Handbuch Umformen (eBook)

Günter Spur (Hrsg.) (Herausgeber)

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2012 | 1. Auflage
801 Seiten
Carl Hanser Fachbuchverlag
9783446430044 (ISBN)

Infos

Das Handbuch der Fertigungstechnik ist die 2., vollständig neu bearbeitete Auflage des im Zeitraum von 1979 bis 1994 im Carl Hanser Verlag erschienen mehrbändigen Werkes. Es ist ein in seiner Themenbreite und Tiefe bis heute unerreichtes Nachschlagewerk für die Ingenieure der Fertigungstechnik. In der Neuauflage wird diese Tradition fortgesetzt.
Der Band Umformen enthält die plastomechanischen und metallkundlichen Grundlagen des Fachs und alle wichtigen Fertigungsverfahren der Umformtechnik, wie Walzen, Biegen, Schmieden, Fließpressen und Zerteilen. Auch verfahrensübergeifende Themen wie Simulation, Fließkurven und Tribologie werden behandelt.

Der Gesamtherausgeber des Handbuchs Fertigungstechnik, Günter Spur, leitete als Professor der Technischen Universität Berlin das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb sowie das von ihm gegründete Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, die
unter seiner Leitung als Produktionstechnisches Zentrum Berlin zusammengefasst wurden.
Hartmut Hoffmann ist Leiter des Lehrstuhls für Umfomtechnik und Gießereiwesen der Falkutät für Maschinenwesen an der TU München.
Reimund Neugebauer ist geschäftsführender Direktor des Instituts für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (IWP) an der TU Chemnitz.
Die Herausgeber sind Mitglieder zahlreicher Gesellschaften und Organisationen.

Inhalt

Vorwort des Herausgebers 6
Vorwort der Bandherausgeber 8
Inhaltsverzeichnis 10
Die Herausgeber 26
Autorenverzeichnis 28
1 Einführungin die Umformtechnik 32
1.1 Geschichtliche Bedeutung 34
1.2Einteilung und Benennungen 42
2 Grundlagender Umformtechnik 58
2.1Metallkundliche Grundlagen 60
2.1.1Aufbau der Metalle 60
2.1.2Formänderungsverhalten von Einkristallen 62
2.1.2.1Mechanismus der Formänderung am Idealkristall 63
2.1.2.2Theoretische und tatsächliche kritische Schubspannung 65
2.1.2.3Gitterfehler 65
2.1.3Formänderungs- und Festigkeits-verhalten von Vielkristallen 67
2.2Plastomechanische Grundlagen 70
2.2.1Geometrische und kinematische Größen 70
2.2.1.1Formänderungen 70
2.2.1.2Volumenkonstanz 72
2.2.1.3Formänderungsgeschwindigkeit 73
2.2.2Mechanische Größen 74
2.2.2.1Spannungen 74
2.2.2.2Ideelle Umformkraft, Umformarbeit, Umformleistung 75
2.2.2.3Gleichgewichtsbedingung 75
2.2.2.4Fließbedingung 76
2.2.2.5Fließgesetz (Fließregel) 78
2.2.2.6Vergleichsformänderungund -geschwindigkeit 78
2.2.3Ermittlung umform-spezifischer Prozessgrößen 79
2.2.3.1Einleitung 79
2.2.3.2Theoretische Methoden 80
2.2.3.2.1 Methode der Umformarbeit 80
2.2.3.2.2 Elementare Theorie (Streifenmethode) 81
2.2.3.2.3 Gleitlinienmethode 83
