DE3742869B4

DE3742869B4 - Rohrförmige Stabilisatorstange und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE3742869B4
Application number: DE3742869A
Authority: DE
Inventors: Peter A. Cambridge Brown; Kenneth Norman Chatham Jenkins; Paul Anthony Chatham Pouget
Original assignee: Rockwell International Suspension Systems Co
Current assignee: MSSC Canada Inc
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2007-12-18
Also published as: DE3742869A1; CA1301611C; JPS63273541A; US4781054A

Abstract

Vorrichtung zum Biegen und Formen erwärmter, rohrförmiger Werkstücke mit einem gestreckten mittleren Abschnitt und doppel sigma-förmigen, gegenüberliegenden Endabschnitten, umfassend:
– ein Paar zentraler Amboßelemente (106, 108), die relativ zu einem langgestreckten, rohrförmigen Werkstück radial schließbar sind, wobei ein erstes der beiden Amboßelemente (106) in Längsrichtung entlang der Länge eines durch die Amboßelemente zu sichernden Werkstücks ausziehbar ist und wobei die Enden des ersten Amboßelements (106) jeweils eine Krümmung aufweisen;
– ein erstes Paar von Formrollen (122) nahe den gegenüberliegenden Enden des ersten Amboßelements (106), und ein erstes Paar von Betätigungselementen (114) zum Bewegen der ersten Formrollen (122) quer zur Achse eines Werkstücks hinter die Enden des ersten Amboßelements (106) zum ersten Biegen des Werkstücks über die Enden des ersten Amboßelements (106) in eine trapezförmige Form zwischen seiner Mitte und seinen entfernten Enden und zum Zurückziehen der ersten Formrollen (122) nach dem ersten Biegevorgang;
– ein zweites Paar...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Biegen und Formen erwärmter, rohrförmiger Werkstücke, um eine Folge von Form- und Biegeoperationen zur Schaffung von Stabilisatorstangen oder Schwingstangen vorbestimmter Gestalt durchzuführen. Solche Stangen werden für die Herstellung von Automobilen, Lastkraftwagen, Zugmaschinen und dergleichen benötigt. Die Verfahren und die Vorrichtungen zur Herstellung der Stangen umfassen das Versteifen und das Härten der gebogenen Gegenstände, um beispielsweise permanent verstärkte Stabilisatorstangen zu erhalten.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von rohrförmigen Kraftfahrzeug-Stabilisatorstangen mit verstärkten und versteiften Endabschnitten, die derart ausgebildet sind, daß sie mittels Bolzen am Rahmen des Fahrzeugs befestigt werden können. Die Endabschnitte werden durch Fließpreßmethoden oder durch rohrförmige Einsätze verstärkt.

Die US-PS 2,318,344 zeigt eine Vorrichtung zum automatischen Biegen von Kraftfahrzeug-Stabilisatorstangen. Die Vorrichtung enthält mehrere auf einem Träger montierte Zylinder, die nacheinander betätigt werden, um die zunächst gestreckte, erwärmte Stange zu einer gewünschten Form zu biegen. Diese bekannte Vorrichtung enthält außerdem eine Abschreckvorrichtung, mit der eine Kühlflüssigkeit auf die Stange gesprüht wird, nachdem diese gebogen wurde, so daß die Stange ihre endgültige Form beim Abkühlen beibehält.

Die US-PS 2,565,717 beschreibt eine Rohrvorrichtung zum Biegen eines Rohrrahmens für einen Sitz, bei der der Biegemechanismus auf einem Biegetisch montiert ist, der ein Rohr aufnimmt und es mit zwei Klemmvorrichtungen festhält. An entgegengesetzten Enden des Biegetisches befinden sich je eine hydraulische Zylindereinheit und eine hydraulische Biegeanordnung. Während die Zylindereinheit einen schwenkbaren Biegeblock gegen die Enden des Rohr preßt und es knickt, wickelt die Biegeanordnung die Enden des Rohrs über einen bestimmten Radius um eine Walze.

Die DE 34 16 133 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Biegen von rohr- oder stangenförmigen Materialien, insbesondere zum Biegen von Brillengestelldrähten, die die über die Länge des Materials auftretenden Schwankungen des Biegeverhaltens erfaßt und kompensiert. Zum Biegen dienen eine untere, stationäre Biegerolle und eine obere, um die Achse der unteren Biegerolle verschwenkbare Biegerolle, zwischen denen der Draht hindurchgeschoben wird. Durch Verschwenken der oberen Biegerolle wird der Draht gebogen.

Die DE 33 09 570 A1 offenbart eine Biegemaschine, die einen Hubzylinder mit einem am Ende einer Kolbenstange angeordneten Profilkopf zum Biegen von Ausbauprofilen des Berg- und Tunnelbaus besitzt. Das Ausbauprofil wird an zwei Fixpunkten abgestützt. Der Hubzylinder greift mit seinem Profilkopf an einem frei vorragenden Teil des Ausbauprofils an und drückt es gegen eine Matrize.

Die US-Patentschriften 3,362,209 sowie 4,131,003 zeigen vollautomatische bzw. halbautomatische Steuerungen für Biegevorrichtungen.

In der US-PS 2,955,639 ist eine einfache Vorrichtung zum Biegen eines Rohres beschrieben, bei der ein Schuh gegen die Bewegung eines Kolbens festgehalten wird, um nicht eine zusammengesetzte, sondern lediglich eine einzelne Biegung zu erhalten.

Man weiß seit längerem, daß rohrförmige Stabilisatoren für Kraftfahrzeuge besondere Wärmebehandlungen oder getrennte Kaltbearbeitungen erforderlich machen können, damit die Enden der Stabilisatorstangen verstärkt werden. Beispiele für verstärkte Rohrenden findet man im Stand der Technik sowohl in Verbindung mit der Kaltbearbeitung als auch der Warmbearbeitung. Zum Beispiel zeigt die US-PS 3,354,689 das Lochen von stangen- oder stabförmigem Halbzeug und zeigt das Bohren oder das Lochen an dem Ende der Stange, um am Ende des Materials einen abgeschrägten Einsatz in dem gestanzten Bereich zu schaffen.

Ein weiteres Beispiel für die Schaffung einer Öse an dem Ende eines Rohlings findet sich in der US-PS 3,967,487 , in der das spezielle Biegen oder Formen des Endes eines Blattfeder-Rohlings in einem Warmschmiedevorgang durchgeführt wird, an den sich das Stanzen eines Lochs zur Bildung von Ösen oder Öffnungen an den beiden Enden des Rohlings anschließt.

Ein weiteres Beispiel für das Schmieden eines rohrförmigen Metallrohlings zu einer abgeflachten Form, wobei sich die Arbeitstemperatur zwischen 550 und 1250° Celsius bewegt, ist in der US-PS 4,527,411 beschrieben, jedoch unterscheidet sich der Abflachvorgang nach dieser Patentschrift von dem der vorliegenden Erfindung.

Im Stand der Technik ist weiterhin beschrieben, daß beim Schmieden von Hammerköpfen ( US-PS 1,838,470 ) im Anschluß an das Schmieden ein Trennvorgang erfolgt, um während des Schmiedens entstandenes Überschußmetall abzuschneiden, woraufhin ein Fließpreßvorgang folgt, um eine vorbestimmte Zunahme der Dicke in solchen Bereichen zu erzielen, die größeren Beanspruchungen ausgesetzt sind.

In der US-PS 1,823,158 ist ein Verfahren zum Verstärken der Enden einer Hohlachse beschrieben. Danach werden die Endabschnitte der zur Herstellung der Achse verwendeten rohrförmigen Vorform geschmiedet und angestaucht, und anschliessend wird ein Stopfen eingesetzt, nachdem das Metall gestaucht wurde. Danach wird das Ende geschmiedet, um eine gleichmäßige Verbindung des Einsatzes mit dem anderen rohrförmigen Abschnitt zu erhalten, so daß die Bildung eines verstärkten Innenabschnitts in der Nähe des mit der Öffnung versehenen Endes der Achse erleichtert wird.

In den US-Patentschriften 4,372,576, 4,378,122 und 4,429,899 sind verschiedene Stabilisatorstangen gezeigt, die aus gekrümmtem, geschweißtem Metallrohr hergestellt sind, wobei jeder Endabschnitt der Stabilisatorstange in gleicher Weise ausgebildet ist. In der US-PS 4,372,576 befindet sich die Naht des geschweißten Rohres an einer kritischen Stelle, die als Ergebnis der Beziehung zwischen der Rohrdicke zum Außendurchmesser des Rohr bestimmt wird. Der Stabilisator nach dieser Patentschrift wird durch Kaltbearbeitung geformt. In der US-PS 4,378,122 ist die Durchmesseränderung des Inneren eines hohlen Rohrs beschrieben. In der US-PS 4,429,899 ist beschrieben, einen separaten Abschnitt vorzusehen, der in der Nähe des Endes des Rohres gebildet wird, das einen viel kleineren Durchmesser besitzt. Mehrere gekrümmte Abschnitte sind innerhalb des Rohrs vorgesehen, so daß der Herstellungsvorgang kompliziert ist. Um die komplizierte Gestalt zu erreichen, ist eine Kaltbearbeitung notwendig.

In der US-PS 3,886,780 ist beschrieben, eine zweiteilige Armatur mit einer Öffnung in einem Armatur-Teil zu versehen. Zweck der Öffnung ist es, ein Werkzeug aufzunehmen, das eingeführt wird, um das Vorderelement von dem Hinterelement der zweiteiligen Armatur zu trennen. Soweit bekannt, gibt es keine anderen Druckschriften, die die Lehre vermitteln, in einem komprimierten Ende eines Rohrs eine Öffnung für eine Öse vorzusehen, wie sie die vorliegende Erfindung vorschlägt.

Ein weiteres Beispiel für eine Stabilisatorstange mit speziell geformten Endverbindungen findet sich in der US-PS 4,138,141 . Nach dieser Druckschrift werden getrennte Dauer-Endverbindungen verwendet, die in die Enden eines mittleren Rohrelements durch Pressen eingesetzt werden.

Im Gegensatz zu dem oben erläuterten Stand der Technik, der gekennzeichnet ist durch verschiedene Begrenzungen der Wandstärke und das Kaltverformen von massiven Endabschnitten von Stabilisatorstangen ( US-PS 4,429,899 ) oder reduzierten Wandstärken mit erhöhten Abmessungen in gekrümmten Bereichen ( US-PS 4,378,122 ) zeichnet sich die erfindungsgemäße Konstruktion dadurch aus, daß eine ganz spezielle Abfolge von Erwärmungs- und Schmiedeschritten unter Verwendung eines einheitlich dicken Rohrstücks durchgeführt wird, wobei in einer besonderen Ausführungsform ein Einsatz in die Enden eingesetzt wird. Dabei werden die Enden zusammengepreßt, die Öse durch Stanzen gebildet, und es wird eine Öffnung gebildet, so daß sich die so geschaffenen Enden in ihrer Struktur wie auch in ihren Abmessungen von den Enden der hohlen Stabilisatoren im Stand der Technik unterscheiden. Die in der Abfolge von Verfahrensschritten gestanzte Öffnung befindet sich neben der Ösenöffnung und hat den Zweck, als Ablauf für Abschrecköl zu dienen, welches als Teil des Anlaßvorgangs während des Wiedererwärmens für den Biegevorgang eingesetzt wird.

