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EP3275567B1 - Device and method for hydraulic high-speed high-pressure forming - Google Patents

Device and method for hydraulic high-speed high-pressure forming Download PDF

Info

Publication number
EP3275567B1
EP3275567B1 EP17400044.8A EP17400044A EP3275567B1 EP 3275567 B1 EP3275567 B1 EP 3275567B1 EP 17400044 A EP17400044 A EP 17400044A EP 3275567 B1 EP3275567 B1 EP 3275567B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
blank
medium
active
active region
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.)
Active
Application number
EP17400044.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3275567A1 (en
Inventor
Matthias Hermes
Marcus Böhmer
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.)
Fachhochschule Suedwestfalen
Original Assignee
Fachhochschule Suedwestfalen
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 Fachhochschule Suedwestfalen filed Critical Fachhochschule Suedwestfalen
Publication of EP3275567A1 publication Critical patent/EP3275567A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3275567B1 publication Critical patent/EP3275567B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/021Deforming sheet bodies
    • B21D26/027Means for controlling fluid parameters, e.g. pressure or temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/033Deforming tubular bodies
    • B21D26/041Means for controlling fluid parameters, e.g. pressure or temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping 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
    • B21D26/06Shaping 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 by shock waves

Definitions

  • IHU Internal high-pressure forming
  • Electrothermal drives based on electric arcs are only partially suitable for use, as problems often arise in connection with the fluids as a result of short circuits. Furthermore, the high-performance power sources required are expensive. The use of explosives is also problematic for safety reasons. Furthermore, the plunger processes, including the well-known hydropunch process, are difficult to use industrially due to the great drop height.
  • From the DE 1 652 616 A is a generic method for impulse high-pressure forming of sheet metal parts that are flat in their initial state, in which a gas under high pressure, when suddenly released, applies a high pressure pulse to a liquid, which in turn deforms the flat sheet metal workpiece.
  • the device required for this is complex and requires extensive control technology to coordinate the necessary processes.
  • a generic method for pulsed internal high-pressure forming is known, in which a pulse generator generates a very short pressure pulse that can be transferred via a press stamp to a pressure medium inside the workpiece to be formed.
  • Mechanical, electromagnetic, chemical or thermal effects are described as the types of generation of the forming energy for the pulsed forming, including pulse generation using gases pre-stressed under high pressure, which can act on the workpiece suddenly via an extremely quickly opening valve either directly or indirectly via a preferably liquid active medium and can deform it.
  • the disadvantage of this known type of pulsed forming is the very short period of time for which the pressure pulse acts on the workpiece walls, which briefly accelerates these workpiece walls in the direction of the tool shape, but is often not sufficient for reliable formation of the detailed target contour of the workpiece. Due to the extremely short duration of the pressure pulse, the volume inside the workpiece The pressure medium is only applied to the workpiece walls for a very short time, so that an accurate molding of the detailed target contour of the workpiece cannot be guaranteed. After the very short pressure pulse has subsided, the active medium within the workpiece is relaxed again and the force acting on the workpiece walls is eliminated, so that the forming takes place essentially due to the inertial forces of the workpiece walls. This results in dimensional and shape inaccuracies of the manufactured workpiece. In addition, influencing the pressure pulse during forming is very difficult, since the sudden release of gas pressure, for example, offers only limited possibilities for influence.
  • the JP S55 84231 on which the preamble of patent claims 1 and 12 is based, shows an arrangement for forming pipes in which a fluid volume in a pressure chamber is pressurized and a mechanical spring is prestressed in the process. If the amount of energy stored in the prestressed spring is suddenly released by opening a valve, additional fluid is also suddenly accelerated from the fluid volume into the interior of the pipe to be formed, thereby causing a sudden increase in pressure and a sudden acceleration of the pipe walls in the direction of the inner walls of the mold partially surrounding the pipe.
  • the object of the present invention is therefore to propose a high-speed high-pressure forming process in which the forming energy is provided with little equipment expenditure and is easily applied to the workpiece to be formed. is applied in such a way that complete formation of the workpiece is ensured in every case.
  • the invention according to claim 1 is based on a method for hydraulic high-speed high-pressure forming, in which a hydraulic active medium located in an effective area on a blank to be formed is suddenly subjected to a pressure pulse and the hydraulic active medium accelerates the blank to be formed at least in some areas in the direction of a forming tool, whereby simultaneously with the pressure pulse and/or after the pressure pulse such hydraulic active medium is displaced into the effective area on the blank to be formed and is held under pressure in the effective area in such a way that the pressure effect of the active medium securely applies the blank to be formed in the effective area to the shaping surfaces of the forming tool.
  • Such a generic method is further developed in accordance with the invention in that between a
  • a pressure intensifier in the form of a tappet-like plunger is arranged between the pressure reservoir and the effective area on the blank to be formed, whereby the plunger is acted upon by the pressure medium on one side and by the effective medium on the blank side, whereby the end positions of the movement of the tappet-like plunger are predetermined by adjustable stops.
  • a sufficient amount of the effective medium is brought into contact with the blank for such a long time that the formation of the desired contour of the workpiece can be ensured in any case.
  • the target contour of the workpiece can be fully formed by the continuous application of pressure and thus ensure high accuracy in workpiece production in any case.
  • the method according to the invention thus combines the advantages of slow conventional hydroforming with those of pure impulse forming.
  • the achievable inertia effects of fast impulse forming avoid the disadvantages of slow forming speeds, namely failure of the material at the weakest point, and the formed areas of the blank are heated intercrystallinely as a result of the high local transformation, thereby increasing the formability.
  • the duration of the effect of the active medium is significantly longer than the actual pressure pulse and therefore the blank is not only briefly accelerated towards the tool walls, but that the pressure effect is then maintained and the blank can completely form into the workpiece under this maintained pressure effect.
  • the forming energy can be tailored to the respective forming task using appropriate control commands.
  • the advantages of this tailored supply of forming energy according to the method according to the invention are the achievable energy savings, the process reliability and reproducibility of the forming process, a resulting reduction in rejects, high system availability due to calculable system and tool wear and defined product properties of the manufactured workpiece.
  • the high forming speed also means that any leaks in the sealing of the active area of the active medium do not lead to a significant drop in pressure in the active medium and the forming process can be carried out without disruption even in the event of a leak due to the high speeds.
  • the active medium can be moved into the interior of the hollow blank to be formed and held within the blank. This allows the inventive production of hollow bodies such as pipes, profiles, etc., which would otherwise have to be manufactured using conventional hydroforming processes.
  • the active medium can be moved into a closed active area on the blank to be formed and held in this active area of the blank. This makes it possible to form sheet-like blanks, e.g. flat or non-closed curved blanks, and it is also conceivable to form solid blanks in this way.
  • the amount of energy of the pressure pulse, the power profile during the forming pulse, the effective volume flow of the pressure medium and thus also of the active medium, the amount of the active medium, the pressure profile, including the previously set filling pressure in hollow blanks or in the active area, the forming time and also the axial feed during the forming of hollow blanks can be reliably controlled and influenced within wide limits by a sealing cylinder. It is also possible to easily integrate a corresponding device into the controls of other production facilities, such as for other forming processes, and thus achieve good tunability and reproducibility of the process.
  • the pressure pulse is generated using a pre-chargeable pressure accumulator.
  • a pre-chargeable pressure accumulator for example in the form of a bladder accumulator or similar, can be gradually brought to the required pressure with a relatively low pumping power and can maintain this pressure until the pressure pulse is triggered.
  • Such accumulators can also be purchased inexpensively as standard components.
  • the pressure pulse preferably its temporal progression and its pulse height, and thus the forming effect of the active medium on the blank to be formed
  • the pressure pulse can be influenced by changing the characteristics of the pressure accumulator and/or by changing the characteristics of the pressure valve.
  • the pressure pulse by changing the pressure and volume of the pressure medium in the pressure accumulator, the pressure pulse, but also the volume flow of the pressure medium in the direction of the active area of the active medium on the blank to be formed, can be influenced.
  • the characteristics of the pressure accumulator can be influenced by the preload pressure of the pressure accumulator and/or by the charging pressure of the charging unit for the pressure accumulator.
  • the pressure pulse and/or the volume flow of the pressure medium can be influenced within wide limits, for example by the opening behavior of the pressure valve, i.e. the opening time or closing time, the opening progression or the like.
  • the opening behavior of the pressure valve i.e. the opening time or closing time, the opening progression or the like.
  • the start and end of the opening time and/or the change in the opening cross section of the pressure valve can be influenced.
  • the opening behavior of the pressure valve influences the course of the pressure of the active medium in the active area on the blank to be formed.
  • the forming behavior of the workpiece is influenced by the pre-adjustable filling pressure of the active medium in the active area on the blank to be formed.
  • the filling pressure of the active medium can be selected so that a significant pressure load is placed on the blank before the actual pressure pulse and this blank is deformed in advance, or the stresses in the blank are so great that the actual stresses caused by the pressure pulse allow the blank to be particularly deformable.
  • the filling pressure can therefore overcome part of the forming resistance of the blank's material.
  • the plunger can be displaced in the direction of the effective area on the blank to be formed.
  • the pressure intensifier separates the pressure medium and the active medium from each other and is displaced by the pressure medium through the pressure pulse and the volume flow of pressure medium in the direction of the active area on the blank.
  • An additional increase in pressure in the active medium can be achieved by means of non-uniform effective cross sections on the pressure intensifier on the side of the pressure medium in relation to the side of the active medium. If such a pressure intensifier is not provided, the pressure medium and the active medium are the same fluid and are in direct connection with each other.
  • such a blank can be pre-stressed in the axial direction during forming with a hydraulically actuated sealing stamp on the side of the tubular hollow blank opposite the pressure valve.
  • a hydraulically actuated sealing stamp on the side of the tubular hollow blank opposite the pressure valve.
  • the hydraulically actuated sealing stamp is hydraulically coupled to the same pressure medium that is moved in the direction of the effective area on the blank to be formed when the pressure valve is released.
  • the sealing stamp can be hydraulically actuated with the pressure medium from the pressure accumulator, so that the timing and functional coordination of the pressure pulses can be coordinated with one another over a wide range directly via the effective medium and via the sealing stamp.
  • the hydraulic actuation of the hydraulically actuated sealing stamp takes place with a time delay or with a different pressure, for example by interposing delay or pressure control units.
  • the invention further relates to a device for hydraulic high-speed high-pressure forming, in particular for carrying out the method according to claim 1, with a pressure generator with which a pressure pulse can be generated in a pressure medium, wherein the pressure pulse suddenly acts on a hydraulic active medium located in an effective area on a blank to be formed and the hydraulic active medium accelerates the blank to be formed at least in some areas in the direction of a forming tool, wherein the pressure generator has a pressure accumulator and a suddenly actuable pressure valve, which can be actuated in such a way that simultaneously with the pressure pulse and/or after the pressure pulse, such hydraulic active medium is displaced into the effective area on the blank to be formed and is held under pressure in the effective area in such a way that the pressure effect of the active medium securely applies the blank to be formed in the effective area to the shaping surfaces of the forming tool.
  • the end positions of the movement of the tappet-like plunger can be specified by adjustable, preferably controllably adjustable stops.
  • adjustable, preferably controllably adjustable stops This allows the volume of the active medium displaced by the pressure pulse and the volume flow of the pressure medium in the direction of the effective area of the active medium to be precisely adjusted and thus the forming process can be influenced very precisely. If the movement of the plunger is precisely influenced during or after the pressure pulse, a defined generation of the pressure curve in the effective area of the active medium on the blank results and thus a precisely controllable and safe forming of the blank in relation to the forming surfaces of the tool.
  • the tappet-like plunger is moved to its intended end position before the forming of the blank to be formed by applying an active medium to the active area on the blank to be formed.
  • an active medium to the active area can be carried out, for example, by a sealing stamp that seals the end of a hollow blank and through which the interior of the hollow blank is filled with an active medium in advance. Since the active medium inside the hollow blank also applies pressure to the plunger, the latter can be moved to its one end position in this way.
  • the device can be used for sheet metal forming and/or for solid forming.
  • sheet metal forming a flat or non-closed curved blank can be exposed to an active medium through an active area of the device that is in a fluid-tight connection with the blank and pressed against the correspondingly arranged walls of a tool, whereby the corresponding sections of the walls of the blank conform to the shape of the walls of a tool. It is also conceivable to deform a solid blank in a corresponding manner.
  • a hydraulically actuated sealing stamp can be arranged on the side of the hollow tubular blank opposite the plunger, by means of which the tubular blank can be pre-stressed in the axial direction.
  • This hydraulically actuated sealing stamp can be actuated via a separate pressure accumulator, which works statically or can also exert a very fast pressure pulse on the sealing stamp.
  • the hydraulically actuated sealing stamp can be actuated by the pressure medium in a hydraulically coupled manner, which is displaced towards the interior of the hollow blank to be formed when the pressure valve is released.
  • the pressure of the pressure medium can be used to additionally influence the forming of the blank through the effect of the sealing stamp.
  • the sealing stamp can, by increasing the pressure on the sealing stamp almost simultaneously, generate additional volume flows of the active medium or put the active medium under additional pressure, even with a time delay, for example by using appropriate time elements.
  • FIG. 1 is shown in a very schematic overview the basic structure of a device 1 according to the invention with a pressure accumulator 2, a pressure valve 3 and a sealing cylinder 19 for the internal high-pressure forming of a tubular blank 5 in a two-part tool 6 and its basic Function can be recognized.
  • This basic structure of the device 1 has a number of similarities with conventional devices for carrying out internal high-pressure forming, so that the differences of the device according to the invention will be primarily focused on and explained here.
  • Such a pressure valve 3 can be realized in a wide variety of designs, so only the components that can move relative to one another, the valve body 15 and the valve 25, are indicated here. What is characteristic of the pressure valve 3, however, is the ability to open and close the pressure valve 3 in a very short time in order to direct the pressure of the pressure medium 12 in the partial volume 11 towards the interior of the blank 5, as described in more detail below. It is advantageous to design the pressure valve 3 as a seat valve with a large nominal diameter or a corresponding servo valve.
  • the pressure valve 3 opens suddenly, as is the case for a slightly different design, for example in the Figure 3
  • the passage of the pressure medium 12 through the valve body 15 to a fluid-tight connecting line 4 arranged on the valve body 15 is opened and the pressure medium 12 can enter the bore 16 of the connecting line 4.
  • the pressure medium 12 is equal to the active medium 13, which is separated as described later and which comes from the connecting line 4 and a sealing attachment 8 into the interior of the hollow blank 5 which is to be formed here.
  • the blank 5, shown here as a tube with a bead-like extension for the sake of simplicity, is to be expanded in this simple case by means of hydroforming and For this purpose, it is pressed by the active medium 13 against the two halves 6 of a shaping tool so that it assumes the shape and surface structuring of the two halves 6 of the tool.
  • the opening of the blank 5 present there is sealed in a basically known manner by a sealing stamp 7 of a sealing cylinder 19, which is pressed against the open end of the blank 5 by applying pressure to a non-relevant fluid medium via a filling device 14.
  • active medium 13 is filled into the interior of the blank 5 via a filling device 14 arranged and connected to the end region of the sealing stamp 7 in a fluid-conducting manner and, if necessary, already placed under an increased filling pressure.
  • the functioning of the device 1 according to the invention can be described approximately as follows: First, the partial volume 10 of the pressure accumulator 2 is filled with the gas 17 from the gas supply 9, which is only indicated schematically, and is gradually put under high pressure.
  • the drive power of this pump device 14 can be relatively small, since the gas 17 in the partial volume 10 virtually stores the pressure differences supplied. Due to the successive increase in pressure in the compressible gas 17 in the partial volume 10, the pressure medium 12 in the partial volume 11 of the pressure accumulator 2, which is loaded via the membrane 23, also comes under increasing pressure, whereby the pressure medium 12, which is advantageously designed as a liquid, is not significantly compressible in contrast to the gas 17.
  • the pressure medium 12 can flow in a pulse-like manner via the bore 16 of the connecting line 4 and the sealing attachment 8 into the interior of the blank 5 and also place the active medium 13 previously filled there as described under this pressure.
  • the walls of the blank 5 are thereby accelerated in a pulse-like manner in the direction of the halves 6 of the tool and collide against them.
  • the walls of the blank 5 are formed in accordance with the shaping walls of the halves 6 of the tool and thus form the formed configuration of the blank 5. This accelerates the pressure medium 12 and compresses the active medium 13 inside the blank 5.
  • the blank 5 is formed, there is a rapid volume shift of the active medium in the tool. This leads to a formation of the blank 5 in the two halves 6 of the tool.
  • a significant volume flow of the pressure medium 12 is displaced from the pressure accumulator 2 into the interior of the blank 5 and can also remain in the interior of the blank 5 until the final and safe formation of the desired contour of the formed blank 5, for example by the pressure valve 3 also being closed again abruptly.
  • the forming of the blank 5 takes place abruptly by the displaced active medium 13, which was in the blank 5.
  • the process according to the invention combines the advantages of the known slow internal high-pressure forming with the advantages of impulse forming and avoids the disadvantages of the uncertain formation of the finished part geometry of the formed blank 5, which led to problems in the previously known impulse forming.
  • the defined charging of the pressure accumulator 2 and the defined control of the pressure valve 3 also ensure simple integration of the device 1 according to the invention into controls and good controllability and reproducibility of the forming process.
  • a pressure intensifier 18 in the form of a plunger between the pressure accumulator 2 and the blank 5.
  • a pressure intensifier 18 is a plunger 18 which is sealed fluid-tight against the bore 16 of the connecting line 4 and which can be easily moved in the bore 16 of the connecting line 4.
  • One end of the Plunger 18 is acted upon by the pressure medium 12 and the other side of the plunger 18 is acted upon by the active medium 13, whereby the plunger 18 separates the pressure medium 12 and the active medium 13 from one another.
  • the pressure medium 12 and the active medium 13 can therefore also be different fluids.
  • the pressure intensifier 18 can also have different dimensions of the contact surfaces for the pressure medium 12 and the active medium 13, so that the pressure in the pressure medium 12 is transferred to the active medium 13 in a way that increases proportionally to the area.
  • the plunger 18 can be seen in its initial position before pressurization with the valve 3 closed, whereas the Figure 3 the plunger 18 in its relative position according to Figure 2 end position shifted to the right and with the pressure valve 3 open.
  • the sealing stamp 7 is pressed against the open end of the formed blank 5 and thus seals this opening.
  • the precise delivery rate of the pressure medium 12 from the pressure accumulator 2 can be set by limiting the stroke of the plunger 18.
  • a stop 20 is provided in the bore 16 of the connecting line 4, which can be adjusted using an electric motor actuator 21, for example, which can be moved to defined positions and against which the plunger 18 strikes when pressure is applied by the pressure medium 12.
  • This stop 20 can also be used to return the plunger 18 to its starting position due to its drive 21.
  • the pressure pulse can be precisely defined using the accumulator parameters. This enables the setting of precise, reproducible forming parameters, which was previously not possible with other HGU processes.
  • the Figure 5 shows a variant of the device 1 according to Figure 2 with two parallel operating pressure accumulators 2, 2' and pressure valves 3, 3', which act alternately on the same pressure intensifier 18.
  • the above-described unit of pressure accumulator 2 and pressure valve 3 is designed in a double or multiple configuration (not shown further) and the volume flow of the pressure medium 12 released by opening a pressure valve 3 is fed into a common supply channel 26, which then passes into the connecting line 4 in the form described in a fluid-conducting manner.
  • the other combination of pressure accumulator 27/pressure valve 3' can be used to form a blank 5, after which the respective operating mode then changes. This enables a faster sequence of shots and thus a higher cycle rate of the device 1.
  • FIG 6 is a variant of the device 1 according to Figure 2 with an independent pulse generator in the form of a pressure accumulator 2' for actuating a sealing stamp 7.
  • the hollow-drilled sealing stamp 7 fills the interior of the blank 5 to be formed with active medium 13.
  • the same working space of the cylinder 19 can also be equipped with an independent pressure supply from the pressure accumulator 2'.
  • the blank 5 can also be pre-stressed axially by means of the cylinder 19, if necessary also suddenly or with a predeterminable variable pressure curve, which enables a pushing effect as in static internal high-pressure forming and can thus further expand the process limits.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hydraulischen Hochgeschwindigkeits-Hochdruckumformen gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruchs 12.The invention relates to a method and a device for hydraulic high-speed high-pressure forming according to the preamble of claim 1 and claim 12, respectively.