2.2.3.2.4 Schrankenmethode 84
2.2.3.2.5 Finite Elemente Methode 85
2.2.3.2.5.1 Besonderheiten bei der Abbildung umformtechnischer Prozesse 85
2.2.3.2.5.2 Vorgehensweise 86
2.2.3.2.5.2 Kalibrierung 90
2.2.3.2.5.3 FE-Simulation von Massivumformprozessen 91
2.2.3.3Experimentelle Methoden 91
2.2.3.3.1 Spannungsmessstift 92
2.2.3.3.2 Profilblechmethode 92
2.2.3.3.3 Druckmessfolie 93
2.2.3.3.4 Methode der Visioplastizität 93
2.3Fließkurven 97
2.3.1Definition der Fließkurve 97
2.3.2Einflussgrößen auf die Fließkurve 98
2.3.2.1Einfluss des Werkstoffs 98
2.3.2.2Einfluss der Umformgeschwindigkeit 99
2.3.2.3Einfluss der Temperatur 100
2.3.3Fließkurvenermittlung 100
2.3.3.1Zugversuch 101
2.3.3.1.1 Zugversuch an Rundproben 101
2.3.3.1.2 Zugversuch an Flachproben 102
2.3.3.2Stauchversuch 103
2.3.3.2.1 Zylinderstauchversuch 103
2.3.3.2.2 Schichtstauchversuch 104
2.3.3.3Hydraulischer Tiefungsversuch 105
2.3.3.4Torsionsversuch 106
2.3.4Vergleichende Bewertung der Verfahren zur Aufnahme von Fließkurven 106
2.4Tribologie 108
2.4.1Grundlagen 108
2.4.1.1Tribologischer Kontakt 108
2.4.1.2Reibung 109
2.4.1.2.1 MathematischeBeschreibung der Reibung 109
2.4.1.2.2 Makroskopische und mikroskopische Reibmechanismen 110
2.4.1.3Verschleiß 111
2.4.1.4Schmierung 112
2.4.1.4.1 Schmiermechanismen 112
2.4.1.4.2 Schmierstoffeinteilung 112
2.4.1.4.3 Schmierstoffträgerschichten 114
2.4.1.5Verschleißmindernde Hartstoffschichten 114
2.4.2Etabliertetribologische Systeme 115
2.4.2.1Tief- und Streckziehen 115
2.4.2.2Presshärten 116
2.4.2.3Kaltmassivumformung 117
2.4.2.4Halbwarm- und Warmmassivumformung 118
2.4.3Tribologische Prüfverfahren 118
2.4.3.1Prüfverfahrenfür die Blechumformung 119
2.4.3.2Prüfverfahrenfür die Massivumformung 120
2.5Numerische Simulationin der Blechumformung 123
2.5.1Simulation und Kompensation der Rückfederung 125
2.5.2Simulation der Bauteileigen-schaften nach dem Umformen 126
2.6Systematischer Planungs-prozess zur anforderungs-gerechten Auswahl des Fertigungsverfahrens 129
3 Druckumformen 138
3.1Walzen 140
3.1.1Übersicht überdie Walzverfahren 140
3.1.2Längswalzen von Flachprodukten 142
3.1.2.1Grundlagen und Berechnungsverfahren 142
3.1.2.1.1 Geometrie des Walzspalts 142
3.1.2.1.2 Kinematik im Walzspalt 143
3.1.2.1.3 Spannungsverteilung im Walzspalt 144
3.1.2.1.4 Walzkraft 145
3.1.2.1.5 Drehmoment 146
3.1.2.1.6 Breitung 147
3.1.2.1.7 Greif- und Durchziehbedingung 148
3.1.2.2Wechselwirkung zwischen Maschine und Walzgut 149
3.1.2.2.1 Walzenabplattung und Walzendurchbiegung 149
3.1.2.2.2 Profil und Planheit 150
3.1.2.2.3 Walzkraft./.Banddicken-Schaubild 152
3.1.2.3Grundtypen der Walzgerüste 154
3.1.2.3.1 Gerüstbauarten 155
3.1.2.3.2 Gerüstaufbau 155
3.1.2.3.3 Realisieren von Walzkraft und Abnahme 155
3.1.2.3.4 Generieren von Walzmomenten und -geschwindigkeiten 156
