Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 28.

Zum Umformen eines Werkstücks existieren unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren. Bei dem Hydroumformen z.B. wird ein rohrartiges Werkstück mit einer Flüssigkeit, zumeist Wasser, gefüllt und abgedichtet. Durch die Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks wird das Werkstück aufgeweitet und legt sich allmählich den Konturen des das Werkstück umgebenden Formwerkzeugs an. Bei diesem Verfahren müssen relativ hohe Kräfte zum Verformen des Werkstücks sowie zum Zusammenhalten des Formwerkzeugs über einen längeren Zeitraum aufgebracht werden. Um gute Ergebnisse zu erhalten, muss der Verlauf der Kräfte über die Zeit genau gesteuert werden.

Das Hydroumformen kann auch mittels Explosionsenergie betrieben werden. Dieses weit verbreitete Verfahren nutzt eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser als Übertragsmedium für die durch die Explosion entstehenden Druckwellen. Das Werkstück, meist eine Blechplatine, wird auf der Kavität einer Form platziert und in einem Wasserbad versenkt. In der Kavität unter dem Werkstück wird im Allgemeinen ein Vakuum erzeugt. Durch das Einbringen einer Explosionsladung in das Wasserbad und anschließendes Zünden wird die Blechplatine in die Form gepresst und erhält so ihre endgültige Form. Dieses Verfahren findet z.B. im Schiffsbau Verwendung. Es wird in der Regel zur Produktion flächiger, aus einer ebenen Platine zu formenden Gegenstände genutzt.

Ein Explosionsumformverfahren der eingangs genannten Gattung ohne Flüssigkeit ist in der EP 592068 beschrieben. Zum Herstellen einer Nockenwelle wird eine untere Formhälfte mit den bereits vorgefertigten Nocken bestückt. Nachdem ein innen hohler Nockenwellenschaft durch die Öffnungen der einzelnen Nocken geführt wurde, wird die obere Formhälfte auf die untere gesetzt. Die einzelnen Nocken werden durch durch spezielle Öffnungen in den Werkzeughälften geführte Haltearme separat abgestützt. Die Enden der geschlossenen Form werden durch Seitenwände des Werkzeugs mit radial zum Nockenwellenschaft verlaufenden Dichtelementen versiegelt. Durch eine dieser Endplatten wird eine stopfenartig in den Nockenwellenschaft hineinragende Zündkerze

eingeschraubt. Nachdem der Schaft mit einem brennbaren Gas gefüllt wurde, wird dieses mittels der Zündkerze gezündet. Durch das schlagartige Ansteigen des Gasdrucks im Innern des Schaftes wird dieser aufgeweitet und in die Öffnungen der einzelnen Nocken gedrückt. Diese sind somit axial und verdrehfest mit dem Nockenwellenschaft verbunden.

Auch dieses Verfahren ist, obwohl es ohne jegliche Flüssigkeit auskommt, in der Handhabung relativ kompliziert und zeitaufwendig. Zunächst muss die Form mit Fertigteilen vorbestückt und anschließend der Nockenwellenschaft passgenau durch die Öffnungen der einzelnen Nocken gefädelt werden. Anschließend müssen die Seitenflächen passgenau angesetzt und montiert werden. Zuleitungen für das Gas müssen vorgesehen werden ebenso eine Zündkerze. Dies alles sind zeitintensive einzelne Arbeitsschritte. Die Endplatten bzw. Seitenflächen müssen entweder bei jedem Umformvorgang neu abgedichtet oder mit einem Dichtelement versehen werden. Letzteres ist jedoch ein Verschleißteil, welches zusätzliche Kosten verursacht. Diese komplizierte Handhabung hat einen hohen Zeit- und damit Kostenaufwand zur Folge. Daher konnte sich dieses Verfahren industriell nicht durchsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass das Umformen eines rohrartigen Werkstücks auf einfache, wenige Einzelarbeitsschritte erfordernde und damit zeit- und kostengünstige Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Mit Hilfe des Stopfens wird der Explosionsraum abgedichtet und das Werkstück in seiner Lage fixiert. Durch das Einbringen des Stopfens wird das Werkstück vorzugsweise plastisch verformt und zwischen dem Stopfen und dem Formwerkzeug eingespannt. So wird das Werkstück nicht nur in seiner Lage in dem Formwerkzeug gehalten, sondern trägt auch selbst zur Dichtung des Explosionsraums bei. Dieser Prozess lässt sich bei einem weiteren Umformprozess wiederholen. Mit dem Einlegen eines neuen Werkstückrohlings und dem Einbringen des Stopfens entsteht so bei jedem einzelnen Umformprozess auch eine neue Dichtung. Durch diese einfache Handhabung, welche mehrere