Das Innenhochdruckumformen (IHU) von Blechen, Rohren und Profilen ist seit vielen Jahren ein wichtiges Fertigungsverfahren für die Industrie, um dünnwandige und komplexe Leichtbauteile in einem Prozessschritt herzustellen. Beispielsweise werden komplexe Strukturbauteile für Karosserien oder aufwendige Abgasanlagen durch IHU gefertigt.Internal high-pressure forming (IHU) of sheet metal, pipes and profiles has been an important manufacturing process for industry for many years, allowing thin-walled and complex lightweight components to be produced in one process step. For example, complex structural components for car bodies or complex exhaust systems are manufactured using IHU.

Bei der Produktion von kostengünstigen Massenartikeln und kleineren Bauteilen kommt dieses Verfahren jedoch nicht so häufig zum Einsatz, da die Technologie bezüglich des Anlagenaufwands und der Prozesszeit für die jeweilige Anwendung zu unwirtschaftlich ist. Diese Probleme führen dann dazu, dass andere Verfahren eingesetzt werden. Beispielweise ist das Tiefziehen von Halbschalen und das anschliessende Verschweißen der Halbschalen ein üblicher Weg. Bei kleineren rohrförmigen Bauteilen beispielsweise im Bereich der Rohrenden kommen sogar häufig zerspante Teile zum Einsatz, die an die Rohrenden angeschweißt oder angelötet werden, um so eine geforderte Geometrie realisieren zu können.However, this process is not used so often in the production of inexpensive mass-produced items and smaller components, as the technology is too uneconomical for the respective application in terms of equipment costs and process time. These problems then lead to other processes being used. For example, deep-drawing half-shells and then welding the half-shells is a common method. For smaller tubular components, for example in the area of the pipe ends, even Machined parts are used which are welded or soldered to the pipe ends in order to realize a required geometry.

Der große Aufwand bei den Anlagenkosten beim IHU ist darin begründet, dass die großen statischen Innendrücke zum Umformen durch hohe Presskräfte z.B. einer Presse abgestützt werden müssen, was große Gestelle und Antriebsleistungen bei derartigen Pressen erfordert. Zudem ist der Umformprozess mit einer aufwendigen Regelung verbunden, die das kontrollierte Nachschieben der Dichtstempel mit dem gesteuerten Druckaufbau durch den Druckübersetzer synchronisiert. Dies macht die Anlagentechnik sehr teuer und häufig gegenüber konventionellen Methoden unrentabel. Ein weiteres Problem im Bereich der Dichtstempel ist die Abdichtung des hohen Wirkmediendrucks. Kommt es hier zu einer Undichtigkeit, ist häufig der Prozessverlauf gestört.The high cost of the system for hydroforming is due to the fact that the high static internal pressures for forming have to be supported by high pressing forces, e.g. a press, which requires large frames and drive power for such presses. In addition, the forming process is linked to a complex control system that synchronizes the controlled pushing of the sealing punches with the controlled pressure build-up by the pressure intensifier. This makes the system technology very expensive and often uneconomical compared to conventional methods. Another problem in the area of sealing punches is sealing the high active media pressure. If a leak occurs here, the process is often disrupted.

In den letzten Jahren sind wirkmedienbasierte Umformprozesse in der Entwicklung, die auf Stoßwellen beruhen, die durch beschleunigte Plunger, Lichtbögen oder Sprengstoff bewirkt werden. Diese Verfahren gehören zur Hochgeschwindigkeitsumformung (HGU) und sind sehr vorteilhaft:

  • Das Umformvermögen der Werkstoffe wird durch die hohe Umformgeschwindigkeit verbessert. Dies erfolgt durch das träge Verhalten des umgeformten Werkstoffes. Bei statischen Prozessen versagt der Werkstoff an der schwächsten Stelle. Beim HGU wird dies durch die Trägheitseffekte vermindert. Die umgeformten Bereiche des Werkstücks werden zudem infolge der hohen lokalen Umwandlung der Umformenergie interkristallin erwärmt. So wird das Umformvermögen gesteigert. Der Prozess ist sehr schnell und hat somit ein großes Potential für eine kosteneffiziente Fertigung.
  • Es sind geringe Schließkräfte erforderlich, da mit einer trägheitsverriegelten Presse gearbeitet werden kann. Dies reduziert die Gesamtanlagenkosten, da aufwendige mechanische oder hydraulische Verriegelungen eingespart werden können.
  • Die Wirkmedien können leichter abgedichtet werden, da durch die hohen und schnellen Druckimpulse und temporär sehr hohen Volumenströme eventuelle Undichtigkeiten zu keinem maßgeblichen Druckabfall führen und der Umformprozess aufgrund der hohen Geschwindigkeit störungsfrei auch bei einer Undichtigkeit ausgeführt werden kann.
In recent years, active media-based forming processes have been under development that rely on shock waves caused by accelerated plungers, arcs or explosives. These processes belong to high-speed forming (HST) and are very advantageous:
  • The formability of the materials is improved by the high forming speed. This is achieved by the sluggish behavior of the formed material. In static processes, the material fails at the weakest point. With HGU, this is reduced by the inertia effects. The formed areas of the workpiece are also heated intercrystalline as a result of the high local conversion of the forming energy. This increases the formability. The process is very fast and therefore has great potential for cost-efficient production.
  • Low closing forces are required because an inertia-locked press can be used. This reduces the overall system costs because complex mechanical or hydraulic locking systems can be eliminated.
  • The active media can be sealed more easily, since the high and fast pressure pulses and temporarily very high volume flows mean that any leaks do not lead to a significant pressure drop and the forming process Due to the high speed, it can be carried out without disruption even in the event of a leak.

