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1. WO2010012410 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES POLROHRES UND POLROHR

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines Polrohres und Polrohr

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist. Bekannte Verfahren zur Herstellung eines Polrohres für Hubmagnete, z.B. zur Betätigung von Hydraulikventilen sind mechanische Fügeverfahren in Form von Steck-, Schnapp- und Klemmverbindungen oder Umformtechniken. Es werden u.a. Hubbegrenzungen und Rohrstücke gefügt. Allerdings verursachen mechanische Fügeverbindungen in der Regel verfahrensbedingte geometrische und kon-struktive Unebenheiten. Beim Crimpen bzw. Bördeln werden die Fügepartner durch plastische Verformung miteinander verbunden, so dass Grate entstehen, die eine Nacharbeit erforderlich machen. Durch die Kaltverformung steigt zudem die Festigkeit des Werkstoffes und somit die Rissbildungsneigung des Werkstoffes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, dass eine zuverlässige mechanische Verbindung möglichst einfach und kostengünstig erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ebenso durch ein Polrohr gelöst, das nach einem solchen Verfahren hergestellt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung mit einem büchsenförmig ausgebildeten Polrohrkörper, der sich in einen Polabschnitt sowie einen Rohrabschnitt und eine Hubbegrenzung gliedert, umfasst die folgenden Schritte: Das Bereitstellen des Rohrabschnittes, das Bereitstellen der Hubbegrenzung und/oder des Polabschnittes mit jeweils ei- ner an der Außenseite radial umlaufenden Nut, das Anordnen eines freien Endes des Rohrabschnittes über der jeweiligen Nut und das Einformen des Rohrabschnittendes formgenau in die Nut durch kontinuierli-ches Reduzieren auf seinem gesamten Umfang.

Dieses Verfahren erlaubt es, kostengünstig eine mechanische Fügeverbindung mit hoher Druckfestigkeit unter Beibehaltung der Oberflächenbeschaffenheit und der Beschaffenheit des Werkstoffes, insbesondere des Korrosionsschutzes und ohne Nachbearbeitung zu erzeugen. Insbesondere erfolgt die Einformung nicht punktuell wie beim Crimpen, sondern durch gleichmäßige Reduzierung über den gesamten Umfang.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Hubmagnetanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfolgt das Einformen des Rohrabschnittes durch ein Rundknetverfahren, läuft der Umformprozess schnell und kostengünstig ohne Nachbearbeitung ab. Das Rundkneten ist ein spanloses, inkrementelles Umformverfahren für das Reduzieren des Querschnittes u.a. von Rohrstücken und e§ erzeugt große Umformgrade ohne Wärmebehandlung. Das Verfahren eignet sich auch für die Umformung spröder Werkstoffe. Dies ist auf den günstigen Spannungszustand während der Umformung und auf den homogenen Umformablauf zurückzuführen. Rundkneten ermöglicht einen ununterbrochenen Faserverlauf im Werkstück. Die durch die Umformung eingebrachte Kaltverfestigung des Werkstoffs lässt sich für die Bauteilfestigkeit nutzen. Die durch das Rundkneten erzeugte Oberflächenqualität hat das Niveau geschliffener Flächen. Die einhaltbaren Toleranzen sind so eng, dass sich eine spanende Nacharbeit zumeist erübrigt. Dadurch kann Werk-stoff eingespart und die Prozesskette verkürzt werden. Konsequenz sind niedrige Stückkosten.

Wenn das Einformen des Rohrabschnittes mittels eines elektromagnetischen Pulsformungsverfahrens erfolgt, insbesondere einem elektromagnetischen Pulsfügen, dann wird eine konstante und formgenaue sowie druckfeste Umformung der Fügepartner ohne Gratbildung erreicht. Bei diesem Verfahren wird die Kraftwirkung eines impulsförmigen Magnetfelds zur Beschleunigung und zur anschließenden Verformung von Deformationselementteilen aus elektrisch leitfähigem Material genutzt. Die Verformung erfolgt ohne Beschädigung der Oberflächen. Werkzeuge sind Spulen und Feldübersetzer, die von einem Stromimpuls durchflössen ein pulsartiges magnetisches Feld erzeugen, das mittels Induktion und über die Erzeugung eines Wirbelstromes im Werkstück auf die eingelegten, elektrisch leitfähigen Elemente eine pulsartige und abhängig von der Stromstärke sehr hohe Kraft ausübt. Es erfolgt sofort eine plastische Verformung, wenn die Kraft über der Fließgrenze des Werkstückes liegt. Aufgrund der hohen Wiederholgenauigkeit des Verformungsvorganges in nur 0,1s werden die Herstellkosten reduziert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung hat die Hubbegrenzung eine Anlagefläche, an welche das Rohrabschnittende einfach und schnell zur Anlage gebracht wird und somit präzise positioniert ist.

