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EFB-Forschungsbericht Nr. 088

Vorausbestimmung der Verfahrensparameter beim Aushalsen von Durchzügen unterschiedlicher Querschnittsformen an Hohlprofilen

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Lierath, Doz. Dr.-Ing. Winfried Petzold, Dipl.-Ing. Cornelius Hentrich, Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung, Abteilung Umform- und Zerteiltechnik der Universität Magdeburg

147 Seiten (Sw 70 Abb.)

ISBN: 978-3-86776-223-6

Preis (Digital) EUR 45,00

Preis (Print) EUR 50,30

Schlagworte: aushalsen

Zusammenfassung

Mit dem Aushalsen runder und unrunder Durchzugsformen an Rohren und gewölbten Blechhalbschalen liegen dem Bericht zwei Schwerpunkte zugrunde. Für runde Aushalsungen stand dabei die Schaffung allgemeingültiger Berechnungsgrundlagen im Mittelpunkt der Untersuchungen, die dem Anwender eine Vorausbestimmung der Verfahrensparameter Aushalshöhe, Vorlochabmessungen und Kraftbedarf erlauben.

Begleitend dazu wurden Untersuchungen zur weitergehenden Optimierung der Vorlochgeometrie und zur Vergrößerung der Aushalshöhe durchgeführt. Zur Berechnung der Vorlochgeometrie bei runden und rechteckigen Rohraushalsungen wurde ein Berechnungsprogramm geschaffen, das aus der Vorgabe der Vorlochachsen und des Aufweitungsfaktors die automatische Berechnung der Vorlochgeometrie vornimmt. Für dreieckige Rohraushalsungen wurde ein Berechnungsprogramm zur Veränderung der geometrisch berechneten Vorlochkontur entwickelt, das die Veränderung von Geraden und Radien einer zuvor mit x-y-Koordinaten berechneten Kontur möglich macht.

Für rechteckige und dreieckige Rohraushalsungen wurden auf Grundlage der geometrischen Vorlochberechnung prinzipielle Abhängigkeiten qualitativ dargelegt. Aus den experimentellen Untersuchungen zu den unrunden Aushalsungen werden Ergebnisse hinsichtlich der Formänderungsverteilung, dem Kraft-Weg-Verlauf, der Form- und Maßabweichungen und zur Werkzeuggestaltung dargelegt. Es konnte herausgearbeitet werden, daß die Halbkugelform des Werkzeuges für das Rohraushalsen die besten Umformergebnisse ermöglicht. Neben einer verbesserten Formhaltigkeit der Aushalsungswand und einem geringeren Kraftbedarf ist vor allem die Formänderungsverteilung am günstigsten. Am Aushalsungsrand treten geringere maximale Vergleichsformänderungen auf.

Weiterhin werden die an den rißgefährdeten Bereichen angrenzenden Zonen stärker in die Umformung einbezogen, so daß größere maximale Aushalshöhen erreichbar sind. Beim Rohraushalsen unrunder Durchzüge ist es besonders wichtig halbkugelförmige Werkzeuge einzusetzen, da diese durch eine Beeinflussung der Richtung der Kontaktzonenausbreitung erheblich größere Aushalshöhen ermöglichen. Durch eine partielle Werkzeugschmierung kann diese Wirkung noch zusätzlich unterstützt werden. Dabei werden die geraden Seiten des Aushalswerkzeuges mit Schmierstoff versehen, während die Eckenbereiche "trocken" bleiben. Dadurch werden in den geraden Seiten der Aushalsungswand größere tangentiale Formänderungen ermöglicht und an den Eckenbereichen behindert. Der Reibungszustand "trocken" in den Eckenbereichen bewirkt hingegen etwas geringere Formänderungen, wodurch die Neigung zum Werkstoffversagen vermindert wird.

Das Forschungsvorhaben „Vorausbestimmung der Verfahrensparameter beim Aushalsen von Durchzügen unterschiedlicher Querschnittsformen an Hohlprofilen“ wurde unter der Fördernummer AiF 9422B 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. 88 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Einleitung
2 Ausgangssituation und Problemstellung
2.1 Stand der Technik zum Rohraushalsen runder Durchzüge
2.2 Stand der Technik zum Aushalsen unrunder Durchzüge
2.3 Zielsetzung und Versuchsplanung
3 Untersuchungseinrichtungen und Versuchsbedingungen
3.1 Verfahrensvariante und Versuchsanlage
3.2 Versuchswerkstoffe und Probenfertigung
3.3 Vorlochfertigung
3.4 Werkzeugformen
3.5 Meßverfahren und Meßeinrichtungen
4 Theoretische Betrachtungen zur Gestaltung der Vorlochgeometrie
4.1 Vorlochabmessungen
4.2 Vorlochformen
4.3 Software zur Bestimmung der Vorlochgeometrie
5 Versuchsergebnisse
5.1 Verfahrensanalyse für unrunde Durchzüge
5.2 Bestimmung der Vorlochgeometrie
5.2.1 Vorlochgeometrie bei runden Durchzügen
5.2.1.1 Vorlochgröße
5.2.1.2 Vorlochform
5.2.2 Vorlochgestaltung bei rechteckigen Durchzügen in Rohren
5.2.3 Vorlochgestaltung bei dreieckigen Durchzügen in Rohren
5.3 Untersuchungen zur Werkzeuggestaltung
5.4 Ermittlung der maximalen Aushalskraft
5.5 Vorlochfertigungsverfahren
6 Berechnung der Verfahrensparameter
6.1 Verfahrenskenngrößen für runde Durchzüge
6.1.1 Berechnung der Vorlochgeometrie
6.1.1.1 Vorlochabmessung
6.1.1.2 Aufweitungsfaktor
6.1.2 maximale Aushalshöhe
6.1.3 Berechnung des Kraftbedarfs
6.1.4 Aufweitverhältnis
6.2 Verfahrenskenngrößen beim Aushalsen unrunder Durchzüge an Rohren
7 Zusammenfassung
8 Schlußfolgerungen und Ausblick
Literaturverzeichnis
Bildmaterial