Trotz des großen Potentials konnten sich diese Verfahren bisher nur bedingt durchsetzen, da die zur Verfügung stehende Antriebstechnik für einen industriellen Einsatz problematisch ist. Elektrothermische Antriebe, die auf Lichtbögen beruhen, sind bedingt einsatzfähig, da in Verbindung mit den Fluiden häufig Probleme infolge von Kurzschlüssen entstehen. Ferner sind die erforderlichen Hochleistungsstromquellen kostenintensiv. Die Verwendung von Sprengstoffen ist aus Sicherheitsgründen ebenfalls problematisch. Weiterhin sind die Plungerverfahren, darunter das bekannte Hydropunchverfahren, infolge der großen Fallhöhe industriell schwierig einsetzbar.Despite their great potential, these processes have only been able to gain limited acceptance so far, as the drive technology available is problematic for industrial use. Electrothermal drives based on electric arcs are only partially suitable for use, as problems often arise in connection with the fluids as a result of short circuits. Furthermore, the high-performance power sources required are expensive. The use of explosives is also problematic for safety reasons. Furthermore, the plunger processes, including the well-known hydropunch process, are difficult to use industrially due to the great drop height.

Aus der DE 1 652 616 A ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Impuls-Hochdruckumformen von im Ausgangszustand ebenen Blechteilen bekannt, bei dem ein unter hohem Druck stehendes Gas bei seiner schlagartigen Entspannung eine Flüssigkeit mit einen hohen Druckimpuls beaufschlagt, die wiederum das ebene blechartige Werkstück verformt. Die hierfür notwendige Vorrichtung ist aufwändig gestaltet und erfordert zur Abstimmung der notwendigen Abläufe eine umfangreiche Steuerungstechnik.From the DE 1 652 616 A is a generic method for impulse high-pressure forming of sheet metal parts that are flat in their initial state, in which a gas under high pressure, when suddenly released, applies a high pressure pulse to a liquid, which in turn deforms the flat sheet metal workpiece. The device required for this is complex and requires extensive control technology to coordinate the necessary processes.

Aus der DE 10 2007 018 066 B4 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Impuls-Innenhochdruckumformen bekannt, bei dem ein Impulsgenerator einen sehr kurzen Druckimpuls erzeugt, der über einen Pressstempel auf ein Druckmedium innerhalb des umzuformenden Werkstücks übertragen werden kann. Als Arten der Erzeugung der Umformenergie für die impulsartige Umformung werden mechanische, elektromagnetische, chemische oder thermische Wirkungsweisen beschrieben, darunter auch eine Impulserzeugung mittels unter hohem Druck vorgespannter Gase, die schlagartig über ein extrem schnell öffnendes Ventil entweder direkt oder über den Umweg über ein vorzugsweise flüssiges Wirkmedium auf das Werkstück wirken und dieses verformen können. Nachteilig an dieser bekannten Art der impulsartigen Umformung ist der sehr kurze Einwirkungszeitraum des Druckimpulses auf die Werkstückwandungen, der diese Werkstückwandungen zwar kurzzeitig in Richtung auf die Werkzeugform hin beschleunigt, für eine zuverlässige Ausformung der Detail-Sollkontur des Werkstücks aber häufig nicht ausreichend ist. Durch die extrem kurze Zeit des Druckimpulses wirkt das im Inneren des Werkstücks befindliche Volumen des Druckmediums nur sehr kurzzeitig auf die Werkstückwandungen, so dass eine genaue Abformung der Detail-Sollkontur des Werkstücks nicht sichergestellt werden kann. Nach Abklingen des sehr kurzen Druckimpulses wird das Wirkmedium innerhalb des Werkstücks wieder entspannt und damit die Kraftwirkung auf die Werkstückwandungen aufgehoben, so dass die Umformung im Wesentlichen aufgrund der Trägheitskräfte der Werkstückwandungen erfolgt. Dies resultiert in Maß- und Formungenauigkeiten des hergestellten Werkstücks. Außerdem ist die Beeinflussung des Druckimpulses bei der Umformung nur sehr schwierig möglich, da die schlagartige Freigabe z.B. des Gasdruckes nur geringe Einflussmöglichkeiten bietet.From the DE 10 2007 018 066 B4 A generic method for pulsed internal high-pressure forming is known, in which a pulse generator generates a very short pressure pulse that can be transferred via a press stamp to a pressure medium inside the workpiece to be formed. Mechanical, electromagnetic, chemical or thermal effects are described as the types of generation of the forming energy for the pulsed forming, including pulse generation using gases pre-stressed under high pressure, which can act on the workpiece suddenly via an extremely quickly opening valve either directly or indirectly via a preferably liquid active medium and can deform it. The disadvantage of this known type of pulsed forming is the very short period of time for which the pressure pulse acts on the workpiece walls, which briefly accelerates these workpiece walls in the direction of the tool shape, but is often not sufficient for reliable formation of the detailed target contour of the workpiece. Due to the extremely short duration of the pressure pulse, the volume inside the workpiece The pressure medium is only applied to the workpiece walls for a very short time, so that an accurate molding of the detailed target contour of the workpiece cannot be guaranteed. After the very short pressure pulse has subsided, the active medium within the workpiece is relaxed again and the force acting on the workpiece walls is eliminated, so that the forming takes place essentially due to the inertial forces of the workpiece walls. This results in dimensional and shape inaccuracies of the manufactured workpiece. In addition, influencing the pressure pulse during forming is very difficult, since the sudden release of gas pressure, for example, offers only limited possibilities for influence.

Die JP S55 84231 auf welche der Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 12 basiert, zeigt eine Anordnung zur Umformung von Rohren, bei der ein Fluidvolumen in einer Druckkammer unter Druck gesetzt wird und dabei eine mechanische Feder vorspannt. Wird nun durch Öffnen eines Ventils die Energiemenge, die in der vorgespannten Feder gespeichert ist, schlagartig freigesetzt, so wird aus dem Fluidvolumen ebenfalls schlagartig zusätzliches Fluid in das Innere des umzuformenden Rohres beschleunigt und sorgt dabei für eine schlagartige Druckerhöhung und ein schlagartiges Beschleunigen der Rohrwandungen in Richtung auf die Innenwandungen der das Rohr teilweise umgebenden Form. Allerdings ist mit einer derartigen, rein impulsförmigen Druckbeaufschlagung der Rohrwandungen nicht wirklich sicher gestellt, dass die Rohrwandungen sich wie gewünscht vollständig an die Innenwandungen der das Rohr teilweise umgebenden Form anlegen können, da der Druckimpuls nur relativ kurz wirkt und die Umformung der Rohrwandungen eine gewisse Zeit benötigt.The JP S55 84231 on which the preamble of patent claims 1 and 12 is based, shows an arrangement for forming pipes in which a fluid volume in a pressure chamber is pressurized and a mechanical spring is prestressed in the process. If the amount of energy stored in the prestressed spring is suddenly released by opening a valve, additional fluid is also suddenly accelerated from the fluid volume into the interior of the pipe to be formed, thereby causing a sudden increase in pressure and a sudden acceleration of the pipe walls in the direction of the inner walls of the mold partially surrounding the pipe. However, such a purely pulse-shaped pressurization of the pipe walls does not really ensure that the pipe walls can fully adhere to the inner walls of the mold partially surrounding the pipe as desired, since the pressure pulse only acts for a relatively short time and the forming of the pipe walls takes a certain amount of time.

Bei der US 3 057 313 A werden keine rohrartigen Werkstücke bearbeitet, sondern es werden blechförmige Werkstücke umgeformt, die ganz andere Verformungen erfahren als dies bei rohrartigen Bauteilen der Fall ist.At the US 3 057 313 A No tubular workpieces are processed, but rather sheet metal workpieces are formed, which undergo completely different deformations than is the case with tubular components.

Hinsichtlich der DE 10 2007 018 395 A handelt es sich um ein Hochdruckumformen, auf keinen Fall aber um eines mit einer hohen Geschwindigkeit, da die Umformung innerhalb von 5 bis 2 Sekunden ablaufen soll.Regarding the DE 10 2007 018 395 A It is a high-pressure forming process, but definitely not one at a high speed, since the forming process should take place within 5 to 2 seconds.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hochgeschwindigkeits-Hochdruckumformen vorzuschlagen, bei dem mit geringem gerätetechnischen Aufwand die Umformenergie bereitgestellt und einfach auf das umzuformende Werkstück so aufgebracht wird, dass eine vollständige Ausformung des Werkstücks in jedem Fall sicher gestellt ist.The object of the present invention is therefore to propose a high-speed high-pressure forming process in which the forming energy is provided with little equipment expenditure and is easily applied to the workpiece to be formed. is applied in such a way that complete formation of the workpiece is ensured in every case.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und hinsichtlich der Vorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 12 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the problem according to the invention arises with regard to the method from the characterizing features of claim 1 and with regard to the device from the characterizing features of claim 12, each in conjunction with the features of the associated preamble. Further advantageous embodiments of the invention arise from the subclaims.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 geht aus von einem Verfahren zum hydraulischen Hochgeschwindigkeits-Hochdruckumformen, bei dem ein in einem Wirkbereich an einem umzuformenden Rohling befindliches hydraulisches Wirkmedium mit einem Druckimpuls schlagartig beaufschlagt wird und das hydraulische Wirkmedium den umzuformenden Rohling zumindest bereichsweise in Richtung auf ein Umformwerkzeug hin beschleunigt wobei gleichzeitig mit dem Druckimpuls und/oder nach dem Druckimpuls derart hydraulisches Wirkmedium in den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling verschoben und derart unter Druck in dem Wirkbereich gehalten wird, dass die Druckwirkung des Wirkmediums den umzuformenden Rohling in dem Wirkbereich sicher an die formgebenden Oberflächen des Umformwerkzeugs anlegt. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass zwischen einemThe invention according to claim 1 is based on a method for hydraulic high-speed high-pressure forming, in which a hydraulic active medium located in an effective area on a blank to be formed is suddenly subjected to a pressure pulse and the hydraulic active medium accelerates the blank to be formed at least in some areas in the direction of a forming tool, whereby simultaneously with the pressure pulse and/or after the pressure pulse such hydraulic active medium is displaced into the effective area on the blank to be formed and is held under pressure in the effective area in such a way that the pressure effect of the active medium securely applies the blank to be formed in the effective area to the shaping surfaces of the forming tool. Such a generic method is further developed in accordance with the invention in that between a

Druckspeicher und dem mit dem Wirkmedium beaufschlagten Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling ein Druckübersetzer in Form eines stößelartigen Plungers angeordnet wird, wobei der Plunger auf der einen Seite von dem Druckmedium und auf der Rohlingsseite von dem Wirkmedium beaufschlagt wird, wobei die Endlagen der Bewegung des stößelartigen Plungers durch einstellbare Anschläge vorgegeben werden. Im Gegensatz zu der rein impulsartigen Beaufschlagung des Rohlings mit dem Wirkmedium gemäß Stand der Technik, bei der nur sehr wenig Wirkmedium in Richtung auf den Rohling verschoben wird und dabei auf den Rohling einwirken kann, wird bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise eine ausreichende Menge des Wirkmediums so lange in Kontakt mit dem Rohling gebracht, dass die Ausformung der Sollkontur des Werkstücks auf jeden Fall sicher gestellt werden kann. Dadurch, dass schon im Verlauf der Impulsbeaufschlagung eine ausreichende Menge des Wirkmediums in den Wirkbereich mit dem Rohling gebracht und anschließend auch dort unter dem hohen Druck gehalten wird, kann sich die Sollkontur des Werkstücks durch die fortwährende Druckbeaufschlagung vollständig ausbilden und damit hohe Genauigkeiten bei der Werkstückherstellung auf jeden Fall sicher stellen. Damit kombiniert das erfindungsgemäße Verfahren die Vorteile der langsamen konventionellen IHU mit denjenigen der reinen Impulsumformung. Durch die erzielbaren Trägheitseffekte der schnellen Impulsumformung werden die Nachteile langsamer Umformungsgeschwindigkeiten, nämlich ein Versagen des Werkstoffs an der schwächsten Stelle, umgangen, zudem werden die umgeformten Bereiche des Rohlings infolge der hohen lokalen Umwandlung interkristallin erwärmt und dadurch das Umformvermögen gesteigert. Dies beruht zum einen darauf, dass anders als bei der bekannten Impulsumformung die Zeitdauer der Einwirkung des Wirkmediums wesentlich länger als der eigentliche Druckimpuls ist und daher der Rohling nicht nur kurzzeitig in Richtung auf die Werkzeugwandungen hin beschleunigt wird, sondern dass anschließend die Druckwirkung aufrecht erhalten bleibt und sich der Rohling unter dieser aufrechterhaltenen Druckwirkung vollständig zum Werkstück ausformen kann. Insbesondere, wenn die Erzeugung des Druckimpulses und die Verschiebung von Wirkmedium in den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling mittels konventioneller hydraulischer Komponenten erfolgt, kann die Umformenergie durch entsprechende Steuerungsbefehle maßgeschneidert auf die jeweilige Umformaufgabe angepasst werden. Vorteile dieser maßgeschneiderten Zuführung der Umformenergie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die erreichbare Energieeinsparung, die Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit des Umformprozesses, eine dadurch erreichbare Verminderung von Ausschuss, eine hohe Anlagenverfügbarkeit durch kalkulierbaren Anlagen- und Werkzugverschleiß und definierte Produkteigenschaften des hergestellten Werkstücks. Mit der hohen Umformgeschwindigkeit lässt sich auch erreichen, dass eventuelle Undichtigkeiten bei der Abdichtung des Wirkbereichs des Wirkmediums zu keinem maßgeblichen Druckabfall des Wirkmediums führen und der Umformprozess aufgrund der hohen Geschwindigkeiten störungsfrei auch bei einer Undichtigkeit ausgeführt werden kann.A pressure intensifier in the form of a tappet-like plunger is arranged between the pressure reservoir and the effective area on the blank to be formed, whereby the plunger is acted upon by the pressure medium on one side and by the effective medium on the blank side, whereby the end positions of the movement of the tappet-like plunger are predetermined by adjustable stops. In contrast to the purely pulse-like application of the effective medium to the blank according to the prior art, in which only a very small amount of the effective medium is moved in the direction of the blank and can thereby act on the blank, in the procedure according to the invention a sufficient amount of the effective medium is brought into contact with the blank for such a long time that the formation of the desired contour of the workpiece can be ensured in any case. By bringing a sufficient amount of the effective medium into the effective area with the blank during the pulse application and then is also held under the high pressure there, the target contour of the workpiece can be fully formed by the continuous application of pressure and thus ensure high accuracy in workpiece production in any case. The method according to the invention thus combines the advantages of slow conventional hydroforming with those of pure impulse forming. The achievable inertia effects of fast impulse forming avoid the disadvantages of slow forming speeds, namely failure of the material at the weakest point, and the formed areas of the blank are heated intercrystallinely as a result of the high local transformation, thereby increasing the formability. This is based on the one hand on the fact that, unlike with known impulse forming, the duration of the effect of the active medium is significantly longer than the actual pressure pulse and therefore the blank is not only briefly accelerated towards the tool walls, but that the pressure effect is then maintained and the blank can completely form into the workpiece under this maintained pressure effect. In particular, if the pressure pulse is generated and the active medium is moved into the active area on the blank to be formed using conventional hydraulic components, the forming energy can be tailored to the respective forming task using appropriate control commands. The advantages of this tailored supply of forming energy according to the method according to the invention are the achievable energy savings, the process reliability and reproducibility of the forming process, a resulting reduction in rejects, high system availability due to calculable system and tool wear and defined product properties of the manufactured workpiece. The high forming speed also means that any leaks in the sealing of the active area of the active medium do not lead to a significant drop in pressure in the active medium and the forming process can be carried out without disruption even in the event of a leak due to the high speeds.