Funktionen in einen Arbeitsschritt integriert, lässt sich eine kurze Taktzeit und damit kostengünstige industrielle Fertigung erreichen.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel kann der lichte Abstand zwischen dem Stopfen und dem Formwerkzeug bei eingesetztem Stopfen kleiner als die Materialdicke des Werkstückrohlings sein. Durch das Einsetzen des Stopfens wird das Werkstück verformt und der Explosionsraum so abgedichtet. Gleichzeitig wird das Werkstück zwischen dem Stopfen und dem Formwerkzeug eingespannt und in seiner Position fixiert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Formwerkzeug einen die endgültige Werkzeugform definierenden Formbereich sowie mindestens einen das Werkstück haltenden Werkstückhaltebereich aufweisen. Dadurch kann der Haltebereich auf das Einspannen und Fixieren des Werkstücks ausgerichtet sein, während der Formbereich ganz auf eine gute Formgebung des Werkstücks ausgerichtet ist. Der separate Haltebereich lässt sich später gut von dem Fertigteil trennen.

in einer Variante der Erfindung kann die Kavität des Formwerkzeugs im Werkstückhaltebereich konisch ausgeformt sein. Die konische Form ermöglicht ein leichteres Einführen des Stopfens sowie ein leichteres Lösen desselben nach dem Umformprozess.

Vorteilhafterweise kann der Stopfen an seinem vorderen, dem Werkstück zugewandten Ende, einem Werkstückhaltebereich des Formwerkzeugs entsprechend ausgebildet sein. Indem der Stopfen quasi eine Abformung des Werkstückhaltebereichs darstellt, kann beim Einbringen des Stopfens eine gute Dichtung erzeugt werden.

In einer günstigen Ausführungsform kann der Stopfen eine Verbindung des Explosionsraums im Innern des Formwerkzeugs mit einer Gaszuführungsvorrichtung, Entlüftungs- vorrichtung und/oder Zündvorrichtung herstellen. Durch Integration weiterer Funktionen in ein bereits vorhandenes Bauteil, nämlich den Stopfen, wird die Handhabbarkeit der Vorrichtung vereinfacht. Durch das Eindringen des Stopfens kann das Werkstück so nicht nur abgedichtet und gleichzeitig fixiert, sondern z.B. auch mit einer Gaszuführung verbunden werden.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel kann im Formwerkzeug zwischen einem die endgültige Werkzeugform definierenden Formbereich und einem das Werkstück haltenden Werkstückhaltebereich eine Trennkante vorgesehen sein. Dadurch wird schon während dem Umformprozess der deformierte Werkstückhaltebereich von dem fertig geformten Werkstück getrennt.

Vorteilhafterweise kann in dem Formwerkzeug mindestens eine Lochmatrize zum Herstellen eines Lochs im Werkstück vorgesehen sein. Hierdurch wird das Werkstück während des Umformprozesses mit Löchern versehen. Durch die beim Explosionsumformen herrschenden hohen Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeit haben die Lochkarten eine hohe Qualität und sind zumeist schon gratfrei.

Bei einer Variante der Erfindung kann im Bereich des Lochgrunds der Lochmatrize ein Auswurfmechanismus für das abgetrennte Lochmaterial vorgesehen sein. Durch diesen Mechanismus kann das abgetrennte Material einfach und zeitsparend aus dem Formwerkzeug entfernt werden.

Vorteilhafterweise kann in dem Formwerkzeug mindestens eine Schneidmatrize zum Beschneiden des Werkstücks vorgesehen sein. So erfolgt das Beschneiden des Werkstücks gleichzeitig mit dem Umformen.

In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung kann eine Mundstückanordnung, welche mehrere Formwerkzeugteile umfasst und den Zugang zu einem Formbereich des Formwerkzeugs bildet, in geschlossenem Zustand von einem Kragen umfasst werden. Die einzelnen Formwerkzeugteile, welche durch die Explosionskräfte naturgemäß auseinanderstreben, werden durch den Kragen umfasst und zusammengehalten. Dadurch wird diese sensible Stelle zusätzlich gesichert.

Bei einer Variante der Erfindung kann der von dem Kragen eingefasste Abschnitt der Mundstückanordnung einen Werkstückhaltebereich aufweisen. Hierdurch wird auch der mit großen Kräften beaufschlagte Werkstückhaltebereich umfasst und so zusammengehalten.