Die Stabilisatorstange nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besitzt ein kleines Ablaufloch von etwa 0,48 cm (3/16 Zoll) unmittelbar neben dem geschmiedeten Ende der Stange, so daß das Abschrecköl, welches sich normalerweise nach dem endgültigen Biegen und Abschrecken im Inneren der Stange befindet, ablaufen kann. Bislang waren derartige Ablauflöcher für Abschreckflüssigkeiten bei derart geschmiedeten und gebogenen Endabschnitten von Stabilisatorstangen nicht bekannt. Wenngleich eine geringe Menge Öl in der Stange verbleiben mag, ist es lediglich nötig, durch einen einfachen Schüttel- oder Schwenkprozeß die Stange von etwaigem restlichen Öl zu befreien.

Keine der oben erwähnten Druckschriften zeigt eine in die Seite einer hohlen Stabilisatorstange gestanzte oder gebohrte Öffnung, die den Zweck hat, das Entfernen von Abschrecköl nach dem Abschreckvorgang zu unterstützen.

Das Abschrecken ist wesentlich für einen Warmverformungsvorgang, der gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens durchgeführt wird. Die Warmverformung, die zur Formung der Stangen notwendig ist, erfordert das Erwärmen auf spezielle Temperaturen innerhalb spezieller Zeiträume.

Das Tempern oder Anlassen nach einem Abschreck-Härten ist bei den Stabilisatorstangen notwendig, damit die gewünschten mechanischen Eigenschaften wie Härte, Duktilität und Zähigkeit des Endprodukts erreicht werden.

Bei dem vorzugsweise verwendeten Stahl handelt es sich um 25CrMo4 (AISI 4130), und mit den geeigneten Wärmebehandlungstemperaturen und -prozeduren erhält man die gewünschten metallurgischen Eigenschaften, durch die die Stabilisatorstange spezifiziert ist.

Da der Schmiedeschritt benötigt wird, um die maximale Festigkeit an den Enden zu erhalten, an denen das Ösenloch zur Befestigung der Stange am Fahrzeugrahmen gebildet wird, und weil eine minimale Anzahl von Biegeoperationen erforderlich ist, durch die von der ge wünschten Festigkeit und Stärke nichts durch Überbeanspruchung des Metalls oder durch übermäßige Verdünnung des Werkstücks eingebüßt wird, lassen sich durch das bevorzugte Verfahren Stabilisatorstangen höherer Qualität und höherer Festigkeit bei geringeren Kosten herstellen. Außerdem ergibt sich der Vorteil des Vestärkungseffekts durch die Verwendung von Ölabschreck-Verfahren in erwärmten Abschrecköl, was die Transformation von Austenit in Martensit erleichtert.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das Kaltverformen und das Verbinden durch Pressen dreier Teile vorgeschlagen wird, besteht die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stange aus einem Stück. In der speziellen Ausführungsform, bei der ein Einsatz eingeschoben wird, unterscheidet sich dieser Einsatz von beispielsweise dem in der US-PS 1,823,158 beschriebenen, bekannten Einsatz dadurch, daß der Einsatz zunächst eingeführt und der Gegenstand dann geschmiedet wird, ohne daß der Schmiedevorgang irgendeiner Weise abgeändert wird. Der Einsatz bildet mit dem Rohrteil eine Passung mit Übermaß. Kurz gesagt, sind das Schmieden der Enden mit Einsatz und das Schmieden der Enden ohne Einsatz im Rahmen der Erfindung das Gleiche, und es gibt keinerlei Erfordernisse, wonach das Metall in dem hohlen Werkstück angestaucht werden müßte, bevor der Steckeinsatz eingeführt wird. Nicht nur, daß sich der Ablauf der Vorgänge gemäß der Erfindung von dem Ablauf nach der US-PS 1,823,158 unterscheidet, sondern das Lochen der Endöffnung unterscheidet sich hinsichtlich der Abfolge von Verfahrensschritten bei der Erfindung.

Im Gegensatz zu der Bildung eines gekrümmten Körpers bei der Herstellung von hohlen rohrförmigen Stabilisatoren nach den US-Patentschriften 4,372,576, 4,378,122 und 4,429, 899 (diese wurden oben bereits erwähnt) werden erfindungsgemäß sämtliche rohrförmigen Stabilisatoren ohne Reduzierung oder Erhöhung der Wanddicke der Stabilisatorstange gebildet, ausgenommen die Stangen-Enden. Durch das Schmieden, das Verdicken und das Biegen in den von den Enden entfernten Teilen der Stabilisatorstange werden nach den letztgenannten US-Patentschriften nicht die Enden, sondern wird der Stangenkörper selbst verstärkt. Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren, welches sich für die Massenproduktion eignet und billiger durchgeführt werden kann als die bekannten Verfahren.

Da die kritischen verstärkten Bereiche der Stange an den Ösenloch-Enden benötigt werden, und da jeder Hersteller unterschiedliche Anforderungen für die Krümmung aufstellt, ist es für einen billigen Biegevorgang notwendig, verschiedene Arten von Krümmungen nach Kundenwunsch durchführen zu können, um unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Hersteller Rechnung tragen zu können. Dies ist bei den oben erwähnten bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich, da stets immer nur ein Typ einer hohlen Stabilisatorstange geschaffen wird. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Erfindung eine begrenzte Vielfalt von Krümmungen, die sämtlich einem Typ zugehören.

Das erfindungsgemäße halbautomatische Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zum Herstellen rohrförmiger Stabilisatorstangen für motorgetriebene Landfahrzeuge gehen von einem rohrförmigen Halbzeug aus, und am Ende des Herstellungsvorgangs hat man eine wärmebehandelte Stange, die zu einer Doppel-Sigma-Form gebogen ist. Rohrförmiges Halbzeug aus hochfestem, kohlenstoffarmen Stahl, der das Anlassen für den Übergang von der martensitischen Phase in die getemperte martensitische Phase erfordert, dient als bevorzugte Legierung im Rahmen der Erfindung. Eine besonders bevorzugte Legierung besitzt die Spezifikation 25CrMo4 (AISI. 4130 (US-Norm)).

Zu Beginn des Verfahrens wird das rohrförmige Produkt zu Stücken vorbestimmter Länge geschnitten und entgratet. Ein Ende der Stange wird auf eine Schmiedetemperatur von 1190° Celsius erwärmt, und dann wird die Endstruktur der Stange geschmiedet. Der gleiche Vorgang schließt sich für das zweite Ende der Stange an. Dann wird die Stange auf etwa 890° Celsius erwärmt und auf den Biegetisch gebracht, auf dem die Stange in die gewünschte Form gebracht wird. Die Stange wird dann in ein Abschrecköl gebracht, bevor die Stange auf einen Wert unterhalb der austenitischen Transformationstemperatur abkühlt. Nachdem die Stange abgeschreckt ist, wird das Abschrecköl aus der Stange ablaufen gelassen, und die Stange wird schließlich in einen Anlaßofen gebracht, in welchem sie angelassen wird, damit sie die gewünschten metallurgischen Eigenschaften annimmt. Eine Prüfung der Stangen während sämtlicher Herstellungsstufen erfolgt kontinuierlich, indem alle kritischen Abmessungen, und Eigenschaften geprüft werden.

Der Bereich der ersten Erwärmungstemperaturen von 1150 bis 1240° Celsius und das Aufheizen für den Biegetisch auf 870 bis 910° Celsius kennzeichnen die kritischen Werte für die Wärmeanforderungen an das Werkstück während verschiedener Herstellungsstufen. Zum Abflachen der Rohrenden ist die höhere Temperatur wesentlich. Eine unangemessene Verdünnung der abgeflachten Enden verursacht, daß die abgeflachten Enden in einem kritischen Bereich der Stange, nämlich dort, wo diese mit dem Rahmen des Fahrzeugs verschraubt wird, geschwächt wird. Sowohl die Breite als auch die Dicke der abgeflachten Abschnitte der Stange gewährleisten eine maximale Festigkeit, ohne dass eine unerwünschte Schwächung erfolgt, und ohne dass das Erfordernis eines seitlichen Abschneidens besteht.

Die im Anschluß an das Stanzen der Bolzen-Aufnahmeöse und an das Lochen des Abflußlochs erfolgenden Biegeschritte am Ende der Stange können das Biegen des Endes in einer Weise vorsehen, die den präzisen Spezifikationen des Abnehmers der Stabilisatorstange entsprechen. Un terschiedliche Rahmen-Abmessungen und unterschiedliche Fahrzeuge erfordern verschiedene Endabmessungen. Die einzigen Schneidevorgänge, die stattfinden, ist die Endbeschneidung, um Krümmung und Länge nach Bedarf des Abnehmers einzustellen. Spezielle Formvorgänge für die Enden des Rohrs sehen zum Beispiel vor, rohrförmige Einsätze in die offenen Enden einzuführen, um dadurch. die Querschnittsflächen an den Enden zu vergrößern. Diese rohrförmigen Einsätze gestatten das Schmieden der Enden der Stabilisatorstange ohne jegliches seitliches Schneiden unter Beibehaltung der gewünschten Ösendicke.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Werkstück, nachdem es auf dem Biegetisch geformt worden ist, in Öl abgeschreckt. Das Öl wird durch Schwingen, Schütteln oder Schwenken der geformten Stange beseitigt, so dass jegliches Öl, welches in das Innere der Stange gelangt, herausgeschüttelt wird und durch ein Ablaufloch entweichen kann, welches während des Schmidevorgangs gebildet wurde.

Schließlich wird das Produkt auf 470° Celsius bis 535° Celsius in einem speziellen Tempervorgang erwärmt, und nach 45 bis 50 Minuten erfolgt eine Umwandlung der martensitischen Phase in getempertes Martensit, welches diejenige Stahlzusammensetzung darstellt, die hervorragende physikalische Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften aufweist, ebenso wie Dauerfestigkeit, also Eigenschaften, die für Stabilisatorstangen wesentlich sind. Nach dem Abkühlen er folgt eine Abschlußprüfung des fertigen Produkts, um sicherzustellen, daß sämtliche Spezifikationen des Herstellers für die Stabilisatorstangen erfüllt sind.

Zusätzlich zu dem Verfahren des Umwandelns rohrförmigen Halbzeugs in einen fertigen Stabilisator erfolgen spezielle Bearbeitungsvorgänge in Form von Fließpressen, bevor die Enden der Stabilisatorstange geschmiedet werden, oder bevor rohrförmige Einsätze in die Enden der Stange eingeführt werden. Beide Vorgänge erhöhen die Wandstärken der Enden und stellen zusätzliches Material für den Schmiedevorgang zur Verfügung.

