Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrbogens aus der DE 43 22 711 C2 bekannt. Der Rohrabschnitt wird dabei vor dem Innenhochdruckumformen gebogen und während des Innen- hochdruckumformens axial gestaucht. Der Rohrabschnitt erfährt dabei eine Vergrößerung des mittleren Durchmessers, wobei diese Expansion bezogen auf die Mittelachse über den gesamten Umfang erfolgt. Ausgehend von einem runden Rohrquerschnitt und mit Rücksicht auf die beim Biegen entstehende Ovalität des Querschnitts im Bereich des Rohrbogens, fällt der erfor- derliche Expansionsgrad in diesem Bereich des Rohrabschnitts im Verhältnis zum durchschnittlichen Expansionsgrad größer aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrbogen derart auszubilden und anzuordnen, dass während der Innen- hochdruckumformung eine stabile Querschnittserweiterung ge- währleistet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Bo- genzone eine von den Auslaufzonen verschiedene Querschnitts- form mit in etwa annähernd identischem Strömungsquerschnitt aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die unterschiedliche Querschnittsform eine Belastung des Rohrbogens gewährleistet und gleichzeitig eine Drosselwirkung der Bogenzone aufgrund des gleichbleibenden Strömungsquerschnitts verhindert wird.

Die bei der Herstellung dieses Innenhochdruckumformteils auf den Rohrbogen ausgeübte axiale Schubkraft dient durch die in der Bogenzone veränderte Querschnittsform der Unterstützung des Materialflusses, wobei die veränderte Querschnittsform eine Ausknickbewegung des Rohrbogens verhindert.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Innen-Hochdruck-Werkzeug zum Herstellen eines Rohrstücks eine Matrize mit einer den Fertigungsquerschnitt des Rohrbogens bildenden Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung mindestens eine Bogenzone und zwei daran beidseitig anschließende Auslaufzonen aufweist.

Die Ausnehmung der Matrize weist dabei eine von den Auslauf- zonen verschiedene Querschnittsform mit einer identischen, den Fertigungsquerschnitt bildenden Querschnittsfläche auf.

Die so gebildete Ausnehmung bzw. das so gebildete Innen- Hochdruck-Werkzeug gewährleistet die Beaufschlagung des umzu- formenden Rohrbogens mit der erforderlichen Axialkraft, ohne dass eine Ausknickbewegung des Rohrbogens, insbesondere im Bereich der Biegeebene bzw. der Bogenebene, erfolgt. Der mi- nimale Umformungsgrad des Rohrbogens in der Biege-bzw. Bo- genebene gewährleistet im Bereich der Bogenzone ein Anliegen des Rohrbogens an die Ausnehmung der Matrize, so dass durch die Nachschubbewegung der Nachschubstößel eine Ausknickbewe- gung, insbesondere der Rohrbogeninnenseite, verhindert wird.

Die Innenseite der Bogenzone, d. h. die Seite mit dem kleine- ren Biegeradius, würde bei einer Innenhochdruckumformung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, schon allein aufgrund der Druckbeaufschlagung gestaucht werden, da die ausgeformte Geometrie einen kleineren Krümmungsradius vorsieht als der Rohling. Die Überlagerung dieser Materialstauchung mit der zum Teil notwendigen axialen Schubbewegung der Nachschubstö- ßel führt zu einem Versagen der Materialwand. Dieses wird durch den in der Bogenzone an der Matrize anliegenden Rohrbo- gen, der aufgrund der Druckbeaufschlagung an die Matrizenwand gepresst wird, ohne zuvor eine Stauchungsumformung durchge- führt zu haben, verhindert.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass eine Symmetrieachse der Bogenzone in einer Biegeebene verläuft und im Bereich der Biegeebene der Aufweitungsgrad, als Verhältnis des Durchmessers des Bauteils in der Biegeebe- ne zum Durchmesser des Rohlings in der Biegeebene, zwischen 1 und 1,1 ist. Der Rohling wird somit nur geringfügig umge- formt.

Ferner ist es vorteilhaft, dass der Aufweitungsgrad im Be- reich normal zur Biegeebene zwischen 1 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,5 ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass der Umformungsgrad ausgehend von der Biegeebene proportional an- steigt und in Richtung der Normalen seinen Maximalwert er- reicht.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass mehrere Bogenzonen und mehrere Biegeebenen vorgesehen sind. Bei der Herstellung kom- plexerer Rohrbogenformen können mehrere Bogenzonen vorgesehen sein, wobei jede Bogenzone eine eigene Biegeebene aufweist.

