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Title:
METHOD FOR PRODUCING A HOLLOW VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/182370
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a valve body of a hollow valve. Said method comprises the following steps: providing a preform having a valve body/valve plate and a tubular shaped wall which surrounds a hollow chamber; and axial, feed and transverse rolling the tubular shaped wall with at least of pressing roller in order to expand a length of the tubular wall, in which the preform is moved with respect to the at least one pressing roller. The invention also relates to a hollow valve produced by means of this method.

Inventors:
MATTHIAS THORSTEN (DE)
WOLKING ANTONIUS (DE)
KNUST JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/052565
Publication Date:
September 17, 2020
Filing Date:
February 03, 2020
Export Citation:
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Assignee:
FEDERAL MOGUL VALVETRAIN GMBH (DE)
International Classes:
B21D22/14; B21D22/16; B21D51/10; B21D51/16; B21D53/84; B21H1/18; B21H7/00; B21K1/22; B23P15/00; F01L3/00; F01L3/14; B21D31/06
Foreign References:
DE102015118495A12017-05-04
DE102017114524A12019-01-03
EP2811126A12014-12-10
DE102015220891A12017-04-27
GB461940A1937-02-26
EP2325446A12011-05-25
EP0898055A11999-02-24
US6006713A1999-12-28
CN104791040A2015-07-22
JPH07102917A1995-04-18
Attorney, Agent or Firm:
BECKER & KURIG PARTNERSCHAFT PATENTANWÄLTE MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Ventilkörpers (16, 18) eines Hohlventils, umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Vorform (6) mit einem Ventilkopf (12) und einer rohrförmigen Wand (14), die einen zylindrischen Hohlraum (8) umgibt;

Axial- V orschub-Querwalzen der rohrförmigen Wand (14) mit wenigstens einer Drückwalze (24), um eine Länge der rohrförmigen Wand (14) zu vergrößern und/oder deren Dicke zu reduzieren, indem die Vorform (6) gegenüber der wenigstens einen Drückwalze (24) bewegt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei

das Axial-Vorschub-Querwalzen der rohrförmigen Wand über einem Drückwalzdom (22), der in den Hohlraum (8) eingesetzt ist, stattfindet und eine Druckkraft des Drückwalzdorns (22) die Vorform (6) bewegt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei

eine Einspannung (29) den Ventilkopf (12) hält und eine Zugkraft zur Bewegung der Vorform (6) ausübt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei

die Einspannung (29) den Ventilkopf (12) mittels wenigstens eines Vorsprungs (30) hält und eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen ausbildet.

5. Verfahren gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei das Bereitstellen der Vorform umfasst:

Bereitstellen eines napfförmigen Halbzeugs (4), wobei das Halbzeug die rohrförmige Wand (14), die den zylindrischen Hohlraum (8) des Halbzeugs umgibt, und einen Bodenabschnitt (10) aufweist; und

Formen des Ventilkopfes (12) aus dem Bodenabschnitt (10).

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Bereitstellen des napfförmigen Halbzeugs (4) umfasst:

Bereitstellen eines zumindest teilweise zylindrischen Rohlings (2); und

Formen des napfförmigen Halbzeugs (4) aus dem Rohling (2).

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Formen des napfförmigen Halbzeugs (4) durch Fließpressen oder Schmieden erfolgt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Formen des Ventilkopfes (12) durch Fließpressen oder Schmieden erfolgt.

9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei beim Axial-Vorschub- Querwalzen mehrere Drückwalzen (24, 26) verwendet werden, wobei bevorzugt drei Drückwalzen verwendet werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die mehreren Drückwalzen während des Drückwalzens zueinander radial und axial versetzt sind.

1 1. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei wenigstens zwei Sätze von Drückwalzen (24, 26) vorgesehen sind, wobei die Drückwalzen (24, 26) eines Satzes keine axiale (und radiale)

Versetzung aufweisen, die Sätze untereinander j edoch einen axialen Abstand voneinander aufweisen.

