Stöbern Sie in der
Publikationsliste »

0 Dokumente
auf der Merkliste »

EFB-Forschungsbericht Nr. 232

Herstellung von Blechdurchzügen mittels IHU zur Verbesserung der Montagefähigkeit von IHU-Bauteilen (Kragenziehen)

efb232.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Reimund Neugebauer, Dipl.-Ing. Sebastian Ortmann - Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) Chemnitz

139 Seiten (sw 40 Abb., 168 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-189-5

Preis (Digital) EUR 69,00

Preis (Print) EUR 77,00

Zusammenfassung

In zahlreichen Industriezweigen werden zur Fertigung von Verbindungs- und Versteifungselementen, insbesondere für lösbare Verbindungen mit einseitiger Zugänglichkeit, verschweißte Muttern, Käfigmuttern, Einpressmutter- oder auch Kragenzieh-Gewindesysteme eingesetzt, wobei die Wahl des Herstellungsverfahrens von der Funktion des Bauteils (z.B. Dichtheit) und der Wirtschaftlichkeit abhängt. Aushalsungen kommen vorwiegend bei Rohrverbindungen zur Anwendung, um günstigere Voraussetzungen für die Anbindung des Fügeteils zu schaffen. Der Herstellungsprozess für Durchzüge an konventionellen, ebenen Blechteilen wurde mittlerweile weitestgehend optimiert. Rohrförmige Bauteile mit ungünstigen l/d-Verhältnis stellen, auf Grund technologischer Randbedingungen, eine Anwendungsgrenze dar, da im Inneren des Bauteiles eine Matrize nur sehr umständlich positioniert werden kann.

Bei gebogenen Rohren stößt das konventionelle Verfahren mit Matrize an seine Verfahrensgrenze. Aus diesem Grund wurde ein Verfahren entwickelt, das beim Kragenziehen ohne Matrize im Inneren des Rohres auskommt. Dabei wurde das Innenhochdruck-Umformen eingesetzt. Der hydrostatische Innendruck übernimmt die Funktion einer konventionellen Matrize. Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden verschiedene Verfahrensprinzipien aufgezeigt und theoretisch bewertet. Im zweiten Teil erfolgte die praktische Umsetzung der Varianten. Bei einem Kragendurchmesser von 9 mm und 14 mm erfolgten die Untersuchungen mit einem kombinierten Loch- und Kragenstempel. Hierbei wurden verschiedene Werkstoffe (St37, CuZn37, AlMgSi0,5 und 1.4301) mit unterschiedlichen Wanddicken (1,5; 2,0; 2,5) untersucht. Das Ziehen der Kragen erfolgte in unverformten sowie umgeformten Bereichen. Mit dieser Verfahrensvariante konnten Grenzaufweitverhältnisse (Kragendurchmesser / Vorlochdurchmesser) von bis zu 2,3 erreicht werden. Im weiteren erfolgten die Untersuchungen an einem Kragendurchmesser von 18 mm. Neben den kombinierten Stempel kamen ebenfalls geteilte Loch- und Kragenstempeln zum Einsatz.

Vor allem bei St37, CuZn37 und AlMgSi0,5 konnten qualitativ hochwertige Kragen realisiert werden. Die gezogenen Kragen wurden neben den Prüfungen von Zylindrizität, Durchmessergenauigkeit, Kragenhöhe und Einfallradius auf maximale Ausreißkraft untersucht. Dabei wurden in die IHU erzeugte Kragen ein Gewinde geformt und dieses auf einer Zug- Druck-Prüfmaschine beansprucht. Es konnten Ausreißkräfte von bis zu 47 kN realisiert werden. Neben den praktischen Versuchen erfolgte weiterhin eine Simulation des Kragenziehprozesses, die mit realen Ergebnissen verglichen wurden. Dabei zeigten sich die Ergebnisse, die mittels PAMP-STAMP 2G realisiert wurden, als geeignet, um den Umformprozess abzubilden. Weiterhin erfolgte eine FEM-Simulation für einen quadratischen Kragen.