Die sich ändernde Querschnittsgestaltung wird dabei dem Ver- lauf der Biegeebenen nach angepasst, so dass die erfindungs- gemäße Anlage der jeweiligen Bogenzone im Bereich der jewei- ligen Biegebene gewährleistet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass ein Übergang der Querschnittsform von der jeweiligen Auslaufzone zur Bogenzone kontinuierlich verläuft. Die kontinuierliche Querschnittsan- passung zwischen der Querschnittsform der Auslaufzonen und der Querschnittsform der Bogenzone gewährleistet einen mini- malen Strömungsverlust der im Rohrbogen strömenden Medien.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Querschnittsform der Bogenzone und/oder der Auslauf- zonen rund, oval, rechteckförmig oder mehreckförmig ausgebil- det ist.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und An- ordnung ist es von Vorteil, dass ein Rohrstück-Rohling mit einem Durchmesser A in die Ausnehmung der Matrize des Innen- Hochdruck-Werkzeugs eingelegt und durch die Nachschubstößel beaufschlagt wird. Der Rohrstück-Rohling wird im Bereich der Auslaufzonen auf einen Solldurchmesser B umgeformt bzw. auf- geweitet, wobei der Rohrstück-Rohling im Bereich der Bogenzo- ne in Richtung parallel zur Biegeebene auf einen Solldurch- messer C umgeformt bzw. aufgeweitet wird und der Rohrstück- Rohling im Bereich der Bogenzone in Richtung senkrecht zur Biegeebene auf einen Solldurchmesser D umgeformt wird. Der Aufweitungsgrad als Verhältnis von C zu A wird zwischen 1 und 1,1 eingestellt. Je nach Material und Materialdicke ist ein größerer Aufweitungsgrad, also eine größere Umformung im Be- reich der kritischen Bogenzone innerhalb der Biegeebene mög- lich, ohne dass es zu einer Ausknickbewegung kommt. Das Werk- stück kann dabei im Bereich der kritischen Bogenzone mit dem inneren Wandteil, d. h. mit dem Wandteil mit kleinstem Biege- radius, vor dem Umformprozess bereits an der Matrize anlie- gen, wobei die minimale Umformung in der Biegeebene, insbe- sondere in dem Wandbereich mit dem größten Biegeradius, d. h. dem äußeren Wandbereich, generiert wird. Die kritische Aus- knickbewegung im inneren Wandbereich wird somit verhindert.

Größere Umformungen mit einem Umformungsgrad deutlich größer als 1,1 (betreffend das Verhältnis von verformter Größe zu Rohlingsgröße) können innerhalb der Biegeebene jedoch nicht umgesetzt werden. Bei der Bemessung des Aufweitungsgrads ist auch die elastische Dehngrenze des Materials zu berücksichti- gen, so dass insbesondere das Verhältnis von C zu A über 1,1 steigen kann und trotzdem die Anlage der elastisch aufgewei- teten Bogenzone an der Matrize gewährleistet ist.

Vorteilhaft ist es ferner, dass der Aufweitungsgrad als Ver- hältnis von D zu A zwischen 1 und 2, insbesondere zwischen 1,3 und 1,5 eingestellt wird. Ein Umformungsgrad von 2, d. h. eine zweifache Vergrößerung des Innenhochdruckumformteils ausgehend von der Rohlingsgröße, stellt dabei für die gängi- gen Materialien eine Maximalgröße dar, die je nach Änderung der Querschnittsform zur Gewährleistung eines gleichbleiben- den Strömungsquerschnitts erreicht werden muss.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.

Dabei zeigen : Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines Rohrstück- Rohlings in der Matrize ; Fig. lb Querschnitt C-C ; Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung eines aufgeweite- ten Rohrstücks in der Matrize ; Fig. 2b Querschnitt D-D.

Ein in Figur 1 dargestellter als Rohrstück-Rohling ausgebil- deter Rohrbogen-Rohling 1 weist eine Symmetrieachse 1.6 sowie einen entlang der Symmetrieachse 1.6 gleichbleibenden Durch- messer A auf. Der Rohrbogen-Rohling 1 ist dabei ausgehend von einer zylindrischen Grundform um 90° gebogen und weist eine Symmetrieachse 1.6 auf, die entsprechend um 90° gekrümmt ist.

Der Krümmungsradius der Symmetrieachse 1.6 beträgt dabei un- gefähr den 1,5-fachen Wert des Durchmessers A.

