Stöbern Sie in der
Publikationsliste »

0 Dokumente
auf der Merkliste »

EFB-Forschungsbericht Nr. 262

Innenhochdruckabschneiden von innenhochdruckumgeformten Hohlprofilen mit Rechteckquerschnitt

EFB262.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Martin Molitor, Prof. Dr.-Ing. Andreas Eichhorn, Gastprofessor TU Liberic, Dr.-Ing. Dirk Bietke, Dipl.-Ing. Frank Meyer, Dipl.-Ing. Walter Toth, Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

140 Seiten (sw 78 Abb., 24 Tab)

ISBN: 978-3-86776-294-6

Preis (Digital) EUR 69,00

Preis (Print) EUR 78,00

Zusammenfassung

Der vorliegende Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben "Innenhochdruckabschneiden von innenhochdruckumgeformten Hohlprofilen mit Rechteckquerschnitt" behandelt das Trennen von umgeformten Hohlprofilen mit rechteckigem Querschnitt durch die Wirkung von Innenhochdruck entlang einer geschlossenen Schnittlinie nach dem Prinzip "Schneiden mit Schneidring und Schneidnut".

Gegenstand der Untersuchungen sind dabei die folgenden Verfahrensvarianten:

  • Innenhochdruckabschneiden von Rohren mit Quadratquerschnitt,
  • Innenhochdruckabschneiden von Rohren mit Rechteckquerschnitt,
  • Modifikation der Schneidnutgeometrie zur Erweiterung der Verfahrensgrenzen

Im Stand der Technik erfolgt die systematische Einordnung des Verfahrens und der Schneidvorgang wird analysiert. Es werden die Arbeiten zum Innenhochdruckabschneiden von Hohlprofilen mit kreisförmigem Querschnitt und erste Arbeiten zum Abschneiden von Hohlprofilen mit vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitten beschrieben.

Für das Innenhochdruckabschneiden von Rohren mit Quadratquerschnitt werden zunächst grundlegende Untersuchungsergebnisse zur Werkzeuggestaltung, vor allem hinsichtlich der Machbarkeit des Trennvorganges dargestellt. Variiert werden die Schneidnutgeometrien und die Eckradien der Profilquerschnitte. Auf dieser Basis werden für Rohre aus Bau- und Edelstählen sowie Aluminiumlegierungen in den Wanddicken von 1 bis 2 mm umfangreiche Untersuchungen zum Schneidvorgang und zur Schnittkantenqualität ausführlich beschrieben und deren Ergebnisse diskutiert.

Für das Innenhochdruckabschneiden von Rohren mit Rechteckquerschnitt wird die Übertragbarkeit bei steigender Inhomogenität der Schneidbedingungen nachgewiesen. Die Auswahl an Rohrwerkstoffen entspricht der des Innenhochdruckabschneiden von Rohren mit Quadratquerschnitt.

Zur Erweiterung der Verfahrensgrenzen werden verschiedene Modifikationen der Schneidnut- und Schneidringgeometrie diskutiert und bewertet. Es wird eine Variante mit einer zusätzlichen Stützkante in der Schneidnut analytisch und experimentell untersucht. Es kann nachgewiesen werden, dass mit diesem Ansatz die Verfahrensgrenzen erweitert werden können.

Mit den dargestellten Ergebnissen der systematischen Untersuchungen zum Innenhochdruckabschneiden von Rohren mit Quadrat- und Rechteckquerschnitt wird eine Basis für die Anwendung dieser effektiven Fertigungsalternative in der industriellen Praxis geschaffen.

Das Forschungsvorhaben „Innenhochdruckabschneiden von innenhochdruckumgeformten Hohlprofilen mit Rechteckquerschnitt“ wurde unter der Fördernummer AiF  14253BR 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. 262 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Summary

The present final report of the research project "Internal high-pressure cutting of hydroformed hollow profiles with rectangular cross sections" handles the separating of hydroformed hollow profiles with different cross section by the effect of an internal high-pressure along a closed cutting line after the procedure "Cutting with cutting ring and cutting groove".

Subject of the investigations are the following process variants:

  • internal high-pressure cutting of hydroformed tubes with quadratic cross sections,
  • internal high-pressure cutting of hydroformed tubes with rectangular cross sections and
  • modification of the geometry of the cutting groove to increase the process limits.