Eine Vielfalt verschiedener Wanddicken, erzielt durch Fließpressen oder durch Einführen verdickter Rohrstücke, dient dazu, einer Vielfalt unterschiedlicher Erfordernisse für unterschiedliche Fahrzeugtypen Rechnung zu tragen. Bei solchen Fahrzeugen kann es sich um kompakte Fahrzeugtypen, um grobe Fahrzeuge für die Beförderung mehrerer Personen, um Lastkraftwagen, um Schwerlastkraftwagen und dergleichen handeln.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, welches aufeinanderfolgende Schritte bei der Herstellung einer Stabilisatorstange veranschaulicht,
2 eine Teil-Seitenansicht einer rohrförmigen Stange vor der Verarbeitung,
3 eine vergrößerte Querschnittansicht der Stange, betrachtet entlang der Linie 3-3 in 2,
4 eine diagrammähnliche Darstellung einer Fördereinrichtung und eines Schlitzofens, die zum Erwärmen der Stangenenden dienen,
5 eine Teil-Schnittansicht der zum Abflachen der Stangenenden verwendeten Form,
6 eine Teil-Schnittansicht einer Anordnung zum Stanzen einer Öffnung durch die abgeflachten Enden und zum Lochen eines Ablauflochs in eine Wand der rohrförmigen Stange,
7 eine Draufsicht auf das Ende einer Stange nach einem Schneidvorgang,
8 eine vergrößerte Stirnansicht der Anordnung nach 7, betrachtet von links,
9 eine perspektivische Teildarstellung eines abgebogenen Endes einer Stange,
10 eine teilweise geschnittene Ansicht der Formen zum Abflachen des zweiten Endes der Stange, deren erstes Ende bereits abgeflacht ist,
10A eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Stangenendes, wobei die nicht-abgefaste Öffnung des abgeflachten Endes gezeigt ist,
10B eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Abschnitts gemäß 10A, wobei die Öffnung jedoch beidseitig abgefasst ist,
11 eine Vorderansicht eines Biegetisches,
12 eine Rückansicht des Biegetisches,
13 eine vergrößerte horizontale Teil-Schnittansicht entlang der Linie 13-13 in 11, wobei die Biebeambosse in ihren zurückgezogenen Stellungen dargestellt sind,
14 eine Teil-Vorderansicht der Ambosse in deren ausgefahrenen Stellungen,
15–23 jeweils ein spezielles Stadium im Verlauf der aufeinanderfolgenden Schritte bei der Biegung der Stabilisatorstange,
24 eine schematische Skizze der Hydraulikschaltung des Biegetisches,
25 eine diagrammähnliche, teilweise geschnittene Seitenansicht eines Abschrecktanks, wobei der Schwenkarm zum Absenken der fertig geformten Stabilisatorstange in das Abschrecköl ebenso gezeigt ist wie die Einrichtung zum Schwingen oder Schwenkender fertigen Stange, um möglicherweise vorhandenes Abschrecköl aus der Stange zu entfernen,
26 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Schwenkarms, wobei der Arm sich in der angehobenen Stellung befindet, in der seine Klauen zur Aufnahme einer Stabilisatorstange geöffnet sind, bevor diese in das Abschrecköl eingetaucht wird,
27 eine vertikale Querschnittsansicht durch den Anlaßofen-Förderer entlang der Linie 27-27 in 25,
28 eine diagrammähnliche, teilweise geschnittene Darstellung einer Vorrichtung zum Einführen eines Verstärkungseinsatzes in die Enden des rohrförmigen Werkstücks,
29 eine vergrößerte Stirnansicht einer Kassette, die zur Ausgabe von Innenverkleidungseinsätzen dient,
30 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht des Endes des rohrförmigen Werkstücks mit eingesetztem Einsatz vor dem Schmiedevorgang,
31 eine Teil-Längsschnittansicht der Formen zum Abflachen der Enden des rohrförmigen Werksstücks mit darin eingesetztem Verstärkungseinsatz,
32 eine vertikale Teilschnittansicht einer Anordnung zum Stanzen einer Öffnung durch das abgeflachte Ende des rohrförmigen Werkstücks,
33 eine Teil-Draufsicht des fertigen, abgeflachten Endes eines rohrförmigen Werkstücks mit darin befindlichem Einsatz,
34 eine vergrößerte Stirnansicht des abgeflachten Ende des Werkstücks, betrachtet von links in 33,
35 eine teilweise geschnittene vertikale Teil-Ansicht einer Vorrichtung zum Fließpressen des Endes eines rohrförmigen Werkstücks, wobei das entgegengesetzte Ende des Werkstücks in einem schwenkbaren Gegenanschlag aufgenommen ist,
36 eine ähnliche Ansicht wie 35, wobei jedoch der Fließpreß-Reduzierring auf den Reduzierklauen vorgerückt ist, um den Wandbereich des Endes des rohrförmigen Werkstücks zu strecken und zu komprimieren,
37 eine vergrößerte Querschnittsansicht des rohrförmigen Werkstücks entlang der Linie 37-37 in 36,
38 eine geschnittene Teil-Seitenansicht, die die Formteile zum Abflachen des gepreßten Endes des rohrförmigen Werkstücks veranschaulichen,
39 eine vertikale Teil-Schnittansicht einer Vorrichtung zum Stanzen einer Öffnung durch das abgeflachte Ende und zum Lochen eines Ablauflochs in eine Wand des rohrförmigen Werkstücks, und
40 eine vergrößerte Teil-Draufsicht auf ein fertiges Ende des rohrförmigen Werkstücks.
Das Blockdiagramm nach 1 veranschaulicht die aufeinanderfolgenden Schritte, die bei der Herstellung einer Stabilisatorstange gemäß der Erfindung durchgeführt werden. Nach dem dargestellten Ablaufplan werden folgende vier Schritte durchgeführt:

i) Anlieferung und Bereitstellung
ii) Schmieden der Rohrenden,
iii) Bearbeitung am Tisch, und
iv) Anlassen.