In einer günstigen Ausführungsform kann der Kragen einstückig mit dem Stopfen ausgebildet sein. Die einstückige Form gewährleistet einen guten Zusammenhalt zwischen Stopfen und Kragen und die mit dem Kragen zu erzielende Umfassung kann zusammen mit der Bewegung des Stopfens gesteuert werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Kraftkopplungsmechanismus vorgesehen sein, welcher wenigstens einen Teil der durch die Explosion entstehenden Kräfte in eine Richtung umkehrt, in welcher der Stopfen auf das Formwerkzeug drückt. So können die durch die Explosion entstehenden, die Vorrichtung eigentlich auseinander treibenden Kräfte umgelenkt und zum Aufpressen des Stopfens und somit zum Dichten der Vorrichtung genutzt werden.

Vorteilhafterweise kann ein Kraftkopplungsmechanismus vorgesehen sein, welcher wenigstens einen Teil der durch die Explosion entstehenden Kräfte in eine Richtung umlenkt, in welche ein Kragen in eine eine Mundstückanordnung des Formwerkzeugs umgreifende Stellung gedrückt wird. Die durch die Explosion entstehenden Kräfte, welche das Formwerkzeug auseinander treiben, können so in das Formwerkzeug zusammenhaltende Kräfte umgelenkt werden.

In einer Variante der Erfindung kann ein Eingriffselement des Formwerkzeugs und ein Zündrohr jeweils auf einer Bewegungsbahn in einem bewegbaren Steuerelement geführt sein, wobei die Bewegungsbahn des Eingriffselement etwa parallel zu der Bewegungsrichtung des Steuerelements und die Bewegungsbahn des Zündrohrs quer zu dieser angeordnet ist. Durch diese Anordnung der Bewegungsbahnen kann das Zündrohr mit Hilfe des Steuerelements unabhängig von dem Eingriffselement bewegt werden. Dennoch ist eine Kraftkopplung zwischen dem Eingriffselement und dem Zündrohr gegeben.

Vorteilhafterweise können die Bewegungsbahnen als Nuten in dem Steuerelement ausgebildet sein, in welche ein Absatz des Eingriffselements bzw. des Zündrohrs eingreift. Die Nuten gewährleisten eine gute und enge Führung und ermöglichen durch ihre beiden Anlagekanten eine Kraftübertragung in zwei Richtungen.

In einer weiteren Ausführungsfbrm der Erfindung kann ein Umlenkmechanismus vorgesehen sein, durch welchen ein Zündrohr mittels einer Bewegungsbahn zwischen einer Arbeitsposition, in welcher das Zündrohr gegen das Formwerkzeug drückt, und einer zu dem Formwerkzeug beabstandeten Ruheposition bewegbar ist. Über den Umlenkmechanismus lässt sich das Zündrohr zwischen seinen beiden Endpositionen steuern.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung kann durch die Bewegung eines Steuerelements, welches über die Bewegungsbahn des Umlenkmechanismus mit dem Zündrohr gekoppelt ist, das Zündrohr zwischen der Arbeitsposition und der Ruheposition bewegbar sein. Durch diesen Umlenkmechanismus wird die Bewegung bzw. die Antriebskraft des Steuerelements in eine Antriebskraft bzw. Bewegung des Zündrohrs umgesetzt. Über die Ausgestaltung der Bewegungsbahn lässt sich somit ein Übersetzungsverhältnis für die Kraft bzw. die Bewegung der einzelnen Bauteile zueinander einstellen. Je nach Ausgestaltung der Bewegungsbahn des Umlenkmechanismus kann die Trägheit des Steuerelements dazu beitragen die kurzzeitigen hohen Explosionskräfte besser abzufangen.

Vorteilhafterweise kann das Verhältnis der zur Betätigung des Umlenkmechanismus aufzubringenden Kraft zu der resultierenden, das Zündrohr bewegenden Kraft etwa 3- 5:1, insbesondere 3,5-4,5:1 und im Besonderen etwa 4:1 betragen. Dieses ist ein günstiges Kraftverhältnis, um das Zündrohr auch während der Explosion in seiner Position zu halten.

Bei einer Variante der Erfindung kann die Bewegungsbahn quer zu der Bewegungsrichtung des Zündrohrs verlaufend angeordnet sein. Hierdurch ist eine gute Übersetzung der Kraft bzw. Bewegung des Steuerelements zu der Kraft bzw. Bewegung des Zündrohrs gegeben. Die Kompensation kurzzeitiger Kräftespitzen, wie sie bei einer Explosion auftreten, kann durch den Verlauf der Bewegungsbahn günstig beeinflusst werden.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Bewegungsbahn etwa 60° bis 85° insbesondere 75° bis 80° und im Besonderen etwa 77° gegenüber der Bewegungsrichtung des Zündrohrs geneigt sein. Dies gewährleistet ein günstiges Kraftverhältnis um kurzzeitige hohe Kraftspitzen gut abzufangen und so das Zündrohr auch

während der Explosion in der gewünschten Position zu halten. Je nach Neigung der Bewegungsbahn trägt auch die Trägheit des Steuerelements mit zu dieser Aufgabe bei.