In einer ersten denkbaren Ausgestaltung des Verfahrens kann das Wirkmedium in das Innere des hohlen umzuformenden Rohlings verschoben und innerhalb des Rohlings gehalten werden. Dies erlaubt die erfindungsgemäße Herstellung von Hohlkörpern wie z.B. Rohren, Profilen etc., die ansonsten mit den Verfahren der konventionellen IHU hergestellt werden müssten.In a first conceivable embodiment of the method, the active medium can be moved into the interior of the hollow blank to be formed and held within the blank. This allows the inventive production of hollow bodies such as pipes, profiles, etc., which would otherwise have to be manufactured using conventional hydroforming processes.

In einer anderen denkbaren Ausgestaltung des Verfahrens kann das Wirkmedium in einen abgeschlossenen Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling verschoben und in diesem Wirkbereich des Rohlings gehalten werden. Hierdurch können sowohl blechartige, z.B. ebene oder nicht-geschlossen in sich gekrümmte Rohlinge verformt werden, auch ist es denkbar, massive Rohlinge dadurch zu verformen.In another conceivable embodiment of the method, the active medium can be moved into a closed active area on the blank to be formed and held in this active area of the blank. This makes it possible to form sheet-like blanks, e.g. flat or non-closed curved blanks, and it is also conceivable to form solid blanks in this way.

Hinsichtlich der Kosten einer für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung als auch funktional ist es von besonderem Vorteil, wenn die Erzeugung des Druckimpulses und die Verschiebung von Wirkmedium in den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling mittels konventioneller hydraulischer Komponenten erfolgt. Derartige Komponenten sind standardmäßig am Zuliefermarkt zu erhalten und erfordern daher keine aufwändigen Konstruktionsprozesse spezieller Bauteile. Zudem erlauben derartige standardmäßig am Zuliefermarkt zu erhaltende hydraulische Komponenten eine zuverlässige und genaue Steuerung der für die Umformung notwendigen Aktionen einer entsprechenden Vorrichtung. Damit lassen sich insbesondere je nach technischer Ausführung einer erfindungsgemäßen Anlage die Energiemenge des Druckimpulses, das Leistungsprofil während des Umformimpulses, der wirksame Volumenstrom des Druckmediums und damit auch des Wirkmediums, die Menge des Wirkmediums, das Druckprofil, inklusive des vorher eingestellten Fülldrucks in hohlen Rohlingen bzw. im Wirkbereich, die Umformzeit und auch das axiale Nachschieben bei der Umformung hohler Rohlinge durch einen Dichtzylinder sicher steuern und in weiten Grenzen beeinflussen. Ebenfalls lässt sich eine einfache Einbindung einer entsprechenden Vorrichtung in Steuerungen weiterer Fertigungseinrichtungen, wie etwa für weitere Umformprozesse, und damit eine gute Abstimmbarkeit und Reproduzierbarkeit des Prozesses erreichen.In terms of the cost of a device suitable for carrying out the process and also functionally, it is particularly advantageous if the generation of the pressure pulse and the displacement of the active medium into the active area on the blank to be formed are carried out using conventional hydraulic components. Such components are available as standard on the supplier market and therefore do not require complex design processes for special components. In addition, such hydraulic components, which are available as standard on the supplier market, allow reliable and precise control of the actions of a corresponding device required for the forming. This means that, depending on the technical design of a system according to the invention, the amount of energy of the pressure pulse, the power profile during the forming pulse, the effective volume flow of the pressure medium and thus also of the active medium, the amount of the active medium, the pressure profile, including the previously set filling pressure in hollow blanks or in the active area, the forming time and also the axial feed during the forming of hollow blanks can be reliably controlled and influenced within wide limits by a sealing cylinder. It is also possible to easily integrate a corresponding device into the controls of other production facilities, such as for other forming processes, and thus achieve good tunability and reproducibility of the process.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Erzeugung des Druckimpulses mittels eines vorab aufladbaren Druckspeichers erfolgt. Ein derartiger vorab aufladbarer Druckspeicher, etwa in Form eines Blasenspeichers oder dgl. kann mit relativ geringer Pumpleistung sukzessive auf den benötigten Druck gebracht werden und diesen bis zur Auslösung des Druckimpulses halten. Derartige Speicher können ebenfalls als Standardbauteile kostengünstig bezogen werden.It is particularly advantageous if the pressure pulse is generated using a pre-chargeable pressure accumulator. Such a pre-chargeable pressure accumulator, for example in the form of a bladder accumulator or similar, can be gradually brought to the required pressure with a relatively low pumping power and can maintain this pressure until the pressure pulse is triggered. Such accumulators can also be purchased inexpensively as standard components.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Erzeugung des Druckimpulses und die Verschiebung von Wirkmedium in den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling mittels eines schlagartig öffenbaren Druckventils erfolgt. Ein derartiges Druckventil, etwa ein Sitzventil mit einem großen Öffnungsquerschnitt und sehr kurzer Öffnungszeit, kann die in dem Druckspeicher gespeicherte Druckenergie in sehr kurzer Zeit freigeben und in Richtung auf das Wirkmedium weiter leiten. Dabei kann neben dem eigentlichen Druckimpuls durch ein solches Druckventil auch ein großer Volumenstrom an Druckmedium in Richtung auf das Wirkmedium freigesetzt und damit in den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling verschoben werden, wodurch die Druckwirkung auf den Rohling erhöht und verlängert wird. Schließt das Druckventil wiederum nach der Weiterleitung des Druckmediums ebenfalls in sehr kurzer Zeit, so wird das verschobene Volumen des Druckmediums und damit auch das verschobene Volumen des Wirkmediums in dem Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling eingeschlossen und unter Druck gehalten und kann damit zur genauen Abformung der Werkzeugkonturen auf den Rohling genutzt werden.It is also advantageous if the pressure pulse is generated and the active medium is moved into the active area on the blank to be formed using a pressure valve that can be opened suddenly. Such a pressure valve, such as a seat valve with a large opening cross-section and a very short opening time, can release the pressure energy stored in the pressure accumulator in a very short time and direct it towards the active medium. In addition to the actual pressure pulse, such a pressure valve can also release a large volume flow of pressure medium towards the active medium and thus move it into the active area on the blank to be formed, increasing and extending the pressure effect on the blank. If the pressure valve closes again after the pressure medium has been passed on, also in a very short time, the displaced volume of the pressure medium and thus also the displaced volume of the active medium is enclosed in the active area on the blank to be formed and kept under pressure and can therefore be used to precisely mold the tool contours onto the blank.

Hierbei ist es in weiterer Ausgestaltung denkbar, dass der Druckimpuls, vorzugsweise sein zeitlicher Verlauf und seine Impulshöhe, und damit die umformende Wirkung des Wirkmediums auf den umzuformenden Rohling durch Veränderung der Charakteristik des Druckspeichers und/oder durch Veränderung der Charakteristik des Druckventils beeinflusst werden kann. So kann z.B. durch Veränderung des Druckes und des Volumens des Druckmediums in dem Druckspeicher der Druckimpuls, aber auch der Volumenstrom des Druckmediums in Richtung auf den Wirkbereich des Wirkmediums an dem unzuformenden Rohling beeinflusst werden. Weiterhin kann die Charakteristik des Druckspeichers durch den Vorspanndruck des Druckspeichers und/oder durch den Ladedruck des Ladeaggregats für den Druckspeicher beeinflusst werden. Ebenfalls kann z.B. durch das Öffnungsverhalten des Druckventils, also etwa die Öffnungszeit bzw. Verschlusszeit, den Öffnungsverlauf oder dgl. der Druckimpuls und/oder der Volumenstrom des Druckmediums in weiten Grenzen beeinflusst werden. Hierzu kann z.B. der Beginn und das Ende der Öffnungszeit und/oder die Veränderung des Öffnungsquerschnitts des Druckventils beeinflusst werden. Insbesondere beeinflusst das Öffnungsverhalten des Druckventils den Verlauf des Drucks des Wirkmediums im Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling.In a further embodiment, it is conceivable that the pressure pulse, preferably its temporal progression and its pulse height, and thus the forming effect of the active medium on the blank to be formed, can be influenced by changing the characteristics of the pressure accumulator and/or by changing the characteristics of the pressure valve. For example, by changing the pressure and volume of the pressure medium in the pressure accumulator, the pressure pulse, but also the volume flow of the pressure medium in the direction of the active area of the active medium on the blank to be formed, can be influenced. Furthermore, the characteristics of the pressure accumulator can be influenced by the preload pressure of the pressure accumulator and/or by the charging pressure of the charging unit for the pressure accumulator. Likewise, the pressure pulse and/or the volume flow of the pressure medium can be influenced within wide limits, for example by the opening behavior of the pressure valve, i.e. the opening time or closing time, the opening progression or the like. For example, the start and end of the opening time and/or the change in the opening cross section of the pressure valve can be influenced. In particular, the opening behavior of the pressure valve influences the course of the pressure of the active medium in the active area on the blank to be formed.

Weiterhin ist es denkbar, dass das Umformverhalten des Werkstücks durch den vorab einstellbaren Fülldruck des Wirkmediums im Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling beeinflusst wird. So kann der Fülldruck des Wirkmediums z.B. so gewählt werden, dass schon vor dem eigentlichen Druckimpuls eine nennenswerte Druckbelastung auf dem Rohling lastet und diesen Rohling schon vorab verformt oder die Spannungen in dem Rohling so groß sind, dass die eigentlichen durch den Druckimpuls hervorgerufenen Spannungen eine besonders gute Verformbarkeit des Rohlings erlauben. Der Fülldruck kann somit schon einen Teil des Umformwiderstandes des Werkstoff des Rohlings überwinden.It is also conceivable that the forming behavior of the workpiece is influenced by the pre-adjustable filling pressure of the active medium in the active area on the blank to be formed. For example, the filling pressure of the active medium can be selected so that a significant pressure load is placed on the blank before the actual pressure pulse and this blank is deformed in advance, or the stresses in the blank are so great that the actual stresses caused by the pressure pulse allow the blank to be particularly deformable. The filling pressure can therefore overcome part of the forming resistance of the blank's material.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist es denkbar, dass der Plunger in Richtung auf den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling hin verschiebbar ist.In a particularly advantageous embodiment, it is conceivable that the plunger can be displaced in the direction of the effective area on the blank to be formed.

Der Druckübersetzer trennt das Druckmedium und das Wirkmedium voneinander und er wird von dem Druckmedium durch den Druckimpuls und den Volumenstrom an Druckmedium in Richtung auf den Wirkbereich an dem Rohling verschoben. Hierbei kann durch ungleichförmige Wirkungsquerschnitte an dem Druckübersetzer auf der Seite des Druckmediums im Verhältnis zur Seite des Wirkmediums eine zusätzliche Druckerhöhung im Wirkmedium erreicht werden. Wenn ein solcher Druckübersetzer nicht vorgesehen wird, sind Druckmedium und Wirkmedium das gleiche Fluid und stehen in direkter Verbindung miteinander.The pressure intensifier separates the pressure medium and the active medium from each other and is displaced by the pressure medium through the pressure pulse and the volume flow of pressure medium in the direction of the active area on the blank. An additional increase in pressure in the active medium can be achieved by means of non-uniform effective cross sections on the pressure intensifier on the side of the pressure medium in relation to the side of the active medium. If such a pressure intensifier is not provided, the pressure medium and the active medium are the same fluid and are in direct connection with each other.