In der Stufe i) werden die Schritte "Anlieferung und Bereitstellung" durchgeführt, um das Werkstück für die anschließenden Bearbeitungsstufen bereitzustellen. Jedoch handelt es sich hier auch um ein Mittel zum Koordinieren der Anlieferung und der Bereitstellung des rohrförmigen Halbzeugs 50 für die Stufe ii). In der Stufe ii) werden der erste und der zweite Schmiede- und Preßvorgang durchgeführt, wobei das neue Endbereich-Erwärmen und das Abflachen durchgeführt werden, zunächst an einem Ende 52 des Werkstücks, anschließend am anderen Ende 52 des Werkstücks 52.
Die nächsten Stufen, nämlich die Stufen iii) und iv) nach 1, stellen Biegetisch-Schritte sowie Abschreck-Vorgänge dar, bei denen die Stabilisatorstange mit den gelochten und abgeflachten Enden durch Pressen auf dem neuen Biegetisch warmverformt werden, um eine zusammengesetzte Struktur mit einer doppelten sigmaförmigen Krümmung zu erhalten. In der Stufe iv) erfolgt das kritische Anlassen bei Temperaturen von 470° Celsuis bis 535° Celsius während einer Dauer von 45 bis 50 Minuten, um sicherzustellen, daß die Umwandlung von Martensit in angelassenes Martensit stattfindet und damit die geforderte Härte, Zähigkeit und Dauerfestigkeit sowie Steifigkeit der fertigen Stabilisatorstange erzielt werden.
Wie außerdem in 1 auf der linken Seite des Blockdiagramms gezeigt ist, erfolgt eine spezielle Prüfung und ein Fixieren eines rohrförmigen Einsatzes in den Enden des rohrförmigen Werkstücks während des Anfangs der Stufe ii), in der das Abflachen und das Schmieden der Rohrenden stattfinden. Dieser Vorgang dient zur Schaffung einer signifikanten Erhöhung der Querschnittsfläche der abgeflachten Enden als Ergebnis des Abflachens des rohrförmigen Einsatzes zusammen mit dem Abflachen der Enden des rohrförmigen Werkstücks. Zusätzliche, spezielle Bearbeitungsvorgänge können außderdem stattfinden, zum Beispiel das Fließpressen, wie es unten bei der Erläuterung bevorzugten Ausführungsbeispiele noch im einzelnen beschrieben wird.
Das Blockdiagramm nach 1 veranschaulicht den Aspekt der Produktionssteuerung, bei der sämtliche angelieferten Rohlinge registriert werden, Aufzeichnungen über die Anlieferung während des gesamten Bearbeitungsvorgang geführt und aktualisiert werden, und die Steuerung der Prozesse mit den Aufzeichnungen koordiniert wird, um eine maximale Arbeitseffizienz des Personals zu ermöglichen, ohne gleichzeitig das Personal durch Überwachungsarbeiten zu sehr zu belasten.
i) Anlieferung
In der ersten Stufe der Transport-Anlieferung, der Stufe i), wird das empfangene rohrförmige Material zu geeigneten Längen geschnitten. Sämtliche Produkte einer Größe können zusammen gespeichert, werden und markierte Bündel zeigen Größe, Ursprung, Identifizierung der Losnummer, Prüfberichte und dergleichen an. Vorzugsweise werden die Bündel in Stahlgabeln abgelegt, und beim Einführen in die Schnellerwärmungs-Stufen des Schlitzofens nach Stufe ii) werden die Bänder entfernt. Es werden Gabeln verwendet, die die Bündel halten, bis die Bänder durchgeschnitten und entfernt sind, und jede Gabel kann zwei oder drei Bündel enthalten.
ii) Schmieden der Rohrenden
Die Zufuhr der Werkstücke ist an der Eingangsseite eines Schlitzofens in 4 dargestellt, und die rohrförmigen Halbzeug-Rohrstücke 50 nach 2 und 3 bewegen sich auf dem durch einen Motor 56 angetriebenen Förderer 54 durch den Schlitzofen, so daß mindestens 9 Zoll (etwa 23 cm) der Enden jedes Werkstücks 50 schnell auf eine Schmiedetemperatur von 1150° Celsius bis zum 1240° Celsius gebracht werden, was den wesentlichen Temperaturbereich zum Erwärmen der Enden vor dem Schmiedevorgang darstellt. In 4 ist das linke Ende des Materials 50 für den Erwärmungsschritt, in 5 das Abflachen der Enden in der Form 60 zur Bildung eines abgeflachten Endes 52 dargestellt.
Der Schlitzofen nach 4 erhöht die Temperatur sehr rasch innerhalb einer Zeitspanne, die ausreicht, um die Vorschubgeschwindigkeit des Förderers 54 durch den Ofen so einzustellen, daß die Minimaltemperatur von 1150° Celsius in der Zeit erreicht wird, bis das Werkstück 50 den Schlitzofen verläßt. Wie in 5 gezeigt ist, ist das Ende des Rohrs 50 bei 52 abgeflacht, und die beibehaltene Wärme unterstützt den Schmiedevorgang.
Wichtig ist, daß während des Schmiedens in der Form 60 zur Bildung des abgeflachten Endes die Querschnittstemperatur im wesentlichen gleichförmig bleibt. Diese Temperatur-Gleichförmigkeit wird in dem Schlitzofen nach 4 erreicht, und sie ist wesentlich für ein richtiges Schmieden und Abflachen des Werkstücks 50 in der Form. Da die Temperatur des Ofens thermostatisch so gesteuert wird, daß die Temperatur in dem Ofen niemals unter 1150° Celsius abfällt, wird eine angemessene Wärmeaufnahme seitens des Endes des Werkstücks 50 gewährleistet, um eine ausreichende Menge zum Abflachen ohne unerwünschtes Verdünnen zu erreichen. Die Bedienungsperson stellt die Geschwindigkeit des Förderers so ein, daß eine Ansammlung von für das Schmieden bereiter Stangen gewährleistet ist, welche mit dem Abflachvorgang nach 5 in Einklang steht.
Die in den 5 und 6 dargestellten Schmiede- und Lochformen dienen zum Schmieden bzw. zum Lochen. Das Abflachen nach 5 dient zur Schaffung eines abgeflachten Endes 52 durch die Form 60, woraufhin sich rasch ein Stanzen und ein Lochen gemäß 6 anschließt. Die Stanze 62 schneidet eine Öse 66, und die Stanze 64 locht die Seite des Werkzeugs 50 zur Schaffung eines Ablauflochs 68.
In einem Beispiel erfolgt die Bearbeitung derart, daß ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 3 cm (1,181 Zoll) und einem Innendurchmesser von 2,28 cm (0,898 Zoll) in der Form zu einem Abschnitt abgeflacht wird, dessen Stärke 0,719 cm (0,283 Zoll) beträgt.
In einem weiteren Beispiel könnte die Breite mit 4,506 cm (1,774 Zoll) angegeben werden, wobei die Dicke 40,661 cm 0,260 Zoll beträgt.
Diese beiden Beispiele veranschaulichen das Ergebnis des Abflachens des Rohrendes, bei dem die Dicke und die Breite sich beide vorab derart festlegen lassen, dass das Abflachen des Endes 52 in der Form 60 derart erfolgt, daß jegliches Seitenschneiden vermieden werden kann.
Bei der Auswahl der oben erwähnten Beispiele kann das Schmieden selbstverständlich in einer Reihe von Durchgängen erfolgen. Wie 5 und 6 zeigen, sind zwei Durchgänge vorgesehen, wobei im ersten Durchgang eine Kompression und im zweiten Durchgang das Lochen und Stanzen erfolgen. In einem dritten Durchgang kann eine Biegung in dem gelochten und gestanzten abgeflachten Ende 52 geschaffen werden. Das abgebogene Ende 52 ist in 9 dargestellt.
Das Lochen nach 6 führt zur Bildung eines kreisförmigen Lochs, wie es in 7 gezeigt ist, und das eine Öse 66 bidet, sowie zu einem kreisförmigen Loch, welches das Ablaufloch 68 bildet.
In der Ansicht nach 7 ist erkennbar, daß der Abschnitt 70 während eines schneidvorgangs mit herkömmlichen Schneidformen (nicht dargestellt) abgeschnitten wird. Zweck dieses Schneidvorgangs ist die Schaffung einer gewünschten endseiti gen Abrundung des abgeflachten Endes 52, wenn dies und wie dies vom Hersteller gefordert wird. Ein anderer Hersteller kann möglicherweise verlangen, daß die Kante mit dem intakten Endstück 70 geliefert wird, so daß in diesem Fall die Stabilisatorstange mit. rechteckigem Endteil ausgeliefert wird.
Bei einer modifizierten Form des Stanzvorgangs gemäß 10A und 10B ist gemäß 10A keine Abfasung vorgesehen, während bei der Öse nach 10B eine doppelte Abfasung 78 auf einander abgewandten Seiten der Öse vorgesehen ist. Die (nicht gezeigte) Abfasungs-Form ist so ausgebildet, dass auf beiden Seiten eine gewünschte Eindringtiefe erzielt wird, wie aus 10B hervorgeht. Die Abfasung stellt einen Aspekt des Herstellungsvorgangs dar, der der Erzeugung der Abrundung gemäß 7 ähnlich ist, in dem diese Besonderheiten nach Kundenwunsch berücksichtigt werden.
Wie 10 zeigt, ist ein Träger 72 mit einem Zentrierpfosten 74 vorgesehen, der dazu dient, das eine, bereits abgeflachte Ende des Werkstücks 50, welches mit der Öse 66 ausgestattet ist, so zuhalten, daß das Werkstück, dessen 9 Zoll (etwa 23 cm) langer anderer Endabschnitt (der auf 1150 bis 1240° Celsius aufgeheizt ist, in der Form 60 zu dem abgeflachten Ende 52 zusammengepreßt wird. Auf diese Weise wird die Folge von Durchgängen nach 5 und 6 für das andere. Ende des Werkstücks 50 jeweils wiederholt, um Ösen 66 sowie Ablauflöcher 68 schließlich an beiden Enden zu erhalten.
Die Orientierung der Ösen-Ebene an dem einen Ende, d.h. gemäß Darstellung am linken Ende, wird durch den in 10 dargestellten Träger 72 unterstützt. Auf diese Weise erhält man ein Produkt in Form eines gestreckten Werkstücks 50 mit abgeflachten Enden 52 an beiden Seiten sowie mit je einer Öse 66 und einem Ablaufloch 68 an den Enden, die miteinander ausgerichtet sind, und wobei die Ablauflöcher 68 beide nach oben weisen, wie in den 9 und 10 zu sehen ist. Es kann jedoch Fälle geben, in denen es zweckmäßig ist, die Ablauflöcher 68 an entgegengesetzten Seiten der Stange vorzusehen.
Wie oben erwähnt wurde, wird von seiten des Kunden häufig verlangt, dass die Enden in einem vorbestimmten Winkel abgebogen sind, so dass das abgebogene Ende 52 mit einem Schraubenbolzen am Fahrzeugrahmen befestigt werden kann. In diesem Fall werden die Enden in einem weiteren Durchlauf gebogen, nachdem die Öse 66 und das Ablaufloch 68 ausgebildet worden sind.
iii) Bearbeitung am Biegetisch
Nach dem Stanzen, Lochen und Abfasen, das gemäß den 4 bis 10, 10A und 10B durchgeführt wird, je nach Kundenwunsch, erfolgt als nächstes das Biegen auf dem Biegetisch, wie es in den 11 bis 13 dargestellt ist. Dieses Biegen hat den Zweck, eine doppel-sigma-förmige Stange mit abgeflachten Ösen-Enden zu erhalten. Bei diesem Vorgang nimmt ein Bedienungsmann das Zwischenprodukt gemäß 10, erwärmt es in einem Erwärmungsofen auf eine kritischen Temperatur von 870° Celsius bis 910° Celsius, um es dem Biegetisch 100, der in 11 dargestellt ist, zuzuführen. Der Biegetisch besteht im wesentlichen aus einer etwa 2,5–5 cm (1–2 Zoll) dicken Stahlplatte, die etwa 1,25 m (50 Zoll) hoch und 2 m (80 Zoll) breit ist und auf einem Gerüst steht, wie es in den 11 und 12 dargestellt ist. Bei der Darstellung nach 11 und 12 sind die Zylinder des Biegetisches nicht aktiv. Das Biegen erfolgt stufenweise. Zunächst wird eine trapezförmige Stange geformt, und dann wird diese Stange in einem zweiten Biegeschritt in eine doppel-sigma-förmige Form gebracht.
11 bis 23 zeigen verschiedene Ansichten des Biegetisches, der von einem einzelnen Bedienungsmann bedient wird, um die doppel-sigma-förmige gekrümmte Stabilisatorstange zu erhalten. Die Stangen müssen über ihre gesamte Länge in einem (nicht gezeigten) Erwärmungsofen angewärmt werden, um eine Reihe von auf die kritische Temperatur von 870 bis 910° Celsius aufgeheizten Stangen in zeitlicher Abfolge, die durch den Bedienungsmann am Biegetisch gesteuert wird, zuzuführen.