Vorteilhafterweise kann das Zündrohr an seinem vorderen, dem Formwerkzeug zugewandten Ende einen Stopfen tragen. So wird der Stopfen zusammen mit dem Zündrohr bewegt und in der Arbeitsposition des Zündrohrs dichtend gegen das Formwerkzeug gedrückt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Zündrohr an seinem vorderen, dem Formwerkzeug zugewandten Ende einen Kragen tragen, welcher eine Mundstückanordnung des Formwerkzeugs umgreift. So wird der Kragen durch die Zündrohrbewegung mitbewegt und in der Arbeitsposition des Zündrohrs in eine die Mundstückanordnung umgreifende Stellung gedrückt.

Vorteilhafterweise kann das Zündrohr in einer die Bewegungsbahn bildenden Nut geführt sein. Die Nut gewährleistet eine enge und genaue Führung sowie durch die beiden Anlagekanten eine Kraft- bzw. Bewegungsübertragung in zwei Richtungen.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner verfahrensmäßig gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 26.

In nur einem Arbeitsschritt, nämlich dem Einbringen des Stopfens, wird der Explosionsraum abgedichtet und das Werkstück gleichzeitig eingespannt und in der Form fixiert. Durch die Integration mehrerer Funktionen und damit Einzelarbeitsschritte in einen Arbeitsschritt lässt sich die Taktzeit eines einzelnen Explosionsumformprozesses reduzieren und damit ein industriell kostengünstig einsetzbares Verfahren generieren.

In einer Variante der Erfindung kann ein von außen zugänglicher Endbereich des Werkstücks durch das Einbringen des Stopfens konisch verformt werden. Durch das Verformen des Endbereichs des Werkstücks wird dieses in der Form fixiert. Die konische Form gewährleistet ein leichtes Einführen sowie Entfernen des Stopfens.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein von außen zugänglicher Endbereich des Werkstücks durch das Einbringen des Stopfens in in einem Werkstückhaltebereich

des Formwerkzeugs vorgesehene Rippen gedrückt werden. Das Einpressen in Halterippen gewährleistet eine gute Fixierung des Werkstücks sowie Dichtung des Explosionsraums.

Vorteilhafterweise kann durch das Einbringen des Stopfens eine Verbindung eines Explosionsraums mit einer Gaszuführungsvorrichtung, Entlüftungsvorrichtung und/oder Zündvorrichtung hergestellt werden. Durch die Integration dieser Funktionen bzw. Einzelarbeitsschritte in den Arbeitsschritt: „Stopfen einbringen" lässt sich die Taktzeit reduzieren und das Verfahren vereinfachen.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel kann bei geschlossener Werkzeugform ein Kragen auf eine mehrere Formwerkzeugteile umfassende Mundstückanordnung, welche den Zugang zu einem Formbereich des Formwerkzeugs bildet, aufgebracht werden, wobei der Kragen die Mundstückanordnung umfasst. Durch den Kragen werden die einzelnen Formwerkzeugteile im Bereich der Mundstückanordnung umschlossen und während des Explosionsvorgangs zusammengehalten.

Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil der auf das Formwerkzeug wirkenden Explosionskräfte umgeleitet werden und den Stopfen gegen eine Mundstückanordnung drücken, welche den Zugang zu einem Formbereich des Formwerkzeugs bildet. Hierdurch werden die Explosionskräfte, welche die Vorrichtung auseinander treiben, umgelenkt und dazu genutzt den Stopfen gegen die Mundstückanordnung zu drücken und den Explosionsraum somit abzudichten.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel kann wenigstens ein Teil der auf das Formwerkzeug wirkenden Explosionskräfte umgelenkt werden und einen Kragen in eine eine Mundstückanordnung des Formwerkzeugs umgreifende Stellung drücken. So werden die Explosionskräfte, welche das Formwerkzeug auseinander treiben, umgelenkt und dazu genutzt dieses zusammenzuhalten.

Vorteilhafterweise kann ein Zündrohr mittels einer Bewegungsbahn zwischen einer Arbeitsposition, in welcher das Zündrohr auf eine Mundstückanordnung des Formwerkzeugs drückt, welche den Zugang zu einem Formbereich des Formwerkzeugs bildet, und einer zu dem Formwerkzeug beabstandeten Ruheposition bewegt werden. Durch

die Bewegung der Bewegungsbahn wird die Bewegung des Zündrohrs somit initiiert und gesteuert.

