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EP1638712A1 - Tube bend - Google Patents

Tube bend

Info

Publication number
EP1638712A1
EP1638712A1 EP04740294A EP04740294A EP1638712A1 EP 1638712 A1 EP1638712 A1 EP 1638712A1 EP 04740294 A EP04740294 A EP 04740294A EP 04740294 A EP04740294 A EP 04740294A EP 1638712 A1 EP1638712 A1 EP 1638712A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cross
zone
bend
area
pipe
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.)
Withdrawn
Application number
EP04740294A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kai-Uwe Dudziak
Ralf Pünjer
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1638712A1 publication Critical patent/EP1638712A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/037—Forming branched tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L43/00—Bends; Siphons

Definitions

  • the invention relates to a pipe section designed as a pipe bend with at least one bend zone and two outlet zones adjoining it on both sides, each with an end face for attaching plungers to an internal high-pressure tool which has a die with a recess forming the production cross section.
  • a method for producing a pipe bend is already known from DE 43 22 711 C2.
  • the tube section is bent before the internal high pressure forming and axially compressed during the internal high pressure forming.
  • the pipe section experiences an increase in the mean diameter, this expansion taking place in relation to the central axis over the entire circumference.
  • the required degree of expansion in this area of the pipe section is greater in relation to the average degree of expansion.
  • the invention is based on the object of designing and arranging a pipe bend in such a way that a stable cross-sectional expansion is ensured during the internal high pressure forming.
  • the object is achieved in that the arc zone has a cross-sectional shape that is different from the outlet zones and has an approximately identical flow cross-section. This ensures that the different cross-sectional shape ensures a load on the pipe bend and at the same time prevents a throttling effect of the bend zone due to the constant flow cross-section.
  • the axial thrust force exerted on the pipe bend during the production of this internal high-pressure formed part serves to support the flow of material due to the cross-sectional shape changed in the bend zone, the changed cross-sectional shape preventing the pipe bend from buckling.
  • the internal high-pressure tool for producing a pipe section has a die with a recess forming the production cross section of the pipe bend, the recess having at least one bend zone and two outlet zones adjoining it on both sides.
  • the recess in the die has a cross-sectional shape that is different from the outlet zones and has an identical cross-sectional area that forms the production cross section.
  • the recess or the internal high-pressure tool thus formed ensures that the pipe bend to be formed is acted upon with the necessary axial force without the pipe bend being bent out, in particular in the region of the bending plane or the bend plane.
  • the minimal degree of deformation of the pipe bend in the bending or bend plane ensures that the pipe bend is in contact with the recess of the die in the area of the bend zone, so that a buckling movement, in particular the inside of the pipe bend, is prevented by the supply movement of the supply ram.
  • the inside of the arc zone i.e. the side with the smaller bending radius, would be compressed in internal high pressure forming, as is known in the prior art, if only because of the pressurization, since the shaped geometry provides a smaller radius of curvature than the blank.
  • the superimposition of this material compression with the axial thrust movement of the plunger which is sometimes necessary, leads to failure of the material wall.
  • an additional possibility is that an axis of symmetry of the arc zone runs in a bending plane and in the area of the bending plane the degree of expansion, as a ratio of the diameter of the component in the bending plane to the diameter of the blank in the bending plane, is between 1 and 1.1. The blank is therefore only slightly reshaped.
  • the degree of expansion in the area normal to the bending plane is between 1 and 2, in particular between 1.3 and 1.5. It is advantageous that the degree of deformation increases proportionally starting from the bending plane and reaches its maximum value in the direction of the normal.
  • a transition of the cross-sectional shape from the respective outlet zone to the arc zone runs continuously.
  • the continuous cross-sectional adaptation between the cross-sectional shape of the outlet zones and the cross-sectional shape of the bend zone ensures minimal flow loss of the media flowing in the pipe bend.
  • the cross-sectional shape of the arch zone and / or the outlet zones is round, oval, rectangular or polygonal.
  • a tube blank with a diameter A is inserted into the recess of the die of the internal high-pressure tool and is acted upon by the supply ram.
  • the tube blank is formed or expanded to a nominal diameter B in the area of the outlet zones, the tube blank being deformed or expanded in the area of the bend zone in the direction parallel to the bending plane to a nominal diameter C and the tube blank in the region of the bend zone is deformed to a nominal diameter D in the direction perpendicular to the bending plane.
  • the degree of expansion as a ratio of C to A is set between 1 and 1.1.
  • a greater degree of expansion that is to say a larger reshaping in the area of the critical arch zone within the bending plane, is possible without a buckling movement occurring.