12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend:

ein weiteres Drückwalzen der rohrförmigen Wand (14) ohne Drückwalzdom.

13. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend:

Reduzieren eines Außendurchmessers der rohrförmigen Wand (14) nach dem Axial- V orschub-Querwalzen.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrförmigen Wand (14) durch Rundkneten, Einhalsen oder Einziehen erfolgt.

15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrförmigen Wand (14) ohne Dom erfolgt.

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrförmigen Wand (14) mit einem in den Hohlraum eingesetzten Dom erfolgt. 17. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend:

Einfüllen eines Kühlmediums, insbesondere Natrium, in den Hohlraum; und

Schließen des Hohlraums.

18. Hohlventil umfassend einen Ventilkörper, hergestellt unter Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.

Description:
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES HOHL VENTILS FÜR

VERBRENNUNGSMOTOREN

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlventilen, bzw. Hohlraumventilen, für V erbrennungsmotoren und damit hergestellte Hohlventile.

Stand der Technik

Ein- und Auslassventile sind bei V erbrennungsmotoren thermisch und mechanisch hoch beanspruchte Bauteile. Eine ausreichende Kühlung ist daher notwendig, um eine dauerhafte Funktionsfähigkeit der Ventile sicherzustellen. Hierbei sind Hohltellerventile gegenüber V ollschaftventilen und Hohlschaftventilen (d.h. ein Hohlventil bei dem lediglich im Schaft ein Hohlraum vorgesehen ist) vorteilhaft, da ein Hohlraum sowohl im Schaft als auch im Ventilkopf vorhanden ist, wodurch eine verbesserte interne Kühlung - mittels eines Kühlmediums, z.B. Natrium - erzielt werden kann. Weitere Vorteile sind ein geringeres Gewicht, die Vermeidung von Hot-Spots (im V erbrennungsmotor) und eine C02- Reduzierung.

Hergestellt werden Hohlventile üblicherweise durch eine Kombination verschiedener Verfahren, wie z.B. Schmieden, Drehen und Schweißen. Hierbei ist insbesondere das Drehen oder Fräsen des Hohlraumes kostenintensiv. Auch sollten Schweißpunkte an der Tellerfläche oder an anderen betriebsbedingt kritischen Stellen vermieden werden. Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren ist, dass oftmals eine große Anzahl von Prozessschritten notwendig ist, wie z. B. in EP 2325446 Al . Zur kostengünstigen Herstellung großer Stückzahlen sind jedoch schnelle Umformprozesse vorteilhaft. Beispielsweise beschreiben die EP 0898055 Al und die US 006006713 A ein Hohltellerventil, das durch Schließen eines hohlen Rohlings mittels Schweißens (Reibschweißen, Laserschweißen) oder Panzerung hergestellt wird. Weitere Druckschriften, die sich mit der Herstellung von Hohlraumventilen befassen sind CN 104791040 A und JP 1995102917.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also ein Herstellungsverfahren für Hohlventile bzw. für einen Ventilkörper für Hohlventile bereitzustellen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und gleichzeitig eine hohe Produktivität, gute Materialausnutzung und schnelle Umformprozesse aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das Problem gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilkörpers eines Hohlventils gemäß den Merkmalen des angehängten Anspruchs 1.

Das Verfahren zur Herstellung eines Ventilkörpers eines Hohlventils umfasst die Schritte von Bereitstellen einer Vorform mit einem Ventilkopf und einer rohr förmigen Wand, die einen zylindrischen Hohlraum umgibt, und Axial- Vorschub-Querwalzen der rohrformigen Wand mit wenigstens einer Drückwalze, um eine Länge der rohrformigen Wand zu vergrößern und/oder deren Dicke zu reduzieren, indem die Vorform gegenüber der wenigstens einen Drückwalze bewegt wird.