Dadurch dass sich der Rohrabschnitt in einen Hauptabschnitt mit normaler Wandstärke und in einen hubbegrenzungsseitigen Fügeabschnitt mit geringerer Wandstärke aufteilt, kann die nötige Verformungsenergie reduziert werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weitet sich der Fügeabschnitt an einer Schulter innen auf und geht in einen Einformabschnitt mit reduzierter Wandstärke bei erweitertem Innendurchmesser ü-ber. Die reduzierte Wandstärke erlaubt ein Reduzieren der Verformungsenergie. Wenn die Hubbegrenzung rohrabschnittseitig eine Dichtung zur Druckentlastung aufweist, kann die Wandstärke zusätzlich reduziert werden, da im Fügebereich nur noch Zugkräfte, nicht aber Tangential- oder Radialkräfte auftreten.

Vorzugsweise weist die Hubbegrenzung eine die Ringnut rohrabschnittseitig begrenzende Aufwölbung auf, die eine Umformkante bildet, an der der Einformabschnitt in einem Winkel zwischen 90° und 130° umgebogen ist. Durch die Geometrie ist die Fügeverbindung besonders zugfest.

Die Aufwölbung dient zudem als Anlagefläche für die Schulter, das vereinfacht die Anordnung der Fügepartner vor der Umformung.

Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezug-nähme auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen

Fig.1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Polrohres, Fig.2 die Grundzüge eines Ablaufschemas für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Polrohres einer Hubmagnetanordnung.

In der Figur 1 ist ein büchsenförmig ausgebildeter Polrohrkörper 1 dargestellt, welcher sich axial in einen Polabschnitt 2, einen Rohrabschnitt 3 und eine Hubbegrenzung 4 gliedert, die gemeinsam einen Aufnahmeraum 5 für einen Anker eines Hubmagneten bilden.

Die Hubbegrenzung 4 hat an ihrer Außenseite eine radial umlaufende Nut 6. Der Rohrabschnitt 3 weist einen Hauptabschnitt 7 mit regulärer Wandstärke und einen stirnseitigen Fügeabschnitt 8 mit geringerer Wandstärke auf. Der Fügeabschnitt 8 weitet sich innen an einer Schulter 9 auf und geht in einen Einformabschnitt 10 mit reduzierter Wandstärke bei erweitertem Durchmesser über.

Die Hubbegrenzung 4 besitzt eine Anlagefläche, die sich durch eine die Ringnut 6 rohrabschnittseitig begrenzende Aufwölbung 12 ergibt. Die Aufwölbung 12 bildet für das Rohrabschnittende 11 eine Umformkante 13. Die Hubbegrenzung besitzt am rohrabschnittseitigen Ende 11 eine zusätzliche Ringnut 14 zur Aufnahme eines Dichtringes 15.

In der oberen Bildhälfte ist der Rohrabschnitt 3 nicht eingeformt, in der unteren Bildhälfte ist der Rohrabschnitt 3 über die Umformkante 13 in einem Winkel von 120° eingefügt.

Der Polabschnitt 2 hat an seiner Außenseite eine radial umlaufende Nut 6', der Gestalt, dass die Nut 6' rohrabschnittseitig eine schräg angestellte Seitenwand 16 besitzt und die zweite Seitenwand 17 eine Flanke eines Außenringes 18 bildet. Der Polabschnitt 2 besitzt am rohrabschnittseitigen Ende eine zusätzliche Ringnut 14' zur Aufnahme eines Dichtringes 15'. Bei dem polabschnittseitigen Ende 11 ' des Rohrabschnittes 3 ist die Wandstärke im Gegensatz zu dem hubbegren-zungsseitigen Rohrabschnittende 11 nicht reduziert. Oft ist auch der Pol- 2 und Rohrabschnitt 3 einstückig ausgeführt, es ist jedoch auch eine Fügeverbindung zwischen diesen beiden Abschnitten möglich, wie gezeigt. Dann wäre auch die Ausbildung des polabschnittseitigen Endes 11 ' des Rohrabschnittes 3 mit einem Fügeabschnitt entsprechend der Ausführung des hubbegrenzungsseitigen Endes 11 des Rohrabschnittes 3 möglich.