11 zeigt in perspektivischer Ansicht den Biegetisch 100, der mit einem Startschalter in Form eines Fußschalters 101 ausgestattet ist. Die Bedienungsperson betätigt den Schalter, um den Biegevorgang einzuleiten. Dies geschieht durch Bewegung der Zylinder 114, die mit Ambossen 106 zusammenwirken. Die Zylinder bringen die Stange in die trapezförmige Gestalt. Anschließend werden Zylinder 130 betätigt, die jeweils mit einem Grenzschalter 134 ausgestattet sind und jeweils eine Formrolle betätigen. Die den Zylindern 114 zugeordneten Rollen sind Rollen 122, die ein zeitlich abgestuftes Biegen des ersten Biegevorgangs bewirken.
Die rohrförmige Stange wird als Werkstück 50, aufgeheizt auf 870 bis 910° Celsius, stufenweise gebogen, wie dies in den 15 bis 23 dargestellt ist. Die erwärmte rohrförmige Stange nach 16 ist mit ihrem einen, linken Ende in Anlage an einen Anschlag-Halter 127, und ihr Mittelabschnitt ist in der Tischmitte gegen Ambosse 106 gedrückt. Die Ambosse 106 in der Mitte des Biegetisches sind miteinander über eine Scheibe 102 verbunden. Die Ambosse werden nach außen bewegt, wie, es in 17 veranschaulicht ist.
Im Schritt i) des Biegevorgangs zur Erzielung der trapezförmigen Werkstücke beginnt gemäß 15, wonach der Tisch 100 zur Aufnahme einer aus dem Ofen kommenden warmen Stange 50 bereit ist.
Nach 16 liegt das Ende 52 an dem Anschlag 127 um eine Anfangs-Längeneinstellung und eine Winkelorientierung der warmen Stange bezüglich der Ambosse 106 zu erreichen und die Stange gegen die Ambosse zu drücken. Dies ist der Schritt ii).
Im anschließenden Schritt iii) nach 17 werden die Ambosse auseinandergefahren und in eine voneinander beabstandete Position gebracht.
Im Schritt iv) nach 18 bewegt sich ein Klemm-Amboß 108 durch hydraulische Betätigung eines Zylinders 110 nach unten, wodurch der Mittelabschnitt der erwärmten Stange 50 fest gegen die Oberseite der Ambosse 106 gedrückt wird. Nach 18 wird die Mitte der Stange von dem Klemm-Amboß gehalten, während die Enden der Stange für das Biegen und Krümmen der Stange für die Doppel-Sigma-Form bereit sind.
Im Schritt v) wird die Formung zur Doppel-Sigma-Form begonnen, wie in 19 gezeigt ist. Dabei werden trapezförmige Seitenstücke durch hydraulische Betätigung der Zylinder 114 geformt, welche Formrollen 122 gegen die warme Stange 50 drücken, welche gegen die Ambosse 106 gepreßt wird. Nach 19 befinden sich die. Rollen 122 oberhalb der gekrümmten Außenseiten der Ambosse 106 um die warme Stange 50 nach unten gegen die Ambosse 106 zu drücken, während der Mittelabschnitt der warmen Stangen 50 im oberen Abschnitt der Trapezform bleibt. Die Andrückwirkung der Rollen 122 verursacht eine nach unten gerichtete Biegebewegung, die der Kontur der gekrümmten Außenflächen der Ambosse 106 folgt.
Gemäß der Anordnung nach 20 hat im Schritt vi) die Stange die Gestalt eines Trapezes mit abgeschrägten Seitenteilen. Der Schritt vi) besteht darin, daß die Rollen 122 zurückgezogen werden, die Zylinder 124 ausgefahren werden und mithin die Rollen 126 ebenfalls ausgefahren werden, ohne daß die Rollen miteinander kollidieren. In 20 ist das Ende der Biegebewegung der Trapezform dargestellt. Schritt vii) gemäß 21 sieht vor, daß die Biegebewegung der Zylinder 130 begonnen wird. Dargestellt sind die Bewegungen zum Bilden der Enden der sigmaförmigen Abschnitte, die gebildet werden durch die Formrollen 132, welche von den Zylindern 130 hydraulisch betätigt werden. Diese Rollen wirken auf die Innenseiten der warmen Stange 50 ein, und zwar links und rechts gleichzeitig. Die Rollen 126 liegen gegen die unteren gekrümmten Seiten der Ambosse 106 an, ausgerichtet mit den Rollen 132, so daß die genannten Rollen gegeneinander wirken und dadurch die Stange so erfassen, daß die sigmaförmigen Biegungen an jeder Seite der Stabilisatorstange entstehen. Diese Formung der zwei sigmaförmigen Biegungen links und rechts an der Stange 50 geschieht im Schritt viii), der am besten in 22 veranschaulicht ist. 22 zeigt, dass, wenn die Zylinder 130 erst voll ausgefahren sind, sich die Zylinder 136 so erstrecken, daß sie die Enden der Stabilisatorstange in der richtigen Orientierung formen.
23 zeigt die Zylinder, wie diese in ihrer jeweiligen Ausgangsstellungen zurückkehren.
Der Zylinder 110 betätigt den Grenzschalter 120 und wirkt mit den Ambossen 106 in der in den 11 und 15 bis 23 dargestellten Weise zusammen. In ähnlicher Weise wird der Grenzschalter 120 von dem Zylinder 118 betätigt, wie in den 12 und 15 bis 23 zu sehen ist. Auch wird der Grenzschalter 128 durch den Zylinder 124 betätigt, wie in den 11 und 15 bis 23 zu sehen ist. Als Ergebnis des Zusammenwirkens der Ambosse 106 und der Zylinder drücken die Blöcke 138 an den Enden der Kolbenstangen des Zylinders 136 gegen die Enden der Stange 50, wie in den 11 und 15 bis 23 zu sehen ist.
In 17 sind die Ambosse 106 in eine beabstandete Lage ausgefahren, wie auch aus 14 hervorgeht. In den 13 und 16 sind die Ambosse zurückgezogen.
Der Aufbau der Ambosse 106 im Einzelnen ist am Besten aus den 13 und 14 ersichtlich. Diese Figuren zeigen die Beziehung zwischen den Ambossen 106 und dem Biegetisch 100 in zurückgezogener bzw, in ausgefahrener Stellung. Wie oben erläutert wurde, entspricht die ausgefahrene Stellung der Ambosse 106 dem Schritt ii) nach 17, während die Ausgangsstellung der Ambosse nach 13 dem in 15 veranschaulichten Schritt i) entspricht. Im Schritt ii) wird durch das Zurückziehen des Zylinders 104 eingeleitet, welcher die Ambosse 106 mittels eines Gestänges 107 und durch die Drehung der Scheibe 102 auseinanderfährt. Nach dem vollständigen Zurückziehen des Zylinders 104 wird der Grenzschalter 105 aktiviert, der den Anfangsschritt iii) oder das Ausfahren des Zylinders 110 verursacht.
Wie in den 13 und 14 zu sehen ist, bildet eine Welle 103 die Drehachse für die Scheibe 102 und ermöglicht das Mitwirken eines Spannschlosses 109 bei der Drehung der Scheibe 102. Das Spannschloß 109 gestattet außerdem das vollständige Zurückziehen des Zylinders 104 zum Betätigen des Grenzschalters.
Die Synchronisation der fünf Paare von Form- und Betätigungszylindern 114, 118, 124, 130 und 136, sowie des Zylinders 104, der die Scheibe 102 nach 13 betätigt, und des Klemmzylinders 110, der den Klemmvorgang durchführt, läßt sich aus 24 erkennen, die die hydraulische Schaltung für den Biegetisch 100 veranschaulicht. Der Zylinder 104 und der Zylinder 110 sind jeweils Einzelzylinder, die dazu dienen, das Werkstück festzuklemmen bzw. die Ambosse 106 auseinanderzufahren oder zusammenzuziehen, wie in 14 gezeigt ist. Wie in den 15 und 16 dargestellt ist, hält der Zylin der 110 die Klemmvorrichtung 108 nach unten, um das warme Werkstück 50 gegen die Ambosse 106 zu drücken. Die Hydraulikschaltung nach 24 enthält ein Reservoir 140, welches das Hydraulikfluid für das System liefert, zum Beispiel Hydrauliköl. Das Öl wird von einem Sieb 142 gefiltert und von einer Pumpe unter Druck gesetzt. Ein Motor 144 betätigt eine Pumpe 148, so daß das Hydraulikfluid der Schaltung unter Druck an einem Druckmeßgerät 158 vorbei in eine Verteilerleitung 160 gelangt, aus der die fünf Paare von Form- und Betätigungszylindern 140, 118, 124, 130 und 136 sowie die Einzel-Zylinder 104 und 110 (Scheiben-Betätigungszylinder und Klemm-Zylinder) für die Amboßvorrichtung gespeist werden, damit die Zylinder gemäß 13 arbeiten.
Der Scheiben- oder Platten-Betätigungszylinder 104 und der Klemm-Zylinder 110 sorgen für das Zurückziehen und das Expandieren der Klemmvorrichtung für die warme Stange 50 und die Anordnung der Stange, wie es in den 13, 14 und 15 dargestellt ist, welche den mechanischen Amboß-Betrieb und die Steuerungen beim Klemmvorgang veranschaulichen. Aufgrund des elektrischen Kontakts bei der Betätigung des Grenzschalters 105 (14) gibt es eine exakte Steuerung des Klemmvorgangs in Synchronisation mit der Druckerzeugung in dem Hydrauliksystem und in Synchronisation mit den Biegeschritten. Das Halten, das Biegen und Formen und das Loslassen in den einzelnen Verarbeitungsschritten werden gesteuert durch den hydraulischen Druck, welcher abhängig von verschiedenen Stabilisatorformen variiert. Die hydraulische Anlage nach 24 besitzt außerdem im Einlaßbereich einen Bypaß (Nebenschluß) in der Verteilerleitung 160. Dieser Nebenschluß ist als Leitung 152 dargestellt. Außerdem ist ein Druckreduzierventil 154 vorgesehen, um sicherzustellen, daß sich in der Verteilerleitung 160 keine zu hohen Drücke einstellen, und daß sämtliche Zylinder richtig arbeiten. Das Druckmeßgerät 158 und das Druckentlastungsventil 154 sind mit der Eingangsleitung 150, die Verteilerleitung 160 der hydrauli schen Schaltung nach 24 speist, verbunden.
Zuführleitungungen 162 verbinden jedes der fünf Paare von Betätigungs- und Formzylindern sowie die Zylinder 104 und 110 mit der Verteilerleitung 160. Eine Rücklaufleitung 168 verläuft benachbart und parallel zur Verteilerleitung 160. Eine Anschluß-Rücklaufleitung 170 ist in 24 rechts unten dargestellt. Ablaufleitungen 166 verbinden jedes der Zylinder-Paare 114, 118, 124, 130 und 136 sowie den Zylinder 104 und den Zylinder 110 mit der Rücklaufleitung 168. Die Rücklaufleitung 168 besitzt ein Kühlsystem mit einem Filter 172, einem Ölkühler 174, einem Bypaß 176 und einem Sperrventil 178 in dem Bypaß. Das Rücklaufleitungs-Kühlsystem bringt das Öl in das Reservoir 140 zurück. Die Verteilerleitung 160 und die Rücklaufleitung 168 sind parallele Leitungen zum Zuführen, Rückführen und Kühlen des Öls. Das Zuführen geschieht über die gemeinsame Verteilerleitung 160 über, die Rohre 162 direkt zu dem Steuerventil 164, welches in jedem der fünf Paare von Betätigungs- und Formzylindern vorhanden ist. Die Direktsteuerungsventile 164 steuern nicht nur die Zylinderbetätigung durch einströmendes Fluid, zum Beispiel Öl, in die Zylinder über die Leitung 162, sondern sie Steuern außerdem den Abfluß des Fluids aus dem Zylinder über die Ablaufleitung 166. In 24 sind mit Pfeilen die Flußrichtungen des Fluids in den verschiedenen Stellungen der Ventile 164 dargestellt. Die. Pfeile nach unten bedeuten das Ablaufen des Fluids aus dem Zylinder. Gekreuzte Pfeile bedeuten, daß das Ventil 164 den Fluidstrom in beide Richtungen ermöglicht.
Die Synchronisation der Ablauffolge der Ventilbetätigungen zur Steuerung der Synchronisation der mechanischen Bewegung der einzelnen Zylinder-Paare läßt sich ersehen, wenn man die in den 15 bis 22 dargestellten acht Verarbeitungsschritte nachvollzieht, die oben bereits erläutert wurden.
Kurz gesagt: Die erste Sequenz umfaßt die Schritte i) bis iii), in denen die warme Stange 50 auf dem Biegetisch 100 aufgenommen wird und an dem Anschlag 127 positioniert wird, um zunächst ausgerichtet und festgeklemmt zu werden, was durch den Klemmzylinder 110 geschieht. Der Zylinder 110 bringt die Klemmstange 108 zur Anlage am mittleren Abschnitt der warmen Stange 50, so dass durch die Beendigung des Schritts iii) der Scheiben-Betätigungszylinder 104. die Ambosse 106 aufgespreizt hat, wie 17 zeigt. Im nächsten Schritt werden die Rollen 126 von den Zylindern 124 betätigt, um die Enden des warmen Werkstücks 50 auf beiden Seiten der Klemmvorrichtung 108 und des Amboßes 106 anzudrücken. Der Anschlag 127 steht fest mit dem linken Ende des Werkstücks 5 in Eingriff und bewirkt die End-Ausrichtung.