  • the workpiece In the area of the critical arch zone with the inner wall part, ie with the wall part with the smallest bending radius, the workpiece can already lie against the die before the forming process, the minimal forming in the bending plane, in particular in the wall area with the largest bending radius, ie the outer wall area is generated. This prevents the critical buckling movement in the inner wall area.
  • the degree of expansion is set as a ratio of D to A between 1 and 2, in particular between 1.3 and 1.5.
  • a degree of deformation of 2 ie a double enlargement of the hydroforming part based on the size of the blank, materials represent a maximum size, which must be achieved depending on the change in cross-sectional shape to ensure a constant flow cross-section.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a tube blank in the die
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of an expanded pipe section in the die.
  • a pipe bend blank 1 shown in FIG. 1 and designed as a pipe section blank has an axis of symmetry 1.6 and a diameter A that remains constant along the axis of symmetry 1.6.
  • the pipe bend blank 1 is bent by 90 ° and has an axis of symmetry 1.6 which is correspondingly curved by 90 °.
  • the radius of curvature of the axis of symmetry 1.6 is approximately 1.5 times the value of the diameter A.
  • the pipe bend blank 1 formed in this way has a bend zone 1.1 in the region of the curvature and a first cylindrical outlet zone 1.2 and a second cylindrical outlet zone 1.3. At the end of the two outlet zones 1.2, 1.3, the pipe bend blank 1 has a first end face 1.2 'and a second end face 1.3', to which supply plungers 2, 3 of an internal high-pressure forming device are connected, which are used for one serves for the axial pressurization and the other introduces the pressure medium.
  • the pipe bend blank 1 is arranged within a die 4, which has a recess 4.5 for receiving the pipe bend blank 1. At its two end faces 1.2 ', 1.3', the pipe bend blank 1 is coupled to the plunger 2, 3. In addition to the recess 4.5, the die 4 has a further recess 6, which connects radially to the recess 4.5 and, according to FIG. 2, ensures a special shape geometry of the pipe bend blank 1.
  • the recess 4.5 in the bending or bend plane has the same diameter A as the pipe bend blank 1.
  • the recess 4.5 of the die 4 has a significantly larger diameter D (according to section D-D) in the perpendicular direction to the bending or arching plane.
  • the recess 4.5 of the die 4 in the area of the two outlet zones 4.2, 4.3 has a basic shape (not shown further) which corresponds to the tubular bend blank 1.
  • the recess 4.5 has a larger diameter B (according to FIG. 2) in the area of the two outlet zones 4.2, 4.3 than the pipe bend blank 1.
  • the pipe bend blank 1 thus lies next to the two plungers 2, 3 in the bending plane with the bend zone 1.1 in a linear manner on the die 4 or its bend zone 4.1.
  • the circular cross-sectional shape of the recess 4.5 in the area of both outlet zones 4.2, 4.3 changes in the area of the arc zone 4.1 according to FIG. 1b into an oval cross-sectional shape with the same cross-sectional area 4.4.
  • the pipe bend blank 1 is formed into a pipe bend and has the shape of the recess 4.5.
  • the pipe bend blank 1 is in the loading rich of the two outlet zones 1.2, 1.3 has grown to the diameter of the recess 4.5 and has a corresponding circular cross-sectional shape, not shown, in the region of the two outlet zones 1.2, 1.3.
  • the pipe bend blank 1 is shaped oval according to FIG. 2b of the oval shape of the recess 4.5, the degree of expansion parallel to the bending plane being equal to 1 and increasing in the direction perpendicular to the bending plane to a minimum, that is to say a maximum deformation ,
  • the pipe bend blank 1 is subjected to axial pressure via the plungers 2, 3, which ensures a sufficient material flow for the forming, in particular in the region of the second recess 6 or further recesses not shown here.
  • the pipe bend with the bend zone 1.1 lies in the bending plane on the die 4 or its bend zone 4.1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

The invention relates to a tube bend (1) having at least one bend area (1.1) and two discharge areas (1.2, 1.3) connected thereto on both sides. The tube bend (1) has a cross-sectional shape, with an identical flow cross-section 1.4, that differs from those of the outlet areas (1.2, 1.3). The degree of enlargement has, as a ratio of the diameter of the part in the bending plane to the diameter of the blank in the bending plane, a value ranging from 1 to 1.1.

Description

Rohrbogen Elbows
Die Erfindung betrifft ein als Rohrbogen ausgebildetes Rohrstück mit mindestens einer Bogenzone und zwei daran beidsei- tig anschließenden Auslaufzonen mit jeweils einer Stirnseite zum Ansetzen von Nachschubstößeln eines Innen-Hochdruck- Werkzeugs, das eine Matrize mit einer den Fertigungsquerschnitt bildenden Ausnehmung aufweist.The invention relates to a pipe section designed as a pipe bend with at least one bend zone and two outlet zones adjoining it on both sides, each with an end face for attaching plungers to an internal high-pressure tool which has a die with a recess forming the production cross section.
Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrbogens aus der DE 43 22 711 C2 bekannt. Der Rohrabschnitt wird dabei vor dem Innenhochdruckumformen gebogen und während des Innen- hochdruckumformens axial gestaucht . Der Rohrabschnitt erfährt dabei eine Vergrößerung des mittleren Durchmessers, wobei diese Expansion bezogen auf die Mittelachse über den gesamten Umfang erfolgt. Ausgehend von einem runden Rohrquerschnitt und mit Rücksicht auf die beim Biegen entstehende Ovalität des Querschnitts im Bereich des Rohrbogens, fällt der erforderliche Expansionsgrad in diesem Bereich des Rohrabschnitts im Verhältnis zum durchschnittlichen Expansionsgrad größer aus .A method for producing a pipe bend is already known from DE 43 22 711 C2. The tube section is bent before the internal high pressure forming and axially compressed during the internal high pressure forming. The pipe section experiences an increase in the mean diameter, this expansion taking place in relation to the central axis over the entire circumference. Starting from a round pipe cross-section and taking into account the ovality of the cross-section in the area of the pipe bend, the required degree of expansion in this area of the pipe section is greater in relation to the average degree of expansion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrbogen derart auszubilden und anzuordnen, dass während der Innen- hochdruckumformung eine stabile Querschnittserweiterung gewährleistet ist.The invention is based on the object of designing and arranging a pipe bend in such a way that a stable cross-sectional expansion is ensured during the internal high pressure forming.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Bogenzone eine von den Auslaufzonen verschiedene Querschnittsform mit in etwa annähernd identischem Strömungsquerschnitt aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die unterschiedliche Querschnittsform eine Belastung des Rohrbogens gewährleistet und gleichzeitig eine DrosselWirkung der Bogenzone aufgrund des gleichbleibenden Strömungsquerschnitts verhindert wird. Die bei der Herstellung dieses Innenhochdruckumformteils auf den Rohrbogen ausgeübte axiale Schubkraft dient durch die in der Bogenzone veränderte Querschnittsform der Unterstützung des Materialflusses, wobei die veränderte Querschnittsform eine Ausknickbewegung des Rohrbogens verhindert .According to the invention, the object is achieved in that the arc zone has a cross-sectional shape that is different from the outlet zones and has an approximately identical flow cross-section. This ensures that the different cross-sectional shape ensures a load on the pipe bend and at the same time prevents a throttling effect of the bend zone due to the constant flow cross-section. The axial thrust force exerted on the pipe bend during the production of this internal high-pressure formed part serves to support the flow of material due to the cross-sectional shape changed in the bend zone, the changed cross-sectional shape preventing the pipe bend from buckling.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Innen-Hochdruck-Werkzeug zum Herstellen eines Rohrstücks eine Matrize mit einer den Fertigungsquerschnitt des Rohrbogens bildenden Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung mindestens eine Bogenzone und zwei daran beidseitig anschließende Auslaufzonen aufweist. Die Ausnehmung der Matrize weist dabei eine von den Auslaufzonen verschiedene Querschnittsform mit einer identischen, den Fertigungsquerschnitt bildenden Querschnittsfläche auf. Die so gebildete Ausnehmung bzw. das so gebildete Innen- Hochdruck-Werkzeug gewährleistet die Beaufschlagung des umzuformenden Rohrbogens mit der erforderlichen Axialkraft, ohne dass eine Ausknickbewegung des Rohrbogens, insbesondere im Bereich der Biegeebene bzw. der Bogenebene, erfolgt. Der minimale Umformungsgrad des Rohrbogens in der Biege- bzw. Bogenebene gewährleistet im Bereich der Bogenzone ein Anliegen des Rohrbogens an die Ausnehmung der Matrize, so dass durch die Nachschubbewegung der Nachschubstößel eine Ausknickbewegung, insbesondere der Rohrbogeninnenseite, verhindert wird. Die Innenseite der Bogenzone, d.h. die Seite mit dem kleineren Biegeradius, würde bei einer Innenhochdruckumformung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, schon allein aufgrund der Druckbeaufschlagung gestaucht werden, da die ausgeformte Geometrie einen kleineren Krümmungsradius vorsieht als der Rohling. Die Überlagerung dieser Materialstauchung mit der zum Teil notwendigen axialen Schubbewegung der Nachschubstößel führt zu einem Versagen der Materialwand. Dieses wird durch den in der Bogenzone an der Matrize anliegenden Rohrbogen, der aufgrund der Druckbeaufschlagung an die Matrizenwand gepresst wird, ohne zuvor eine Stauchungsumformung durchgeführt zu haben, verhindert. Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass eine Symmetrieachse der Bogenzone in einer Biegeebene verläuft und im Bereich der Biegeebene der Aufweitungsgrad, als Verhältnis des Durchmessers des Bauteils in der Biegeebene zum Durchmesser des Rohlings in der Biegeebene, zwischen 1 und 1,1 ist. Der Rohling wird somit nur geringfügig umgeformt .For this purpose, it is advantageous that the internal high-pressure tool for producing a pipe section has a die with a recess forming the production cross section of the pipe bend, the recess having at least one bend zone and two outlet zones adjoining it on both sides. The recess in the die has a cross-sectional shape that is different from the outlet zones and has an identical cross-sectional area that forms the production cross section. The recess or the internal high-pressure tool thus formed ensures that the pipe bend to be formed is acted upon with the necessary axial force without the pipe bend being bent out, in particular in the region of the bending plane or the bend plane. The minimal degree of deformation of the pipe bend in the bending or bend plane ensures that the pipe bend is in contact with the recess of the die in the area of the bend zone, so that a buckling movement, in particular the inside of the pipe bend, is prevented by the supply movement of the supply ram. The inside of the arc zone, i.e. the side with the smaller bending radius, would be compressed in internal high pressure forming, as is known in the prior art, if only because of the pressurization, since the shaped geometry provides a smaller radius of curvature than the blank. The superimposition of this material compression with the axial thrust movement of the plunger, which is sometimes necessary, leads to failure of the material wall. This is prevented by the pipe bend in contact with the die in the bend zone, which is pressed against the die wall due to the application of pressure without having previously carried out a compression deformation. According to a further development, an additional possibility is that an axis of symmetry of the arc zone runs in a bending plane and in the area of the bending plane the degree of expansion, as a ratio of the diameter of the component in the bending plane to the diameter of the blank in the bending plane, is between 1 and 1.1. The blank is therefore only slightly reshaped.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Auf eitungsgrad im Bereich normal zur Biegeebene zwischen 1 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,5 ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass der Umformungsgrad ausgehend von der Biegeebene proportional ansteigt und in Richtung der Normalen seinen Maximalwert erreicht .It is also advantageous that the degree of expansion in the area normal to the bending plane is between 1 and 2, in particular between 1.3 and 1.5. It is advantageous that the degree of deformation increases proportionally starting from the bending plane and reaches its maximum value in the direction of the normal.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass mehrere Bogenzonen und mehrere Biegeebenen vorgesehen sind. Bei der Herstellung komplexerer Rohrbogenformen können mehrere Bogenzonen vorgesehen sein, wobei jede Bogenzone eine eigene Biegeebene aufweist. Die sich ändernde Querschnittsgestaltung wird dabei dem Verlauf der Biegeebenen nach angepasst, so dass die erfindungsgemäße Anlage der jeweiligen Bogenzone im Bereich der jeweiligen Biegebene gewährleistet ist.For this purpose, it is also advantageous that several arc zones and several bending planes are provided. When manufacturing more complex pipe bend shapes, several bend zones can be provided, each bend zone having its own bending plane. The changing cross-sectional design is adapted to the course of the bending planes, so that the system according to the invention of the respective arch zone is ensured in the area of the respective bending plane.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass ein Übergang der Querschnittsform von der jeweiligen Auslaufzone zur Bogenzone kontinuierlich verläuft. Die kontinuierliche Querschnittsanpassung zwischen der Querschnittsform der Auslaufzonen und der Querschnittsform der Bogenzone gewährleistet einen minimalen Strömungsverlust der im Rohrbogen strömenden Medien.According to a preferred embodiment of the solution according to the invention, it is finally provided that a transition of the cross-sectional shape from the respective outlet zone to the arc zone runs continuously. The continuous cross-sectional adaptation between the cross-sectional shape of the outlet zones and the cross-sectional shape of the bend zone ensures minimal flow loss of the media flowing in the pipe bend.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Querschnittsform der Bogenzone und/oder der Auslauf- zonen rund, oval, rechteckförmig oder mehreckförmig ausgebildet ist. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass ein Rohrstück-Rohling mit einem Durchmesser A in die Ausnehmung der Matrize des Innen- Hochdruck-Werkzeugs eingelegt und durch die Nachschubstößel beaufschlagt wird. Der Rohrstück-Rohling wird im Bereich der Auslaufzonen auf einen Solldurchmesser B umgeformt bzw. aufgeweitet, wobei der Rohrstück-Rohling im Bereich der Bogenzone in Richtung parallel zur Biegeebene auf einen Solldurchmesser C umgeformt bzw. aufgeweitet wird und der Rohrstück- Rohling im Bereich der Bogenzone in Richtung senkrecht zur Biegeebene auf einen Solldurchmesser D umgeformt wird. Der Aufweitungsgrad als Verhältnis von C zu A wird zwischen 1 und 1,1 eingestellt. Je nach Material und Materialdicke ist ein größerer Aufweitungsgrad, also eine größere Umformung im Bereich der kritischen Bogenzone innerhalb der Biegeebene möglich, ohne dass es zu einer Ausknickbewegung kommt. Das Werkstück kann dabei im Bereich der kritischen Bogenzone mit dem inneren Wandteil, d.h. mit dem Wandteil mit kleinstem Biege- radius, vor dem Umformprozess bereits an der Matrize anliegen, wobei die minimale Umformung in der Biegeebene, insbesondere in dem Wandbereich mit dem größten Biegeradius, d.h. dem äußeren Wandbereich, generiert wird. Die kritische Aus- knickbewegung im inneren Wandbereich wird somit verhindert . Größere Umformungen mit einem Umformungsgrad deutlich größer als 1,1 (betreffend das Verhältnis von verformter Größe zu Rohlingsgröße) können innerhalb der Biegeebene jedoch nicht umgesetzt werden. Bei der Bemessung des Aufweitungsgrads ist auch die elastische Dehngrenze des Materials zu berücksichtigen, so dass insbesondere das Verhältnis von C zu A über 1,1 steigen kann und trotzdem die Anlage der elastisch aufgeweiteten Bogenzone an der Matrize gewährleistet ist.It is of particular importance for the present invention that the cross-sectional shape of the arch zone and / or the outlet zones is round, oval, rectangular or polygonal. In connection with the design and arrangement according to the invention, it is advantageous that a tube blank with a diameter A is inserted into the recess of the die of the internal high-pressure tool and is acted upon by the supply ram. The tube blank is formed or expanded to a nominal diameter B in the area of the outlet zones, the tube blank being deformed or expanded in the area of the bend zone in the direction parallel to the bending plane to a nominal diameter C and the tube blank in the region of the bend zone is deformed to a nominal diameter D in the direction perpendicular to the bending plane. The degree of expansion as a ratio of C to A is set between 1 and 1.1. Depending on the material and material thickness, a greater degree of expansion, that is to say a larger reshaping in the area of the critical arch zone within the bending plane, is possible without a buckling movement occurring. In the area of the critical arch zone with the inner wall part, ie with the wall part with the smallest bending radius, the workpiece can already lie against the die before the forming process, the minimal forming in the bending plane, in particular in the wall area with the largest bending radius, ie the outer wall area is generated. This prevents the critical buckling movement in the inner wall area. Larger deformations with a degree of deformation significantly greater than 1.1 (regarding the ratio of deformed size to blank size) cannot, however, be implemented within the bending plane. When dimensioning the degree of expansion, the elastic yield strength of the material must also be taken into account, so that in particular the ratio of C to A can rise above 1.1 and still ensure that the elastically expanded arch zone is in contact with the die.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der Aufweitungsgrad als Verhältnis von D zu A zwischen 1 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,5 eingestellt wird. Ein Umformungsgrad von 2, d.h. eine zweifache Vergrößerung des Innenhochdruckumformteils ausgehend von der Rohlingsgröße, stellt dabei für die gängi- gen Materialien eine Maximalgröße dar, die je nach Änderung der Querschnittsform zur Gewährleistung eines gleichbleibenden Strömungsquerschnitts erreicht werden muss .It is also advantageous that the degree of expansion is set as a ratio of D to A between 1 and 2, in particular between 1.3 and 1.5. A degree of deformation of 2, ie a double enlargement of the hydroforming part based on the size of the blank, materials represent a maximum size, which must be achieved depending on the change in cross-sectional shape to ensure a constant flow cross-section.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.Further advantages and details of the invention are explained in the patent claims and in the description and shown in the figures.
Dabei zeigen: Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Rohrstück- Rohlings in der Matrize; Fig. lb Querschnitt C-C; Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung eines aufgeweiteten Rohrstücks in der Matrize; Fig.2b Querschnitt D-D.1 shows a longitudinal sectional view of a tube blank in the die; Fig. Lb cross section C-C; Figure 2 is a longitudinal sectional view of an expanded pipe section in the die. Fig.2b cross section D-D.