V ortei lhafterwei se werden durch diese Erfindung Schweißnähte an der Ventiltellerfläche vermieden, ein kontinuierliches Umformverfahren, eine niedrige Taktzeit, hohe Produktivität, Zeitersparnis und eine gute Materialausnutzung ermöglicht.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Ventilkörpers eines Hohlventils umfasst die Schritte von Bereitstellen einer Vorform mit einem Ventilkopf und einer rohrformigen Wand, die einen zylindrischen Hohlraum umgibt, und Drückwalzen der rohrformigen Wand über einem Drückwalzdom, der in den Hohlraum eingesetzt ist, um eine Länge der rohrförmigen Wand zu vergrößern.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Axial- Vorschub-Querwalzen oder Drückwalzen der rohrförmigen Wand über einem Drückwalzdom, der in den Hohlraum eingesetzt ist, stattfinden und eine Druckkraft des Drückwalzdoms die Vor form bewegen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Einspannung den Ventilkopf halten und eine Zugkraft zur Bewegung der Vorform ausüben.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Einspannung den Ventilkopf mittels wenigstens eines Vorsprungs halten und eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen ausbilden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Bereitstellen der Vorform umfassen: Bereitstellen eines napfförmigen Halbzeugs, wobei das Halbzeug die rohrförmige Wand, die den zylindrischen Hohlraum des Halbzeugs umgibt, und einen Bodenabschnitt aufweist; und Formen des Ventilkopfes aus dem Bodenabschnitt.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Bereitstellen des napfförmigen Halbzeugs umfassen: Bereitstellen eines zumindest teilweise zylindrischen Rohlings; und Formen des napfförmigen Halbzeugs aus dem Rohling.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Formen des napfförmigen Halbzeugs durch Fließpressen oder Schmieden erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Formen des Ventilkopfes durch Fließpressen oder Schmieden erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt können beim Axial- V orschub-Querwalzen oder Drückwalzen mehrere Drückwalzen verwendet werden, wobei bevorzugt drei Drückwalzen verwendet werden. Gemäß einem weiteren Aspekt können die mehreren Drückwalzen während des Drückwalzens zueinander radial und axial versetzt sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt können wenigstens zwei Sätze von Drückwalzen vorgesehen sein. Die Drückwalzen eines Satzes weisen keine axiale (und radiale) Versetzung auf, die Sätze untereinander j edoch einen axialen Abstand voneinander.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Verfahren weiterhin umfassen: ein weiteres Drückwalzen der rohrformigen Wand ohne Drückwalzdom.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Verfahren weiterhin umfassen: Reduzieren eines Außendurchmessers der rohrförmigen Wand nach dem Axial- V orschub-Querwalzen oder Drückwalzen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrformigen Wand durch Rundkneten oder Einziehen erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrformigen Wand ohne Dom erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrformigen Wand mit einem in den Hohlraum eingesetzten Dom erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Verfahren weiterhin umfassen: Einfullen eines Kühlmediums, insbesondere Natrium, in den Hohlraum; und Schließen des Hohlraums.

Erfmdungsgemäß wird das Problem weiterhin gelöst durch Hohlventil, welches einen Ventilkörper umfasst, der unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens hergestellt wurde.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren genauer beschrieben, wobei

Figuren 1A - 1F verschiedene Zwischenschritte der erfindungsgemäßen Herstellung eines Ventilkörpers eines Hohlventils (dargestellt in Fig. ID bzw. Fig. 1F) aus einem Rohling (dargestellt in Fig. 1 A) zeigen;

Fig. 2 eine Schnitt ansicht während des Drückwalzens zeigt; und

Fig. 3 eine Schnittansicht während des Axial- V orschub-Querwalzen zeigt.

Im Folgenden werden sowohl in der Beschreibung als auch in der Zeichnung gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Elemente oder Komponenten verwendet. Es ist zudem eine Bezugszeichenliste angegeben, die für alle Figuren gültig ist. Die in den Figuren dargestellten Ausführungen sind lediglich schematisch und stellen nicht notwendigerweise die tatsächlichen Größenverhältnisse dar.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

In den Figuren 1A bis 1F sind, in Schnittansichten, verschiedene Zwischenstufen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt, wobei auch optionale bzw. bevorzugte Herstellungsschritte/Zwischenstufen dargestellt sind.