In einer Variante der Erfindung kann ein mit dem Formwerkzeug bewegbares Eingriffselement des Formwerkzeugs und das Zündrohr mittels je einer Bewegungsbahn eines bewegbaren Steuerelements geführt werden und beim Bewegen des Steuerelements das Zündrohr zwischen der Arbeitsposition und der Ruheposition bewegt werden während das Eingriffselement stillsteht. Das Zündrohr und das Eingriffselement des Formwerkzeugs sind über das Steuerelement kraftschlüssig gekoppelt. Dennoch lässt sich das Zündrohr durch Bewegen des Steuerelements unabhängig von dem Eingriffselement bewegen und steuern.

Vorteilhafterweise kann der Explosionsraum mit Knallgas in etwa stöchiometrischer Mischung mit einem geringen O ₂ -Überschuss gefüllt werden. Der geringe Sauerstoffüber- schuss gewährleistet eine vollständige Reaktion des Wasserstoffs. So kann das Formwerkzeug gefahrlos geöffnet werden, da kein freier Wasserstoff mehr vorhanden ist.

In einem günstigen Ausführungsbeispiel kann das Werkstück während des Explosions- umformens beschnitten werden. Durch die Integration des Schneidprozesses in den Umformprozess verkürzt sich die Herstellungszeit des Gesamtproduktes.

Vorteilhafterweise kann der deformierte Haltebereich des Werkstücks während des Exp- losionsumformens von dem fertigen Formteil abgetrennt werden. Damit können bestimmte Beschneidungsvorgänge schon in den Schritt der Explosionsformung integriert werden.

In einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel kann das Werkstück während des Explosionsumformens mit wenigstens einem Loch versehen werden. Die Integration eines weiteren Arbeitsschrittes, nämlich des Lochens, in den eigentlichen Umformprozess reduziert die Nachbearbeitungszeiten und damit die Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks.

In einer günstigen Ausführungsform kann das abgetrennte Lochmaterial ausgeworfen werden. Dies vereinfacht und beschleunigt den Werkstückwechsel.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Figur 1 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung längs des Schnitts l-l aus Figur

4,

Figur 2 einen Horizontalschnitt durch die Vorrichtung längs dem Schnitt I l-l I in Figur 3,

Figur 3 eine leicht schräge Seitenansicht der in einer Presse angeordneten Vorrichtung und

Figur 4 eine Draufsicht auf das Formwerkzeug in der Presse längs dem Schnitt

IV-IV in Figur 3.

Figur 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung. Das mehrteilige Formwerkzeug 1 ist hier in geschlossenem Zustand gezeigt und besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einer oberen 2 und einer unteren 3 Formwerkzeughälfte. Die eigentliche Werkzeugform bzw. -kontur wird hier durch Werkzeugeinsätze 4 erzeugt, welche in die obere 2 und die untere 3 Formwerkzeughälfte eingesetzt und mit dieser mechanisch verbunden sind. Die Werkzeugkontur könnte jedoch auch direkt in die obere 2 und die untere 3 Formwerkzeughälfte eingebracht sein. In geschlossenem Zustand bilden die Formhälften in ihrem Inneren eine Werkzeugkavität 5, welche der endgültigen Form des Werkstücks nach dem Umformprozess entspricht.

Damit sich das Werkstück während des Umformprozesses gut an die Werkzeugkavität 5 anlegen kann, ist das Formwerkzeug 1 mit Entlüftungsöffnungen 29 versehen. Diese sind vorzugsweise spaltartig längs der Werkzeugkontur angeordnet. So kann die in der Werkzeugkavität 5 enthaltene Luft entweichen und behindert das Werkstück nicht in seiner Ausdehnung. Außerdem wird so eine gleichmäßigere Temperaturverteilung während des Umformens gewährleistet. Die Öffnungen 29 haben eine lichte Weite, die etwa gleich oder geringer als die Wandstärke des Werkstücks ist, damit das Werkstück nicht in die Öffnungen hineingedrückt wird.

An Stelle der Werkzeugeinsätze 4 können auch eine oder mehrere Loch- 30 und/oder Schneidmatrizen 31 in das Formwerkzeug eingesetzt werden. Alternativ können die Loch- bzw. Schneidkanten auch direkt in die obere 2 bzw. die untere 3 Formwerkzeughälfte eingebracht sein. So kann das Werkstück schon während des Umformprozesses mit Löchern versehen und/oder beschnitten werden. Die Lochmatrizen besitzen nahe dem Lochgrund einen Auswurfmechanismus für das abgetrennte Lochmaterial. Durch das automatische Auswerfen des Abfallmaterials ist das Formwerkzeug nach dem Um- formprozess wieder einsatzbereit.

