. Der Druck in dem
Niederhaltezylinder 5 und seinem System ist auf den Druck eingestellt, der das absolute
Festhalten des Aluminiumblechs 14 im Niederhaltebereich während des Warmumformprozesses
sicherstellt. Der Druck in dem Niederhaltezylinder 8 und seinem System ist auf den
Druck eingestellt, der das Nachfließen der Aluminiumplatine während des Warmumformprozesses
sicherstellt.
[0042] Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt. Das sich in der Pressvorrichtung
befindende Werkzeug, bestehend aus dem Oberwerkzeug und Unterwerkzeug, wird formschlüssig
geschlossen. Der beheizbare Ziehstempel 2, der beheizbare Niederhalter 3, der beheizbare
Blechgegenhalter 7 sowie das beheizbare Matrizenteil 9 werden mittels integrierten,
elektrischen Heizkartuschen auf eine Temperatur von beispielsweise von 515 °C bis
zu 540 °C aufgeheizt, welches sich für Aluminiumbleche der 5000er-Güte als besonders
geeignet erwiesen hat. Für andere Güteklassen können abweichende Temperaturen geeigneter
sein.
[0043] Sobald alle der oben beschriebenen Werkzeugkomponenten die vorgegebene Temperatur
erreicht haben, wird das Werkzeug geöffnet, die Aluminiumplatine 14, die vorher gegebenenfalls
im Formänderungsbereich mit einem temperaturbeständigen Ziehöl beschichtet wurde,
wird positionsgerecht in das Werkzeug gelegt und das Werkzeug formschlüssig geschlossen.
Damit das Aluminiumblech 14 aufgeheizt werden kann, muss der Formschluss mit dem Ziehstempel
2 und dem Matrizenteil 9 sowie dem Niederhalter 3 und dem Blechgegenhalter 7 sichergestellt
sein.
[0044] Sobald durch indirekte Messung erkannt wird, dass das Aluminiumblech 14 ebenfalls
die vorgegebene Temperatur erreicht hat, wird die Abwärtsbewegung der beweglichen
Vorrichtung der Pressvorrichtung, im Beispielsfall die Abwärtsbewegung des zweiten
Werkzeugs, ausgelöst. Während der Abwärtsbewegung, dem eigentlichen Ziehprozess, wird
das Aluminiumblech 14 so lange über den Ziehstempel 2 gezogen, bis die vorgegebene
Ziehtiefe erreicht ist. Im Festhaltebereich muss dabei die Kraft so reguliert werden,
dass das Aluminiumblech 14 nicht reißt.
[0045] Nach Abschluss des ersten Ziehprozesses kann das Aluminiumblech 14 in vollständiger
Variabilität des Mittenabstandes verschoben und neu positioniert werden. Diese Variabilität
ist auch bei jedem weiteren Ziehprozess gegeben.
[0046] Während des Ziehprozesses müssen die vorgewählten Temperaturen der beheizbaren Werkzeugelemente
kontrolliert eingehalten werden. Eine Nachregelung kann notwendig sein. Daraus folgt,
dass der Ziehvorgang diskontinuierlich ablaufen kann.
[0047] Es können unterschiedliche Temperaturführungen zwischen dem Niederhalter 3 und dem
Blechgegenhalter 7 sowie zwischen dem Ziehstempel 2 und dem Matrizenteil 9 nötig sein,
da die unterschiedlichen Formänderungskräfte in den Bereichen Ziehstempelradius 15
und Blechgegenhalterradien 16 kompensiert werden müssen. Es kann auch notwendig sein,
dass die Temperaturführungen insgesamt und untereinander während des Ziehprozesses
der sich verändernden Formänderungsarbeit angepasst werden muss.