Ein in Figur 1 dargestellter als Rohrstück-Rohling ausgebildeter Rohrbogen-Rohling 1 weist eine Symmetrieachse 1.6 sowie einen entlang der Symmetrieachse 1.6 gleichbleibenden Durchmesser A auf. Der Rohrbogen-Rohling 1 ist dabei ausgehend von einer zylindrischen Grundform um 90° gebogen und weist eine Symmetrieachse 1.6 auf, die entsprechend um 90° gekrümmt ist. Der Krümmungsradius der Symmetrieachse 1.6 beträgt dabei ungefähr den 1,5-fachen Wert des Durchmessers A.A pipe bend blank 1 shown in FIG. 1 and designed as a pipe section blank has an axis of symmetry 1.6 and a diameter A that remains constant along the axis of symmetry 1.6. Starting from a cylindrical basic shape, the pipe bend blank 1 is bent by 90 ° and has an axis of symmetry 1.6 which is correspondingly curved by 90 °. The radius of curvature of the axis of symmetry 1.6 is approximately 1.5 times the value of the diameter A.
Der so gebildete Rohrbogen-Rohling 1 weist eine Bogenzone 1.1 im Bereich der Krümmung sowie eine erste zylindrische Auslaufzone 1.2 und eine zweite zylindrische Auslaufzone 1.3 auf. Am Ende der beiden Auslaufzonen 1.2, 1.3 weist der Rohr- bogen-Rohling 1 eine erste Stirnseite 1.2' und eine zweite Stirnseite 1.3' auf, an die Nachschubstößel 2, 3 einer Innen- hochdruckumformungsvorrichtung angeschlossen sind, die zum einen zur axialen Druckbeaufschlagung dienen und zum anderen das Druckmedium einleiten. Der Rohrbogen-Rohling 1 ist innerhalb einer Matrize 4 angeordnet, die eine Ausnehmung 4.5 zur Aufnahme des Rohrbogen-Rohlings 1 aufweist. An seinen beiden Stirnseiten 1.2', 1.3' ist der Rohrbogen-Rohling 1 an die Nachschubstößel 2, 3 angekoppelt. Neben der Ausnehmung 4.5 weist die Matrize 4 eine weitere Ausnehmung 6 auf, die radial an die Ausnehmung 4.5 anschließt und gemäß Figur 2 eine spezielle Ausformgeometrie des Rohrbogen-Rohlings 1 gewährleistet.The pipe bend blank 1 formed in this way has a bend zone 1.1 in the region of the curvature and a first cylindrical outlet zone 1.2 and a second cylindrical outlet zone 1.3. At the end of the two outlet zones 1.2, 1.3, the pipe bend blank 1 has a first end face 1.2 'and a second end face 1.3', to which supply plungers 2, 3 of an internal high-pressure forming device are connected, which are used for one serves for the axial pressurization and the other introduces the pressure medium. The pipe bend blank 1 is arranged within a die 4, which has a recess 4.5 for receiving the pipe bend blank 1. At its two end faces 1.2 ', 1.3', the pipe bend blank 1 is coupled to the plunger 2, 3. In addition to the recess 4.5, the die 4 has a further recess 6, which connects radially to the recess 4.5 and, according to FIG. 2, ensures a special shape geometry of the pipe bend blank 1.
Im Bereich der Bogenzone 4.1 weist die Ausnehmung 4.5 in der Biege- bzw. Bogenebene den gleichen Durchmesser A wie der Rohrbogen-Rohling 1 auf. Gemäß der Querschnittsdarstellung C- C weist die Ausnehmung 4.5 der Matrize 4 in lotrechter Richtung zur Biege- bzw. Bogenebene mit einem deutlich größeren Durchmesser D (gemäß Schnitt D-D) auf.In the area of the bend zone 4.1, the recess 4.5 in the bending or bend plane has the same diameter A as the pipe bend blank 1. According to the cross-sectional representation CC, the recess 4.5 of the die 4 has a significantly larger diameter D (according to section D-D) in the perpendicular direction to the bending or arching plane.
Abweichend von der Bogenzone 4.1 weist die Ausnehmung 4.5 der Matrize 4 im Bereich der beiden Auslaufzonen 4.2, 4.3 eine nicht weiter dargestellte, dem Rohrbogen-Rohling 1 entsprechend zylindrische Grundform auf. Die Ausnehmung 4.5 weist in dem Bereich der beiden Auslaufzonen 4.2, 4.3 einen größeren Durchmesser B (gemäß Figur 2) als der Rohrbogen-Rohling 1 auf. Der Rohrbogen-Rohling 1 liegt somit neben den beiden Nachschubstößeln 2, 3 in der Biegeebene mit der Bogenzone 1.1 linienförmig an der Matrize 4 bzw. deren Bogenzone 4.1 an.Deviating from the arc zone 4.1, the recess 4.5 of the die 4 in the area of the two outlet zones 4.2, 4.3 has a basic shape (not shown further) which corresponds to the tubular bend blank 1. The recess 4.5 has a larger diameter B (according to FIG. 2) in the area of the two outlet zones 4.2, 4.3 than the pipe bend blank 1. The pipe bend blank 1 thus lies next to the two plungers 2, 3 in the bending plane with the bend zone 1.1 in a linear manner on the die 4 or its bend zone 4.1.