Das Formwerkzeug weist in diesem Ausführungsbeispiel eine von außen zugängliche, aus mehreren Formwerkzeugteilen bestehende Mundstückanordnung 6 auf. Sie entsteht bei dem Schließen des mehrteiligen Formwerkzeugs 1 durch das Aufeinandertreffen von Einformungen in den einzelnen Formwerkzeugteilen 2, 3, deren Grenzflächen aufeinander zu liegen kommen. Die Mundstückanordnung 6 bildet den Zugang zu einem die endgültige Werkstückform definierenden Formbereich 7 des Formwerkzeugs 1. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Mundstückanordnung 6 auch einen Werkzeughaltebereich 8, welcher hier konisch ausgeformt und mit Halterippen 9 versehen ist.

Während des Explosionsumformprozesses wird die Werkzeugkavität durch einen in die Mundstückanordnung 6 eingesetzten und gegen den Werkstückhaltebereich gedrückten Stopfen 10 verschlossen. Der lichte Abstand zwischen dem Werkstückhaltebereich und dem Stopfen ist dabei geringer als die Materialdicke eines Werkstückrohlings. So wird das Ende des Werkstückrohlings zwischen dem Stopfen und dem Werkzeughaltebereich eingespannt. Beim Einsetzen des Stopfens wird das Werkstück bei diesem Ausführungsbeispiel außerdem konisch aufgeweitet und in die Halterippen 9 gedrückt. Hierdurch wird das Werkstück in der Form fixiert und zudem eine Abdichtung des Explosionsraums im Innern des Werkstücks erreicht.

Zwischen dem Werkstückhaltebereich 8 und dem Formbereich 7 des Formwerkzeugs 1 ist mittels eines Werkzeugeinsatzes 4 oder direkt in den Formwerkzeughälften 2, 3 eine Trennkante 32 vorgesehen. Während des Umformprozesses trennt diese Kante den deformierten Haltebereich des Werkstücks von dem fertigen Formteil ab.

Um die Mundstückanordnung 6, welche wegen der vielen Grenzflächen und dem dagegen drückenden Stopfen 10 besonderen Belastungen ausgesetzt ist, zusätzlich zu sichern ist ein Kragen 11 vorgesehen. Der Kragen 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Stabilitätsgründen einstückig mit dem Stopfen 10 ausgebildet. Während des Umformprozesses greift der Kragen 11 in eine hier ringförmige Ausnehmung 12 der Mundstückanordnung 6 und umschließt diese ringartig.

Der Kragen und der Stopfen sind an einem vorderen dem Werkzeug zugewandten Ende eines Zündrohrs 13 vorgesehen. Der Stopfen ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer zentralen Bohrung 14 versehen und verbindet so den Explosionsraum im Innern des Werkstücks über das Zündrohr 13 mit einer Gaszuführungs- 33, Entlüftungs- 34 und Zündvorrichtung 35. Die Zündvorrichtung 35 kann dabei, wie hier, in das Zündrohr 13 integriert sein. Alternativ kann der Stopfen auch lediglich als Verschlusselement dienen oder die Verbindung zu lediglich einer der genannten Vorrichtungen bilden.

Das Zündrohr 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel über einen in Figur 2 dargestellten Absatz in einer Nut 15 in einem Steuerelement 16 geführt. Alternativ könnte das Zündrohr auch durch einen anderen Mechanismus auf der durch die Nut 15 vorgegebenen Bewegungsbahn geführt werden. Das Steuerelement 16 ist hier senkrecht zu dem Zündrohr 13 zwischen einer oberen 17 und einer unteren 18 Endposition bewegbar. Über die Nut 15 wird die Vertikalbewegung des Steuerelements 16 in eine Horizontalbewegung des Zündrohrs 13 umgewandelt. Durch die Bewegung des Steuerelements 16 kann das Zündrohr zwischen einer Arbeitsposition 19, in welcher das Zündrohr 13 und damit der Stopfen 10 und der Kragen 11 gegen das Formwerkzeug 1 drückt, und einer von dem Formwerkzeug 1 beabstandeten Ruheposition 20 bewegt werden.