Bezugszeichenliste
[0048]
- 1
- erste Grundplatte
- 2
- beheizbarer Ziehstempel
- 3
- erster beheizbarer Niederhalter
- 4
- erster kühlbarer Niederhalter
- 5
- erster Niederhaltezylinder
- 6
- zweite Grundplatte
- 7
- beheizbarer Blechgegenhalter
- 8
- zweiter Niederhaltezylinder
- 9
- beheizbares Matrizenteil
- 10
- zweiter kühlbarer Niederhalter
- 11
- nicht kühlbarer Druckaufnahmekörper
- 12
- nicht kühlbarer Druckverteilungskörper
- 13
- druckfestes Isoliermaterial
- 14
- Aluminiumblech
- 15
- Ziehstempelradius
- 16
- Blechgegenhalterradius
- 18
- Druckabgabekörper
- 20
- Aluminiumblech-Formkörper
- 21
- Vertiefung
- 22
- Seitenbereich
- 23
- Öffnungsbereich
- 24
- Steg mit fixer Breite
- 25
- Steg mit variabler Breite
- 26
- Steg mit variabler Breite
1. Verfahren zur Warmumformung von Aluminiumblechen (14) mittels Reckziehens in einer
Vorrichtung zur Warmumformung von Aluminiumblechen (14) mittels Reckziehens, umfassend
eine Pressvorrichtung mit einem Warmumformungsreckziehwerkzeug, welches ein erstes
Werkzeug, insbesondere Unterwerkzeug, und ein mit dem ersten Werkzeug formschlüssig
schließbares zweites Werkzeug, insbesondere Oberwerkzeug, umfasst, wobei das erste
Werkzeug eine erste Grundplatte (1) mit einem beheizbaren Ziehstempel (2), wenigstens
einem ersten beheizbaren Niederhalter (3), wenigstens einem ersten kühlbaren Niederhalter
(4) und wenigstens einem druckregulierbaren ersten Niederhaltezylinder (5) umfasst,
wobei das zweite Werkzeug eine zweite Grundplatte (6) mit einem beheizbaren Matrizenteil
(9), wenigstens einem beheizbaren Blechgegenhalter (7), wenigstens einem zweiten kühlbaren
Niederhalter (10) und wenigstens einem druckregulierbaren zweiten Niederhaltezylinder
(8) umfasst, wobei die erste Grundplatte (1) oder die zweite Grundplatte (6) an einer
beweglichen, insbesondere weg- und kraftgesteuerten, Vorrichtung der Pressvorrichtung
befestigt ist, wobei mittels der ersten und zweiten Werkzeuge ein Niederhalten eines
Randes eines Aluminiumblechs (14) und ein Reckziehen über das beheizbare Matrizenteil
(9) ermöglicht wird, wobei die beheizbaren und kühlbaren Werkzeugelemente (2, 3, 4,
7, 9, 10) auf ihre jeweils vorgegebenen Temperaturen aufgeheizt oder gekühlt werden,
nach Erreichen der vorgegebenen Temperaturen ein umzuformendes Aluminiumblech (14)
positionsgerecht zwischen das erste Werkzeug und das zweite Werkzeug eingebracht wird,
und das Warmumformungswerkzeug formschlüssig geschlossen wird, wobei dann, wenn das
Aluminiumblech (14) unter Einwirkung der Hitze der beheizten Werkzeugelemente (2,
3, 7, 9) seine vorgegebene Temperatur erreicht hat, die Reckziehbewegung des beweglichen
Werkzeugs gestartet und bis zu einer vorgegebenen Ziehtiefe durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Reckziehvorgang das Aluminiumblech (14) neu positioniert wird und an einem
bislang noch nicht reckgezogenen Teil des Aluminiumblechs ein weiterer, gleichartiger
Reckziehvorgang durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Reckziehvorgangs die vorgegebenen Temperaturen einzelner oder aller
der Werkzeugelemente (2, 3, 4, 7, 9, 10) und/oder des Aluminiumblechs (14) überwacht
werden und die Reckziehbewegung unterbrochen wird, falls eine oder mehrere der Temperaturen
sich außerhalb eines vorgegebenen akzeptablen Temperaturbereichs bewegen, und fortgesetzt
wird, wenn alle überwachten Temperaturen sich wieder innerhalb ihrer vorgegebenen
akzeptablen Temperaturbereiche befinden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen ersten Niederhalter (3) und dem wenigstens einen Blechgegenhalter
(7) sowie zwischen dem Ziehstempel (2) und dem Matrizenteil (9) unterschiedliche Temperaturführungen
angewendet werden, um unterschiedliche Formänderungskräfte in den Bereichen Ziehstempelradius
(15) und Blechgegenhalterradien (16) zu kompensieren.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturführungen der beheizbaren Werkzeugelemente (2, 3, 7, 9) während eines
Reckziehvorgangs insgesamt und untereinander aufgrund sich verändernder Formänderungsarbeit
angepasst werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizbaren Werkzeugelemente (2, 3, 7, 9) auf eine vorgegebene Temperatur zwischen
515 °C und 540 °C aufgeheizt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem wenigstens einen ersten Niederhaltezylinder (5) ein Druck eingestellt wird,
der das Festhalten des Aluminiumblechs (14) während des Reckziehvorgangs sicherstellt
und/oder dass in dem wenigstens einen zweiten Niederhaltezylinder (8) ein Druck eingestellt