Für die Umformung rohrartiger hohler Rohlinge kann ein solcher Rohling beim Umformen mit einem hydraulisch betätigbaren Dichtstempel auf der dem Druckventil gegenüberliegenden Seite des rohrartigen hohlen Rohlings in axialer Richtung vorgespannt werden. Hierbei ist nicht nur eine vorab einstellbare Druckerhöhung des Wirkmediums in dem Wirkbereich erreichbar, sondern der Druck in dem Wirkbereich kann auch während der Umformung des Rohlings durch den Druckimpuls weiter beeinflusst werden. So kann durch den hydraulisch betätigbaren Dichtstempel eine weitere Druckerhöhung innerhalb des Wirkbereichs erzielt werden oder die Wirkung des Dichtstempels wird abhängig von dem zeitlichen Ablauf der Umformung nachgeregelt.For the forming of tubular hollow blanks, such a blank can be pre-stressed in the axial direction during forming with a hydraulically actuated sealing stamp on the side of the tubular hollow blank opposite the pressure valve. This not only allows a pre-adjustable pressure increase of the active medium in the active area to be achieved, but the pressure in the active area can also be further influenced by the pressure pulse during the forming of the blank. In this way, a further pressure increase within the active area can be achieved using the hydraulically actuated sealing stamp, or the effect of the sealing stamp can be adjusted depending on the timing of the forming.

Hierbei ist es in weiterer Ausgestaltung auch denkbar, dass der hydraulisch betätigbare Dichtstempel hydraulisch gekoppelt von dem gleichen Druckmedium beaufschlagt wird, das bei Freigabe des Druckventils in Richtung auf den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling verschoben wird. Hierzu kann der Dichtstempel hydraulisch leitend mit dem Druckmedium aus dem Druckspeicher beaufschlagt werden, so dass die zeitliche und funktionale Abstimmung der Druckimpulse direkt über das Wirkmedium und über den Dichtstempel in weiten Bereich aufeinander abstimmbar ist. Hierbei ist es weiterhin denkbar, dass die hydraulische Beaufschlagung des hydraulisch betätigbaren Dichtstempels zeitlich verzögert oder mit verändertem Druck erfolgt, etwa indem Verzögerungs- oder Druckregeleinheiten zwischengeschaltet werden.In a further embodiment, it is also conceivable that the hydraulically actuated sealing stamp is hydraulically coupled to the same pressure medium that is moved in the direction of the effective area on the blank to be formed when the pressure valve is released. For this purpose, the sealing stamp can be hydraulically actuated with the pressure medium from the pressure accumulator, so that the timing and functional coordination of the pressure pulses can be coordinated with one another over a wide range directly via the effective medium and via the sealing stamp. It is also conceivable that the hydraulic actuation of the hydraulically actuated sealing stamp takes place with a time delay or with a different pressure, for example by interposing delay or pressure control units.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum hydraulischen Hochgeschwindigkeits-Hochdruckumformen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit einem Druckerzeuger, mit dem ein Druckimpuls in einem Druckmedium erzeugt werden kann, wobei der Druckimpuls in einem Wirkbereich an einem umzuformenden Rohling befindliches hydraulisches Wirkmedium schlagartig beaufschlagt und das hydraulische Wirkmedium den umzuformenden Rohling zumindest bereichsweise in Richtung auf ein Umformwerkzeug hin beschleunigt, wobei der Druckerzeuger einen Druckspeicher und ein schlagartig betätigbares Druckventil aufweist, die derart betätigbar sind, dass gleichzeitig mit dem Druckimpuls und/oder nach dem Druckimpuls derart hydraulisches Wirkmedium in den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling verschoben und derart unter Druck in dem Wirkbereich gehalten wird, dass die Druckwirkung des Wirkmediums den umzuformenden Rohling in dem Wirkbereich sicher an die formgebenden Oberflächen des Umformwerkzeugs anlegt. Eine derartige gattungsgemäße Vorrichtung wird dadurch weiter gebildet, dass zwischen Druckspeicher und dem Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling ein Druckübersetzer in Form eines stößelartigen Plungers angeordnet ist, wobei der Plunger auf der einen Seite von dem Druckmedium und auf der Rohlingsseite von dem Wirkmedium beaufschlagt ist, wobei die Endlagen der Bewegung des stößelartigen Plungers durch einstellbare Anschläge vorgebbar sind. Eine solche Vorrichtung kann mittels handelsüblicher Industriehydraulik, etwa einen geeigneten Druckspeicher und ein übliches schnell betätigbares Druckventil, eine Bereitstellung des Duckimpulses ermöglichen, mit dem dann der Rohling beaufschlagt und umgeformt wird. Damit ist mittels handelsüblicher Industriehydraulik eine sichere und in weiten Bereichen gut steuerbare Erzeugung des benötigten Druckimpulses möglich, mit dem gleichzeitig ein entsprechender Volumenstrom des Druckmediums und damit auch des Wirkmediums den Rohling beaufschlagt und umformt. So wird der Einsatz schwer kontrollierbarer oder arbeitstechnisch unsicherer Druckerzeuger hierdurch vermieden, zudem können derartige Komponenten der Industriehydraulik einfach gesteuert und in vor- und nachgelagerte Bearbeitungsschritte steuerungstechnisch einfach integriert werden.The invention further relates to a device for hydraulic high-speed high-pressure forming, in particular for carrying out the method according to claim 1, with a pressure generator with which a pressure pulse can be generated in a pressure medium, wherein the pressure pulse suddenly acts on a hydraulic active medium located in an effective area on a blank to be formed and the hydraulic active medium accelerates the blank to be formed at least in some areas in the direction of a forming tool, wherein the pressure generator has a pressure accumulator and a suddenly actuable pressure valve, which can be actuated in such a way that simultaneously with the pressure pulse and/or after the pressure pulse, such hydraulic active medium is displaced into the effective area on the blank to be formed and is held under pressure in the effective area in such a way that the pressure effect of the active medium securely applies the blank to be formed in the effective area to the shaping surfaces of the forming tool. Such a generic device is further developed in that a pressure intensifier in the form of a tappet-like plunger is arranged between the pressure accumulator and the effective area on the blank to be formed, the plunger being acted upon on one side by the pressure medium and on the blank side by the effective medium, the end positions of the movement of the tappet-like plunger being predeterminable by adjustable stops. Such a device can enable the pressure pulse to be provided by means of commercially available industrial hydraulics, such as a suitable pressure accumulator and a conventional, quickly actuated pressure valve, with which then the blank is pressurized and formed. This means that the required pressure pulse can be generated safely and, in many areas, easily controlled using commercially available industrial hydraulics, with a corresponding volume flow of the pressure medium and thus also of the active medium simultaneously pressurizing and forming the blank. This avoids the use of pressure generators that are difficult to control or unsafe to operate, and such industrial hydraulic components can also be easily controlled and integrated into upstream and downstream processing steps.

In einer ersten Ausgestaltung ist es denkbar, dass das Druckventil ein vorzugsweise elektrisch ansteuerbares Sitzventil, vorzugsweise ein Servoventil, mit großer Nennweite aufweist. Durch ein solches Druckventil kann das Öffnungs- und Schließverhalten des Druckventils in sehr weiten Grenzen beeinflusst werden, so dass sich eine Vielzahl von Druckverläufen des Druckmediums bei der Freigabe des Druckmediums aus dem Druckspeicher einstellen lässt und dadurch ebenfalls der Druck im Wirkmedium entsprechend beeinflusst wird. Hierdurch lassen sich nahezu beliebige Druck-/Wegverläufe bei der Umformung erzeugen und hinsichtlich der erzielbaren Umformung optimieren.In a first embodiment, it is conceivable that the pressure valve has a preferably electrically controllable seat valve, preferably a servo valve, with a large nominal width. Such a pressure valve can influence the opening and closing behavior of the pressure valve within very wide limits, so that a large number of pressure curves of the pressure medium can be set when the pressure medium is released from the pressure accumulator and the pressure in the active medium is thus also influenced accordingly. This allows almost any pressure/displacement curve to be generated during the forming process and optimized with regard to the achievable forming.

Weiterhin ist es denkbar, dass der Druckspeicher als Blasenspeicher mit einer Gasfüllung ausgebildet ist. Ein solcher Blasenspeicher weist zwei mechanisch aufeinander einwirkende, voneinander flexibel getrennte Kammern einmal für ein erstes Fluid wie etwa ein Gas und zum anderen für das Druckmedium auf, wobei das erste Fluid wie etwa ein Gas durch z.B. eine Druckladeeinrichtung wie eine Druckpumpe sukzessive mit immer höherem Druck beaufschlagt wird. Hierdurch wird ebenfalls das zweite Medium, in diesem Fall das Druckmedium unter Druck gesetzt. Das Druckventil kann dann den so in dem Druckspeicher erzeugten hohen Druck schlagartig als Druckimpuls freigeben. Vorteilhaft ist es hierbei, dass der Druckspeicher mit einem leistungsmäßig mit geringer Ladeleistung arbeitenden Ladeaggregat gefüllt und unter Druck setzbar ist. Auch ist es hierbei denkbar, dass die Gasfüllung des Blasenspeichers zur Beeinflussung des Druckprofils veränderbar ist.It is also conceivable that the pressure accumulator is designed as a bladder accumulator with a gas filling. Such a bladder accumulator has two mechanically interacting, flexibly separated chambers, one for a first fluid such as a gas and the other for the pressure medium, whereby the first fluid such as a gas is successively subjected to ever higher pressure by, for example, a pressure charging device such as a pressure pump. This also pressurizes the second medium, in this case the pressure medium. The pressure valve can then suddenly release the high pressure generated in the pressure accumulator as a pressure pulse. It is advantageous here that the pressure accumulator is filled with a charging unit that operates with low charging power and can be pressurized. It is also conceivable that the gas filling of the bladder accumulator can be changed to influence the pressure profile.

In weiterer Ausgestaltung ist es denkbar, dass der Plunger in Richtung auf den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling hin verschiebbar ist.In a further development, it is conceivable that the plunger can be moved towards the effective area on the blank to be formed.

Solche Plunger sind zur Trennung verschiedener Fluide grundsätzlich bekannt, wobei der Plunger auf seiner dem Druckventil zugeordneten Seite eine größere Wirkfläche als auf seiner dem Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling zugeordneten Seite aufweisen und dadurch kraftverstärkend wirken kann.Such plungers are generally known for separating different fluids, whereby the plunger has a larger effective area on its side associated with the pressure valve than on its side associated with the effective area on the blank to be formed and can therefore have a force-enhancing effect.

Erfindungsgemäß sind die Endlagen der Bewegung des stößelartigen Plungers durch einstellbare, vorzugsweise steuerbar einstellbare Anschläge vorgebbar. Hierdurch lässt sich das durch den Druckimpuls und den Volumenstrom des Druckmediums in Richtung auf den Wirkbereich des Wirkmediums verschobene Volumen des Wirkmediums genau einstellen und damit der Umformprozess sehr genau beeinflussen. Wird die Bewegung des Plungers während bzw. nach dem Druckimpuls genau beeinflusst, ergibt sich eine definierte Erzeugung des Druckverlaufs in dem Wirkbereich des Wirkmediums an dem Rohling und damit eine genau steuerbare und sichere Umformung des Rohlings in Bezug auf die Formflächen des Werkzeugs.According to the invention, the end positions of the movement of the tappet-like plunger can be specified by adjustable, preferably controllably adjustable stops. This allows the volume of the active medium displaced by the pressure pulse and the volume flow of the pressure medium in the direction of the effective area of the active medium to be precisely adjusted and thus the forming process can be influenced very precisely. If the movement of the plunger is precisely influenced during or after the pressure pulse, a defined generation of the pressure curve in the effective area of the active medium on the blank results and thus a precisely controllable and safe forming of the blank in relation to the forming surfaces of the tool.

Hierbei ist es in weiterer Ausgestaltung denkbar, dass der stößelartige Plunger durch das Beaufschlagen des Wirkbereichs an dem umzuformenden Rohling mit Wirkmedium in seine bestimmungsgemäße Endlage vor der Umformung des umzuformenden Rohlings verschoben wird. Dieses Beaufschlagen des Wirkbereichs mit Wirkmedium kann z.B. durch einen Dichtstempel erfolgen, der einen hohlen Rohling endseitig abdichtet und durch den das Innere des hohlen Rohlings vorab mit Wirkmedium gefüllt wird. Da das im Inneren des hohlen Rohlings befindliche Wirkmedium auch den Plunger beaufschlagt, lässt sich dieser auf diese Weise in seine eine Endlage verschieben.In a further embodiment, it is conceivable that the tappet-like plunger is moved to its intended end position before the forming of the blank to be formed by applying an active medium to the active area on the blank to be formed. This application of an active medium to the active area can be carried out, for example, by a sealing stamp that seals the end of a hollow blank and through which the interior of the hollow blank is filled with an active medium in advance. Since the active medium inside the hollow blank also applies pressure to the plunger, the latter can be moved to its one end position in this way.