Bevorzugt dient als Ausgangspunkt, siehe Fig. 1A, ein Rohling 2 aus einem dem Fachmann bekannten Ventil stahl. Der Rohling weist eine zumindest teilweise zylindrische Form auf, bevorzugt eine kreiszylindrische Form, entsprechend der Kreisform des herzustellenden Ventilkörpers bzw. Ventils.

Der Rohling 2 wird in ein in Fig. 1B dargestelltes napfförmiges Halbzeug (bzw. Werkstück ) 4 umgeformt. Das Halbzeug 4 in Form eines Napfes umfasst einen Bodenabschnitt 10, aus dem später ein Ventilkopf (bzw. Ventilteller) 12 gebildet wird, und eine rohrformige Wand (bzw. ringförmige Wand) 14, die einen zylindrischen, bevorzugt kreiszylindrischen, Hohlraum 8 des napfförmigen Halbzeugs 4 umgibt und aus der später ein Ventilschaft 20 gebildet wird. Hierbei kann während der nachfolgenden Umformschritte eventuell Material zwischen Bodenabschnitt 10 und rohrförmiger Wand 14 fließen. Allgemeiner wird erfindungsgemäß das napfförmige Halbzeug 4 direkt bereitgestellt; das Verfahren startet dann also mit Bereitstellen des in Fig. 1B dargestellten napfförmigen Halbzeugs 4.

In einem anschließenden Umformschritt wird aus dem Bodenabschnitt 10 der Ventilkopf 12 geformt. Eine dadurch erhaltene Vorform 6 des Ventilkörpers ist in Fig. IC dargestellt.

Sowohl das Umformen des Rohlings 2 in ein napfförmiges Werkstück 4 als auch das Formen des Ventilkopfs 12 aus dem Bodenabschnitt 10 kann z.B. durch ein Warm- oder Kaltumformverfahren durchgeführt werden. Bevorzugt wird Fließpressen oder Schmieden verwendet. Beim Fließpressen wird ein Stempel in den Rohling 2 bzw. das Halbzeug 4 gepresst, um den Hohlraum 8 bzw. den Ventilkopf 12 zu formen, d.h. es handelt sich im Wesentlichen um (Napf-)Rückwärtspressfließen bzw. Querfließpressen. Die Vorform 6 kann auch in einem einzigen Umformschritt, z.B. Schmieden oder Fließpressen, direkt aus dem Rohling 2 geformt werden.

Im nächsten Bearbeitungsschritt, von Fig. IC nach Fig. ID, wird eine axiale Länge der rohrförmigen Wand 14 vergrößert. , Axial 1 bezieht sich hier auf die durch die rohrförmige Wand 14 (d.h. den späteren Schaft) definierte Richtung, also auf die (Mittel-)Achse der rohrförmigen Wand; , radial 4 ist entsprechend eine Richtung orthogonal zur axialen Richtung. Eine Länge der rohrförmigen Wand 6 wird also in axialer Richtung gemessen.

Hierzu wird erfindungsgemäß Drückwalzen bzw. Zylinderdrückwalzen über einem Drückwalzdom 22 durchgeführt; vgl. Fig. 2. Beim Drückwalzen rotiert die Vor form und es wird mindestens eine, durch Reibschluss mitrotierende, Drückwalze 24, 26 gegen die Außenseite der rohrförmigen Wand gedrückt und in axialer Richtung bewegt, so dass es zu einer plastischen Formänderung kommt. Die damit einhergehende inkrementelle Umformung führt zu einer vorteilhaften Kaltverfestigung des bearbeiteten Stahls. Insgesamt verringert sich die Wanddicke der rohrförmigen Wand während sich gleichzeitig die axiale Länge der rohrförmigen Wand vergrößert. Die mindestens eine Drückwalze wird gegebenenfalls mehrmals in axialer Richtung verfahren bis die gewünschte Längenzunahme bzw. Wanddickenverringerung erreicht ist. Dabei wird der radiale Abstand der mindestens einen Drückwalze von der Achse der rohrförmigen Wand bei aufeinanderfolgenden Durchgängen sukzessive verringert.