3.1.2.3.5 Energiebilanz und Tribologie des Walzspaltes 157
3.1.2.3.6 Technologiepakete 157
3.1.2.3.6.1 Technologiepakete zur Banddickenregelung 158
3.1.2.3.6.2 Technologiepaket zur Profil- und Planheitsregelung 158
3.1.2.4 Herstellung von Grobblech 160
3.1.2.4.1 Allgemeines und Produkte 160
3.1.2.4.2 Herstellung des Vormaterials 161
3.1.2.4.3 Auslegung von Grobblechwalzwerken 162
3.1.2.4.4 Grobblechwalzgerüste 162
3.1.2.4.5 Prozessauslegung 163
3.1.2.4.6 Adjustage und Qualitätskontrolle 165
3.1.2.5Herstellung von Warmband 166
3.1.2.5.1 Allgemeines und Produkte 166
3.1.2.5.1.1 Warmband (Warmbreitband) 166
3.1.2.5.1.2 Warmbänder aus NE-Metallen 166
3.1.2.5.3 Aufbau von Warmbandstraßen 167
3.1.2.5.3.1 Ofenanlage und Vorstraße 167
3.1.2.5.3.2 Fertigstraße 169
3.1.2.5.2.3 Auslaufrollgang und Haspelanlage 170
3.1.2.5.2.4 Automation und Messsysteme 171
3.1.2.5.3 Anlagenkonzepte 173
3.1.2.5.4 Konventionelle Warmbandstraßen 173
3.1.2.5.5 Dünnbrammen-Gießwalzanlagen (CSP-Anlagen) 177
3.1.2.5.5.1 Aufbau und Funktion 177
3.1.2.5.5.2 Grundlegende Merkmale 178
3.1.2.5.5.3 Erzeugen dünner Warmbänder und Semi-Endloswalzen 179
3.1.2.5.5.4 Ausführungsformen von Dünnbrammen-Gießwalzanlagen 180
3.1.2.5.6 Steckelwalzwerke 180
3.1.2.5.6.1 Anlagentechnik 180
3.1.2.5.6.2 Technologische Hintergründe 181
3.1.2.5.6.3 Ausführungsformen von Steckelwalzwerken 181
3.1.2.5.7 Warmbandstraßen für Aluminiumwerkstoffe 181
3.1.2.5.8 Weiterverarbeitung von Warmband 183
3.1.2.6Herstellung von Kaltband 184
3.1.2.6.1 Allgemeines und Produkte 184
3.1.2.6.2 Herstellung des Vormaterials 184
3.1.2.6.3 Kaltwalzen 185
3.1.2.6.4 Dressieren./.Nachwalzen 186
3.1.2.6.5 Profil und Planheit 187
3.1.2.6.5.1 Allgemeines 187
3.1.2.6.5.2 Planheitsstellglieder 187
3.1.2.6.6 Weitere Zielgrößen 189
3.1.2.6.6.1 Qualitätsmerkmale und wesentliche Prozessparameter 189
3.1.2.6.6.2 Bandbreite 189
3.1.2.6.6.3 Enddicke 190
3.1.2.6.6.4 Oberflächenbeschaffenheit 190
3.1.2.6.6.5 Mechanische Eigenschaften 190
3.1.2.6.6.6 Auswahl des geeigneten Arbeits-walzendurchmessers./.Gerüsttyps für die Kaltbandherstellung 190
3.1.2.6.7 Adjustage und Weiterverarbeitung 192
3.1.2.6.7.1 Glühen 192
3.1.2.6.7.2 Veredeln 192
3.1.2.6.7.3 Konfektionieren 193
3.1.2.7Walzen von Blechen und Profilen mit belastungsangepasster Dickenverteilung 194
3.1.2.7.1 Motivation und Einordnung 194
3.1.2.7.2 Flexibles Walzen von Blechen mit in Längsrichtung variierender Blechdicke. 194
3.1.2.7.2.1 Einführung 194
3.1.2.7.2.2 Technologische Aspekte des Flexiblen Walzens 194
3.1.2.7.2.3 Prozesskette und Anwendungen 195
3.1.2.7.3 Walzen von Bändern mit Dicken-verteilung in Breitenrichtung 195
3.1.2.7.3.1 Einführung 195
3.1.2.7.3.2 Technologische Aspekte des Bandprofilwalzens 195
3.1.2.7.3.3 Prozessketten und Anwendungen 196
3.1.3Längswalzen von Vollprofilen 197