Weiterhin ist es denkbar, dass mehr als ein Druckspeicher und jeweils ein zugeordnetes Druckventil vorgesehen sind, wobei die Druckspeicher im Wechsel befüllt und zur Freisetzung des Druckimpulses benutzt werden. Hierdurch lässt sich die Taktzeit einer solchen Vorrichtung deutlich verringern, da immer ein Druckspeicher aufgeladen werden kann, während der andere Druckspeicher gerade für den Umformtakt benutzt wird. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die mehreren Druckspeicher fluidisch mit der gleichen Zuleitung für das Druckmedium in Richtung auf den Wirkbereich an dem umzuformenden Rohling verbunden sind und immer nur der jeweils für die Umformung aktive Druckspeicher in fluidischer Verbindung mit der Zuleitung steht, während die anderen Druckspeicher durch die zugeordneten Druckventile gegenüber der Zuleitung abgetrennt sind.Furthermore, it is conceivable that more than one pressure accumulator and one associated pressure valve are provided, whereby the pressure accumulators are alternately filled and used to release the pressure pulse. This allows the cycle time of such a device, since one pressure accumulator can always be charged while the other pressure accumulator is being used for the forming cycle. This can be achieved, for example, by connecting the several pressure accumulators are fluidically connected to the same supply line for the pressure medium in the direction of the effective area on the blank to be formed and only the pressure accumulator active for the forming is in fluidic connection with the supply line, while the other pressure accumulators are separated from the supply line by the associated pressure valves.

Weiterhin ist es denkbar, dass die Vorrichtung zur Blechumformung und/oder zur Massivumformung nutzbar ist. So kann bei der Blechumformung sowohl ein ebener oder nicht-geschlossen gekrümmter Rohling durch ein mit dem Rohling in fluiddichter Verbindung stehender Wirkbereich der Vorrichtung mit Wirkmedium beaufschlagt und gegen die entsprechend angeordneten Wandungen eines Werkzeugs gepresst werden, wodurch sich die entsprechenden Abschnitte der Wandungen des Rohlings an die Form der Wandungen eines Werkzeugs anlegen. Auch ist es denkbar, einen massiven Rohling auf entsprechende Weise zu verformen.It is also conceivable that the device can be used for sheet metal forming and/or for solid forming. In sheet metal forming, a flat or non-closed curved blank can be exposed to an active medium through an active area of the device that is in a fluid-tight connection with the blank and pressed against the correspondingly arranged walls of a tool, whereby the corresponding sections of the walls of the blank conform to the shape of the walls of a tool. It is also conceivable to deform a solid blank in a corresponding manner.

Weiterhin ist es denkbar, die Vorrichtung an Folgeverbundwerkzeuge anzubauen und/oder in Folgeverbundwerkzeuge zu integrieren, da die gerätetechnischen Anforderungen an die Vorrichtung moderat und deren steuerungstechnische Integration in angrenzende Fertigungseinrichtungen durch die Verwendung herkömmlicher Industriehydraulik einfach ist.Furthermore, it is conceivable to attach the device to progressive composite tools and/or to integrate it into progressive composite tools, since the equipment requirements for the device are moderate and its control-technical integration into adjacent production facilities is simple through the use of conventional industrial hydraulics.

Weiterhin kann beim Umformen von Rohren auf der dem Plunger gegenüberliegenden Seite des hohlen rohrförmigen Rohlings ein hydraulisch betätigbarer Dichtstempel angeordnet sein, durch den der rohrartige Rohling in axialer Richtung vorspannbar ist. Dieser hydraulisch betätigbare Dichtstempel kann über einen separaten Druckspeicher betätigt werden, der statisch arbeitet oder ebenfalls einen sehr schnellen Druckimpuls auf den Dichtstempel ausüben kann. In besonders vorteilhafter Weise kann der hydraulisch betätigbare Dichtstempel hydraulisch gekoppelt von dem Druckmedium beaufschlagt werden, das bei Freigabe des Druckventils in Richtung auf das Innere des hohlen umzuformenden Rohlings verschoben wird. Hierdurch lässt sich neben der Erzeugung des Dichtdrucks, die vorteilhaft separat über eine eigene Druckerzeugung für den Dichtstempel erfolgen wird, der Druck des Druckmediums nutzen, um die Umformung des Rohlings durch die Wirkung des Dichtstempels zusätzlich zu beeinflussen. So kann z.B. der Dichtstempel durch die quasi zeitgleiche Druckerhöhung auf den Dichtstempel weitere Volumenströme des Wirkmediums hervorrufen oder das Wirkmedium zusätzlich, auch zeitversetzt etwa durch Verwendung entsprechender Zeitglieder unter Druck setzen.Furthermore, when forming pipes, a hydraulically actuated sealing stamp can be arranged on the side of the hollow tubular blank opposite the plunger, by means of which the tubular blank can be pre-stressed in the axial direction. This hydraulically actuated sealing stamp can be actuated via a separate pressure accumulator, which works statically or can also exert a very fast pressure pulse on the sealing stamp. In a particularly advantageous manner, the hydraulically actuated sealing stamp can be actuated by the pressure medium in a hydraulically coupled manner, which is displaced towards the interior of the hollow blank to be formed when the pressure valve is released. In this way, in addition to generating the sealing pressure, which is advantageously carried out separately via a separate pressure generation for the sealing stamp, the pressure of the pressure medium can be used to additionally influence the forming of the blank through the effect of the sealing stamp. For example, the sealing stamp can, by increasing the pressure on the sealing stamp almost simultaneously, generate additional volume flows of the active medium or put the active medium under additional pressure, even with a time delay, for example by using appropriate time elements.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention is shown in the drawing.

Es zeigen:

Figur 1
- in einer sehr schematischen Übersicht den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung mit einem Druckspeicher, einem Druckventil und einem Dichtzylinder zur Innenhochdruckumformung eines rohrartigen Rohlings in einem zweiteiligen Werkzeug,
Figur 2
- eine Variante der Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Figur 1 mit einem zwischengeschalteten Druckübersetzer zwischen Druckmedium und Wirkmedium im unbetätigten Zustand,
Figur 3
- die Vorrichtung gemäß Figur 2 im betätigten Zustand,
Figur 4
- eine Variante der Vorrichtung gemäß Figur 2 mit elektromotorisch verstellbaren Anschlägen für den Druckübersetzer,
Figur 5
- eine Variante der Vorrichtung gemäß Figur 2 mit zwei parallel arbeitsfähigen Druckspeichern und Druckventilen, die wechselweise auf den gleichen Druckübersetzer einwirken,
Figur 6
- eine Variante der Vorrichtung gemäß Figur 2 mit einem eigenständigen Impulsgeber in Form eines Druckspeichers für die Betätigung eines Dichtstempels,
Figur 7
- eine Variante der Vorrichtung gemäß Figur 6, bei der das Druckmedium des ersten Druckspeichers fluidisch leitend auch für die Betätigung eines Dichtstempels genutzt wird.
They show:
Figure 1
- in a very schematic overview the basic structure of a device with a pressure accumulator, a pressure valve and a sealing cylinder for the internal high-pressure forming of a tubular blank in a two-part tool,
Figure 2
- a variant of the design of the device according to Figure 1 with an intermediate pressure intensifier between pressure medium and active medium in the unactuated state,
Figure 3
- the device according to Figure 2 in the actuated state,
Figure 4
- a variant of the device according to Figure 2 with electromotorically adjustable stops for the pressure intensifier,
Figure 5
- a variant of the device according to Figure 2 with two parallel operating pressure accumulators and pressure valves, which act alternately on the same pressure intensifier,
Figure 6
- a variant of the device according to Figure 2 with an independent pulse generator in the form of a pressure accumulator for the actuation of a sealing stamp,
Figure 7
- a variant of the device according to Figure 6 , in which the pressure medium of the first pressure accumulator is also used in a fluidic manner for the actuation of a sealing piston.

In der Figur 1 ist in einer sehr schematischen Übersicht den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einem Druckspeicher 2, einem Druckventil 3 und einem Dichtzylinder 19 zur Innenhochdruckumformung eines rohrartigen Rohlings 5 in einem zweiteiligen Werkzeug 6 dargestellt und dessen grundsätzliche Funktion erkennbar. Dieser grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung 1 hat eine Reihe von Übereinstimmungen mit konventionellen Vorrichtungen zur Durchführung des Innenhochdruckumformens, so dass hier vornehmlich auf die Unterschiede der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgestellt und diese erläutert werden sollen.In the Figure 1 is shown in a very schematic overview the basic structure of a device 1 according to the invention with a pressure accumulator 2, a pressure valve 3 and a sealing cylinder 19 for the internal high-pressure forming of a tubular blank 5 in a two-part tool 6 and its basic Function can be recognized. This basic structure of the device 1 has a number of similarities with conventional devices for carrying out internal high-pressure forming, so that the differences of the device according to the invention will be primarily focused on and explained here.

Der Druckspeicher 2 ist hier als eine bevorzugte Ausgestaltung als zweikammeriger Blasenspeicher ausgebildet, wobei ein erstes Teilvolumen 10 mit einem Gasvolumen 17 aus einem Gasvorrat 9, wie etwa einem Vorrat von Stickstoff, befüllt werden kann. Das Druckprofil kann durch eine entsprechende Variation der Stickstofffüllung in dem Druckspeicher 2 beeinflusst werden. Dieses Teilvolumen 10 ist durch eine Membran 23 von einem zweiten Teilvolumen 11 zur Bevorratung eines Druckmediums 12 abgetrennt, das aus einem separaten Reservoir 24 über eine nicht weiter erläuterte Füllvorrichtung 14 und einen Kanal in einem Ventilkörper 15 des Druckventils 3 befüllt werden kann. Das Teilvolumen 11 des Druckspeichers 2 steht dabei in fluidleitender Verbindung mit einem Druckventil 3, bestehend aus dem Ventilkörper 15 und einem Ventil 25. Ein solches Druckventil 3 kann in verschiedenster Bauform realisiert werden, daher werden hier nur die zueinander beweglichen Bauteile Ventilkörper 15 und Ventil 25 angedeutet. Charakteristisch für das Druckventil 3 ist hingegen die Möglichkeit, das Druckventil 3 in sehr kurzer Zeit zu öffnen und zu schließen, um den Druck des Druckmediums 12 in dem Teilvolumen 11 wie nachfolgend noch näher beschrieben in Richtung auf das Innere des Rohlings 5 zu leiten. Vorteilhaft ist die Ausbildung des Druckventils 3 als Sitzventil großer Nennweite oder entsprechendes Servoventil.The pressure accumulator 2 is designed here as a preferred embodiment as a two-chamber bladder accumulator, wherein a first partial volume 10 can be filled with a gas volume 17 from a gas supply 9, such as a supply of nitrogen. The pressure profile can be influenced by a corresponding variation of the nitrogen filling in the pressure accumulator 2. This partial volume 10 is separated by a membrane 23 from a second partial volume 11 for storing a pressure medium 12, which can be filled from a separate reservoir 24 via a filling device 14 (not explained in more detail) and a channel in a valve body 15 of the pressure valve 3. The partial volume 11 of the pressure accumulator 2 is in fluid connection with a pressure valve 3, consisting of the valve body 15 and a valve 25. Such a pressure valve 3 can be realized in a wide variety of designs, so only the components that can move relative to one another, the valve body 15 and the valve 25, are indicated here. What is characteristic of the pressure valve 3, however, is the ability to open and close the pressure valve 3 in a very short time in order to direct the pressure of the pressure medium 12 in the partial volume 11 towards the interior of the blank 5, as described in more detail below. It is advantageous to design the pressure valve 3 as a seat valve with a large nominal diameter or a corresponding servo valve.

Öffnet das Druckventil 3 schlagartig, wie dies für eine konstruktiv etwas andere Ausgestaltung etwa in der Figur 3 zu erkennen ist, wird die Passage des Druckmediums 12 durch den Ventilkörper 15 zu einer fluiddicht an dem Ventilkörper 15 angeordneten Verbindungsleitung 4 geöffnet und das Druckmedium 12 kann in die Bohrung 16 der Verbindungsleitung 4 gelangen. Für diesen einfachen Fall des Aufbaus der Vorrichtung gemäß Figur 1 ist das Druckmedium 12 gleich dem wie später beschrieben getrennten Wirkmedium 13, das aus der Verbindungsleitung 4 und einen Dichtaufsatz 8 in das Innere des hier hohlen und umzuformenden Rohlings 5 gelangt.If the pressure valve 3 opens suddenly, as is the case for a slightly different design, for example in the Figure 3 As can be seen, the passage of the pressure medium 12 through the valve body 15 to a fluid-tight connecting line 4 arranged on the valve body 15 is opened and the pressure medium 12 can enter the bore 16 of the connecting line 4. For this simple case of the construction of the device according to Figure 1 the pressure medium 12 is equal to the active medium 13, which is separated as described later and which comes from the connecting line 4 and a sealing attachment 8 into the interior of the hollow blank 5 which is to be formed here.

Der Rohling 5, der Einfachheit halber hier rohrförmig mit einer sickenartigen Erweiterung dargestellt, soll in diesem einfachen Fall mittels IHU aufgeweitet werden und wird zu diesem Zweck durch das Wirkmedium 13 gegen die beiden Hälften 6 eines formgebenden Werkzeugs gepresst, so dass es die Form und die Oberflächenstrukturierung der beiden Hälften 6 des Werkzeugs annimmt.The blank 5, shown here as a tube with a bead-like extension for the sake of simplicity, is to be expanded in this simple case by means of hydroforming and For this purpose, it is pressed by the active medium 13 against the two halves 6 of a shaping tool so that it assumes the shape and surface structuring of the two halves 6 of the tool.

