Voraussage und Optimierung dissipativ bedingter Werkzeugerwärmung
Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel, Dipl.-Ing. Katja Silbermann, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz
108 Seiten - 76,00 EUR (sw, 88 teils farbige Abb., 34 Tab.)
ISBN 978-3-86776-585-5
Zusammenfassung
Bei erhöhter Komplexität, hohen Produktionsmengen und hohen Qualitätsstandards wird gleichzeitig eine Null-Fehler-Produktion gefordert. Einen wesentlichen und bekannten Einfluss auf eine robuste Produktion hat die prozessbedingte Temperatur, welche durch plastische Verformung des Werkstoffes und Reibung erzeugt wird. Besonders in der Anlauf- und Wiederanlaufphase von Tiefziehprozessen kann es temperaturbedingt zu einer Störung optimierter Produktionsprozesse kommen.
Bereits ein Temperaturunterschied von weniger als 10°C kann zu Faltenbildung und somit zu Versagen führen. Während des Produktionsprozesses ist es wichtig, dass sich ein homogenes Temperaturfeld im Werkzeug einstellt. Große Temperaturunterschiede sollten vermieden werden. Zu niedrige Temperatur verursacht Falten und ein zu hohes stationäres Temperaturfeld führt zu Rissen. In der Warmumformung lassen sich einerseits umformtechnische Grenzen durch eine Erhöhung der Duktilität des Werkstoffes verschieben, anderseits ermöglichen sinkende Fließspannungen eine Reduzierung der Umformarbeit.
Im Bereich der Blechumformung war es lange Zeit nicht üblich, die Umformung mit erwärmten Werkstücken durchzuführen. Der Einsatz von Leichtbauwerkstoffen wie Magnesium, Aluminium, Titan und Mangan-Bor-Stählen machte neue Fertigungskonzepte unter Einbeziehung der Temperatur als Prozessparameter notwendig.
Förderhinweis
Das IGF-Vorhaben „Voraussage und Optimierung dissipativ bedingter Werkzeugerwärmung" der Forschungsvereinigung EFB e.V. wurde unter der Fördernummer AiF 18330BR über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 530 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.
Summary
With increased complexity, high production volumes and high quality standards, zero failure production is required at the same time. The process-related temperature, which is generated by plastic forming of the material and also by friction has an important and known influence on robust production. Especially in the start-up and restart phase of deep-drawing processes, temperature related disruptions to optimized production processes can occur.
Even a temperature difference of less than 10 Kelvin can lead to wrinkles and thus to waste. During the production process, it is important that a homogeneous temperature field is established in the tool. Large temperature differences should be avoided. Too low a temperature causes wrinkles and a too high stationary temperature field leads to cracks. In hot forming, on the one hand, technical forming limits can be shifted by increasing the ductility of the material, on the other hand, decreasing yield stresses enable the forming work to be reduced.
In the field of sheet metal forming, it was not common for a long time to carry out forming with heated workpieces. The use of lightweight materials such as magnesium, aluminum, titanium and manganese-boron steels has made new manufacturing concepts necessary, taking the temperature as process parameter into account.
Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis und Formelzeichen
1 Einleitung
1.1 Zielsetzung
1.2 Vorgehensweise
2 Stand der Technik
2.1 Temperaturentwicklung in der Kaltumformung
2.2 Mechanismen der Wärmeübertragung
2.2.1 Instationäre Wärmeleitung
2.2.2 Ebene Platte
2.2.3 Zylinder
2.2.4 Kugel
2.2.5 Halbunendliche Körper
3 Temperatur- und dehnratenabhängige mechanische Kennwerte
3.1 Zugversuche
3.1.1 Tiefziehstahl DX54
3.1.2 Aluminium AA6014
3.1.3 TRIP700
3.2 Grenzformänderungskurve FLC
4 Thermische Kennwerte
5 Dissipative Wärme
6 Mini-Tiefung
6.1 Mini-Tiefung
6.1.1 Tiefziehstahl DX54
6.1.2 Aluminium AA6014
6.2 Sechskantnapf
7 Ergebnisse und Ausblick
7.1 Wissenschaftlich-technischer und wirtschaftlicher Nutzen der Ergebnisse für KMU
8 Literatur