In dem Steuerelement 16 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel neben der ersten Nut 15 noch eine weitere Nut 21 , in welcher ein Eingriffselement 22 des Formwerkzeugs 1 über einen in Figur 2 dargestellten Absatz 23 eingreift. Das Eingriffselement 22 ist hier ebenfalls wie das Formwerkzeug 1 zweigeteilt, wobei die obere Hälfte 24 des Eingriffselements mit der oberen Formwerkzeughälfte 2 verbunden ist und sich zusammen mit dieser öffnet und schließt. Die Nut 21 , über welche das Eingriffselement 22 mit dem Steuerelement 16 verbunden ist, verläuft parallel zu der Bewegungsrichtung des Steuerelements 16. Dadurch wirkt sich eine Bewegung des Steuerelements 16 auf das Ein-

griffselement 22 im Gegensatz zu dem Zündrohr 13 in keiner Weise aus und auch das Eingriffselement 22 kann ohne Einfluss auf das Steuerelement 16 oder das Zündrohr 13 gemeinsam mit der oberen Formwerkzeughälfte 2 geöffnet und geschlossen werden.

Da das Steuerelement 16 das Zündrohr 13 mit dem Eingriffselement 22 kraftschlüssig verbindet, wirkt das Zusammenspiel dieser drei Bauteile als Umlenkmechanismus für bei dem Explosionsumformprozess entstehende Kräfte. Diejenigen Explosionskräfte, welche in der Bewegungsrichtung des Zündrohrs 13 wirken, werden über das Eingriffselement 22 des Formwerkzeugs 1 aufgenommen und mittels der Nuten 15, 21 über das Steuerelement 16 hier in die entgegengesetzte Richtung umgelenkt. So werden die Explosionskräfte, welche ursprünglich ein Auseinandertreiben der Vorrichtung und ein Zurückdrängen des Zündrohrs 13 bewirken, genutzt, um das Zündrohr 13 und damit den Stopfen 10 und den Kragen 11 an dessen vorderem Ende 25 weiter gegen das Formwerkzeug 1 zu drücken. Ein Teil der Explosionskräfte wird so zum Abdichten und Sichern des Formwerkzeugs genutzt.

Figur 3 zeigt die Vorrichtung zum Explosionsumformen angeordnet in einer Presse. Die in den Figuren 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen bezeichnen dieselben Teile wie in Figur 3 so dass diesbezüglich auf die Beschreibung der Figuren 1 und 2 verwiesen wird. Die beiden Formwerkzeughälften 2, 3 werden durch den Stempel 27 der Presse zu- sammengepresst. Die Haltekräfte betragen bei diesem Umformverfahren mit der gezeigten Vorrichtung lediglich ca. ein Viertel der Haltekräfte eines vergleichbaren Prozesses beim Hydroumformen.

Das Steuerelement 16 wird in diesem Ausführungsbeispiels mittels eines Hydraulikzylinders 27 zwischen seinen, in Figur 1 dargestellten, Endpositionen 17, 18 bewegt. Durch Anheben des Steuerelements 16 wird dieses in seine obere Endposition 17 gebracht, in welcher eine Unterkante des Steuerelements 16 mit der in Figur 2 gestrichelt dargestellten Ebene 17 in etwa übereinstimmt. Durch die Bewegung des Steuerelements 16 in seine obere Endposition 17 wird auch das Zündrohr 13 in seine Arbeitsposition 19 gebracht, in welcher der Stopfen 10 an seinem vorderen Ende 25 gegen die Mundstückanordnung 6 drückt. Der durch den Hydraulikzylinder aufgebrachte Druck beträgt dabei ca. 400 Tonnen. Dieser wird mittels der Nut 15 in ca. 100 Tonnen Anpressdruck des Zündrohrs 13 bzw. des Stopfens 10 an das Mundstück 6 transformiert.

Dieses Kräfteverhältnis lässt sich mit einer gegenüber der Bewegungsrichtung des Zündrohrs 13 um ca. 77° geneigte Nut 14 erreichen und gewährleistet ein gutes Abfangen kurzzeitiger, hoher Kräftespitzen wie sie bei einer Explosion auftreten. Auch die Trägheitskräfte des Steuerelements 16 tragen dazu bei kurzzeitige Kraftspitzen abzufangen. Durch Absenken des Steuerelements 16 mittels des Hydraulikzylinders 27 wird dieses in seine untere Endposition 18 gebracht, in welcher die Unterkante des Steuerelements 16 mit der in Figur 2 gestrichelt dargestellten Ebene 19 in etwa übereinstimmt. In dieser Stellung des Steuerelements 16 befindet sich das Zündrohr 13 in seiner Ruheposition 20.