Das in Figur 2 abgebildete Ablaufschema zeigt das Einformen des Rohrabschnittes 3.

In einem ersten Schritt s1 wird der Rohrabschnitt 3 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt s2 wird die Hubbegrenzung 4 und /oder der Polabschnitt 2 bereitgestellt.

In einem dritten Schritt s3 wird das Rohrabschnittende 11 über die Hubbegrenzung 4 geschoben, bis das Rohrabschnittende 11 an der Anlagefläche der Hubbegrenzung 4 anschlägt und/oder das Rohrabschnittende 11' wird über den Polabschnitt 2 mit Anschlag am Außenring 18 angeordnet. Zuvor wird der Anker, die Antiklebscheibe und ggf. der Stößel montiert.

In einem vierten Schritt s4 erfolgt das formgenaue Einpassen in die Ringnut 6 der Hubbegrenzung 4 durch das kontinuierliche Reduzieren des Rohrabschnittendes 11 auf seinem gesamten Umfang.

Beim Einformen des Rohrabschnittes 3 durch das Rundknetverfahren wird das jeweilige Ende 11 bzw. 11' des Rohrabschnittes 3 über der jeweiligen Nut 6 bzw. 6' angeordnet. Wird der Rohrabschnitt 3 mit der Hubbegrenzung 4 verbunden, wird die Schulter 9 des Rohrabschnittes 3 mit der Umformkante 13 der Hubbe- grenzung 4 zur Anlage gebracht. Wird der Rohrabschnitt 3 mit dem Polabschnitt 2 verbunden, wird das Rohrabschnittende 11 ' über dem Polabschnitt 2 angeordnet, bis es am Außenring 18 des Polabschnittes anliegt.

Nach Einbringen in eine Rundknetmaschine erfolgt die inkrementelle Umformung des jeweiligen Rohrabschnittendes 11 , 11 ' mittels Werkzeugsegmenten, die in schneller Folge gleichzeitig radiale Auf- und Abwärtsbewegungen durchführen. Bei jeder Abwärtsbewegung des Werkzeugsatzes wird ein Teil des Werkstückes umgeformt, bis der gesamte Querschnitt reduziert ist. Die erzeugte Oberflächenqualität hat das Niveau geschliffener Flächen.

Wenn das Einformen des Rohrabschnittes mittels eines elektromagnetischen Pulsformungsverfahrens erfolgt, werden der Rohrabschnitt 3 und die Hubbegrenzung 4 bzw. der Polabschnitt 2, wie im vorigen Absatz beschrieben, übereinander angeordnet und in das Werkzeug eingelegt . Bei diesem Verfahren wird die Kraft-Wirkung eines impulsförmigen Magnetfelds zur Beschleunigung und zur anschließenden Verformung von Deformationselementen aus elektrisch leitfähigem Material genutzt. Werkzeuge sind Spulen und Feldübersetzer, die von einem Stromimpuls durchflössen ein pulsartiges magnetisches Feld erzeugen, das mittels Induktion und über die Erzeugung eines Wirbelstromes im Rohrabschnitt 3 eine pulsar-tige und abhängig von der Stromstärke sehr hohe, nach innen gerichtete Kraft ausübt. Es erfolgt sofort eine plastische Verformung, wenn die Kraft über der Fließgrenze des Rohrabschnittes 3 liegt. Die Verformung erfolgt ohne Beschädigung der Oberflächen. Aufgrund der hohen Wiederholgenauigkeit des Verformungsvorganges in nur 0,1 s werden die Herstellkosten reduziert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird verwendet, um zumindest 2 Bauteile zu fügen, der Rohrabschnitt und die Hubbegrenzung und/oder der Rohrabschnitt und der Polabschnitt werden gefügt.

Bezuqszeichenliste

1 Polrohrkörper

2 Polabschnitt

3 Rohrabschnitt

4 Hubbegrenzung

5 Aufnahmeraum

6, 6" Nut

7 Hauptabschnitt

8 Fügeabschnitt

9 Schulter

10 Einformabschnitt

11 , 11" Rohrabschnittende

12 Aufwölbung

13 Umform kante

14, 14' Ringnut

15, 15' Dichtring

16 Seitenwand

17 Seitenwand

18 Außenring