Die im Bereich beider Auslaufzonen 4.2, 4.3 kreisförmige Querschnittsform der Ausnehmung 4.5 geht dabei im Bereich der Bogenzone 4.1 gemäß Figur lb in eine ovale Querschnittsform mit gleicher Querschnittsfläche 4.4 über.The circular cross-sectional shape of the recess 4.5 in the area of both outlet zones 4.2, 4.3 changes in the area of the arc zone 4.1 according to FIG. 1b into an oval cross-sectional shape with the same cross-sectional area 4.4.
Gemäß Figur 2 ist der Rohrbogen-Rohling 1 zum Rohrbogen ausgeformt und weist die Form der Ausnehmung 4.5 auf. Neben der zusätzlichen radialen Ausformung 5 im Bereich der zweiten Ausnehmung 6 der Matrize 4 ist der Rohrbogen-Rohling 1 im Be- reich der beiden Auslaufzonen 1.2, 1.3 auf den Durchmesser der Ausnehmung 4.5 angewachsen und weist im Bereich der beiden Auslaufzonen 1.2, 1.3 eine entsprechende, nicht weiter dargestellte kreisförmige Querschnittsform auf. Im Bereich der Bogenzone 1.1 ist der Rohrbogen-Rohling 1 gemäß Figur 2b der ovalen Form der Ausnehmung 4.5 nach oval ausgeformt, wobei der Ausweitungsgrad parallel zur Biegeebene gleich 1 und in senkrechter Richtung zur Biegeebene bis auf ein Mindestmaß, also eine maximale Umformung ansteigend ausgebildet ist.According to Figure 2, the pipe bend blank 1 is formed into a pipe bend and has the shape of the recess 4.5. In addition to the additional radial shape 5 in the area of the second recess 6 of the die 4, the pipe bend blank 1 is in the loading rich of the two outlet zones 1.2, 1.3 has grown to the diameter of the recess 4.5 and has a corresponding circular cross-sectional shape, not shown, in the region of the two outlet zones 1.2, 1.3. In the area of the bend zone 1.1, the pipe bend blank 1 is shaped oval according to FIG. 2b of the oval shape of the recess 4.5, the degree of expansion parallel to the bending plane being equal to 1 and increasing in the direction perpendicular to the bending plane to a minimum, that is to say a maximum deformation ,
Während des Ausformvorgangs wird der Rohrbogen-Rohling 1 über die Nachschubstößel 2, 3 mit Axialdruck beaufschlagt, womit ein ausreichender Materialfluss für die Umformung, insbesondere im Bereich der zweiten Ausnehmung 6 oder weiterer hier nicht dargestellter Ausnehmungen, gewährleistet wird. Während der axialen Druckbeaufschlagung durch die Nachschubstößel 2, 3 liegt der Rohrbogen mit der Bogenzone 1.1 in der Biegeebene an der Matrize 4 bzw. deren Bogenzone 4.1 an. During the molding process, the pipe bend blank 1 is subjected to axial pressure via the plungers 2, 3, which ensures a sufficient material flow for the forming, in particular in the region of the second recess 6 or further recesses not shown here. During the axial pressurization by the plungers 2, 3, the pipe bend with the bend zone 1.1 lies in the bending plane on the die 4 or its bend zone 4.1.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche DaimlerChrysler AG patent claims
1. Rohrstück mit mindestens einer Bogenzone (1.1) und zwei daran beidseitig anschließenden Auslaufzonen (1.2, 1.3) mit jeweils einer Stirnseite (1.2', 1.3') zum Ansetzen von Nachschubstößeln (2, 3) eines Innen-Hochdruck- Werkzeugs, das eine Matrize (4) mit einer den Fertigungs- querschnitt bildenden Ausnehmung (4.5) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bogenzone (1.1) eine von den AuslaufZonen (1.2, 1.3) verschiedene Querschnittsform mit annähernd identischem Strömungsquerschnitt (1.4) aufweist.1. Pipe piece with at least one bend zone (1.1) and two outlet zones (1.2, 1.3) adjoining it on both sides, each with an end face (1.2 ', 1.3') for attaching plungers (2, 3) of an internal high-pressure tool, the one Has a die (4) with a recess (4.5) forming the manufacturing cross section, characterized in that the curved zone (1.1) has a cross-sectional shape different from the outlet zones (1.2, 1.3) with an approximately identical flow cross section (1.4).