3.1.3.1Grundlagen und Berechnungsverfahren 197
3.1.3.1.1 Grundlegendes zum Profilwalzen 197
3.1.3.1.2 Klassifizierung und Beispiele für Kaliberarten 198
3.1.3.1.2.1 Neutrale Linie und arbeitender Walzendurchmesser 199
3.1.3.1.2.2 Stofffluss 202
3.1.3.1.2.2 Äquivalenter Flachstich 201
3.1.3.1.2.3 Berechnung des Kraft- und Arbeitsbedarfs 204
3.1.3.2Herstellung von großen Profilen 207
3.1.3.2.1 Allgemeines und Produkte 207
3.1.3.2.2 Herstellung des Vormaterials 207
3.1.3.2.3 Walzen von großen Profilen 207
3.1.3.2.4 Adjustage und Weiterverarbeitung 210
3.1.3.3Herstellung von Stäben und Drähten 210
3.1.3.3.1 Allgemeines und Produkte 210
3.1.3.3.2 Herstellung des Vormaterials 210
3.1.3.3.3 Walzen von Stäben und Drähten 211
3.1.3.3.4 Adjustage und Weiterverarbeitung 212
3.1.4Schräg- und Längswalzen von Rohren 213
3.1.4.1Allgemeines./.Nahtlose Rohre 213
3.1.4.2Herstellung des Vormaterials 213
3.1.4.3Lochen durch Schrägwalzen 214
3.1.4.4Walzverfahren und Fertigungslininen 215
3.1.4.4.1 Pilgerstraße 215
3.1.4.4.2 Stopfenstraße 216
3.1.4.4.3 Rohrkontistraße 216
3.1.4.4.4 Stoßbankverfahren (CPE, TPE) 217
3.1.4.4.5 Asseln 217
3.1.4.4.6 Schmieden 217
3.1.5Ringwalzen 218
3.1.5.1Berechnungen und Grundlagen 218
3.1.5.1.1 Mittlere radiale und axiale Auslaufgeschwindigkeit 218
3.1.5.1.2 Kontinuitätsbedingung 219
3.1.5.1.3 Symmetriebedingung 219
3.1.5.1.4 Kopplung der Kinematikund Formänderung im Radial- und Axialwalzspalt 219
3.1.5.1.5 Umformzonengeometrie 219
3.1.5.1.6 Radialwalzspalt 219
3.1.5.1.7 Axialwalzspalt 220
3.1.5.2Herstellung von gewalzten Ringen 220
3.1.5.2.1 Herstellung des Vormaterials 220
3.1.5.2.2 Verfahrensprinzipien 221
3.1.5.2.3 Walzstrategien und Prozessführung 221
3.1.5.2.4 Radial-Axial-Ringwalzmaschine 223
3.1.5.2.5 Radial-Ringwalzmaschinen (RICA) 224
3.1.5.2.6 Mehrdorn-Ringwalzmaschine (MERW) 225
3.1.5.2.7 Adjustage und Weiterverarbeitung 225
3.1.6Einstellung der Gefügeeigen-schaften beim Warm- und Kaltwalzen 227
3.1.6.1WerkstofftechnischeZielstellung der Umformung 227
3.1.6.2Gefügeausbildung bei der Umformung 227
3.1.6.2.1 Umformbedingte Struktur- und Gefügeänderungen 228
3.1.6.2.2 Thermisch aktivierte Gefügebildungsvorgänge 229
3.1.6.3Gefüge- und Eigenschafts-beeinflussung beim Umformen 230
3.1.6.3.1 Warmwalzengegossener Vormaterialien 230
3.1.6.3.2 Thermomechanische Behandlungzur kontrollierten Gefügeentwicklung 231
3.1.6.3.3 Eigenschaftsänderung durch Kaltumformen 236
3.2Freiformschmieden 239
3.2.1Einführung 239
3.2.2Stauchen 241
3.2.2.1Verfahrensprinzip 241
3.2.2.2Theoretische Grundlagen 242
3.2.2.2.1 Globale Formänderungen 242
3.2.2.2.2 Lokale Formänderungen 243
3.2.2.2.3 Umformkraft und Umformarbeit 243
3.2.3Recken 246
3.2.3.1Verfahrensprinzip 246
3.2.3.2Theoretische Grundlagen 248
3.2.3.2.1 Globale Formänderungen 248