In der nächsten Sequenz von Verarbeitungsschritten zur Bildung der Trapezform werden die Zylinder 104 benötigt. Sie bewirken das Biegen und das Anpressen der Rollen 122 auf gegenüberliegenden Seiten der Klemmstange 108, mit der Folge, dass das warme Werkstück in seinem mittleren Abschnitt die gestreckte Form beibehält, um die Oberseite des Trapezes zu bilden, während die zwei Seiten mit jeweils gleicher Länge an den gestreckten oberen Teil anschließen, indem sie symmetrisch in Form von Trapez-Schrägseiten geformt werden. Gleichzeitig drücken die Rollen 122 und die Zylinder 124 nach vorne und biegen das warme Werkstück von den Rollen 126 fort. Diese zweite Sequenz umfaßt die Schritte iii), iv), v) und vi) nach den 18, 19 und 20, und sie beginnt mit dem Ausfahren des Zylinders 114, wenn die Zylinder 124 zurückgezogen sind. Die Rolle 122 biegt das Werkstück 50 derart, dass dieses die Form des Ambosses 106 annimmt. Nach vollständigem Ausfahren des Zylinders 114 zieht der Zylinder 118 die Rolle 122 zurück, woraufhin sich die nächste Sequenz von Bearbeitungschritten anschließt.
Die dritte Sequenz umfaßt die Schritte vii) und viii) nach den 21 und 22. Danach drücken die Rollen 126 gegen die Trapez-Seiten des warmen Werkstücks 50 auf beiden Seiten nach innen, und anschließend werden die Rollen 132 gegen den Bodenabschnitt der Seiten gezogen, um die doppel-sigma-förmige Gestalt des warmen Werkstücks 50 zu erhalten. Der letzte Schritt ist das Ausfahren des Zylinders 126 und das damit einhergehende Ausfahren des Ambosses 106 zur Formung des warmen Werkstücks 50.
In den 25 bis 27 sind die kritischen Abschreck- und Kühlschritte dargestellt, die sich an die Bearbeitung am Biegetisch anschließen, d.h. durchgeführt werden, nachdem das warme rohrförmige Werkstück 50 auf dem Biegetisch 100 gebogen. wurde. Die rohrförmige, sigmaförmig gebogene Stange, die von dem Biegetisch 100 kommt, wurde zuerst an ihren Enden vor dem Schmiedevorgang auf eine Temperatur von 1150° Celsius bis zu 1240° Celsius erwärmt, und die Enden wurden abgeflacht, ohne dass dabei eine nennenswerte Verdickung des Materials eintrat. Anschließend wurden die Enden gegebenenfalls beschnitten. Vor dem Bearbeitungsvorgang auf dem Biegetisch wurde das die abgeflachten Enden aufweisende Werkstück auf die kritischen Temperaturen von 870° Celsius bis 910° Celsius gebracht, damit die Biegevorgänge auf dem Biegetisch in drei Sequenzen stattfinden konnten, nämlich Festklemmen des Werkstücks, Bringen des Werkstücks in eine trapezförmige Gestalt und schließlich Biegen in Doppel-Sigma-Form.
Das Abschrecken, welches sich an die oben erläuterte Sequenz von Verarbeitungsschritten anschließt, verringert die Temperatur auf etwa 90° Celsius. An das Abschrecken schließt sich das Anlassen während einer kritischen Zeitspanne von 45 bis 50 Minuten an, damit die Transformation von Martensit in angelassenes Martensit stattfindet. Die Übergangstemperatur für den Übergang von Martensit in getempertes Martensit beträgt zwischen 470° Celsius und 535° Celsius.
Das Werkstück 50 auf dem Biegetisch 100 besitzt eine Temperatur von etwa 760° Celsius bis hinab zu etwa 700° Celsius, wenn das Werkstück in den Abschreckbehälter 196 gelangt, der in 25 gezeigt ist. Der Abschreckvorgang beginnt damit, dass das Werkstück 50 in einem Schwenkarm 180 in den Abschreckbehälter 196 nach 25 geleitet wird, in welchem der Abschreckölspiegel automatisch auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Das Werkstück 50 wird von dem Biegetisch entfernt und zuerst von Klauen 186 des Förderers im Mittelbereich des Werkstücks erfaßt. Der Schwenkarm 180, der mit einer Klaue 181 ausgestattet ist, die das Werkstück ergreift, trägt die gebogene warme Stange zu einer Klemm-Klaue 186, die in das Öl eingetaucht ist. Die Klaue 181 am Schwenkarm 180 läßt dann die Stange los, und die Klemm-Klaue 186 rückt vor, um die Stange vollständig in das Abschrecköl einzutauchen. Der Schwenkarm 180 und die Klemm-Klaue 186 sind beide in 25 dargestellt.
Der Schwenkarm 180, der die Mitte des Werkstücks 50 durch Schließen der Klauen 181 ergreift, und die seitliche Bewegung des Schwenkarms sind in 25 durch einen Pfeil kenntlich gemacht. Die rechts in 25 dargestellte Gabel 190 wird dazu benutzt, das Öl aus dem Werkstück 50 ablaufen zu lassen. Sie wird von einer Bedienungsperson betätigt. Die Wirkung der mit dem Schwenkarm 180 zusammenwirkenden Klauen 181 ist auch in 26 dargestellt, aus der auch die Aufrechterhaltung des Ölspiegels hervorgeht.
Nach 25 dient ein Grenzschalter 198 dazu, den Abschreck-Zyklus, bei dem das Werkstück den Abschreckbehälter 196 durchläuft, einzuleiten. Während das warme Werkstück den Abschreckbehälter durchläuft, bringt das Öl die Werkstücktemperatur rasch auf einen verringerten Wert von unter 90° Celsius. Dies dauert etwa vier Minuten.
25 zeigt außerdem in Seitenansicht den Förderer, der die Stangen 50 bei deren Durchlauf durch, den Abschreckbehälter 196 aufnimmt. Eine Förderkette 182 wird von einer Spur 183 durch den Abschreckbehälter geleitet. Die Kette 182 wird von Kettenrädern 184 (deren Antriebsmotor ist nicht dargestellt) bewegt. Der Förderer wird von Trägern 185 in dem Abschreckbehälter gelagert.
Am Austrittsende des Abschreckbehälters befindet sich eine Ablenkplatte 188, deren Aufgabe es ist, die Stange 50 zu positionieren, damit diese auf einen Anlaßofen-Förderer 201 aufgebracht wird. Der Ofen-Förderer 201 besitzt eine äußere Gliederkette 202 und eine Riemenförderkette 203, die auf Kettenrädern 204 bzw. 205 gelagert sind. Diese sind auf einer gemeinsamen Welle 206 und Lagern 204 angeordnet.
Das abgekühlte Werkstück 50, welches aus dem Abschreckbehälter 196 auftaucht, wird von einem Schwenkmechanismus geschüttelt. Dieser Schwenkmechanismus ist an dem Drehpunkt der Gabel 190 vorgesehen. Das Schütteln oder Verschwenken erfolgt in der durch Pfeile rechts in 25 angedeuteten Richtung Es ist eine Hin- und Herbewegung. Beim Schütteln des Werkstücks 50 verläßt das Öl, das unter Bildung einer gewissen Oberflächenspannung in dem Ablaufloch 68 möglicherweise festgehalten wird, die Stange.
Das abgekühlte Werkstück wird darin in dem Anlaßofen angelassen, um einen Phasenübergang zu bewirken. In dem Ofen wird die Temperatur des Werkstücks bis in einen Temperaturbereich von 470° Celsius bis 535° Celsius gebracht, um innerhalb einer Zeitspanne von 45 bis 50 Minuten bei dieser Temperatur das Werkstück anzulassen, damit eine Transformation aus der Martensitischen Phase in die angelassene martensitische Phase stattfindet. Nach dem Durchlaufen des Ofens wird das Werkstück 50 durch Aufsprühen von Wasser gekühlt, damit die Bedienungspersonen die Werkstücke handhaben können.
An dieser Stelle wird die Stange geprüft und inspiziert. Es werden Härte-Prüfungen etwa einmal pro Stunde durchgeführt, um eine gleichmäßige Härte der Werkstücke sicherzustellen. Die Abmessungen des Werkstücks werden dadurch geprüft, dass jede Stabilisatorstange in eine Prüfschablone gebracht wird. Sämtliche Stangen, deren Abmessungen nicht den Spezifikationen entsprechen, oder deren Härte nicht den Anforderungen genügt, werden als Ausschuß behandelt.
Das Anlassen wird auf einem Streifenaufzeichnungsgerät aufgezeichnet, welches die Ofentemperaturen aufzeichnet. Diese Aufzeichnungen werden mit Datum versehen und gespeichert, um eine nachträglich Prüfung eines Werkstück-Loses zu ermöglichen. Das Datum und die Losnummer werden auf jedes Werkstück aufgezeichnet, falls dies gefordert wird.
Wenn die Stangen nach dem Kühlen weitere Behandlungen erfordern, um beispielsweise besonderen Belastungen, Korrosionsbeanspruchungen, Rißbildungen zu widerstehen, werden weitere Schritte wie mechanische Reinigung oder Oberflächenbehandlung in einer (nicht gezeigten) Maschine durchgeführt. Bei Bedarf werden diejenigen Stangen, die eine solche zusätzliche Behandlung erfordern, in einer getrennten Verarbeitungsstraße behandelt, in denen Karussells zum Beschicken der Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Hammermaschine, vorgesehen sind. Diese Karrussels können von Hand be- und entladen werden, wobei die Teile auf Holzpaletten angeordnet werden.
28 bis 32 veranschaulichen spezielle Bearbeitungsvorgänge, die den Zweck haben, die Festigkeit der Enden der fertigen Stange zu verbessern. Diese Bearbeitungsvorgänge werden durchgeführt, um die Dicke der Enden des rohrförmigen Werkstücks 222 dadurch zu erhöhen, dass an jedem Ende eine Innenverkleidung als Einsatzstück 228 eingesetzt wird. Eine Maschine 220 zum Einschieben der Einsätze ist in den 28 bis 30 dargestellt. Diese Maschine besitzt hydraulische Zylinder 236, die an einander abgewandten Enden des Maschinenbetts verankert sind und Schubstangen 238 betätigen. Durch diese Betätigung der Schubstangen 238 kommen Schubköpfe 240 mit den Stirnseiten der Einsätze 228 in Eingriff, welche in Kassetten 230 enthalten sind. Demzufolge drücken die Schubköpfe 240 gegen den abgefasten Innendurchmesser des Einsatzes, um den Einsatz 228 in das Ende des rohrförmigen Werkstücks 222 zu drücken. 30 zeigt den in das Werkstück 222 eingeschobenen Einsatz 228. Man beachte, dass die in 30 gezeigten Abmessungen im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem tatsächlichen rohrförmigen Material, und dem Mechanismus 220 zum Einschieben des Verstärkungseinsatzes.
Einkerbstangen 226 an jedem Ende des Werkstücks 222 durchsetzen Klemmstücke 224, um die Außen- und Innendurchmesser der Werkstücks 222 nur auf der Oberseite einzukerben, und bei dieser Einkerbung werden durch die Kerbstangen 226 auch die Einsätze 228 eingekerbt. Das Einkerben des rohrförmigen Werkstücks 222 macht etwa 6 mm (etwa 1/8 eines Zolls) im Höchstfall aus, reicht jedoch aus, um den Verstärkungseinsatz 228 in seiner in 30 dargestellten ausgerichteten Lage zu halten, in der der Einsatz etwa 1,5 mm (etwa 1/32 Zoll) von der Stirnfläche des Werkstücks zurückversetzt ist. Diese Endstellung des Einsatzes wird durch den Schubkopf 240 erreicht. Der Maßstab nach 30 beträgt etwa 1:1, und die Einkerbung sowie der Einsatz in der Figur haben in Maschine und Werkstück etwa die gleichen Abmessungen.
Der Mechanismus 220 zum Einführen des Einsatzes eignet sich für den automatischen Betrieb, weil die Kassette 230 nach 28 und 29 mehrere Einsätze aufnimmt, von denen jeder in eine untere Lage innerhalb der Kassette gebracht werden kann, um von dort aus durch die Schubstangen 23 8 in die erforderliche Stellung gebracht zu werden.
Die übrigen Verarbeitungsschritte, die noch ausgeführt werden, beinhalten das Abflachen der Enden gemäß 31. Danach werden die mit einer Einkerbung 227 versehenen Enden des Werkstücks in Schmiedegesenke 244 eingebracht, so dass jedes Ende abgeflacht wird. Gemäß 32 erfolgt ein Lochvorgang in Lochformen 250 mit einem Stempel 252, der eine kreisförmige Öffnung 248 in dem Werkstück ausbildet, wie an dem fertigen Werkstück 222 in 33 gezeigt ist. Die stirnseitige Ansicht nach 34 verdeutlicht die Verdickung, die durch das Hinzufügen des Verstärkungseinsatzes 228 erreicht wird. Die Öffnung 248, die durch den Stempel 252 gestanzt wird, ist in einem viel dickeren, abgeflachten Ende 246 ausgebildet als in dem oben beschriebenen Fall, in dem das Werkstück in seinem Ende 52 keinen Verstärkungseinsatz besitzt (9).
