DE2337176C3 - Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsumformen vom metallischen rohrförmigen Werkstücken in einer mehrteiligen Formkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsumformen von metallischen rohrförmigen Werkstücken in einer mehrteiligen Formkammer.

Aus der CH-PS 4 51 061 isi eine Vorrichtung zum Umformen von metallischen rohrförmigen Werkstükken in einer mehrteiligen Formkammer mit einer zentral in das die Forminnenwand bedeckende, zentrisch zur Mittelachse der Formkammer angeordnete Werkstück mündenden, an einen Druckstoßerzeuger angeschlossenen Düse bekannt. Das Umformen wird hier in einem geschlossenen System bewirkt, in dem in einer in den Hohlraum des Werkstücks gefüllten Flüssigkeit durch einen Druckstoßerzeuger wenigstens eine Druckwelle erzeugt wird. Diese Arbeitsweise bedingt für jeden Umformvorgang die Bereitstellung von vergleichsweise großen Mengen einer von Luftbläschen freien Flüssigkeit, einen vergleichsweise aufwendigen Aufbau der Vorrichtung zum Umformen und eine geringe Fertigungsleistung der Vorrichtung pro Zeiteinheit.

Danach kann der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt werden, eine Vorrichtung, wie im Oberbegriff des ersten Anspruch angegeben, zu schaffen, bei der mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine höhere Fertigung von qualitativ gleichmäßigeren Produkten pro Zeiteinheit möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des ersten Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Damit ist eine Vorrichtung zum Umformen von metallischen rohrförmigen Werkstücken in einer mehrteiligen Formkammer gegeben, bei der ein von einem Druckstoßerzeuger erzeugter Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrahl in gezielter, eine schnellere isostatische Druckbeaufschlagung an der Werkstückwandung τ erlaubender Weise in den mit der Umgebungsluft bzw. dem Atmosphärendruck in Verbindung stehenden Hohlraum des Werkstücks eingedüst wird. Durch diese Abkehr von einem geschlossenen System wird eine pro Umformvorgang geringere Flüssigkeitsmenge benötigt Die Umwandlung des Geschwindigkeitspotentials des Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrahls in Druck-Potential erfolgt bei vergleichsweise geringen Energieverlusten, so daß die Innenwandung des Werkstücks jeweils gleichförmig beaufschlagt ist und so qualitativ gleichmäßige Produkte erhalten werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung nach dem ersten Anspruch ergibt sich aus Anspruch 2.

Es ist zwar auch eine Vorrichtung bekannt (US-PS 34 38 125), bei der zur komprimierten Anordnung elektrischer Wicklungen, beispielsweise in einem Statorkern, Flüssigkeit in die Nähe der Wicklungen gebracht wird und dann durch Entladen einer in die Flüssigkeit tauchenden Elektrode eine Druckwelle in der Flüssigkeit erzeugt wird. Um die Druckwelle zu den Wicklungen zu leiten, ist in dieser der Erfindung gattungsmäßig fernliegenden Vorrichtung ein zentral angeordneter in die Flüssigkeit hineinragender Deflektor vorgesehen, der eine in eine Spitze auslaufende Einschnürung aufweist. In dieser Vorrichtung wird das Umformen jedoch nicht durch einen von einem Druckstoßerzeuger erzeugten freien Hochgeschwindigkeitsflüssigkeitsstrahl bewirkt, sondern durch eine in der Flüssigkeit, hier durch Entladen einer Elektrode, erzeugte Druckwelle.

Anhand der in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Achsenschnitt einer Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsumformen von metallischen rohrförmigen Werkstücken mit einer ersten Ausführungsform einer mehrteiligen Form mit den Teilen in Grund- bzw. Ausgangsstellung,

Fig.2 in größerem Maßstab einen Achsenschnitt durch eine geschlossene Form mit eingesetztem Werkstück vor dem Arbeitsgang bzw. Umformgang,

F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch eine geschlossene Form mit darin aufgenommenem, umgeformten Werkstück am Ende des Arbeitsganges und

F ι g. 4 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt einer weiteren Ausführungsform einer mehrteiligen Form im geschlossenen Zustand mit eingesetztem Werkstück vor dem Umformen.