wird, der das Nachfließen des Aluminiumblechs (14) während des Reckziehvorgangs sicherstellt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Werkzeug ein nicht kühlbarer Druckaufnahmekörper (11) und im zweiten Werkzeug
ein nicht kühlbarer Druckverteilungskörper (12) angeordnet sind, welche insbesondere
im Querschnitt an die Abmessungen des Ziehstempels (2) und des Matrizenteils (9) angepasst
sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den beheizbaren Werkzeugelementen (2, 3, 7, 9) und den kühlbaren Werkzeugelementen
(4, 10) und/oder den nicht kühlbaren Werkzeugelementen (11, 12) jeweils druckfeste
Isolationsmaterialien (13) befinden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizbaren Werkzeugelemente (2, 3, 7, 9) jeweils eine oder mehrere Heizkartuschen
aufweisen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beheizbaren Werkzeugelemente (2, 3, 7, 9) jeweils eine eigene Temperaturregelung
aufweisen, insbesondere mit eigener Datenspeicherung.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der beheizbaren Werkzeugelemente (2, 3, 7, 9) und/oder eines oder
mehrere der kühlbaren Werkzeugelemente (4, 10) einen oder mehrere Temperatursensoren
aufweisen, die so angeordnet sind, insbesondere oberflächennah oder in der Oberfläche
dem Aluminiumblech (14) zugewandt, dass eine Temperatur des Aluminiumblechs (14) im
Bereich des jeweiligen Temperatursensors ermittelbar ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegmessvorrichtung am Warmumformungsreckziehwerkzeug vorhanden ist, die ausgebildet
und eingerichtet ist, die Bewegung und Geschwindigkeit des bewegten ersten oder zweiten
Werkzeugs gegenüber dem nicht bewegten zweiten oder ersten Werkzeug in Verbindung
mit der beweglichen weg- und kraftgesteuerten Vorrichtung der Pressvorrichtung sowie
der Temperatursteuerung der beheizbaren Werkzeugelemente (2, 3, 7, 9) zu regeln, wobei
bei der Bewegung des beweglichen Werkzeugs bei der Weg- und Kraftsteuerung sowohl
der von dem Ziehstempel bzw. dem beweglichen Werkzeug zurückgelegte Weg als auch die
dafür aufgebrachte Kraft gemessen und mit Sollwerten verglichen wird, wobei dann,
wenn ein vorgegebener Wertekorridor verlassen wird, der Prozess unterbrochen wird,
um das Material des Aluminiumblechs wieder auf die vorgegebene Temperatur zu bringen,
in dem auch die aufgewendete Kraft wieder in den vorgegebenen Wertkorridor zurückkehrt.
1. A method for thermoforming aluminum sheets (14) by means of stretch forming in a device
for thermoforming aluminum sheets (14) by means of stretch forming, comprising a pressing
device having a thermoforming/stretch forming tool which comprises a first tool, in
particular a lower tool, and a second tool, in particular an upper tool, which can
be closed with a positive fit with the first tool, wherein the first tool comprises
a first base plate (1) having a heatable drawing punch (2), at least one first heatable
hold-down device (3), at least one first coolable hold-down device (4) and at least
one pressure-adjustable first hold-down cylinder (5), wherein the second tool comprises
a second base plate (6) having a heatable die part (9), at least one heatable sheet
counterhold (7), at least one second coolable hold-down device (10) and at least one
pressure-adjustable second hold-down cylinder (8), wherein the first base plate (1)
or the second base plate (6) is fastened to a movable, in particular distance-controlled
and force-controlled, device of the pressing device, wherein a holding down of an
edge of an aluminum sheet (14) and a stretch forming via the heatable die part (9)
are made possible by means of the first and second tools, wherein the heatable and
coolable tool elements (2, 3, 4, 7, 9, 10) are heated up or cooled down to their respectively
predefined temperatures, after the predefined temperatures are reached, an aluminum
sheet (14) to be formed is introduced in the correct position between the first tool
and the second tool, and the thermoforming tool is closed with a positive fit, wherein,
when the aluminum sheet (14) has reached its predefined temperature under the action
of the heat of the heated tool elements (2, 3, 7, 9), the stretch forming movement
of the movable tool is started and is carried out up to a predefined drawing depth.
2. The method according to Claim 1, characterized in that, following a stretch forming operation, the aluminum sheet (14) is repositioned and
a further, similar stretch forming operation is carried out on a part of the aluminum
sheet which has not yet been stretch formed.