In the state of the technology the process is systematically classified and the complex cutting process is analyzed. In this research project the results of the internal high-pressure cutting of hydroformed tubes with circular cross sections are discussed in detail and first results of the internal high-pressure cutting of hydroformed tubes with deviation cross sections are shown.

For the process variant internal high-pressure cutting of hydroformed tubes with quadratic cross sections the fundamental conclusions of the needed tool lay out, especially concerning the feasibility of the cutting process, are presented. The varying process parameters during the investigations have been the geometry of the cutting groove and the corner-radius of the profile cross section. On this basis extensive investigations to the cutting process and to the quality of the cutting edge are described and discussed for tubes made out of mild structural steel, stainless steel and aluminium with a thickness between 1 mm and 2 mm.

For the process variant internal high-pressure cutting of hydroformed tubes with rectangular cross sections the transferability of the reached results from the process variant with quadratic cross sections are shown, even with the increasing inhomogeneity of the cutting conditions. The range of the investigated tube material is similar to that range used for the process variant with quadratic cross sections.

In order to achieve an increased process limit, different modifications of the geometry of the cutting groove and cutting ring are discussed and assessed. On process variant with a supporting edge in the cutting groove was investigated analytically and experimentally. An increased process limit can be verified with this modified process variant.

With these results of the systematic investigations for the process variants internal highpressure cutting of hydroformed tubes with quadratic and rectangular cross sections a fundamental basis is created, such that this effective manufacturing alternative can be used in the industrial practice.

Inhalt

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole
Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen und Einheiten
1 Einführung
2 Stand der Technik
2.1 Innenhochdruckschneiden
2.1.1 Einordnung und Systematik des Innenhochdruckschneidens
2.1.2 Schneidvorgang
2.1.3 Innenhochdruckabschneiden
2.1.3.1 Innenhochdruckabschneiden von Hohlprofilen mit Kreisquerschnitt
2.1.3.2 Innenhochdruckabschneiden von Hohlprofilen mit vom Kreis
abweichenden Querschnitten
2.2 Zusammenfassung zum Stand der Technik
3 Zielstellung
4 Untersuchungsprogramm
4.1 Versuchsplan
4.2 Versuchstechnik
4.3 Messtechnik, Messverfahren und Messgrößen
4.4 Schmierstoff
4.5 FEM-Simulation
5 Untersuchungsergebnisse
5.1 Ausgangsteileigenschaften
5.1.1 Mechanische Kennwerte, Fließkurven
5.1.2 Härte
5.1.3 Wanddicke
5.2 Analyse des Schneidvorganges
5.3 Innenhochdruckabschneiden von Quadratquerschnitten (IHAS-Q)
5.3.1 Werkzeuggestaltung
5.3.2 Einflüsse auf den Schneidvorgang
5.3.2.1 Vorbemerkungen
5.3.2.2 Formelementausformung
5.3.2.3 Einformung in die Schneidnut
5.3.3 Schneidergebnisse, Schneidinnendrücke
5.3.4 Schnittteileigenschaften
5.3.5 Zusammenfassung zum Innenhochdruckabschneiden von
Quadratquerschnitten
5.4 Innenhochdruckabschneiden von Rechteckquerschnitten (IHAS-R)
5.4.1 Werkzeuggestaltung
5.4.2 Analyse der Schneidbedingungen
5.4.2.1 Vorbemerkungen
5.4.2.2 Formelementausformung
5.4.2.3 Einformung in die Schneidnut
5.4.3 Schneidergebnisse, Schneidinnendrücke
5.4.4 Schnittteileigenschaften
5.4.5 Zusammenfassung zum Innenhochdruckabschneiden von
Rechteckquerschnitten
5.5 Möglichkeiten zur Homogenisierung der Schneidbedingungen
5.5.1 Überblick
5.5.2 Partielle Veränderung der Schneidkeilgeometrie
5.5.3 Partielle Veränderung der Schneidnutgeometrie
5.5.4 Partielle Abstützung der Einformung in die Schneidnut
5.5.5 Untersuchungsergebnisse bei modifizierter Schneidnutgestaltung
5.5.6 Zusammenfassung zum IHAS bei modifizierter Schneidnutgestaltung
6 Anwenderrichtlinien
7 Zusammenfassung und Ausblick
8 Literaturverzeichnis
9 Bildverzeichnis
10 Tabellenverzeichnis