3.2.3.2.2 Lokale Formänderungen 249
3.2.3.2.3 Stofffluss 249
3.2.3.2.4 Umformkraft und Umformarbeit 250
3.2.3.2.5 Schmiedestrategien 252
3.2.4Weitere Prozessschritte 254
3.2.4.1Verschieben 255
3.2.4.2Verdrehen 256
3.2.4.3Trennen 257
3.2.4.3.1 Abtrennen 257
3.2.4.3.2 Lochen 259
3.2.5Prozessketten 260
3.2.5.1Allgemeines 260
3.2.5.2Fertigung von Hohl-zylindern, Ringen und Scheiben 261
3.2.5.3Fertigung von Kurbelwellen und abgesetzten Wellen 264
3.2.5.3.1 Fertigung von Kurbelwellen 264
3.2.5.3.2 Fertigung von abgesetzten Wellen 267
3.2.6Maschinen und Anlagen 269
3.2.6.1Übersicht 269
3.2.6.2Hämmer 269
3.2.6.3Hydraulische Pressen 270
3.2.6.4Mechanische Pressen 273
3.3Gesenkschmieden 275
3.3.1Geschichtliche Entwicklung 275
3.3.2Bedeutung des Gesenkschmiedens 275
3.3.3Übersicht der Verfahren 276
3.3.3.1Allgemeines 276
3.3.3.2Gesenkformen mit teilweise umschlossenem Werkstück 276
3.3.3.3Gesenkformen mit ganz umschlossenem Werkstück 276
3.3.4Berechnungsverfahren 277
3.3.4.1Allgemeines 277
3.3.4.2Formänderungszustand 278
3.3.4.3Spannungszustand 278
3.3.4.4Umformkraft 280
3.3.4.5Umformarbeit 282
3.3.4.6Werkstücktemperatur 283
3.3.5Werkstoffe für das Gesenkschmieden 284
3.3.5.1Werkstoffarten 284
3.3.5.2Umformverhalten 284
3.3.6Gesenkschmieden mit Grat 286
3.3.6.1Trennen 286
3.3.6.1.1 Scheren 287
3.3.6.1.2 Sägen 287
3.3.6.2Wärmen 288
3.3.6.2.1 Öfen 288
3.3.6.2.2 Erwärmungsanlagen 288
3.3.6.2.3 Verzunderung 289
3.3.6.2.4 Randentkohlung 290
3.3.6.3Entzundern 291
3.3.6.4Umformen 292
3.3.6.4.1 Massenverteilung 292
3.3.6.4.2 Biegen 294
3.3.6.4.3 Querschnittsvorbildung und Endformung 295
3.3.6.5Abgraten und Lochen 296
3.3.6.6Nachformen 298
3.3.6.7Wärmebehandeln 299
3.3.6.8Oberflächennachbehandeln 300
3.3.6.8.1 Strahlen 300
3.3.6.8.2 Rollen 302
3.3.7Sonstige Verfahren 302
3.3.7.1Gesenkschmieden ohne Grat 302
3.3.7.2Genau- und Präzisionsschmieden 303
3.3.7.3Halbwarmschmieden 304
3.3.7.4Pulverschmieden 305
3.3.7.5Thixoschmieden 307
3.3.8Werkzeuge zum Gesenkformen 308
3.3.8.1Werkzeugarten 308
3.3.8.2Gestaltung der Werkzeuge 309
3.3.8.3Werkzeugwerkstoffe 312
3.3.8.4Fertigung der Werkzeuge 313
3.3.8.5Beanspruchungen der Werkzeuge 314
3.3.8.6Werkzeugschäden 315
3.3.8.7Maßnahmen zur Verminderungvon Werkzeugschäden 316
3.3.8.7.1 Allgemeines 316
3.3.8.7.2 Werkzeugtemperaturen 318
3.3.8.7.3 Kühlung undSchmierung der Werkzeuge 319
3.3.8.7.4 Kühlmittel 320
3.3.8.7.5 Schmierstoffe 321
3.3.8.7.6 Treibmittel 323
3.3.8.8Standmengen der Werkzeuge 323
3.3.9Maschinen zum Gesenkschmieden 326
3.3.9.1Weggebundene Maschinen 326
3.3.9.1.1 Exzenter- und Kurbelpressen 326
3.3.9.1.2 Waagerecht-Schmiedemaschinen 327
3.3.9.1.3 Walzmaschinen 327
3.3.9.2Kraftgebundene Maschinen 329
3.3.9.3Energiegebundene Maschinen 329
3.3.9.3.1 Hämmer 330
3.3.9.3.2 Spindelpressen 331
3.3.9.4Kenngrößen von Gesenkschmiedemaschinen 332