Das Drückwalzen führt also, aufgrund des eingesetzten Drückwalzdoms 22, im Wesentlichen zu einer Längung der rohrförmigen Wand 14, wobei deren Außendurchmesser ein wenig abnimmt (entsprechend der Abnahme der Wanddicke). Falls eine größere Abnahme des Außendurchmessers erwünscht ist, kann auch ein Drückwalzen, mit mehreren Drückwalzen, ohne Drückwalzdom erfolgen.

Falls Abmessungen der Vorform 6 und Parameter des Drückwalzens so gewählt sind, dass die durch das Drückwalzen erreichte Länge der rohrförmigen Wand 14, der durch das Drückwalzen erreichte Außendurchmesser und ein Innendurchmesser der rohrförmigen Wand 14 der Vorform (der einem Durchmesser des Drückwalzdoms entspricht) den gewünschten Abmessungen des herzustellenden Hohlventils entsprechen, kann auf diese Weise ein Ventilkörper 16 für ein Hohlschaftventil erhalten werden (vgl. Fig. ID, wobei angemerkt sei, dass die in den Figuren gezeigten relativen Abmessungen nicht den tatsächlichen relativen Abmessungen entsprechen müssen, insbesondere ist in Fig. ID der Durchmesser des Ventiltellers/-kopfes im Verhältnis zum Schaftdurchmesser kleiner als bei einem üblichen tatsächlichen Ventil dargestellt, ebenso ist der Schaftdurchmesser im Verhältnis zur Länge des Schaftes 20 größer als üblich dargestellt).

Abschließend (von Fig. ID über Fig. IE nach Fig. 1F) wird, optional, der Außendurchmesser der rohrförmigen Wand 14 reduziert, um einen fertiggestellten Ventilkörper 18 für ein Hohltellerventil zu erhalten, dessen Ventilschaft 20 einen vorbestimmten Außendurchmesser aufweist, d.h. einen gewünschten Zieldurchmesser aufweist; vgl. Fig. 1F. Dieser Umformschritt erfolgt bevorzugt ohne eingesetzten Dom, damit der Durchmesser effektiv verkleinert werden kann. Dieser Schritt führt, neben einer Verringerung des Außendurchmessers, auch zu einer weiteren Längung der rohrförmigen Wand 14 und, falls ohne Dom durchgeführt, zu einer Zunahme der Wanddicke der rohrförmigen Wand 14. Die Wanddicke wäre also gegebenenfalls im vorhergehenden Drückwalzschritt etwas kleiner einzustellen, um unter Berücksichtigung der Dickenzunahme im abschließenden Schritt eine bestimmte Wanddicke, und damit bei gegebenen Außendurchmesser D einen bestimmten Innendurchmesser, zu erhalten.

Das Reduzieren des Außendurchmessers der rohrförmigen Wand 14 kann durch Rundkneten oder Einziehen („Necking“, Durchmesserverminderung durch Einschnüren) erfolgen, wobei Rundkneten bevorzugt wird. Beim Rundkneten ist wichtig, dass nach dem Rundkneten zur Reduzierung des Außendurchmessers der rohrförmigen Wand 14 kein weiterer Umformschritt des Ventilkörpers 18 für ein Hohltellerventil stattfindet, da dies die durch das Rundkneten erhaltenen positiven Materialeigenschaften verschlechtern würde. Rundkneten ist also in diesem Fall der abschließende Umformschritt.

