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EFB-Forschungsbericht Nr. 056

Erhöhung der Werkstückqualität beim Formdrücken und Abstrecken von Aluminiumwerkstoffen

efb56

Verfasser:
Dr.-Ing. Günter Herold, Dr.-Ing. Siegfried Gorbauch, Institut für Umformtechnik der Technische Universität Chemnitz, Prof. Dr.-Ing. Eberhard von Finckenstein, Dr.-Ing. Matthias Kleiner, Lehrstuhl für Umformende Fertigungsverfahren der Universität Dortmund

177 Seiten (Sw 131, teils farbige Abb., 25 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-036-2

Preis (Digital) EUR 83,00

Preis (Print) EUR 93,10

Schlagwörter: Formdrücken

Zusammenfassung

Ausgehend von der Zielstellung des Forschungsvorhabens, die Werkstückqualität an Drückwalzteilen aus Aluminiumlegierungen zu verbessern, erfolgte zunächst eine Literaturauswertung zum Erkenntnisstand der vor allem beim Drückwalzen erreichbaren Maß- und Formgenauigkeiten sowie Oberflächenqualitäten und der darauf wirkenden Einflußgrößen.
Die zu untersuchenden Werkstoffe wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrer mechanischen Eigenschaften und ihrer Korn struktur analysiert, um daraus Schlußfolgerungen für deren Einfluß beim Drückwalzprozeß ableiten zu können.

Zur Lösung des Forschungsvorhabens wurden an der Universität Dortmund Untersuchungen zum Drücken und Drückwalzen mit Universalrollen durchgeführt und die gedrückten Zwischenformen für das Drückwalzen mit Spezialrollen an der TU Chemnitz-Zwickau gefertigt, während an der TU Chemnitz-Zwickau Untersuchungen zum Drückwalzen von tiefgezogenen und gedrückten Zwischenformen mit Spezialrollen zum Drückwalzen durchgeführt wurden.

Da die Qualität der Drückwalzteile maßgeblich von der der Zwischenform abhängt, wurden die Maß- und Formgenauigkeiten sowie Oberflächenqualitäten der tiefgezogenen und gedrückten Zwischenformen ermittelt, die für tiefgezogene Zwischenformen besser als für gedrückte Zwischenformen sind.

Durch systematische Untersuchung wichtiger Einflußgrößen wurden für das Drückwalzen von tiefgezogenen Zwischenformen mit Spezialrollen die hinsichtlich der erreichbaren Werkstückqualität günstigsten Parameter bestimmt. Die beim Drückwalzen mit tiefgezogenen und mit gedrückten Zwischenformen erzielten Ergebnisse wurden verglichen. Es zeigte sich, daß die an den Zwischenformen vorhandenen Maß- und Formabweichungen durch den Drückwalzvorgang nicht restlos beseitigt werden können, so daß die Verwendung tiefgezogener Zwischenformen an Drückwalzteilen eine bessere Werkstückqualität ermöglicht.

Die Entwicklung und Untersuchung verschiedener Steuerstrategien zur Erhöhung der Werkstückqualität von Drückwalzteilen zeigte, daß durch die Veränderung des bezogenen Vorschubs und der radialen Zustellung der Drückrollen während des Drückwalzvorgangs sowohl eine Verbesserung der Werkstückqualität als auch eine höhere Produktivität erreicht werden können.

Das Forschungsvorhaben „Erhöhung der Werkstückqualität beim Formdrücken und Abstrecken von Aluminiumwerkstoffen“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 394D 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. 56 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