Die F i g. 1 zeigt eine in Längsachse senkrecht geteilte Formkammer 12 mit einem von einer mehrfach abgesetzten, im wesentlichen aber zylindrischen Forminnenwand begrenzten Innenraum 11. Die Formkammer 12 ist aus zwei Formsegmenten 13, 13' aufgebaut und sitzt auf einem Sockel 10. An den Außenflächen greift an den Formsegmenten 13, 13' je eine Kolbenstange 14,14' an, die mit einem Kolben 16,16' in einem Luftzylinder 15,15' verbunden ist. Zufolge dieser Antriebseinheiten 14, 15, 16; 14', 15', 16' können die beiden Formsegmente 13,13' zum öffnen und Schließen der Formkammer 12 zum Einlegen bzw. Herausnehmen der zu verformenden bzv/. umgeformten Gegenstände gegeneinander verschoben werden.
In Mittelachse der Formkammer 12 ausgerichtet ist

über dieser ein Leitkörper 21 vorgesehen. Der Leitkörper 21 weist einen oberen Flanschrand 17, der sich bei geschlossener Formkammer 12 im Bereich deren oberer Kante abstützt, einen darunter befindlichen, im Durchmesser abgesetzten Abschnitt 18, der sich bei geschlossener Formkammer 12 unter Einschluß des umzuformenden Werkstücks 9 dicht an der oberen Absetzung der Formkammer 12 anlegt und einen unteren, gegenüber dem Abschnitt 18 im Durchmesser weiter abgesetzten Abschnitt 19 auf, wobei bei geschlossener Formkammer 12 mit eingeordnetem, umzuformenden Werkstück 9 ein schmaler Ringspalt zwischen Außenfläche des Abschnitts 19 und dem zu verformenden Werkstück 9 belassen ist Am unteren Ende läuft der Leitkörper 21 unter Einschnürung in eine Nase 20 aus. Am oberen Ende ist der Leitkörper 21 über eine Kolbenstange 22 mit einem Kolben 24 eines Zylinders bzw. einer Kolben-Zylindereinheit 22, 23 verbunden, so daß der Leitkörper 21 aus einer sich über der Formkammer 12 befindlichen Grundstellung in eine Arbeitsstellung (Fig.2), in der er sich mit dem Planschrand 17 auf der Formkammer 12 abstützt, abgesenkt und wieder zurückbewegt werden kann. Zentrisch zu dem Leitkörper 21 ragt aus dem Sockel 10 eine Düse 25, deren Mündung der Nase bzw. freien Ende 20 des Leitkörpers 21 entspricht und die über einen Anschluß 26 mit einem Druckstoßerzeuger 27 in Verbindung steht, von unten in die Formkammer 12. Die Düse 25 ist so angeordnet, daß in der Arbeitsstellung des Leitkörpers 21 zwischen dem unteren Ende 20 des Leitkörpers 21 und der Wandung der Austrittsöffnung der Düse 25 ein Spalt (F i g. 2) verbleibt, durch den in das umzuformende Werkstück 9, das in der Formkammer 12 eingeordnet und fixiert ist, ein Flüssigkeitsdruckmittel eingedüst werden kann. Hierzu ist die Düse 25 über die Leitung 26 an den einen Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrahl erzeugenden Druckstoßerzeuger 27 angeschlossen. Der Abschnitt 18 des Leitkörpers 21 kann auch noch eine Dichtungspackung tragen, um in der Arbeitsstellung - also beim Umformen — eine gute Abdichtung zwischen dem zu verformenden Werkstück 9 und dem Abschnitt 18 zu erreichen. Auch kann im Leitkörper 21 (Fig. 1) und/oder in den Formteilen 13, 13' (Fig. 1, 2) eine Eniluftuiigsbohrung 28 vorgesehen sein.