Im Gegensatz zu dem in den 5, 6 und 7 dargestellten rohrförmigen Werkstück 50 mit dessen abgeflachten Ende 52 und einem Ablaufloch 48 ist bei dem rohrförmigen Werkstück 222 nach 28 eine wesentliche Erhöhung der Querschnittsfläche in der Rohrwand vorhanden, hervorgerufen durch den Einsatz 228. Durch diesen Einsatz wird die Querschnittsfläche der Rohrwand gegenüber dem Werkstück 50 ohne Einsatz wesentlich vergrößert. Die Änderung der Querschnittsfläche für ein Rohr 222 mit einem Außendurchmesser von 2,6 cm (1,024 Zoll) und einer Breite von 0,399 cm (0,157 Zoll) bei einer Gesamtquerschnittsfläche von 2,759 qcm (0,4276 Quadratzoll) entspricht einer Zunahme von etwa 51 % bei Einführen eines Einsatzes, der einen Durchmesser von 1,8 cm (0,709 Zoll) und einer Breite von 0,3 cm (0,118 Zoll) und mithin eine Gesamtquerschnittsfläche von 1,414 qcm (0,2191 Zoll) aufweist. Dies entspricht etwa den in 30 gezeigten Abmessungen.
Die zusätzliche Wanddicke des Einsatzes von 0,118 Zoll in das rohrförmige Werkstück 222, das eine Wanddicke von 0,157 Zoll besitzt, entspricht der Summe aus den beiden Werten, nämlich 0,275 Zoll, und die Zunahme der Querschnittsfläche ist die Summe von 0,4276 Quadratzoll für das Rohr 222 und die 0,2191 Quadratzoll für den Einsatz 228, was insgesamt 4,172 qcm (0,6467 Quadratzoll) ergibt. Diese Zunahme beläuft sich, wie erwähnt, auf 51 % der Wanddicke des rohrförmigen Werkstücks 222, erreicht durch lediglich das Einschieben des Einsatzes 228.
Als Ergebnis der 51 %-igen Zunahme der Dicke erreicht man auch eine signifikante Verdickung des abgeflachten Endes, wie aus 34 ersichtlich ist. Die Dicke nach dem Abflachen in der Form 2.44 führt zu einer Dicke von 0,90 cm (0,350 Zoll) und einer Breite von (1,750 Zoll) 4,447 cm. Bei dieser Breite ist kein Beschneiden notwendig. Außerdem wird kein Ablaufloch benötigt. Das Zusammendrücken an der Öse 248 reicht aus, und bei der bevorzugten Ausführungsform mit verdickendem Einsatz nach den 32, 33 und 34 entspricht die Ösenbreite von 4,446 cm (1,750 Zoll) den erforderlichen Werten für hochbelastbare Enden.
Es soll nun eine dritte Sorte von Stabilisatorstangen erläutert werden, wie sie in den 35 bis 40 dargestellt. ist. Bei diesen Stabilisatorstangen erfolgt eine Kaltverformung durch Fließpressen und ein Warmschmieden eines rohrförmigen Werkstücks 260, was zu einer größeren Wanddicke führt als bei dem rohrförmigen Werkstück 50 nach 7. Die dritte Art von rohrförmigen Werkstück 260 benötigt, weil das Werkstück einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist, der über die gesamte Länge gleichförmig ist, bevor das Fließpressen durchgeführt wird, einen Kalt-Verformungsvorgang, um die Enden zu verdicken, bevor geschmiedet wird, um die Enden abzuflachen.
Die Fließpreßmaschine wird zur Kaltverformung und zur Durchmesserreduzierung eingesetzt, wie es in den 35 und 36 dargestellt ist. Die Maschine hat herkömmlichen Aufbau. Sie besitzt einen Fließpreßkopf 262 mit Reduzierklauensegmenten 266, die eine Öffnung besitzen, um das Ende des rohrförmigen Werkstücks 260 einführen zu können. Die Reduzierklauensegmente 266 ergreifen das Ende des rohrförmigen Werkstücks 260 und ziehen das Ende, wenn es in die Fließpreßmaschine eintritt.
In der Querschnittsansicht nach 37 ist das Produkt nach dem Fließpressen von einem Ende aus dargestellt. Die Längs-Außenfläche des Endabschnitts des Werkstücks 260 wird effektiv verlängert, während es gleichzeitig im fließgepreßten Querschnitt reduziert wird, so dass eine konische Zwischenzone und eine gestreckte Endzone entstehen. Die Darstellung der konischen Zwischenzone, rechts in der 36, veranschaulicht das fertige Ende des Werkstücks 260. Die rechte Seite des fließgepreßten Endes 261 ist reduziert, und die gesamte fließgepreßte Oberfläche ist mit Rippen 263 ausgestattet, die in regelmäßigen Abständen über den Umfang des gepreßten Endes 261 verteilt sind. Das Werkstück 260 ist an dem Ende 261 gestreckt, seine Länge ist etwa 4 bis 6 % gegenüber der ursprünglichen Länge des Werkstücks 260 erhöht, bedingt durch die Bearbeitung in der Fließpreßmaschine. Das charakteristische gerippte Aussehen des rechts in 36 dargestellten, fließgepreßten Endes 261 mit dem in 37 dargestellten Querschnitt veranschaulicht nicht nur den Streckvorgang, der während der Längungs/Reduzier-Operation stattfindet, sondern zeigt auch die Rippen, die durch das Quetschen des hülsenförmigen Materials zwischen den Verbindungsstellen der Fließpreßmaschine gebildet werden. Man beachte außerdem die charakteristische sich konisch verjüngende Form, die durch den Fließpreßkopf 262 erreicht wird.
Ein Reduzierring 264 der Fließpreßmaschine hat die Aufgabe, die gewünschte Durchmesserreduktion und die Verjüngung innerhalb der Klauen 262 zu bewirken. Der Reduzierring arbeitet mit dem Fließpreßkopf 262 in der Weise zusammen, dass der konische Abschnitt des fließgepreßten Endes 261 gemäß 36 entsteht. Das Fließpressen des Werkstücks 260 wird an beiden Enden des Werkstücks durchgeführt, so daß die Dicke des rohrförmigen Werkstücks nach dem Fließpressen gemäß 37 signifikant erhöht ist. Das durch Fließpressen erreichte Verdicken der Enden führt zu Verdickungsquerschnitten, die wesentlich größer sind als in den nicht von dem Fließpreßvorgang beeinflußten Bereichen des Werkstücks 260. Die Zunahme der Dicke beträgt an den genannten Stellen zwischen 16 und 40 % der Werkstückdicke.
Um sicherzustellen, dass das freie Ende des Werkstücks 260 festgelegt wird, ist an dem den Klauen 266 abgewandtem Ende ein rückwärtiger Anschlag vorgesehen. Dieser Anschlag 272 besitzt eine Abstufung. Ein erster Stufenabschnitt kommt in Eingriff mit dem ungepreßten Ende des Werkstücks 260. Ein zweiter abgestufter Abschnitt kommt in Eingriff mit dem gepreßten Ende. Ein Schwenkstift 274 des Anschlags ermöglicht, dass dieser zwei Stellungen einnehmen kann, um mit dem Werkstück 260 in Eingriff zu kommen. Der untere Stufenabschnitt befindet sich in einer Stellung, die für den Beginn des Bearbeitungsvorgangs vorgesehen ist, bevor irgendein Ende gepreßt worden ist. Die zweite Stufe, hier die obere Stufe, wird für den Arbeitsvorgang hergenommen, wenn das eine Ende bereits gepreßt ist. Die obere Stufe dient dazu, die Unter kante des kalten Werkstückendes 263 aufzunehmen, dessen Durchmesser bereits durch den Fließpreßvorgang reduziert wurde. Zur Positionierung des Anschlags 272 mit der oberen Stufe an dem Werkstück wird der Anschlag um den. Schwenkstift 274 verschwenkt, wie in 35 und 36 dargestellt ist, so dass der Anschlag das Werkstück in der richtigen verriegelten Stellung für das Fließpressen des anderen Endes hält.
Das Aussehen der fließgepreßten Enden 261 an beiden Enden des Werkstücks 260 ist gekennzeichnet durch die Kanten, deren Anzahl zwischen 16 und 18 liegt, und die sich entlang eines beträchtlichen Endabschnitts des Werkstücks erstrecken. Außerdem ist charakteristisch die Zunahme der Wanddicke von etwa 16 bis 40 %, bewirkt durch das Fließpressen vor dem Abflachen der Enden.
Das Abflachen erfordert das Erwärmen des fließgepreßten Werkstücks, damit die abzuflachenden Enden ohne eine unerwünschte Verdünnung oder ohne eine später benötigte Beschneidung abgeflacht werden. Hierzu. wird zum Beispiel die in 4 verwendete Erwärmungsvorrichtung eingesetzt, um das Werkstück in den richtigen Temperaturbereich von 1150° Celsius bis 1240° Celsius zu bringen. Anschließend wird jedes Ende in die Abflachungsformen 275 gemäß 38 eingebracht, anschließend in den Stanzformen nach 39 gelocht.
Das Werkstück 260 erhält dadurch abgeflachte Enden 265, von denen eines in 40 dargestellt ist. Durch den Stanzvorgang nach 39, der mit Hilfe eines Stempels 276 durchgeführt wird, entsteht eine Öffnung 280 als Öse, die in 40 gezeigt ist. Gleichzeitig mit dem Stanzen der Ösenöffnung 280 mit der in 39 gezeigten Maschine wird ein Lochstanzer dazu eingesetzt, ein Ablaufloch 282 an einer Stelle zu stanzen, die sich in dem konischen Wandabschnitt befindet. Das fertige Ösenloch 280 wird bei 284 mit einer Einsenkung versehen, um eine Kante zu schaffen, die das Befestigen der Stange mittels Bolzen am Rahmen eines Fahrzeugs gestattet. Nach der Bildung der Öse 280 und des Ablauflochs 282 in fließgepreßt Ende 261 ist die Stabilisatorstange 260 noch warm, und sie wird vor dem Formen auf dem Biegetisch abgekühlt und erwärmt, damit sie schließlich die gewünschte Form erhält. Die Arbeiten am Biegetisch erfordern einen notwendigen Vorbereitungsschritt, in welchem das Werkstück 260 auf eine Temperatur von 870° Celsius bis 910° Celsius gebracht wird, damit sich die in gewünschten Weise gekrümmte Stabilisatorstange leicht formen läßt.
Nachdem die Stabilisatorstange geformt ist, wird das gekrümmte Werkstück 260 in Öl abgeschreckt, wozu die in den 25 bis 27 dargestellte Apparatur verwendet wird. Anschließend an das Abschrecken in Öl wird die geformte Stange dann geschüttelt oder geschwenkt, um das Öl zu entfernen, welches sich in dem Ablaufloch 282 gesammelt hat. Dann wird das Werkstück angelassen, indem es 45 bis 50 Minuten lang auf einer Temperatur von 470° Celsius bis 535° Celsius gehalten wird. Nach dem Anlassen ist das Material von der martensitischen Phase der Stahlzusammensetzung übergegangen in die angelassene martensitische Phase.
Wie aus den 2 bis 10 ersichtlich, wird die Stabilisatostange dadurch erhalten, daß ein rohrförmiges Ausgangsmaterial vorbestimmter Länge und durchgehend gleichförmiger Dicke warm geschmiedet wird. Eine Doppel-Sigma-Form wird unmittelbar an den beiden Endabschnitten geschaffen. Diese Abschnitte dienen als Federelemente. Die abgeflachten Enden werden gelocht, um eine Öse zu bilden. Der sigmaförmige Abschnitt absorbiert unausgeglichene Belastungen in dem jeweiligen Ende. Da die Stange aus hochfesten Stahl mit geringem Kohlenstoffanteil besteht, wird die geformte Stange durch und durch erwärmt, um die austenitische Phase in die martensitische Phase zu transformieren. Das angelassene Produkt zeichnet sich durch besondere Härte, Zähigkeit und Dauerfestigkeit aus.
In besonderen Ausführungsformen wird zusätzlich zu den Öse ein Ablaufloch im konischen Rohrabschnitt neben dem abgeflachten Ende vorgesehen, um das Ablaufen von Öl nach dem in Öl erfolgenden Abschrecken des Werkstücks zu erleichtern.
Zur Verdickung der Enden des Werkstücks können rohrförmige Einsätze eingeführt werden, bevor die Enden abgeflacht werden. Die rohrförmigen Einsätze nehmen 1/15 bis 1/8 der Werkstück-Länge ein.
Vor dem Pressen und Ausbilden der Ösenbereiche können die Werkstückenden fließgepreßt werden.
Vorzugsweise besitzen die abgeflachten Enden gleich die Endbreite, so daß ein Trimmen überflüssig ist. Bei diesen Ausführungsformen ist die Werkstückdicke an den Enden etwa 55 bis 60 % stärker als im Mittelabschnitt.