3. The method according to Claim 1 or 2, characterized in that the predefined temperatures of individual or all of the tool elements (2, 3, 4, 7,
9, 10) and/or of the aluminum sheet (14) are monitored during a stretch forming operation
and the stretch forming movement is interrupted if one or more of the temperatures
move(s) outside a predefined acceptable temperature range, and is continued when all
of the monitored temperatures are located again within their predefined acceptable
temperature ranges.
4. The method according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that different temperature controls are utilized between the at least one first hold-down
device (3) and the at least one sheet counterhold (7) as well as between the drawing
punch (2) and the die part (9) in order to compensate for different change in shape
forces in the areas of the drawing punch radius (15) and sheet counterhold radii (16).
5. The method according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the temperature controls of the heatable tool elements (2, 3, 7, 9) are adapted overall
and among one another during a stretch forming operation due to varying change in
shape work.
6. The method according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the heatable tool elements (2, 3, 7, 9) are heated up to a predefined temperature
between 515°C and 540°C.
7. The method according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that a pressure is set in the at least one first hold-down cylinder (5), which guarantees
that the aluminum sheet (14) is secured during the stretch forming operation and/or
a pressure is set in the at least one second hold-down cylinder (8), which guarantees
the afterflow of the aluminum sheet (14) during the stretch forming operation.
8. The method according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that a non-coolable pressure receiving body (11) is arranged in the first tool and a non-coolable
pressure distribution body (12) is arranged in the second tool, which are, in particular,
adapted in cross-section to the dimensions of the drawing punch (2) and of the die
part (9).
9. The method according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that pressure-resistant insulation materials (13) are in each case located between the
heatable tool elements (2, 3, 7, 9) and the coolable tool elements (4, 10) and/or
the non-coolable tool elements (11, 12).
10. The method according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that the heatable tool elements (2, 3, 7, 9) each have one or more heating cartridges.
11. The method according to any one of Claims 1 to 10, characterized in that the heatable tool elements (2, 3, 7, 9) each have their own temperature regulation,
in particular with their own data storage.
12. The method according to any one of Claims 1 to 11, characterized in that one or more of the heatable tool elements (2, 3, 7, 9) and/or one or more of the
coolable tool elements (4, 10) have one or more temperature sensors which are arranged,
in particular near the surface or in the surface facing the aluminum sheet (14), such
that a temperature of the aluminum sheet (14) can be established in the area of the
respective temperature sensor.
13. The method according to any one of Claims 1 to 12, characterized in that a distance measuring device is provided on the thermoforming/stretch forming tool
which is designed and adapted to adjust the movement and speed of the moving first
or second tool with respect to the non-moving second or first tool, in conjunction
with the movable distance-controlled and force-controlled device of the pressing device
as well as the temperature control of the heatable tool elements (2, 3, 7, 9), wherein
during the movement of the movable tool during the distance and force control, both
the distance covered by the drawing punch or, respectively the movable tool and the
force applied for this are measured and compared with nominal values, wherein when
a predefined value corridor is left, the process is interrupted in order to bring
the material of the aluminum sheet back to the predefined temperature, in that the applied force also returns to the predefined value corridor.
1. Procédé de formage à chaud de tôles d'aluminium (14) par étirage dans un dispositif
de formage à chaud de tôles d'aluminium (14) par étirage, comprenant un dispositif
de pressage avec un outillage d'étirage de formage à chaud, qui comprend un premier
outillage, en particulier un outillage inférieur, et un deuxième outillage, en particulier
un outillage supérieur, apte à être fermé par complémentarité de forme avec le premier
outillage, le premier outillage comprenant une première plaque de base (1) avec un
poinçon d'étirage (2) apte à être chauffé, au moins un premier serre-flan (3) apte
à être chauffé, au moins un premier serre-flan (4) apte à être refroidi et au moins
un premier vérin (5) de serre-flan apte à être régulé en pression, le deuxième outillage
comprenant une deuxième plaque de base (6) avec une partie matrice (9) apte à être
chauffée, au moins un contre-support de tôle (7) apte à être chauffé, au moins un
deuxième serre-flan (10) apte à être refroidi et au moins un deuxième vérin (8) de
serre-flan apte à être régulé en pression, la première plaque de base (1) ou la deuxième
plaque de base (6) étant fixée à un dispositif mobile, en particulier commandé en
termes de déplacement et de force, du dispositif de pressage, un maintien en place