Beim Rundkneten handelt es sich um ein inkrementeiles Druckumformverfahren, bei dem in schneller Abfolge von verschiedenen Seiten in radialer Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück eingehämmert wird. Durch den dadurch entstehenden Druck , fließt 1 das Material sozusagen und die Materialstruktur wird nicht durch Zugspannungen verzerrt. Bevorzugt wird Rundkneten als Kaltumformverfahren, d.h. unterhalb der Rekristallisationstemperatur des bearbeiteten Materials, ausgeführt. Wesentlicher Vorteil der Verwendung von Rundkneten als abschließenden Umformschritt ist also, dass beim Rundkneten durch die radiale Krafteinleitung Druckspannungen induziert werden, wodurch das Auftreten von Zugspannungen, welche die Anfälligkeit für Risse erhöhen verhindert wird, insbesondere trifft dies für die Randschichten des Hohlschaftes zu. Das Rundkneten wirkt somit mit dem vorhergehenden, ebenfalls inkrementeilen Umformverfahren des Drückwalzens auf vorteilhafte Weise zusammen, so dass optimale Materialeigenschaften, z.B. Festigkeit, erreicht werden.

Weitere Vorteile des Rundknetens als abschließenden Umformschritt - gegenüber Ziehverfahren oder „Necking“ (Einziehen) - sind durch eine bessere erreichbare Oberflächenqualität und durch eine relativ höhere Durchmesserreduzierung des Schaftes je Schritt gegeben. Aufgrund der hohen erreichbaren Oberflächenqualität und dadurch, dass die einhaltbaren Toleranzen beim Rundkneten sehr klein sind, ist eine Nachbearbeitung des Ventilschaftes meist nicht notwendig. Mit F re i form verfahren bzw. Stauchverfahren - wie z.B. Necking - lässt sich im Allgemeinen nur eine schlechtere Oberflächenqualität bzw. Toleranzeinhaltung erreichen. Dementsprechend sollte nach dem Rundkneten zur Reduzierung des Außendurchmessers der rohrförmigen Wand insbesondere kein weiterer Verfahrensschritt mittels eines Ziehverfahrens oder Neckings erfolgen.

Um den Herstellungsprozess des Hohlventils abzuschließen kann weiterhin ein Kühlmedium, z.B. Natrium, über das nach außen offene Ende des Ventilschaftes in den Hohlraum des Ventilkörpers eingefüllt werden und anschließend dieses Ende des Ventil Schaftes verschlossen werden, z.B. durch ein V entilschaftendstück, welches, etwa mittels Reibschweißen oder einem anderen Schweißverfahren, angebracht wird (in den Figuren nicht dargestellt).

Das Reduzieren des Außendurchmessers kann in mehreren Teilschritten erfolgen (ein Zwischenschritt ist beispielsweise in Fig. IE dargestellt), wobei die einzelnen Teilschritte jeweils wahlweise mit oder ohne Dom erfolgen können (zu Beginn eines Teilschritts kann der Durchmesser eines Doms kleiner als der Durchmesser des Hohlraums sein); auch kann ein Durchmesser der Dorne aufeinanderfolgender Teilschritte verringert werden.

Fig. 2 stellt den V erfahrensschritt des Drückwalzens, das zwischen Fig. IC und Fig. ID stattfmdet, in einer Schnittdarstellung dar. Hierbei wird in den Hohlraum der Vor form 6 ein Drückwalzdom 22 eingesetzt. Der Drückwalzdom rotiert zusammen mit der Vorform 6 und einem Reitstock 28, der die Vor form am Ventilboden abstützt. Gegen die rohrförmige Wand 14 werden zwei einander gegenüberliegende Drückwalzen 24, 26 gedrückt, die mittels Reibschluss ebenfalls rotieren. Die Drückwalzen 24, 26 werden relativ zur Vorform in axialer Richtung bewegt, dadurch kommt es zu einer plastischen Verformung der rohrförmigen Wand 14, wobei der äußere Radius der rohrförmigen Wand 14 abnimmt und gleichzeitig die Länge der rohrförmigen Wand 14 zunimmt (in axialer Richtung). Hierbei „fließt“ das Material der rohrförmigen Wand 14 in Bewegungsrichtung der Drückwalzen 24, 26 (Gleichlaufdrückwalzen). Die Rotationsrichtungen der Vorform (zusammen mit Drückwalzdom und Reitstock) und der Drückwalzen, die Bewegungsrichtung der Drückwalzen 24, 26 und die Fließrichtung des Materials der rohrförmigen Wand 14 sind in der Figur durch Pfeile angedeutet.