An dem dem Dichtaufsatz 8 gegenüberliegenden Ende des Rohlings 5 wird die dort vorliegende Öffnung des Rohlings 5 in grundsätzlich bekannter Weise durch einen Dichtstempel 7 eines Dichtzylinders 19 abgedichtet, der mittels Druckbeaufschlagung einer nicht weiter relevanten fluiden Mediums über eine Füllvorrichtung 14 gegen das offene Ende des Rohlings 5 gepresst wird. Vor dem Umformen des Rohlings 5 wird über eine mit dem Endbereich des Dichtstempels 7 in fluidleitender Weise angeordneten und verbundenen Füllvorrichtung 14 Wirkmedium 13 in das Innere des Rohlings 5 eingefüllt und ggf. schon unter einen erhöhten Fülldruck gesetzt.At the end of the blank 5 opposite the sealing attachment 8, the opening of the blank 5 present there is sealed in a basically known manner by a sealing stamp 7 of a sealing cylinder 19, which is pressed against the open end of the blank 5 by applying pressure to a non-relevant fluid medium via a filling device 14. Before the blank 5 is formed, active medium 13 is filled into the interior of the blank 5 via a filling device 14 arranged and connected to the end region of the sealing stamp 7 in a fluid-conducting manner and, if necessary, already placed under an increased filling pressure.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 lässt sich etwa wie folgt beschreiben:
Zunächst wird das Teilvolumen 10 des Druckspeichers 2 mit dem Gas 17 aus dem nur schematisch angedeutet Gasvorrat 9 befüllt und unter sukzessive unter hohen Druck gesetzt. Hierbei kann die Antriebsleistung dieser Pumpvorrichtung 14 relativ klein sein, da das Gas 17 in dem Teilvolumen 10 die zugeführten Druckunterschiede quasi speichert. Durch die sukzessive Druckerhöhung in dem komprimierbaren Gas 17 in dem Teilvolumen 10 kommt auch das über die Membran 23 belastete Druckmedium 12 in dem Teilvolumen 11 des Druckspeichers 2 unter zunehmendem Druck, wobei das vorteilhaft als Flüssigkeit ausgebildete Druckmedium 12 im Gegensatz zu dem Gas 17 nicht nennenswert kompressibel ist.
The functioning of the device 1 according to the invention can be described approximately as follows:
First, the partial volume 10 of the pressure accumulator 2 is filled with the gas 17 from the gas supply 9, which is only indicated schematically, and is gradually put under high pressure. The drive power of this pump device 14 can be relatively small, since the gas 17 in the partial volume 10 virtually stores the pressure differences supplied. Due to the successive increase in pressure in the compressible gas 17 in the partial volume 10, the pressure medium 12 in the partial volume 11 of the pressure accumulator 2, which is loaded via the membrane 23, also comes under increasing pressure, whereby the pressure medium 12, which is advantageously designed as a liquid, is not significantly compressible in contrast to the gas 17.

Wird nun durch die Öffnungscharakteristik und den großen Öffnungsquerschnitt des Druckventils 3 das so unter hohem Druck gesetzte Teilvolumen 11 des Druckmediums 12 quasi schlagartig freigegeben, so kann das Druckmedium 12 impulsartig über die Bohrung 16 der Verbindungsleitung 4 und den Dichtaufsatz 8 in das Innere des Rohlings 5 strömen und das dort vorher wie beschrieben eingefüllte Wirkmedium 13 ebenfalls unter diesen Druck setzen. Die Wandungen des Rohlings 5 werden dadurch impulsartig in Richtung auf die Hälften 6 des Werkzeugs hin beschleunigt und gegen diese prallen. Hierdurch formen sich die Wandungen des Rohlings 5 entsprechend den formgebenden Wandungen der Hälften 6 des Werkzeugs und bilden damit die umgeformte Konfiguration des Rohlings 5. Dadurch wird das Druckmedium 12 beschleunigt und das Wirkmedium 13 im Inneren des Rohlings 5 wird komprimiert. Da der Rohling 5 umgeformt wird, erfolgt eine schnelle Volumenverschiebung von Wirkmedium im Werkzeug. Dies führt zu einer Ausformung des Rohlings 5 in den beiden Hälften 6 des Werkzeugs.If the partial volume 11 of the pressure medium 12, which is thus placed under high pressure, is released almost suddenly due to the opening characteristics and the large opening cross-section of the pressure valve 3, the pressure medium 12 can flow in a pulse-like manner via the bore 16 of the connecting line 4 and the sealing attachment 8 into the interior of the blank 5 and also place the active medium 13 previously filled there as described under this pressure. The walls of the blank 5 are thereby accelerated in a pulse-like manner in the direction of the halves 6 of the tool and collide against them. As a result, the walls of the blank 5 are formed in accordance with the shaping walls of the halves 6 of the tool and thus form the formed configuration of the blank 5. This accelerates the pressure medium 12 and compresses the active medium 13 inside the blank 5. As the blank 5 is formed, there is a rapid volume shift of the active medium in the tool. This leads to a formation of the blank 5 in the two halves 6 of the tool.

Anders als bei der bekannten reinen Impulsumformung, die nur durch den sehr kurzzeitigen Druckimpuls zu einer Beschleunigung der Wandungen des Rohlings 5 in Richtung auf die Hälften 6 des Werkzeugs sorgen kann, wird bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ein deutlicher Volumenstrom des Druckmediums 12 von dem Druckspeicher 2 in das Innere des Rohlings 5 verschoben und kann bis zur endgültigen und sicheren Ausformung der Sollkontur des umgeformten Rohlings 5 auch in dem Inneren des Rohlings 5 verbleiben, etwa indem das Druckventil 3 ebenfalls schlagartig wieder verschlossen wird.. Die Umformung des Rohlings 5 erfolgt dabei schlagartig durch das verdrängte Wirkmedium 13, welches sich in der Rohling 5 befunden hat.Unlike the known pure impulse forming, which can only accelerate the walls of the blank 5 in the direction of the halves 6 of the tool due to the very short-term pressure pulse, in the procedure according to the invention a significant volume flow of the pressure medium 12 is displaced from the pressure accumulator 2 into the interior of the blank 5 and can also remain in the interior of the blank 5 until the final and safe formation of the desired contour of the formed blank 5, for example by the pressure valve 3 also being closed again abruptly. The forming of the blank 5 takes place abruptly by the displaced active medium 13, which was in the blank 5.

Auf diese Weise können schlagartig große Volumenströme von Druckmedium 12/Wirkmedium 13 und Druckwellen erzeugt werden, die alle Vorteile ermöglichen, die auch bei anderen Hochgeschwindigkeitsumformverfahren bestehen. Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet quasi die Vorteile der bekannten langsamen Innenhochdruckumformung mit den Vorteilen der Impulsumformung und vermeidet dabei die Nachteile der unsicheren Ausformung der Fertigteilgeometrie des umgeformten Rohlings 5, die bei der bisher bekannten Impulsumformung zu Problemen geführt hat. Durch die definierte Aufladung des Druckspeichers 2 und die definierte Ansteuerung des Druckventils 3 ist zudem eine einfache Einbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Steuerungen und eine gute Regelbarkeit und Reproduzierbarkeit des Umformprozesses gegeben.In this way, large volume flows of pressure medium 12/active medium 13 and pressure waves can be generated suddenly, which enable all the advantages that also exist in other high-speed forming processes. The process according to the invention combines the advantages of the known slow internal high-pressure forming with the advantages of impulse forming and avoids the disadvantages of the uncertain formation of the finished part geometry of the formed blank 5, which led to problems in the previously known impulse forming. The defined charging of the pressure accumulator 2 and the defined control of the pressure valve 3 also ensure simple integration of the device 1 according to the invention into controls and good controllability and reproducibility of the forming process.

Diese sehr einfache Ausgestaltung der grundlegenden Vorrichtung 1 kann nun z.B. gemäß Figuren 2 und 3 erfindungsgemäß dadurch modifiziert werden, dass zwischen den Druckspeicher 2 und der Rohling 5 ein Druckübersetzer 18 in Form eines Plungers vorgesehen wird. Ein solcher Druckübersetzer 18 ist ein gegenüber der Bohrung 16 der Verbindungsleitung 4 fluiddicht abgedichteter Plunger 18, der leicht verschieblich in der Bohrung 16 der Verbindungsleitung 4 verschiebbar ist. Dabei wird ein Ende des Plungers 18 von dem Druckmedium 12 und die andere Seite des Plungers 18 von dem Wirkmedium 13 beaufschlagt, wobei der Plunger 18 Druckmedium 12 und Wirkmedium 13 aber voneinander trennt. Druckmedium 12 und Wirkmedium 13 können daher auch unterschiedliche Fluide sein. Ebenfalls kann der Druckübersetzer 18 unterschiedliche Abmessungen der Kontaktflächen für Druckmedium 12 und Wirkmedium 13 aufweisen, so dass der Druck im Druckmedium 12 flächenproportional erhöhend auf das Wirkmedium 13 übertragen wird.This very simple embodiment of the basic device 1 can now be implemented, for example, according to Figures 2 and 3 be modified according to the invention by providing a pressure intensifier 18 in the form of a plunger between the pressure accumulator 2 and the blank 5. Such a pressure intensifier 18 is a plunger 18 which is sealed fluid-tight against the bore 16 of the connecting line 4 and which can be easily moved in the bore 16 of the connecting line 4. One end of the Plunger 18 is acted upon by the pressure medium 12 and the other side of the plunger 18 is acted upon by the active medium 13, whereby the plunger 18 separates the pressure medium 12 and the active medium 13 from one another. The pressure medium 12 and the active medium 13 can therefore also be different fluids. The pressure intensifier 18 can also have different dimensions of the contact surfaces for the pressure medium 12 and the active medium 13, so that the pressure in the pressure medium 12 is transferred to the active medium 13 in a way that increases proportionally to the area.

In der Figur 2 ist die Vorrichtung 1 mit dem zwischengeschalteten Druckübersetzer 18 zwischen Druckmedium 12 und Wirkmedium 13 im unbetätigten Zustand und in der Figur 3 im betätigten Zustand dargestellt. In der Figur 2 ist der Plunger 18 in seiner Anfangsstellung vor der Druckbeaufschlagung bei geschlossenem Ventil 3 zu erkennen, wohingegen die Figur 3 den Plunger 18 in seiner relativ zur Stellung gemäß Figur 2 nach rechts verschobenen Endlage und bei geöffnetem Druckventil 3 zeigt. Auch ist hierbei in der Figur 3 der Dichtstempel 7 gegen das offene Ende des umgeformten Rohlings 5 gedrückt und damit diese Öffnung abdichtend dargestellt.In the Figure 2 the device 1 with the intermediate pressure intensifier 18 between pressure medium 12 and active medium 13 in the unactuated state and in the Figure 3 shown in the activated state. In the Figure 2 the plunger 18 can be seen in its initial position before pressurization with the valve 3 closed, whereas the Figure 3 the plunger 18 in its relative position according to Figure 2 end position shifted to the right and with the pressure valve 3 open. Also in the Figure 3 the sealing stamp 7 is pressed against the open end of the formed blank 5 and thus seals this opening.

Gemäß Figur 4 kann in einer weiteren Variante durch eine Hubbegrenzung des Plungers 18 die genaue Fördermenge des Druckmediums 12 aus dem Druckspeicher 2 eingestellt werden. Hierzu wird in der Bohrung 16 der Verbindungsleitung 4 ein über einen z.B. elektromotorischen Stellantrieb 21 verstellbarer Anschlag 20 vorgesehen, der in definierte Stellungen verfahrbar ist und gegen den der Plunger 18 bei der Druckbeaufschlagung durch das Druckmedium 12 anschlägt. Dieser Anschlag 20 kann aufgrund seines Antriebs 21 auch zur Rückstellung des Plungers 18 in seine Ausgangslage genutzt werden. Weiterhin kann der Druckimpuls über die Speicherparameter genau definierbar sein. Dies ermöglicht die Einstellung genauer reproduzierbarer Umformparameter, die bei anderen HGU-Verfahren bisher nicht möglich war.According to Figure 4 In a further variant, the precise delivery rate of the pressure medium 12 from the pressure accumulator 2 can be set by limiting the stroke of the plunger 18. For this purpose, a stop 20 is provided in the bore 16 of the connecting line 4, which can be adjusted using an electric motor actuator 21, for example, which can be moved to defined positions and against which the plunger 18 strikes when pressure is applied by the pressure medium 12. This stop 20 can also be used to return the plunger 18 to its starting position due to its drive 21. Furthermore, the pressure pulse can be precisely defined using the accumulator parameters. This enables the setting of precise, reproducible forming parameters, which was previously not possible with other HGU processes.