3.4Eindrücken 341
3.4.1Eindrückenmit geradliniger Bewegung 341
3.4.1.1Eindrücken mit geradliniger Bewegung ohne Gleiten 341
3.4.1.2Eindrücken mit geradliniger Bewegung mit Gleiten 343
3.4.2Eindrückenmit umlaufender Bewegung 344
3.4.2.1Eindrücken mit umlaufender Bewegung ohne Gleiten 344
3.4.2.2.Eindrücken mit umlaufender Bewegung mit Gleiten 344
3.4.3Beispiele 345
3.4.3.1Münzherstellung 345
3.4.3.2Kalteinsenken 346
3.5Durchdrücken 349
3.5.1Fließpressen 349
3.5.1.1Geschichtliche Entwicklung und Übersicht 349
3.5.1.2Fließpressen mit quasistationärem Werkstofffluss 351
3.5.1.2.1 Werkstofffluss 351
3.5.1.2.2 Formänderungen 352
3.5.1.2.3 Spannungen 352
3.5.1.2.4 Kräfte 353
3.5.1.2.5 Optimaler Matrizenöffnungswinkel 356
3.5.1.3Fließpressen mit instationärem Werkstofffluss 356
3.5.1.3.1 Werkstofffluss 357
3.5.1.3.2 Formänderungen 358
3.5.1.3.3 Spannungen 359
3.5.1.3.4 Kräfte 359
3.5.1.3.5 Querfließpressen 361
3.5.1.4Sonderverfahren 363
3.5.1.4.1 Halbwarmfließpressen 363
3.5.1.4.2 Kaltgesenkschmieden 365
3.5.1.4.3 Fließpressen mit Wirkmedien, hydrostatisches Fließpressen 365
3.5.1.4.4 Inkrementelle Verfahren 366
3.5.1.5Verfahrensfolgen und Verfahrenskombinationen 366
3.5.1.6Präzisionsfließpressen (Near Net Shape und Net Shape Forging) 368
3.5.1.7Werkstoffe 370
3.5.1.7.1 Stahlwerkstoffe 370
3.5.1.7.2 Nichteisenmetalle 372
3.5.1.8Werkstückformen 372
3.5.1.8.1 Allgemeine Gestaltungsmerkmale 372
3.5.1.8.2 Verfahrensbedingte Gestaltungsmerkmale 374
3.5.1.9Rohteilfertigung 375
3.5.1.9.1 Halbzeug 375
3.5.1.9.2 Herstellung von Zuschnitten 375
3.5.1.10 Glühen 377
3.5.1.10.1 Glühen von Stahlwerkstoffen 377
3.5.1.10.2 Glühen von Nichteisenmetallen 378
3.5.1.11 Oberflächenbehandlung und Schmierung 378
3.5.1.11.1 Oberflächenbehandlung von Rohteilen aus Stahlwerkstoffen 378
3.5.1.11.2 Oberflächenbehandlung von Rohteilen aus Nichteisenmetallen 381
3.5.1.11.3 Oberflächenrauheit und Werkzeugverschleiß 381
3.5.1.12 Arbeitsgenauigkeit und Qualitätssicherung 381
3.5.1.12.1 Arbeitsgenauigkeit 381
3.5.1.12.2 Qualitätssicherung 383
3.5.1.13 Festlegen der Fertigungsfolge 384
3.5.1.14 Werkzeuge 386
3.5.1.14.1 Werkzeuggestaltung 388
3.5.1.14.2 Auslegung von Fließpresswerkzeugen 395
3.5.1.14.3 Werkzeugwerkstoffe 399
3.5.1.14.4 Schließvorrichtungen 402
3.5.1.15 Maschinen zum Fließpressen 403
3.5.1.15.1 Hydraulische Pressen 404
3.5.1.15.2 Mechanische Pressen 405
3.5.1.15.3 Ein- und Mehrstufenpressen 407
3.5.1.16 Wirtschaftlichkeit 410
3.5.2Verjüngen 419
3.5.2.1 Allgemeines 419
3.5.2.2 Verfahren des Verjüngens 419
3.5.2.3 Grundlagen des Verjüngens 420
3.5.2.4 Werkzeuge und Maschinen zum Verjüngen 422
3.5.3Strangpressen 424
3.5.3.1Einleitung 424
3.5.3.2Strangpressverfahren 425
3.5.3.2.1 Allgemeines 425
3.5.3.2.2 Direktes Strangpressen 426
3.5.3.2.3 Indirektes Strangpressen 427
