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EFB-Forschungsbericht Nr. 277

Definierte Oberflächenfeingestalt von Rohren und Profilen für das Innenhochdruck-Umformen (IHU)

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Reimund Neugebauer, Dipl.-Ing. Petr Kurka, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Chemnitz, Prof. Dr.-Ing. Peter Groche, Dipl.-Ing. Alexander Elsen, Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der Technischen Universität Darmstadt

78 Seiten (sw 52 Abb., 31 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-311-0

Preis (Digital) EUR 48,00

Preis (Print) EUR 54,00

Zusammenfassung

Die tribologischen Bedingungen in der Umformzone haben entscheidenden Einfluss auf das Umformergebnis. Bei Relativbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug wird ein hydrostatischer bzw. hydrodynamischer Reibungszustand angestrebt. Analog zur Blechumformung soll eine tribologisch optimierte Oberflächentextur für das Innenhochdruck-Umformen (IHU) entwickelt werden.

Das Innenhochdruck-Umformen ist ein wirkmediengestütztes Umformverfahren, bei dem die Umformung des Rohteils durch ein in einem Hohlraum wirkendes, flüssiges Medium erfolgt. Dabei stellt das IHU ein Verfahren der Umformtechnik dar, das heute in zunehmendem Maße zur Herstellung von Werkstücken für den Automobilleichtbau eingesetzt wird.

Die Verbesserung der tribologischen Verhältnisse im Innenhochdruck-Umformprozess ist unerlässlich zur Verringerung von Produktionsfehlern wie Faltenbildung, Knicken, Bersten, hohe Ausdünnungen, Oberflächenbeschädigungen und fehlende Maßhaltigkeit.

Die tribologischen Bedingungen in der Wirkfuge zwischen Werkzeug und Werkstück werden in der Umformtechnik maßgeblich von den Topographien der beiden Kontaktpartner beeinflusst. Die Werkstückoberfläche muss ausreichend Schmierstoff in die Umformzone transportieren und gleichzeitig genügend Schmierstoff speichern, um die Ausbildung hydrostatischer und hydrodynamischer Schmierungseffekte zu ermöglichen.

Texturierte Feinbleche zählen in der Blechumformung schon seit längerem zum Stand der Technik und führen in Verbindung mit Schmierstoffen nachweislich zu einer Verbesserung der tribologischen Bedingungen während der Umformung. Erste Untersuchungen haben für Stahlwerkstoffe bereits Erfolge hinsichtlich der Übertragbarkeit dieser Oberflächenoptimierungen auf IHU-Prozesse gezeigt.

Das Forschungsvorhaben „Definierte Oberflächenfeingestalt von Rohren und Profilen für das Innenhochdruck-Umformen (IHU)“ wurde unter der Fördernummer AiF 14484BG 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. 277 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

Symbolverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Tiefziehen – Bezeichnungen, Ziehvorgang, Verfahrensgrenzen
2.2 Möglichkeiten zur Steuerung des Werkstoffflusses
2.2.1 Starre Niederhaltersysteme
2.2.2 Werkzeuggebundene passiv-elastische Niederhaltersysteme
2.2.3 Werkzeuggebundene aktive Niederhaltersysteme
2.2.4 Maschinengebundene aktive Niederhaltersysteme
2.2.5 Gegenüberstellung der Niederhaltersysteme
2.3 Grundlagen der Piezotechnik
2.3.1 Piezoelektrischer Effekt
2.3.2 Eigenschaften und Berechnungsgrundlagen
2.3.3 Piezostapelaktoren
2.3.4 Anforderungen an die Konstruktion
2.3.5 Prinzipieller Aufbau der Steuerkette
2.3.6 Einsatzgebiete
3 Aufgabenstellung und Vorgehensweise
4 Anpassung der Ziehwerkzeuge
4.1 Versuchswerkzeug
4.1.1 Konstruktive Auslegung
4.1.2 Dimensionierung der Aktor-Technik
4.1.3 Verwendete Aktorik
4.1.4 Steuer- und Messtechnik
4.1.5 Versuchsdurchführung
4.1.6 Modellbildung zur Umformsimulation
4.2 Praxiswerkzeug Tankschalenwerkzeug
4.2.1 Werkzeugauslegung
4.2.2 Versuchsdurchführung
5 Untersuchungen am Versuchwerkzeug
5.1 Vorversuche mit Distanzblech
5.2 Verifizierung der Ergebnisse der numerischen Simulation
5.3 Versuchsauswertung
6 Untersuchungen am Praxiswerkzeug
7 Zusammenfassung
8 Literaturverzeichnis