Claims

Vorrichtung zum Biegen und Formen erwärmter, rohrförmiger Werkstücke mit einem gestreckten mittleren Abschnitt und doppel sigma-förmigen, gegenüberliegenden Endabschnitten, umfassend: – ein Paar zentraler Amboßelemente (106, 108), die relativ zu einem langgestreckten, rohrförmigen Werkstück radial schließbar sind, wobei ein erstes der beiden Amboßelemente (106) in Längsrichtung entlang der Länge eines durch die Amboßelemente zu sichernden Werkstücks ausziehbar ist und wobei die Enden des ersten Amboßelements (106) jeweils eine Krümmung aufweisen; – ein erstes Paar von Formrollen (122) nahe den gegenüberliegenden Enden des ersten Amboßelements (106), und ein erstes Paar von Betätigungselementen (114) zum Bewegen der ersten Formrollen (122) quer zur Achse eines Werkstücks hinter die Enden des ersten Amboßelements (106) zum ersten Biegen des Werkstücks über die Enden des ersten Amboßelements (106) in eine trapezförmige Form zwischen seiner Mitte und seinen entfernten Enden und zum Zurückziehen der ersten Formrollen (122) nach dem ersten Biegevorgang; – ein zweites Paar von Formrollen (126), und ein zweites Paar von Betätigungselementen (124) zum Bewegen der zweiten Formrollen (126) hinter das Ende des ersten Amboßelements (106) zum zweiten Biegen der Enden des gebogenen Werkstücks vollständig um die Krümmungen des ersten Amboßelements (106) herum in enge Übereinstimmung mit diesen in erste Sigma-Kurven und zum Zurückziehen der zweiten Formrollen (126) nach einem dritten Biegevorgang; und – ein drittes Paar von Formrollen (132) nahe den Enden des ersten Amboßelements (106), und ein drittes Paar von Betätigungselementen (130) zum Bewegen der dritten Formrollen (132) nahe an und hinter die zweiten Fromrollen (126) zum dritten Biegen der entfernten Endabschnitte eines Werkstücks um die zweiten Formrollen (126) herum in zweite Sigma-Kurven und zum Zurückziehen der dritten Formrollen (132) von dem Werkstück nach dem dritten Biegevorgang; wobei durch zeitlich abgestimmte Betätigung der Amboßelemente (106, 108) und der drei Paare linearer Betätigungselemente (114, 124, 130) ein rohrförmiges Werkstück zwischen den Amboßelementen (106, 108) festgeklemmt werden kann, das als erstes in eine trapezförmige Form gebogen wird, als zweites so gebogen wird, dass es erste Sigma-Kurven zwischen seiner Mitte und seinen Enden bildet, und als drittes so gebogen wird, dass es entgegengerichtete, zweite Sigma-Kurven an seinen entfernten Endbereichen bildet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Amboßelementepaar (106, 108), die Formrollen (122, 126, 132) und die Betätigungselemente (114, 124, 130) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der das erste, das zweite und das dritte Paar von Betätigungselementen (114, 124, 130) lineare Betätigungselemente sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, umfassend einen Biegetisch (100), wobei das Amboßelementepaar (106, 108), die Formrollen (122, 126, 132) und die Betätigungselemente (114, 124, 130) von dem Biegetisch (100) getragen werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die ersten und zweiten Betätigungselemente (114, 124) hydraulische Betätigungskolben umfassen, und wobei das erste und das zweite Paar von Betätigungselementen (114, 124) das erste und zweite Formrollenpaar (122, 126) durch Ausfahren der Betätigungselemente (114, 124) mit einem Werkstück in Eingriff bringt, und das dritte Paar von Betätigungselementen (130) das dritte Formrollenpaar (132) durch Einfahren der Betätigungselemente (130) mit einem Werkstück in Eingriff bringt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend ein Paar von Formblöcken (138), die nahe der Position der entfernten Enden eines vollständig gebogenen Werkstücks angeordnet sind, und ein viertes Paar von Betätigungselementen (136), das angeordnet ist, um die Formblöcke (138) mit den entfernten Enden eines vollständig gebogenen Werkstücks in Eingriff zu bringen, um die entfernten Enden in eine gewünschte Orientierung zu bewegen und um die Formblöcke (138) von dem Werkstück zurückzuziehen.
Verfahren zum Biegen und Formen erwärmter, rohrförmiger Werkstücke mit einem gestreckten mittleren Abschnitt und doppel-sigmaförmigen, gegenüberliegenden Endabschnitten, umfassend: Erwärmen eines langgestreckten, rohrförmigen Werkstücks und Anordnen des erwärmten Werkstücks mit seinem Mittelabschnitt zwischen einem Paar zentraler Amboßelemente (106, 108); Ausziehen in Längsrichtung von gegenüberliegenden Enden eines ersten der beiden Amboßelemente (106) entlang der Länge des Werkstücks und Festklemmen des Werkstücks zwischen den zentralen Amboßelementen (106, 108), wobei die Enden des ersten Amboßelements (106) jeweils eine Krümmung bilden; erstes Biegen des Werkstücks über die Enden des ersten Amboßelements (106), wodurch eine trapezförmige Form zwischen der Mitte des Werkstücks und seinen entfernten Enden gebildet wird; zweites Biegen der Enden des gebogenen Werkstücks vollständig um die Krümmung der Enden des ersten Amboßelements (106) herum, wodurch die Enden des Werkstücks in erste Sigma-Kurven entsprechend der Krümmung der Enden des ersten Amboßelements (106) geformt werden; und drittes Biegen der entfernten Endbereiche des Werkstücks in entgegengesetzt gerichtete, zweite Sigma-Kurven.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Festklemmen des rohrförmigen Werkstücks mit seinem Mittelabschnitt zwischen dem Paar zentraler Amboßelemente (106, 108) durch radiales Schließen der zentralen Amboßelemente relativ zum Werkstück erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das erste Biegen des Werkstücks in eine allgemein trapezförmige Form erfolgt durch Bewegen eines ersten Paares von Formrollen (122) linear aus einer ersten Position, nahe den gegenüberliegenden Enden des ersten Amboßelements (106), quer zur Achse des Werkstücks in eine zweite Position hinter die Enden des ersten Amboßelements (106), und wobei die ersten Formrollen (122) nach dem ersten Biegen in ihre erste Position zurückgezogen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das zweite Biegen der Enden des gebogenen Werkstücks in erste Sigma-Kurven erfolgt durch Bewegen eines zweiten Paares von Formrollen (126) linear aus einer ersten Position, nahe den gegenüberliegenden Enden des ersten Amboßelements (106), in eine zweite Position hinter die Enden des ersten Amboßelements (106).
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das dritte Biegen der entfernten Endbereiche des Werkstücks in entgegengesetzte, zweite Sigma-Kurven erfolgt durch Bewegen eines dritten Paares von Formrollen (132) linear aus einer ersten Position, nahe den gegenüberliegenden Enden des ersten Amboßelements (106), nahe an und hinter die zweiten Formrollen (126), und wobei die dritten Formrollen (132) nach dem dritten Biegevorgang von dem Werkstück zurückgezogen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die zweiten Formrollen (126) von dem Werkstück zurückbewegt werden, nachdem die dritten Formrollen (132) von dem Werkstück zurückbewegt worden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das lineare Bewegen des dritten Paares von Formrollen (132) durch Einfahren hydraulischer Betätigungskolben (130) erfolgt, die jedem der dritten Formrollen (132) des dritten Formrollenpaares zugeordnet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das lineare Bewegen der ersten und zweiten Paare von Formrollen (122, 126) durch Ausfahren hydraulischer Betätigungskolben (114, 124) erfolgt, die jedem der Formrollen (122, 124) des ersten und zweiten Formrollenpaares zugeordnet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei die entfernten Enden des vollständig gebogenen Werkstücks in eine gewünschte Orientierung geformt werden, indem ein Paar von Formblöcken (138), die nahe der Position der entfernten Enden des vollständig gebogenen Werkstücks angeordnet sind, in Eingriff mit den entfernten Enden des vollständig gebogenen Werkstücks vorgefahren werden, und wobei die Formblöcke (138) dann von dem Werkstück zurückgezogen werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15 wobei die offenen Enden des rohrförmigen Werkstücks durch Schmieden verschlossen sowie einer Warmbehandlungs-Abschreckungsflüssigkeit ausgesetzt werden und zwischen den Enden des rohrförmigen Werkstücks (50, 222, 260) Ablauföffnungen (68, 282) vorgesehen werden, die das Entfernen von Abschreckflüssigkeit aus dem Inneren des rohrförmigen Werkstücks nach dem Abschreckvorgang unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des rohrförmigen Werkstücks (50) abgeflachte, das Werkstück abdichtende Endabschnitte (52) vorgesehen und durch jeden der abgeflachten Endabschnitte (52) eine Öse (66) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauföffnung (61) in einen konischen Abschnitt des rohrförmigen Werkstücks (50) gestanzt wird, der einen Übergang von dem rohrförmigen Werkstück zu dem abgeflachten Endabschnitt (52) bildet.