Der so gebildete Rohrbogen-Rohling 1 weist eine Bogenzone 1.1 im Bereich der Krümmung sowie eine erste zylindrische Aus- laufzone 1.2 und eine zweite zylindrische Auslaufzone 1.3 auf. Am Ende der beiden Auslaufzonen 1.2, 1.3 weist der Rohr- bogen-Rohling 1 eine erste Stirnseite 1. 2' und eine zweite Stirnseite 1. 3'auf, an die Nachschubstößel 2,3 einer Innen- hochdruckumformungsvorrichtung angeschlossen sind, die zum einen zur axialen Druckbeaufschlagung dienen und zum anderen das Druckmedium einleiten. Der Rohrbogen-Rohling 1 ist inner- halb einer Matrize 4 angeordnet, die eine Ausnehmung 4.5 zur Aufnahme des Rohrbogen-Rohlings 1 aufweist. An seinen beiden Stirnseiten 1.2', 1. 3' ist der Rohrbogen-Rohling 1 an die Nachschubstößel 2,3 angekoppelt. Neben der Ausnehmung 4.5 weist die Matrize 4 eine weitere Ausnehmung 6 auf, die radial an die Ausnehmung 4.5 anschließt und gemäß Figur 2 eine spe- zielle Ausformgeometrie des Rohrbogen-Rohlings 1 gewährleis- tet.

Im Bereich der Bogenzone 4.1 weist die Ausnehmung 4.5 in der Biege-bzw. Bogenebene den gleichen Durchmesser A wie der Rohrbogen-Rohling 1 auf. Gemäß der Querschnittsdarstellung C- C weist die Ausnehmung 4.5 der Matrize 4 in lotrechter Rich- tung zur Biege-bzw. Bogenebene mit einem deutlich größeren Durchmesser D (gemäß Schnitt D-D) auf.

Abweichend von der Bogenzone 4.1 weist die Ausnehmung 4.5 der Matrize 4 im Bereich der beiden Auslaufzonen 4.2, 4.3 eine nicht weiter dargestellte, dem Rohrbogen-Rohling 1 entspre- chend zylindrische Grundform auf. Die Ausnehmung 4.5 weist in dem Bereich der beiden Auslaufzonen 4.2, 4.3 einen größeren Durchmesser B (gemäß Figur 2) als der Rohrbogen-Rohling 1 auf. Der Rohrbogen-Rohling 1 liegt somit neben den beiden Nachschubstößeln 2,3 in der Biegeebene mit der Bogenzone 1.1 linienförmig an der Matrize 4 bzw. deren Bogenzone 4.1 an.

Die im Bereich beider Auslaufzonen 4.2, 4.3 kreisförmige Querschnittsform der Ausnehmung 4.5 geht dabei im Bereich der Bogenzone 4.1 gemäß Figur 1b in eine ovale Querschnittsform mit gleicher Querschnittsfläche 4.4 über.

Gemäß Figur 2 ist der Rohrbogen-Rohling 1 zum Rohrbogen aus- geformt und weist die Form der Ausnehmung 4.5 auf. Neben der zusätzlichen radialen Ausformung 5 im Bereich der zweiten Ausnehmung 6 der Matrize 4 ist der Rohrbogen-Rohling 1 im Be- reich der beiden Auslaufzonen 1.2, 1.3 auf den Durchmesser der Ausnehmung 4.5 angewachsen und weist im Bereich der bei- den Auslaufzonen 1.2, 1.3 eine entsprechende, nicht weiter dargestellte kreisförmige Querschnittsform auf. Im Bereich der Bogenzone 1. 1 ist der Rohrbogen-Rohling 1 gemäß Figur 2b der ovalen Form der Ausnehmung 4.5 nach oval ausgeformt, wo- bei der Ausweitungsgrad parallel zur Biegeebene gleich 1 und in senkrechter Richtung zur Biegeebene bis auf ein Mindest- maß, also eine maximale Umformung ansteigend ausgebildet ist.

Während des Ausformvorgangs wird der Rohrbogen-Rohling 1 über die Nachschubstößel 2,3 mit Axialdruck beaufschlagt, womit ein ausreichender Materialfluss für die Umformung, insbeson- dere im Bereich der zweiten Ausnehmung 6 oder weiterer hier nicht dargestellter Ausnehmungen, gewährleistet wird. Während der axialen Druckbeaufschlagung durch die Nachschubstö- ßel 2,3 liegt der Rohrbogen mit der Bogenzone 1.1 in der Biegeebene an der Matrize 4 bzw. deren Bogenzone 4.1 an.