3.5.3.2.4 Hydrostatisches Strangpressen 428
3.5.3.3Kraftverlauf und Leistungsbilanz 429
3.5.3.4Werkstofffluss beim Strangpressen 433
3.5.3.4.1 Fließtypen beim Strangpressen 433
3.5.3.4.2 Analyse des Werkstoffflusses beim Strangpressen 434
3.5.3.5Werkstoffe 436
3.5.3.5.1 Aluminium 436
3.5.3.5.2 Magnesium 446
3.5.3.5.3 Kupfer 447
3.5.3.5.4 Stahl 448
3.5.3.6Werkzeuge und Anlagen 450
4 Zugdruckumformen 464
4.1Durchziehen 466
4.1.1Gleitziehen 466
4.1.1.1Verfahrensvarianten 466
4.1.1.2Berechnungsgrundlagen 467
4.1.1.3Anwendungsaspekte 469
4.1.2Walzziehen 473
4.1.3Werkzeugloses Ziehen 473
4.2Tiefziehen 475
4.2.1Verfahrensübersicht 475
4.2.2Tiefziehen im Erstzug 476
4.2.2.1Verfahrensbeschreibung 476
4.2.2.2Spannungen 476
4.2.2.3Ziehverhältnis, Grenzziehverhältnis 477
4.2.2.4Ziehspalt, Bauteilwanddicke 479
4.2.2.5Kräfte, Arbeitsbedarf für das Tiefziehen 479
4.2.2.6Anisotropiekennwerte von Blechwerkstoffen 482
4.2.2.7Versagensarten, Versagensgrenzen 484
4.2.2.8Tiefziehen ohne Blechhalter 487
4.2.2.9Grenzformänderungsdiagramm 487
4.2.3Tiefziehen im Weiterzug 490
4.2.3.1Verfahrensbeschreibung Weiterzug 490
4.2.3.2Auslegung, Stadienpläne für mehrstufige Tiefziehprozesse 491
4.2.3.3Zuschnittsermittlung/.Form und Größe der Platine 493
4.2.4Stülpziehen 494
4.2.5Das Tiefziehen von nicht-rotationssymmetrischen Werkstücken 495
4.2.5.1Spannungsverhältnisse im Werkstück 495
4.2.5.2Platinenform 496
4.2.5.3Reibung zwischen Platine und Ziehrahmen 497
4.2.5.4Schmierstoffe für das Tiefziehen 497
4.2.5.5Ziehsicken und Ziehwulste 499
4.2.5.6Tuschieren 501
4.2.5.7Konstruktive Gestaltung der Blechhalter 503
4.2.5.8Qualität von Blechformteilen 505
4.2.6Hydroumformung 510
4.2.6.1Verfahrensübersicht 510
4.2.6.2Hydraulisches Tiefen 511
4.2.6.3Hydromechanisches Tiefziehen 513
4.2.6.4Hochdruckblechumformung (HBU) 517
4.2.6.5Umformen mit Membran 519
4.2.6.6Doppelblechumformung 520
4.2.6.7Pressen für die Hydroumformung 523
4.2.7Warmumformung borlegierter Blechwerkstoffe (Presshärten) 527
4.2.7.1Einsatzgebiete 527
4.2.7.2Verfahrensbeschreibung 527
4.2.7.3Blechwerkstoffe für das Presshärten 529
4.2.7.4Temperaturführung 530
4.2.7.5Die konstruktive Gestaltung von Umformwerkzeugen für das Presshärten 531
4.2.7.6Vor- und Nachteile der Warmumformung 532
4.2.8Werkzeuge für die Blechumformung 532
4.2.8.1Werkzeugarten 532
4.2.8.2Entwicklung und Konstruktion von Folgeverbundwerkzeugen 535
4.2.8.3Entwicklung und Konstruktion von Einzelwerkzeugen für den Karosseriebau 535
4.2.8.4Rückfederung 541
4.2.8.5Prototypwerkzeuge 543
4.2.8.6Werkzeugwerkstoffe für Serienwerkzeuge 544
4.2.8.7Oberflächenbehandlung 547
4.2.8.8Beschichtung von Werkzeugen bzw. Einsätzen 547
4.2.9Werkzeugmaschinen zum Tiefziehen 549
4.3Kragenziehen 559
4.3.1Einführung 559
4.3.2Verfahrensprinzip 560
4.3.3Theoretische Grundlagen 561