Die beiden Kolben-Zylindereinheiten bzw. Zylinder 15, 15', die das Verstellen der Formteile 13, 13' bewirken, und der Zylinder 23 für die Bewegung des Leitkörpers 21 sind hier an ein und dieselbe Druckmittelquelle 30 angeschlossen. Das Öffnen bzw. Schließen der Formkammer 12 und das Ausheben bzw. Absenken des Leitkörpers 21 erfolgen also gleichzeitig und zwangsläufig.

Der Innen- bzw. Hohlraum 11 der Formkammer 12 ist nicht auf die in den Zeichnungen wiedergegebenen Abbildungen beschränkt Er kann auch andere, den jeweiligen Anforderungen entsprechende Gestaltungen erhalten. Auch kann, wie in F i g. 4 gezeigt in einer in den Innenraum 11 der Formkammer 12 mündenden Ausnehmung gegenüber dem Abschnitt 19 des Leitkörpers 21 gelegen, ein Schneidwerkzeug 31 verschiebbar aufgenommen sein. Dieses Schneidwerkzeug 31 kann an der der mit Schneiden versehenen Frontseite gegenüberliegenden Rückseite des Schneidwerkzeugs 31 über eine Feder 32 oder gleichwirkende, elastisch-nachgiebige Stoffe in der Ausnehmung abgestützt sein. Das Schneidwerkzeug 31 weicht daher dem sich verformenden Werkstück 9 zunächst aus und schneidet schließlich in dessen gegen es angedrückte Wandung ein, die dabei durchtrennt und gegebenenfalls der Form des Schneidwerkzeugs 31 folgend eingewölbt wird.

Das Umformen von zylindrischen, prismatischen oder polygonalen Hohlkörpern als Werkstücke 9 kann daher gleichzeitig mit einem Schneid- bzw. Stanzvorgang durch Schneidwerkzeuge 31 erfolgen.

Das Umformen wird in der sich durch einen einfachen Aufbau und leichte Bedienbarkeit auszeichnenden neuen Vorrichtung durch einen in den Hohlraum 29 des in die Formkammer 12 eingesetzten rohrförmigen Werkstücks 9 eingedüsten und auf die Wandung des Werkstücks 9 einwirkenden, vom Druckstoßerzeuger 27 erzeugten Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrah! bewirkt (siehe Fig. 3 und die dort angegebenen Richtungspfeile für die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Hochgeschwindigkeitsumformen von metallischen rohrförmigen Werkstücken in einer mehrteiligen Formkammer durch Anwendung eines Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeitsstrahis, der von einem Druckstoßerzeuger erzeugt, über eine zentral in die Formkammer mündende Düse in das die Formkammerinnenwand bedeckende, zentrisch zur Mittelachse der Formkammer angeordnete Werkstück gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Werkstücks (9) von einer Seite ein Leitkörper (21) hineinragt, der mit dem einen Ende (17, 18) an dieser Seite den Hohlraum (29) des Werkstücks (9) abschließt sowie das Werkstück (9) in der Formkammer (12) festlegt und von der anderen Seite eine Düse (25) hineinragt und an dieser Seite der Hohlraum (29) des Werkstücks (9) mit der Umgebungsluft bzw. dem Almosphärendruck in Verbindung steht, daß der mit dem zentrischen Mittelabschnitt mit Zwischenraum zur Innenwandung des Werkstücks (9) im Inneren des Werkstücks (9) angeordnete Leitkörper (21) am zur Düse (25) weisenden Ende (20) die Form einer zu einer Spitze auslaufenden Einschnürung des Leiikörpers (21) aufweist und daß die in geringem Abstand vom Ende (20) angeordnete Austrittsöffnung der Düse (25) eine der Form des Endes (20) entsprechende Ausbildung aufweist (F i g. 1,2 und 3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (21) in Achsrichtung des Werkstücks (9) bzw. der Formkammer (12) durch eine Antriebseinheit (22,23,24) verschiebbar ist.