In Fig. 2 sind beispielhaft zwei Drückwalzen 24, 26 (teilweise) eingezeichnet, ebenso ist die Verwendung nur einer oder von mehr als zwei Drückwalzen möglich, wobei die Verwendung von zwei oder drei Drückwalzen bevorzugt ist. Werden mehrere Drückwalzen verwendet, so sind diese bevorzugt regelmäßig über den Umfang verteilt; d. h. bei zwei Drückwalzen beträgt der Winkel (in Umfangrichtung) zwischen den Drückwalzen in etwa 180°, bei drei Drückwalzen in etwa 120°, usw. Dadurch wird die Vorform insbesondere auch in allen Richtungen abgestützt.

Alternativ bestehen zwischen den Drückwalzen ein radialer und ein axialer Versatz, wie in Fig. 2 dargestellt. Radialer Versatz bedeutet, dass der radiale Abstand der Drückwalzen 24, 26 von der Mittelachse unterschiedlich ist. Der axiale Versatz der Drückwalzen 24, 26 fuhrt dazu, dass die dem Werkstück nähere Drückwalze 24 zuerst auf das Werkstück trifft und dieses bearbeitet, während weiter entfernt liegende Drückwalzen 26 später das Werkstück bearbeiten, sprich, die Stellen, die bereits durch die vorherige Drückrolle 24 bearbeitet wurde. So kann die Dicke der rohrförmigen Wand 14 stufenweise abgestreckt werden. Demzufolge muss die dem Werkstück am nächsten liegende Drückwalze 24 den größten radialen Abstand von der Mittelachse aufweisen, für den ersten Abstreckschritt, gefolgt derjenigen mit dem zweitgrößtem radialen Abstand, usw. Auf diese Weise kann das Verfahren beschleunigt werden, da mehrere Radius- bzw. W anddickenreduzierungsschritte in einem Durchgang erfolgen können. Statt einem radialen Versatz von Drückwalzen gleichen Durchmessers können auch Drückwalzen mit unterschiedlichen Durchmessern Verwendung finden.

Der Verzicht auf einen axialen Versatz der Drückwalzen 24, 26 (in diesem Fall wäre ein radialer Versatz sinnlos), verringert hingegen Quer- und Torsionskräfte auf das Werkstück, die durch axial versetzt drückende Rollen entstehen würde. Alternativ können auch mehrere Sätze (nicht gezeigt) von Drückwalzen angeordnet werden. Die Drückwalzen eines jeden Satzes 24, 26 sind dabei ohne Versatz angeordnet. Die Sätze sind in axialer Richtung beabstandet und jeder Satz bewirkt eine Teilabstreckung des Werkstücks 6. Dadurch werden Quer- und Torsionskräfte auf das Werkstück im Vergleich zum Drückwalzen mit radialem/axialem Versatz verringert/vermieden und dennoch der Vorteil von stufenweisem Abstrecken und geringeren Fließkräften im Material des Werkstücks realisiert.

Fig. 3 stellt einen Verfahrensschritt des Axial-Vorschub-Querwalzens, das als alternative Umformmethode zwischen den Fig. IC und Fig. ID stattfindet, in einer Schnittdarstellung dar. Hierbei wird ebenso wie in Fig. 2 beim„Drückwalzen mit W alzenvorschub“ in den Hohlraum der Vorform 6 ein Drückwalzdorn 22 eingesetzt. Der Drückwalzdom rotiert zusammen mit der Vorform 6 und einer Einspannung 29, die die Vorform am Ventilboden abstützt oder mittels Vorsprüngen 30 am Ventilboden bzw. Ventilkopf 12, die eine formschlüssige Verbindung ausbilden, in axialer Richtung ziehen kann.

