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EFB-Forschungsbericht Nr. 185

Umformparameter und –grenzen beim Innenhochdruckumformen (IHU) von Aluminiumrohren

EFB185.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Lierat, Prof. Dr.-Ing. Andreas Eichhorn, Dipl.-Ing. Katrin Ohm, Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

112 Seiten (sw 63, teils farbige Abb., 19 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-146-8

Preis (Digital) EUR 55,00

Preis (Print) EUR 62,10

Zusammenfassung

In diesem Forschungsvorhaben wurden wissenschaftliche Grundlagen für das IHU von symmetrischen und längsnahtgeschweißten Aluminiumrohren unterschiedlicher Legierungen ermittelt.

Der Stand der Technik erläutert und bewertet den bisherigen Kenntnisstand zum IHU von rohrförmigen Ausgangsteilen aus Aluminium und zeigt die momentanen Möglichkeiten, aber auch Grenzen des Einsatzes von IHU-gefertigten Strukturelementen aus Aluminiumlegierungen auf. Methoden der Verfahrenssimulation von IHU-Vorgängen werden vorgestellt und bewertet.

Zur Gewinnung von qualitativen und quantitativen Basisinformationen für die IHU-Versuche und die FEM-Simulation wurden in umfassenden experimentellen Untersuchungen die Ausgangseigenschaften der Versuchsrohre ermittelt. Um die Verfahrensparameter und Verfahrensgrenzen beim IHU von Nebenformelementen zu ermitteln, wurde der Einfluss von Versuchsparameter (z. B. Innendruck beim axialen Nachschieben, Innendruck beim Kalibrieren , Axialer Nachschiebeweg, Ausgangswanddicke der Versuchsrohre, Rohrwerkstoff) eingehend untersucht und zu allgemeinen Grundaussagen für das IHU von Nebenformelementen an Al-Rohren zusammengefasst. Die Parameter für die Gutteilerzeugung wurden in Anwenderrichtlinien für die jeweils untersuchten Rohrwerkstoffe und Wanddickenabmessungen zusammengestellt.

Begleitend zu den experimentellen Untersuchungen wurden FEM-Rechnungen durchgeführt, denen experimentell ermittelte Werkstoffdaten zugrunde gelegt wurden. Die so verbesserte Beschreibung des Werkstoffverhaltens der IHU-Vorgänge führte zu einer Erhöhung der Qualität der numerischen Simulation.

Durch die systematische Ermittlung von Umformparametern und –grenzen beim IHU von asymmetrischen und symmetrischen Nebenformelementen an Aluminiumrohren unterschiedlicher Legierungen und Herstellungsverfahren leistet der vorliegende Bericht einen wichtigen Beitrag zur Erweiterung des für eine erfolgreiche Herstellung von Leichtbauteilen durch IHU von Aluminiumrohren notwendigen Kenntnisstandes.

Das Forschungsvorhaben „Umformparameter und -grenzen beim Innenhochdruckumformen (IHU) von Aluminiumrohren“ wurde unter der Fördernummer AiF 12184BG 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. 185 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
0 Einleitung
1 Stand der Technik
1.1 Innenhochdruckumformen von rohrförmigen Ausgangsteilen
1.2 Innenhochdruckumformen von rohrförmigen Ausgangsteilen aus Aluminium
1.3 Numerische Beschreibung von IHU-Vorgängen
2 Zielstellung
3 Versuchsprogramm
3.1 Versuchsplan
3.2 Ausgangsteile – Versuchsmaterial
3.3 Versuchseinrichtung
3.3.1 Übersicht
3.3.2 Schließ- und Haltevorrichtung / Werkzeug
3.3.3 Druckerzeugung
3.3.4 Dichtsystem
3.3.5 Mess- und Steuerungstechnik
3.4 Messgrößen / Messverfahren
3.4.1 Ausgangsteileigenschaften
3.4.1.1 Vorbemerkung
3.4.1.2 Bedeutung ausgewählter Prüfverfahren
3.4.2 Umformbedingungen
3.4.3 Endteileigenschaften
3.5 Schmierstoffeinsatz
3.6 FEM-Simulationsrechnungen
4 Untersuchungsergebnisse
4.1 Ermittlung der Ausgangsteileigenschaften
4.1.1 Chemische Zusammensetzung
4.1.2 Gefüge
4.1.3 Härte
4.1.4 Wanddicke
4.1.5 Mechanische Kennwerte / Fließkurve
4.1.6 Grenzformänderungen im Zug- / Druck-Bereich
4.1.6.1 Stranggepresste Rohre
4.1.6.2 Längsnahtgeschweißte Rohre
4.1.7 Maximale Rohrumfangsänderungen
4.2 Innenhochdruckumformen
4.2.1 Grundlegende Zusammenhänge beim IHU von Nebenformelementen
4.2.1.1 Symmetrisches Nebenformelement „Umlaufende Sicke“
4.2.1.2 Symmetrisches Nebenformelement „Rechteck“
4.2.1.3 Asymmetrisches Nebenformelement „Verzweigung“
4.2.1.4 Asymmetrisches Nebenformelement „Längssicke“
4.2.2 Einfluss der Versuchsparameter
4.2.2.1 Innendruck beim axialen Nachschieben
4.2.2.2 Innendruck beim Kalibrieren
4.2.2.3 Axialer Nachschiebeweg
4.2.2.4 Formelementhöhe
4.2.2.5 Ausgangswanddicke der Versuchsrohre
4.2.2.6 Rohrwerkstoff
4.2.2.7 Lage der Schweißnaht
4.2.3 Grundaussagen zum IHU von Aluminiumrohren
4.2.3.1 Einfluss der Versuchsparameter - Übersicht
4.2.3.2 Anwenderrichtlinien zum IHU von Aluminiumrohren
5 Zusammenfassung
6 Literaturverzeichnis