d'un bord d'une tôle d'aluminium (14) et un étirage sur la partie de matrice (9) apte
à être chauffée étant possibles au moyen des premier et deuxième outillages, les éléments
d'outillage (2, 3, 4, 7, 9, 10) aptes à être chauffés et refroidis sont chauffés ou
refroidis à leurs températures respectives prédéfinies, une fois les températures
prédéfinies atteintes, une tôle d'aluminium (14) à déformer est introduite en position
correcte entre le premier outillage et le deuxième outillage, et l'outillage de formage
à chaud est fermé par complémentarité de formes, et lorsque la tôle d'aluminium (14)
a atteint sa température prédéterminée sous l'effet de la chaleur des éléments d'outillage
chauffés (2, 3, 7, 9), le mouvement d'étirage de l'outillage mobile est commencé et
est effectué jusqu'à une profondeur d'étirage prédéterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après une opération d'étirage, la tôle d'aluminium (14) est repositionnée et une autre
opération d'étirage similaire est effectuée sur une partie de la tôle d'aluminium
qui n'a pas encore été étirée.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, pendant une opération d'étirage, les températures prédéterminées de certains ou
de tous les éléments d'outillage (2, 3, 4, 7, 9, 10) et/ou de la tôle d'aluminium
(14) sont surveillées et le mouvement d'étirage est interrompu si une ou plusieurs
des températures évoluent en dehors d'une plage de températures acceptables prédéterminée
et est repris lorsque toutes les températures surveillées se trouvent à nouveau dans
leurs plages de températures acceptables prédéterminées.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des régulations de température différentes sont appliquées entre ledit au moins un
premier serre-flan (3) et ledit au moins un contre-support de tôle (7) ainsi qu'entre
le poinçon d'emboutissage (2) et la partie matrice (9), afin de compenser des forces
de déformation différentes dans les zones du rayon du poinçon d'emboutissage (15)
et des rayons du contre-support de tôle (16).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les régulations de température des éléments d'outillage chauffants (2, 3, 7, 9) sont
ajustées au cours d'un processus d'étirage dans son ensemble et entre eux en raison
de la variation du travail de déformation.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments d'outillage chauffants (2, 3, 7, 9) sont chauffés à une température
prédéterminée comprise entre 515°C et 540°C.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une pression assurant le maintien de la tôle d'aluminium (14) pendant l'opération
d'étirage est ajustée dans ledit au moins un premier vérin (5) de serre-flan et/ou
en ce qu'une pression assurant le fluage de la tôle d'aluminium (14) pendant l'opération d'étirage
est ajustée dans ledit au moins un deuxième vérin (8) de serre-flan.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un corps non refroidissable (11) de réception de pression est agencé dans le premier
outillage et un corps non refroidissable (12) de répartition de pression est agencé
dans le deuxième outillage, ces corps étant notamment adaptés en section transversale
aux dimensions du poinçon d'emboutissage (2) et de la partie matrice (9).
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que des matériaux isolants (13) résistants à la pression se trouvent respectivement entre
les éléments d'outillage (2, 3, 7, 9) aptes à être chauffés et les éléments d'outillage
(4, 10) aptes à être refroidis et/ou les éléments d'outillage (11, 12) non refroidissables.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments d'outillage chauffants (2, 3, 7, 9) comportent chacun une ou plusieurs
cartouches chauffantes.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les éléments d'outillage chauffants (2, 3, 7, 9) présentent chacun une régulation
de température propre, en particulier avec une mémorisation de données propre.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs des éléments d'outillage chauffants (2, 3, 7, 9) et/ou un ou plusieurs
des éléments d'outillage refroidissables (4, 10) présentent un ou plusieurs capteurs
de température, qui sont disposés de telle sorte, en particulier à proximité de la
surface ou tournés dans la surface vers la tôle d'aluminium (14), qu'une température
de la tôle d'aluminium (14) peut être déterminée dans la zone du capteur de température
respectif.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure de déplacement est présent sur l'outillage d'étirage par déformation
à chaud, qui est conçu et agencé pour réguler le mouvement et la vitesse du premier
ou du deuxième outillage mobile par rapport au deuxième ou au premier outillage non
mobile en liaison avec le dispositif mobile à commande de déplacement et de force
du dispositif de pressage ainsi qu'avec la commande de température des éléments d'outillage
(2, 3, 7, 9) aptes à être chauffés ; lors du mouvement de l'outillage mobile, à la
fois la distance parcourue par le poinçon d'étirage ou l'outil mobile ainsi que la
force appliquée sont mesurées et comparées à des valeurs de consigne lors de la commande
de la distance et de la force, le processus étant interrompu lorsqu'un gamme de valeurs
prédéfinie est dépassée, afin de ramener le matériau de la tôle d'aluminium à la température
prédéfinie, la force appliquée revenant également dans la gamme de valeurs prédéfinie.
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