Gegen die rohr förmige Wand 14 werden zwei einander gegenüberliegende Drückwalzen 24, 26 gedrückt, die mittels Reibschluss ebenfalls rotieren. Anders als in Fig. 2 werden nicht die Werkzeuge, d. h. die Drückwalzen 24, 26 relativ zur Vor form in axialer Richtung bzw. translatorisch bewegt, sondern es wird das Werkstück, d. h. die Vorform 6 relativ zu den Drückwalzen 24, 26 translatorisch bewegt. Die Drückwalzen sind dabei positionsfest und rotieren. Dadurch kommt es ebenso zu einer plastischen Verformung der rohrförmigen Wand 14, wobei der äußere Radius der rohrförmigen Wand 14 abnimmt und gleichzeitig die Länge der rohrförmigen Wand 14 zunimmt (in axialer Richtung). Die Vor form 6 wird dabei axial durch die beiden Walzen gezogen.

Hierbei „fließt“ hierbei das Material der rohrförmigen Wand 14 entgegen der Bewegungsrichtung der Vorform 6 bzw. staut sich vor den Drückwalzen 24, 26. Die Rotationsrichtungen der Vorform (zusammen mit Drückwalzdorn und Einspannung) und der Drückwalzen, die Bewegungsrichtung der Vorform 6 und Einspannung 29 mit Drückwalzdorn 22 und die Fließrichtung des Materials der rohrförmigen Wand 14 sind in der Figur durch Pfeile angedeutet. Die Fließgeschwindigkeit des Materials der rohrförmigen Wand 14 ist beim Ziehen des Werkstücks durch das Werkzeug geringer als beim Drücken des Werkzeugs über das Werkstück, da bei ersterem ein Teil des Materials mit der Bewegung des Werkstücks in Bewegungsrichtung als fertig abgestrecktes Rohr abfließt, während bei zweitem die Walzen 24, 26 das gesamte überschüssige Material vor sich herschieben und damit die Fließgeschwindigkeit höher wird.

Dabei bietet das Axial- V orschub-Querwalzen den Vorteil, dass das Material bei der Umformung weniger bewegt und damit belastet wird. So wird auch die Wärmeentwicklung verringert. Der Prozess kann sowohl warm als auch kalt durchgefuhrt werden.

Mit dem Werkstück wird natürlich auch seine Fixierung, d. h. die Einspannung 29 und der Drückwalzdom 22, die kraftschlüssig mit der Vorform 6 verbunden sind bewegt. Die zur Bewegung des Werkstücks notwendige Kraft kann entweder über den Drückwalzdom 22 oder die Vorsprünge bzw. Nasen 30 der Einspannung ausgeübt werden. In ersterem Fall wird das Werkstück durch die Drückwalzen 24, 26 durchgedrückt, in zweitem durchgezogen.

Falls nur eine Druckkraft über den Drückwalzdom 22 ausgeübt wird, so kann auf den Vorsprung 30 verzichtet werden, bzw. alternativ ein Reitstock 28 anstatt der Einspannung 29 verwendet werden. Auch eine Kraftausübung durch beide Varianten gleichzeitig ist möglich, insbesondere um eine Spitzenkraftbelastung an manchen Stellen, z. B. dem Ventilkopf/V entilteller 12 zu verringern.

In Fig. 3 sind die Drückwalzen 24 und 26 axial (und radial) versetzt angeordnet. Für die Anzahl und Anordnung der Drückwalzen zueinander gilt das für Fig. 2 erwähnte entsprechend. Demzufolge können die Drückwalzen 24 und 26 genauso gut ohne Versatz angeordnet werden. Bezugszeichenliste 2 Rohling

4 napfförmiges Halbzeug

6 Vorform

8 Hohlraum

10 Bodenabschnitt

12 Ventilkopf / Ventilteller

14 rohr förmige Wand

16 fertiggestellter Ventilkörper für Hohlschaftventil 18 fertiggestellter V entilkörper für Hohltellerventil

20 Ventilschaft

22 Drückwalzdom

24 Drückwalze

26 Drückwalze

28 Reitstock

29 Einspannung

30 Vorsprung / Nase