2. Innen-Hochdruck-Werkzeug zum Herstellen eines Rohrstücks (1) nach Anspruch 1, das eine Matrize (4) mit einer den Fertigungsquerschnitt (4.4) des Rohrbogens (1) bildenden Ausnehmung (4.5) aufweist, wobei die Ausnehmung (4.5) mindestens eine Bogenzone (4.1) und zwei daran beidseitig anschließende Auslaufzonen (4.2, 4.3) aufweist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ausnehmung (4.5) der Matrize (4) eine von den Auslaufzonen (4.2, 4.3) verschiedene Querschnittsform mit einer identischen, den Fertigungsquerschnitt bildenden Querschnittsfläche (4.4) aufweist.2. Internal high-pressure tool for producing a pipe section (1) according to claim 1, which has a die (4) with a the manufacturing cross section (4.4) of the pipe bend (1) forming recess (4.5), the recess (4.5) at least has an arc zone (4.1) and two outlet zones (4.2, 4.3) adjoining it on both sides, since you are characterized by the fact that the recess (4.5) of the die (4) has a cross-sectional shape that is different from the outlet zones (4.2, 4.3) and has an identical production cross-section forming cross-sectional area (4.4).
3. Rohrstück nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Symmetrieachse (1.6) der Bogenzone (1.1) in einer Biegeebene verläuft und im Bereich der Biegeebene der Aufweitungsgrad, als Verhältnis des Durchmessers des Bau- teils in der Biegeebene zum Durchmesser des Rohlings in der Biegeebene, zwischen 1 und 1,1 ist.3. Pipe piece according to claim 1, characterized in that an axis of symmetry (1.6) of the arc zone (1.1) extends in a bending plane and in the area of the bending plane the degree of expansion, as a ratio of the diameter of the construction partly in the bending plane to the diameter of the blank in the bending plane, between 1 and 1.1.
4. Rohrstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Aufweitungsgrad im Bereich normal zur Biegeebene zwischen 1 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,5 groß ist .4. Pipe piece according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the degree of expansion in the area normal to the bending plane between 1 and 2, in particular between 1.3 and 1.5 is large.
5. Rohrstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Bogenzonen (1.1, 4.1) und mehrere Biegeebenen vorgesehen sind.5. Pipe section according to one of the preceding claims, that a plurality of bend zones (1.1, 4.1) and a plurality of bending planes are provided.
6. Rohrstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Übergang der Querschnittsform von der jeweiligen Auslaufzone (1.2, 1.3, 4.2, 4.3) zur Bogenzone (1.1, 4.1) kontinuierlich verläuft.6. Pipe piece according to one of the preceding claims, that the transition of the cross-sectional shape from the respective outlet zone (1.2, 1.3, 4.2, 4.3) to the arc zone (1.1, 4.1) runs continuously.
7. Rohrstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Querschnittsform der Bogenzone (1.1) und/oder der Auslaufzonen (1.2, 1.3) rund, oval, rechteckförmig o- der mehreckförmig ausgebildet ist.7. Pipe piece according to one of the preceding claims, that the cross-sectional shape of the arc zone (1.1) and / or the outlet zones (1.2, 1.3) is round, oval, rectangular or polygonal.
8. Verfahren zum Herstellen eines Rohrstücks (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass a) ein Rohrstück-Rohling (1) mit einem Durchmesser A in die Ausnehmung (4.5) der Matrize (4) des Innen- Hochdruck-Werkzeugs eingelegt und durch die Nachschubstößel (2, 3) beaufschlagt wird, b) der Rohrstück-Rohling (1) im Bereich der AuslaufZonen (1.2, 1.3) auf einen Solldurchmesser B umgeformt wird, c) der Rohrstück-Rohling (1) im Bereich der Bogenzone (1.1) in Richtung parallel zur Biegeebene auf einen Solldurchmesser C umgeformt wird, d) der Rohrstück-Rohling (1) im Bereich der Bogenzone (1.1) in Richtung senkrecht zur Biegeebene auf einen Solldurchmesser D umgeformt wird, e) der Aufweitungsgrad als Verhältnis von C zu A zwischen 1 und 1,1 eingestellt wird.8. A method for producing a pipe section (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a) a pipe section blank (1) with a diameter A is inserted into the recess (4.5) of the die (4) of the internal high-pressure tool and the supply plunger (2, 3) acts on it, b) the tube blank (1) in the area of the outlet zones (1.2, 1.3) is formed to a nominal diameter B, c) the tube blank (1) in the area of the bend zone (1.1) is formed in the direction parallel to the bending plane to a nominal diameter C, d) the tube piece blank (1) in the area of the bend zone (1.1) in the direction perpendicular to the bending plane a target diameter D is formed, e) the degree of expansion is set as a ratio of C to A between 1 and 1.1.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Aufweitungsgrad als Verhältnis von D zu A zwischen 1 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,5 eingestellt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the degree of expansion is set as a ratio of D to A between 1 and 2, in particular between 1.3 and 1.5.
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