Die Figur 5 zeigt eine Variante der Vorrichtung 1 gemäß Figur 2 mit zwei parallel arbeitsfähigen Druckspeichern 2, 2' und Druckventilen 3, 3', die wechselweise auf den gleichen Druckübersetzer 18 einwirken. Hierzu wird die vorstehend beschriebene Einheit aus Druckspeicher 2 und Druckventil 3 quasi doppelt oder (nicht weiter dargestellt) mehrfach ausgebildet und der jeweils durch Öffnen eines Druckventils 3 abgegebene Volumenstrom des Druckmediums 12 wird in einen gemeinsamen Zuleitungskanal 26 geleitet, der dann in der beschriebenen Form fluidleitend in die Verbindungsleitung 4 übergeht. Somit kann während des Ladevorgangs der einen Kombination aus Druckspeicher 2/Druckventil 3 die andere Kombination aus Druckspeicher 27Druckventil 3' zur Umformung eines Rohlings 5 benutzt werden, im Anschluss daran wechselt dann die jeweilige Betriebsweise. Hierdurch ist eine schnellere Schussfolge möglich und damit eine höhere Taktrate der Vorrichtung 1.The Figure 5 shows a variant of the device 1 according to Figure 2 with two parallel operating pressure accumulators 2, 2' and pressure valves 3, 3', which act alternately on the same pressure intensifier 18. For this purpose, the above-described unit of pressure accumulator 2 and pressure valve 3 is designed in a double or multiple configuration (not shown further) and the volume flow of the pressure medium 12 released by opening a pressure valve 3 is fed into a common supply channel 26, which then passes into the connecting line 4 in the form described in a fluid-conducting manner. Thus, during the loading process of one combination of pressure accumulator 2/pressure valve 3, the other combination of pressure accumulator 27/pressure valve 3' can be used to form a blank 5, after which the respective operating mode then changes. This enables a faster sequence of shots and thus a higher cycle rate of the device 1.

In der Figur 6 ist eine Variante der Vorrichtung 1 gemäß Figur 2 mit einem eigenständigen Impulsgeber in Form eines Druckspeichers 2' für die Betätigung eines Dichtstempels 7 zu erkennen. Durch den hohlgebohrten Dichtstempel 7 erfolgt wie schon beschrieben die Befüllung des Innenraums des umzuformenden Rohlings 5 mit Wirkmedium 13. Neben einer statischen Anpressung des Dichtstempels 7 durch Zuführung von Druck aus einem Reservoir 14 in den einen Arbeitsraum des Zylinders 19 kann der gleiche Arbeitstraum des Zylinders 19 aber auch mit einer eigenständigen Druckversorgung aus dem Druckspeicher 2' ausgestattet werden. Hierdurch kann mittels des Zylinders 19 der Rohling 5 auch axial, ggf. auch schlagartig oder mit vorgebbarem veränderlichen Druckverlauf, vorgespannt werden, was einen Nachschiebeeffekt wie beim statischen Innenhochdruckumformen ermöglicht und so die Prozessgrenzen nochmals erweitern kann.In the Figure 6 is a variant of the device 1 according to Figure 2 with an independent pulse generator in the form of a pressure accumulator 2' for actuating a sealing stamp 7. As already described, the hollow-drilled sealing stamp 7 fills the interior of the blank 5 to be formed with active medium 13. In addition to a static pressing of the sealing stamp 7 by supplying pressure from a reservoir 14 into one working space of the cylinder 19, the same working space of the cylinder 19 can also be equipped with an independent pressure supply from the pressure accumulator 2'. As a result, the blank 5 can also be pre-stressed axially by means of the cylinder 19, if necessary also suddenly or with a predeterminable variable pressure curve, which enables a pushing effect as in static internal high-pressure forming and can thus further expand the process limits.

Die Figur 7 zeigt eine Variante der Vorrichtung 1 gemäß Figur 6, bei der dieser Gedanke der anpassbaren Vorspannung des Wirkmediums 13 im Inneren des umzuformenden Rohlings 5 weiter geführt wird und dazu das Druckmedium 12 des ersten Druckspeichers 2 fluidisch leitend auch für die Betätigung des Dichtstempels 7 genutzt wird. Hierzu verbindet eine Fluidleitung 22, ggf. über eine Drossel oder ein Rückschlagventil abgesichert, den Bereich in Strömungsrichtung hinter dem Druckventil 3 mit dem Dichtzylinder 19 des Dichtstempels 7. Somit wird ein schlagartiger Druckaufbau sowohl wie vorstehend beschrieben über die Verbindungsleitung 4 als auch über den Dichtstempel 7 auf das Wirkmedium 13 im Inneren des Rohlings 13 aufgebaut, ohne dass keine zusätzliche Fluidversorgung und eine eigene Druckerhöhungseinrichtung wie bei der Variante gemäß Figur 6 notwendig wird. Auch ist dadurch die zeitliche Synchronisation des Druckaufbaus auf beiden Wege einfacher.The Figure 7 shows a variant of the device 1 according to Figure 6 , in which this idea of the adjustable pre-tension of the active medium 13 inside the blank 5 to be formed is taken further and the pressure medium 12 of the first pressure accumulator 2 is also used in a fluidic manner for the actuation of the sealing stamp 7. For this purpose, a fluid line 22, possibly secured by a throttle or a check valve, connects the area in the flow direction behind the pressure valve 3 with the sealing cylinder 19 of the sealing stamp 7. Thus, a sudden pressure build-up is built up both as described above via the connecting line 4 and via the sealing stamp 7 on the active medium 13 inside the blank 13, without the need for an additional fluid supply and a separate pressure increasing device as in the variant according to Figure 6 This also makes it easier to synchronize the pressure build-up in both ways.

Sachnummernlistepart number list

11
- Vorrichtungdevice
22
- Druckspeicher- pressure accumulator
33
- Ventil- valve
44
- Verbindungsleitung- connecting line
55
- Rohling- blank
66
- Werkzeughälfte- tool half
77
- Dichtkolben- sealing piston
88
- Dichtaufsatz- sealing attachment
99
- Gasvorrat- gas supply
1010
- Teilvolumen Druckspeicher für Gasvolumen- Partial volume pressure storage for gas volume
1111
- Teilvolumen Druckspeicher für Druckmedium- Partial volume pressure accumulator for pressure medium
1212
- Druckmedium- print medium
1313
- Wirkmedium- active medium
1414
- Füllvorrichtung- filling device
1515
- Ventilkörper- valve body
1616
- Bohrung Verbindungsleitung- Borehole connecting line
1717
- Gasvolumen- gas volume
1818
- Druckübersetzer/Plunger- pressure intensifier/plunger
1919
- Dichtzylinder- sealing cylinder
2020
- Anschlag- attack
2121
- Verstellantrieb Anschlag- Adjustment drive stop
2222
- Fluidleitung- fluid line
2323
- Membran- membrane
2424
- Reservoir- reservoir
2525
- Ventil- valve
2626
- Zuleitungskanal- supply channel
2727
- Wirkbereich- effective range

Claims (20)

  1. Method for hydraulic high-speed high-pressure forming, in which a hydraulic active medium (13) located in an active region (27) on a blank (5) to be formed is suddenly subjected to a pressure pulse and the hydraulic active medium (13) accelerates the blank (5) to be formed at least in some regions in the direction of a forming tool (6),
    whereby simultaneously with the pressure pulse and/or after the pressure pulse, hydraulic active medium (13) is displaced into the active region (27) on the blank (5) to be formed and is held under pressure in the active region (27) in such a way that the pressure effect of the active medium (13) securely applies the blank (5) to be formed in the active region (27) to the shaping surfaces of the forming tool (6).
    characterized in that
    a pressure intensifier (18) is arranged between a pressure accumulator (2) and the active region (27) on the blank (5) to be formed in form of a tappet-like plunger (18), which is acted upon on one side by the pressure medium (12) and on the blank side by the active medium (13), whereby the end positions of the movement of the tappet-like plunger (18) are predetermined by adjustable stops.
  2. Method according to claim 1, characterized in that the active medium (13) is displaced into the interior of the hollow blank (5) to be formed and held within the blank (5) or the active medium (13) is displaced into a closed active region (27) on the blank (5) to be formed and held in this active region (27) of the blank (5).
  3. Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that the generation of the pressure pulse and the displacement of active medium (13) into the active region (27) on the blank (5) to be formed takes place by means of conventional hydraulic components.
  4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure pulse is generated by means of a pre-chargeable pressure accumulator (2, 2').
  5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the generation of the pressure pulse and the displacement of active medium (13) into the active region (27) on the blank (5) to be formed takes place by means of a pressure valve (3) which can be opened suddenly, wherein in particular the pressure valve (3) is closed again in a very short time after the forwarding of the pressure medium (12).
  6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure pulse, preferably its temporal progression and its pulse height, and thus the forming effect of the active medium (13) on the blank (5) to be formed can be influenced by changing the characteristics of the pressure accumulator (2) and/or by changing the characteristics of the pressure valve (3), in particular the characteristics of the pressure accumulator (2) are influenced by the amount of pressure medium (12) with which the pressure accumulator (2) is successively filled before the pressure pulse, and/or by the preload pressure of the pressure accumulator (2) and/or by the charging pressure of the charging unit (9) for the pressure accumulator (2).
  7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the characteristic of the pressure valve (2) is influenced by its opening behavior, in particular by the start and end of the opening time and/or the change in the opening cross-section, in particular the opening behavior of the pressure valve (2) influences the volume flow of the active medium (13) in the active region (27) on the blank (5) to be formed and the course of the pressure of the active medium (13) in the active region (27) on the blank (5) to be formed.
  8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the forming behavior of the blank (5) is influenced by the pre-adjustable filling pressure of the active medium (13) in the active region (27) on the blank (5) to be formed.
  9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plunger (18) is moveable into the direction of the effective region (27) on the blank (5) to be formed.
  10. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a tubular hollow blank (5) is prestressed in the axial direction during forming with a hydraulically actuated sealing stamp (7) on the side of the tubular hollow blank (5) opposite the pressure valve (3).
  11. Method according to claim 10, characterized in that the hydraulically actuated sealing stamp (7) is hydraulically coupled to the active medium (13) which is displaced in the direction of the active region (27) on the blank (5) to be formed when the pressure valve (2) is released, in particular the hydraulic actuation of the hydraulically actuated sealing stamp (7) takes place with a time delay or with a changed pressure.
  12. Device (1) for hydraulic high-speed high-pressure forming, in particular for carrying out the method according to claim 1, with a pressure generator with which a pressure pulse can be generated in a pressure medium (12), wherein the pressure pulse suddenly acts on a hydraulic active medium (13) located in an active region (27) on a blank (5) to be formed and the hydraulic active medium (13) accelerates the blank (5) to be formed at least in some regions in the direction of a forming tool (6),
    the pressure generator has a pressure accumulator (2) and a suddenly actuatable pressure valve (3) which can be actuated in such a way that simultaneously with the pressure pulse and/or after the pressure pulse, hydraulic active medium (13) is displaced into the active region (27) on the blank (5) to be formed and is held under pressure in the active region (27) in such a way that the pressure effect of the active medium (13) the blank (5) to be formed is securely placed against the shaping surfaces of the forming tool (6) in the active region (27),
    characterized in that
    a pressure intensifier (18) in form of a tappet-like plunger (18) is arranged between a pressure accumulator (2) and the active region (27) on the blank (5) to be formed, wherein the plunger (18) is acted upon on one side by the pressure medium (12) and on the blank side by the active medium (13), whereby the end positions of the movement of the tappet-like plunger (18) are predetermined by adjustable stops.
  13. Device (1) according to claim 12, characterized in that the pressure valve (3) has a preferably electrically controllable seat valve, preferably a servo valve, with a large nominal diameter.
  14. Device (1) according to one of claims 12 or 13, characterized in that the pressure accumulator (2) is filled with a charging unit (9) operating with a low charging power and can be put under pressure.
  15. Device (1) according to one of claims 12 to 14, characterized in that the pressure accumulator (2) is designed as a bladder accumulator with a gas filling (17), in particular the gas filling of the bladder accumulator (2) can be changed to influence the pressure profile.
  16. Device (1) according to one of claims 12 to 15, characterized in that the plunger (18) can be displaced in the direction of the active region (27) on the blank (5) to be formed.
  17. Device (1) according to claim 16, characterized in that the plunger (18) has a larger effective area on its side associated with the pressure valve (2) than on its side associated with the active region (27) on the blank (5) to be formed and thus has a force-enhancing effect.
  18. Device (1) according to one of claims 16 or 17, characterized in that the tappet-like plunger (18) is displaced into its intended end position before the forming of the blank (5) to be formed by applying the active medium (13) to the active region (27) on the blank (5) to be formed.
  19. Device (1) according to one of claims 12 to 18, characterized in that more than one pressure accumulator (2, 2') and in each case an associated pressure valve (3, 3') are provided, wherein the pressure accumulators (2, 2') are alternately filled and used to release the pressure pulse, in particular the plurality of pressure accumulators (2, 2') are fluidically connected to the same supply line (26) for the pressure medium (12) in the direction of the active region (27) on the blank (5) to be formed.
  20. Device (1) according to one of claims 12 to 19, characterized in that when forming pipes, a hydraulically actuated sealing stamp (7) is arranged on the side of the hollow tubular blank (5) opposite the plunger (18), by means of which the tubular blank (5) can be prestressed in the axial direction, in particular the hydraulically actuated sealing stamp (7) can be actuated via a separate pressure accumulator (2), which also exerts a very rapid pressure pulse on the sealing stamp (7), or the hydraulically actuated sealing stamp (7) can be actuated in a hydraulically coupled manner by the pressure medium (12), which is displaced in the direction of the interior of the hollow blank (5) to be formed when the pressure valve (2) is released.
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