Figur 4 zeigt den Schnitt IV-IV durch die in Figur 3 abgebildete Presse. Die in den Figuren 1 bis 3 verwendeten Bezugszeichen bezeichnen dieselben Teile wie in Figur 4, so dass diesbezüglich auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 3 verwiesen wird.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die obere Formwerkzeughälfte 2 bei geschlossenem Formwerkzeug 1. Die durch die obere Formwerkzeughälfte 2 bzw. anderweitig verdeckte Bauteilkonturen sind hier gestrichelt dargestellt. Die Werkzeugkavität 5 im Innern des Formwerkzeugs 1 ist durch eine Strichpunktlinie dargestellt.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Explosionsumformen mit der erfindungsgemäßen, in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Vorrichtung erläutert.

Zunächst wird ein rohrartiger Werkstückrohling in die untere Formwerkzeughälfte 3 eingelegt. Anschließend wird das Formwerkzeug, durch Aufbringen der oberen Formhälfte 2, geschlossen. Dadurch wird das Werkstück annähernd vollständig umschlossen. Lediglich die beiden Werkstückenden bleiben von außen zugänglich. Im Folgenden wird das Verfahren zum Verschließen der Werkstückenden anhand eines Werkstückendes erläutert.

Das Zündrohr 13, welches an seinem vorderen Ende 25 den Stopfen 10 sowie den Kragen 11 trägt, wird durch die Bewegung des Steuerelements 16 aus seiner Ruheposition 20 in seine Arbeitsposition 19. Dadurch wird der Stopfen 10 in den Endbereich des Werkstücks gepresst, wodurch das Werkstück an dieser Stelle konisch verformt und in die Halterippen 9 des Werkstückhaltebereichs 8 hineingedrückt wird. Hierdurch entsteht

zwischen dem Stopfen 10 und dem Formwerkzeug 1 eine dichte Verbindung und das Werkstück wird in der Werkzeugform fixiert. Mit dem Einbringen des Stopfens wird gleichzeitig eine Verbindung zu einer Gaszuführungs- 33, Entlüftungs- 34 und Zündvorrichtung 35 hergestellt.

Durch die Bewegung des Zündrohrs 13 wird gleichzeitig der Kragen 11 auf die Mundstückanordnung 6 aufgebracht. Dieser umfasst die Mundstückanordnung ringartig und sichert diese so gegen ein Auseinanderstreben der einzelnen Formwerkzeugteile während des Umformprozesses.

Durch das Schließen des Formwerkzeugs 1 wird das mit der oberen Formwerkzeughälfte 2 verbundene Eingriffselement 22 mit der Nut 21 in dem Steuerelement 16 in Eingriff gebracht. Durch das über die Nut 15 ebenfalls mit dem Steuerelement 16 verbundene Zündrohr 13 wird das Formwerkzeug 1 so kraftschlüssig mit dem Stopfen 10 bzw. dem Kragen 11 am vorderen Ende 25 des Zündrohrs 13 verbunden. Ein Teil der bei der Explosion entstehenden Kräfte wird so über diesen Kraftkopplungsmechanismus umgeleitet und als Angriffskraft für den Stopfen 10 bzw. den Kragen 11 gegen das Formwerkzeug 1 genutzt.

Der Explosionsraum im Innern des Werkstücks wird über das Zündrohr 13 und den Stopfen 10 mit Knallgas in stöchiometrischer Mischung mit einem geringen Sauerstoff- überschuss gefüllt. Anschließend wird das Gas durch eine in dem Zündrohr 13 angeordnete Zündvorrichtung 35 gezündet, wodurch das Werkstück in die Werkzeugkavität 8 gedrückt wird. Gleichzeitig wird das Werkstück durch in dem Formwerkzeug 1 vorgesehene Schneidkanten 30, 31 beschnitten und mit den nötigen Löchern versehen. Auch der deformierte Haltebereich des Werkstücks wird von dem fertigen Formteil abgetrennt. Das abgetrennte Lochmaterial wird durch einen Auswurfmechanismus ausgeworfen.

Wahlweise kann das Beschneiden und/oder das Lochen des Werkstücks auch in einem separaten, nachgeordneten Verfahrensschritt erfolgen. Hierfür wird das durch das Exp- losionsumformen fertig geformte Werkstück der Werkzeugform entnommen und in eine weitere Form eingebracht, in welcher es mit Löchern und/oder Einschnitten versehen und/oder von dem Haltebereich getrennt wird.

Nach dem Umformprozess wird das Formwerkzeug 1 über das Zündrohr 13 und den Stopfen 10 entlüftet. Das Zündrohr 13 wird durch Absenken des Steuerelements 16 aus seiner Arbeits- 19 wieder in seine Ruheposition 20 gebracht. Dadurch wird auch der Stopfen 10 sowie der Kragen 11 von dem Formwerkzeug entfernt. Nun kann das Formwerkzeug geöffnet und das fertige Formteil entnommen werden.