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EFB-Forschungsbericht Nr. 087

Ermittlung von Verfahrens- und Prozeßparametern beim Innenhochdruckumformen von Hohlprofilen mit Nebenformelementen aus ebenen Zuschnitten

efb87

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c.mult. Friedhelm Lierath, Dr.-Ing. Andreas Eichhorn, Dipl.-Ing. Jens Mogdans, Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

148 Seiten (Sw 78 Abb., 16 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-009-6

Preis (Digital) EUR 54,00

Preis (Print) EUR 61,00

Schlagworte: Zuschnitt

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Ermittlung von Verfahrensparametern beim Innenhochdruckumformen von Hohlprofilen mit Nebenformelementen unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von rohrförmigen Ausgangsteilen, die aus ebenen Feinblechplatinen hergestellt wurden, auseinander.

Zur Untersuchung kamen die Formelemente Umlaufende Sicke, Formelement Rechteck und Längssicke, wobei die Geometrie der Formelemente variiert wurde.
Bezüglich der Werkstoffe kamen der Edelstahl XS CrNi 1810, die Tiefziehstähle St 06 und St 14 und der mikrolegierte Stahl ZStE 340 zur Anwendung.

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Technologie zur Ausgangsteilherstellung aufgezeigt und entsprechend der verwendeten Werkstoffe beurteilt.
ln die Untersuchungen wurden das IHU mit axialem Nachschieben und das IHU ohne axiales Nachschieben mit einbezogen. Ziel dieser Untersuchungen ist die Feststellung, welche Formelementgeometrie sich ohne axiales Nachschieben bzw. welche FE-Geometrien sich nur mit axialem Nachschieben fertigen lassen.

Es werden die stofflichen und geometrischen Eigenschaften der ebenen Feinblechplatinen, der gerundeten und der umgeformten Rohre, wie beispielsweise die mechanischen Kennwerte des ebenen Bleches, die Ausgangsteil- und Endteilblechdicken bzw. die Härtewerte vor und nach der Umformung, ermittelt.

Dargestellt wird weiterhin ein Berechnungsansatz zur Ermittlung des theoretisch notwendigen Axialweges unter der Annahme der Oberflächengleichheit von Ausgangsrohr und umgeformtem Rohr. Dieser Ansatz wird, bezogen auf die unterschiedlichen Formelemente, hinsichtlich seiner Gültigkeit überprüft.

Für die Formelemente Umlaufende Sicke, Längssicke und Formelement Rechteck werden die Verfahrensparameter und Verfahrensgrenzen angegeben. Durch Regressionsanalysen konnten Ansätze zur Berechnung des notwendigen Innendruckes bzw. von erreichbaren Sickentiefen in Abhängigkeit vom Werkstoff ermittelt werden.

Versuchsbegleitend wurden zur Minimierung des Versuchsaufwandes und zum Abgleich IHU-spezifischer FE-Modelle Simulationen mittels der Finite Elemente Methode durchgeführt.

Das Forschungsvorhaben „Ermittlung von Verfahrens- und Prozeßparametern beim Innenhochdruckumformen von Hohlprofilen mit Nebenformelementen aus ebenen Zuschnitten“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 9421B 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. 87 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Allgemeines
2.2 Verfahrensvarianten
2.3 Steuerungskonzepte
3 Wissenschaftliche Problemstellung und Zielsetzung
4 Versuchsprogramm
4.1 Versuchsplan
4.1.1 Versuchswerkstoffe, Ausgangsteilherstellung
4.1.2 Werkzeuggeometrie/Formelemente (FE)
4.1.3 Parametervariation von Innendruck Pi und Axialweg xA
4.2 Versuchstechnik
4.2.1 Übersicht
4.2.2 Werkzeugmaschine und Werkzeug
4.2.3 Druckerzeugung
4.2.4 Dichtsystem
4.2.5 Meß-und Steuerungstechnik der IHU-Anlage
4.3 Versuchsdurchführung
4.3.1 Versuchsablauf
4.3.2 Meßgrößen/Meßverfahren
4.3.3 Härtemessungen am ebenen Blech und gerundeten Rohr.
5 Theoretische Betrachtungen
5.1 Berechnungsansatz für den theoretischen Nachschiebeweg xtheor.
5.2 Verallgemeinerung des Werkstoff- und Geometrieeinflusses auf den Umformvorgang
6 FEM-Simulation von IHU-Vorgängen
6.1 Allgemeines
6.2 Modeliierung der Formelemente
6.3 Ergebnisse der FEM-Simulation
6.4 Schlußfolgerungen
7 Versuchsauswertung
7.1 Schlußfolgerungen aus den Kennlinienvariationen
7.2 Experimentelle Untersuchungen zu den Formelementen
7.2.1 Formelement Umlaufende Sicke
7.2.2 Formelement Rechteck
7.2.3 Formelement Längssicke
8 Schlußfolgerungen
9 Zusammenfassung
10 Literaturverzeichnis