Kurzzeichenverzeichnis
1 Einleitung
2 Derzeitiger Erkenntnisstand
2.1 Verfahrensübersicht
2.2 Genauigkeitskenngrößen für Zwischenformen und Drückwalzteile
2.3. Verfahren zur Zwischenformherstellung
2.3.1 Drücken
2.3.2 Tiefziehen
2.4 Drückwalzen
2.4.1 Drückwalzvorgang
2.4.2 Einflußparameter
2.4.2.1 Übersicht
2.4.2.2 Vorschubgeschwindigkeit fv und Vorschub svR
2.4.2.3 Arbeitsgeschwindigkeit vA
2.4.2.4 Drückrollenform
2.4.2.5 Rollenarbeitsradius ρA
2.4.2.6 Rollenarbeitswinkel αA
2.4.2.7 Rollenfreiwinkel αF
2.4.2.8 Rollendurchmesser dR
2.4.2.9 Rollenwerkstoff
2.4.2.1 0 Schmier- und Kühlmittel
2.4.3 Herstellbare Abmessungen
2.4.4 Erreichbare Maß- und Formgenauigkeiten sowie Oberflächenqualitäten
2.4.4.1 Aufweitung
2.4.4.2 Wanddickenverlauf
2.4.4.3 Formabweichungen
2.4.4.4 Oberflächenqualität
3 Forschungsziel
4 Versuchsprogramm und Versuchsdurchführung
4.1 Versuchswerkstoffe und Werkstoffuntersuchungen
4.2 Übersicht über untersuchte Verfahrensfolgen
4.3 Versuchsstand und Maßeinrichtungen
4.3.1 Universität Dortmund
4.3.2 Technische Universität Chemnitz-Zwickau
4.4 Untersuchungen an Zwischenformen
4.4.1 Gedrückte Zwischenformen
4.4.2 Tiefgezogene Zwischenformen
4.5 Untersuchung ausgewählter Einflußgrößen beim Drückwalzen
4.5.1 Universalrolle zum Drücken und Drückwalzen
4.5.2 Spezialrolle zum Drückwalzen
4.6 Gegenüberstellung der Zwischenform- und Drückwalzteilgenauigkeiten
4.7 Untersuchung verschiedener CNC-Steuerstrategien zur Erhöhung der Qualität der Drückwalzteile
4.7.1 Konstante Radialkraft während des Drückwalzvorgangs
4.7.2 Veränderung der radialen Zustellung während des Drückwalzvorgangs
4.7.3 Veränderung des bezogenen Vorschubes während des Drückwalzvorgangs
4.7.4 Veränderung der radialen Zustellung und des bezogenen Vorschubs während des Drückwalzvorgangs
5 Versuchsergebnisse
5.1 Werkstoffuntersuchungen
5.2 Zwischenformen
5.2.1 Außendurchmesser
5.2.2 Innendurchmesser
5.2.3 Wanddicke
5.2.4 Kreisform- bzw. Rundheilsabweichung
5.2.5 Geradheitsabweichung und Steigung
5.2.6 Oberflächenqualität
5.3 Mit Universalrolle gefertigte Drückwalzteile
5.3.1 Allgemeines
5.3.2 Innendurchmesser
5.3.3 Wanddicke
5.3.4 Kreisform- bzw. Rundheilsabweichung
5.3.5 Gemittelte Rauhtiefe
5.4 Mit Spezialrolle gefertigte Drückwalzteile
5.4.1 Allgemeines
5.4.2 Außendurchmesser
5.4.3 Innendurchmesser
5.4.4 Wanddicke
5.4.5 Kreisform- bzw. Rundheitsabweichung
5.4.6 Geradheitsabweichung und Steigung
5.4.7 Oberflächenqualität
5.5 Gegenüberstellung der Zwischenform- und Drückwalzteilgenauigkeiten
5.6 Einfluß verschiedener CNC-Steuerstrategien auf die erreichbare Werkstückqualität
5.6.1 Allgemeines
5.6.2 Konstante Radialkraft während des Drückwalzvorganges
5.6.3 Veränderung der radialen Zustellung oder/und des bezogenen Vorschubs während des Drückwalzvorgangs
5.7 Kritische Einschätzung der Versuchsergebnisse
6 Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
Verzeichnis der Bilder
Verzeichnis der Tabellen
Verzeichnis der Anlagen