Das Forschungsvorhaben „Herstellung von Blechdurchzügen mittels IHU zur Verbesserung der Montagefähigkeit von IHU-Bauteilen (Kragenziehen)“ wurde unter der Fördernummer AiF 13398BR von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 232 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Ausgangssituation
2 Stand der Forschung
2.1 Beschreibung des Begriffes Kragenziehen
2.2 Konventionelles Kragenziehen
3 Forschungsziel und Lösungsweg
3.1 Angestrebte Forschungsergebnisse
3.2 Vorgehensweise und Arbeitsschritte
4 Vorüberlegungen
4.1 Festlegung der Vorlochdurchmesser von Kragen In Umgeformten Nebenformelementen
4.2 Festlegung der Vorlochgeometrie bei viereckigen Kragen
4.3 Theoretische Bestimmung der Kragenhöhen
4.4 Bestimmung der Gewindegröße zur Untersuchung der möglichen Belastung
4.5 Qualität der umgeformten Kragen 
5 Zusammenstellung möglicher Verfahrensvarianten
5.1 Verfahrensvarianten für das Kragenziehen nach Innen
5.2 Verfahrensvarianten für das Kragenziehen nach Außen
6 Konstruktion und Bau der Versuchswerkzeuge zur Realisierung der ausgewählten Verfahrensvarianten
6.1 Konstruktion unterschiedlicher Stempelgeometrien (Konstruktionsrichtlinien)
7 Experimentelle Untersuchungen
7.1 1. Versuchsreihe - Lochen mit Fließlochstempel und anschließendem Kragenziehen für 9 mm Kragendurchmesser
7.2 2. Versuchsreihe- Lochen mit positivem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen für 9 mm Kragendurchmesser
7.3 3. Versuchsreihe- Lochen mit positivem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen für 14 mmKragendurchmesser
7.4 3. Versuchsreihe- Lochen mit positivem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen mittels Rundstempel für 14 mm Kragendurchmesser
7.5 4. Versuchsreihe- Kragenziehen nach außen mit anschließendem negativem Lochstempelweg für einen Kragenaußendurchmesser von 14 mm
7.6 5. Versuchsreihe - Lochen mit Lochstempel und anschließendem Kragenziehen mit Ausformstempel für 18 mmKragendurchmesser (geteilter Stempel)
7.7 5. Versuchsreihe – Erreichung vom maximalen Grenzaufweitverhältnis für 18 mm Kragendurchmesser
7.8 6. Versuchsreihe – Lochen mit positivem und negativem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen für 18 mmKragendurchmesser
7.9 7. Versuchsreihe - Kragenziehen mit anschließendem Lochen Für 18 mm Kragendurchmesser
7.10 8. Versuchsreihe - Lochen mit positivem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen für 18 mmKragendurchmesser
7.11 9. Versuchsreihe Lochen mit positivem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen für 9 mm Kragendurchmesser in unverformten Bereichen
7.12 10. Versuchsreihe Lochen mit positivem Lochstempelweg und anschließendem Kragenziehen für 14 mm Kragendurchmesser in unverformten Bereichen
7.13 11. Versuchsreihe - Lochen mittels Lochstempel und anschließendem Kragenziehen mit Ausformstempel in unverformten Bereichen für einen Kragendurchmesser von 18 mm
8 Bestimmung der Ausreißfestigkeit von Gewinden
9 Simulation
10 Systematisierung der Ergebnisse und Auswertung
10.1 Variantenvergleich
10.2 Werkstoff und Wanddicke
10.3 Schnittqualität
10.4 Innendruck
10.5 Kragenziehen in Umgeformten und Unverformten Bereichen
11 Zusammenfassung
12 Literatur
Versuchsprogramme – Ergebnistabellen