Definierte Oberflächenfeingestalt von Rohren und Profilen für das Innenhochdruck-Umformen (IHU)
Verfasser:
Reimund Neugebauer, Petr Kurka, Peter Groche, Alexander Elsen
78 Seiten, 54,00 EUR (s/w 52 Abb., 31 Tab.)
ISBN 978-3-86776-311-0
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.
Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort
1.1 Zielsetzung des Antrages
1.2 Auswirkungen auf den wissenschaftlich-technischen und wirtschaftlichen Fortschritt
1.3 Nutzen für kleine und mittelständische Unternehmen
1.4 Innovativer Beitrag und industrielle Anwendungsmöglichkeiten
1.5 Veröffentlichung der Projektergebnisse
1.6 Gewerbliche Schutzrechte
1.7 Hinweis auf die Förderung
2 Einleitung
2.1 Ausgangssituation
2.2 Stand der Forschung
2.3 Zielsetzung
2.4 Lösungsweg zum Erreichen des Forschungsziels
2.4.1 Texturieren der Rohre (PtU/IWU)
2.4.2 Modellversuch (PtU)
2.4.3 Realbauteilversuche (IWU)
2.4.4 FE-Simulation (IWU)
2.4.5 Oberflächencharakterisierung (PtU)
3 Arbeitspakete
3.1 Festlegung der Oberflächentopografie (PtU)
3.2 Rohre texturieren (IWU)
3.3 Sandstrahlen (PtU)
3.4 Oberflächenanalyse (PtU)
3.5 Modellversuche (PtU)
3.6 Realbauteilversuche (IWU)
4 Ergebnisse (PtU)
4.1 Aluminium AlMg3Mn
4.2 hochlegierte Stähle (1.4301 / 1.4513)
4.3 Unlegierter Stahl St37-2
4.4 Trockenschmierstoff Drylube E1
5 Ergebnisse (IWU)
5.1 Realisierung des Werkzeugs für die Realbauteilversuche
5.2 Versuchseinrichtung
5.3 Versuchswerkstoff
5.4 Schmierstoff
5.5 Versuchsplan
5.6 Prozessentwicklung
5.7 Maximale Domhöhe bei St 37-2 Geometrie 1
5.8 Maximale Domhöhe bei St 37-2 Geometrie 2
5.9 Maximale Domhöhe bei AlMg3Mn Geometrie 1
5.10 Maximale Domhöhe bei AlMg3Mn Geometrie 2
5.11 Variation der Schmierstoffe
5.12 Optimales Programm für Domhöhe bei TOPOCROM
5.13 Wanddickenverlauf
5.14 Wanddickenverlauf bei St 37-2 Geometrie 1
5.15 Wanddickenverlauf bei St 37-2 Geometrie 2
5.16 Wanddickenverlauf bei AlMg3Mn Geometrie 1
5.17 Wanddickenverlauf bei AlMg3Mn Geometrie 2
5.18 FE-Simulation (IWU)
6 Bewertung der Ergebnisse (PtU/IWU)
7 Ableiten von Anwenderrichtlinien (PtU/IWU)
8 Zusammenfassung und Ausblick
9 Quellenverzeichnis
10 Durchführende Forschungsstellen