4.3.4Verfahrensprinzip des Kragenziehens bei Rohren 565
4.4Drücken 567
4.4.1Einführung 567
4.4.2Verfahrensprinzip 567
4.4.3Anwendungsbeispiele 569
4.5Knickbauchen 571
4.5.1Einführung 571
4.5.2Verfahrensprinzip 571
4.5.3Anwendungsbeispiele 572
4.6Innenhochdruck – Umformen (IHU) 572
4.6.1Innenhochdruck-Verfahren 572
4.6.2Innenhochdruck-Umformen 573
4.6.2.1Verfahrensablauf beim Innenhochdruck-Umformen 573
4.6.2.2Phasen beim Innenhochdruck-Umformprozess 574
4.6.2.3Arbeitsdiagramm 574
4.6.2.4Versagen durch Bersten 575
4.6.2.5Auslegung von IHU-Prozessen 576
4.6.2.6IHU-Werkzeuge 579
4.6.2.7IHU-Anlagen 579
4.6.2.8Bauteile 580
4.6.3Innenhochdruck-Trennen 581
4.6.4Innenhochdruck-Fügen 581
4.6.5Verfahrenserweiterungen 582
5 Zugumformen 584
5.1Längen 586
5.1.1Strecken 586
5.1.2Streckrichten 586
5.2Weiten 588
5.2.1Weiten mit Werkzeugen 588
5.2.2Weiten mit Wirkmedien 590
5.2.2.1Weiten bei kraftgebundener Wirkung 590
5.2.2.2Weiten bei energiegebundener Wirkung 591
5.2.3 Weiten mit Wirkenergie 592
5.3Tiefen 593
5.3.1Streckziehen 593
5.3.2Hohlprägen mit starren Werkzeugen 597
5.3.3Hohlprägen mit nachgiebigen Werkzeugen 597
5.3.4Tiefen mit Wirkmedien 599
5.3.4.1Tiefen bei kraftgebundener Wirkung 599
5.3.4.2Tiefen mittels Wirkmedien bei energiegebundener Wirkung 599
5.3.5Tiefen mit Wirkenergie 600
6 Biegeumformen 602
6.1Einleitung 604
6.2Grundlagen des Biegens anhand der elementaren Biegetheorie 607
6.2.1Annahmen der elementaren Biegetheorie 607
6.2.2Berechnung der Dehnungen, Spannungen und Biegemomente 609
6.2.3Berechnung der Rückfederung 610
6.2.4Einfluss- und Störgrößen 613
6.3Blechbiegen 614
6.3.1Frei- und Gesenkbiegen 615
6.3.2Schwenkbiegen 620
6.3.3Walzrunden 622
6.3.4Walzprofilieren 625
6.4Rohr- und Profilbiegen 626
6.4.1Anwendungsgebiete von gebogenen Profilen 626
6.4.2Einflussparameter beim Rohr- und Profilbiegen 626
6.4.3Fertigungsfehler und Versagensfälle beim Profilbiegen 628
6.4.4Klassifizierung der Rohr- und Profilbiegeverfahren 629
6.4.5Formgebundene Profilbiegeverfahren 631
6.4.6Profilbiegeverfahren mit kinema­tischer Definition der Biegekontur 633
7 Schubumformen 638
7.1Einleitung 640
7.2Verschieben 640
7.3Verdrehen 643
8 Mikroumformen 646
8.1Einordung und Grundlagen 648
8.1.1Definitionen und Abgrenzung 648
8.1.2Kategorien von Größeneffekten 650
8.1.3Größeneffekte bei der Festigkeit 653
8.1.4Größeneffekt bei der Tribologie 655
8.1.5Größeneffekt beim Formänderungsverhalten 657
8.2Mikro-Massivumformung 659
8.2.1Stoffanhäufen 659
8.2.2Fließpressen 660
8.2.3Stoffverdrängen 661
8.3Mikro-Blechumformung 662
8.3.1Biegen 662
8.3.2Streckziehen 663
8.3.3Tiefziehen 663
9 Sonderverfahren 668
Überblick zu Kapitel 9 670
9.1Umformen mit speziellen physikalischen Effekten 670
9.1.1Hochgeschwindigkeits-umformung 670
9.1.1.1Verfahrensbeschreibung 670
9.1.1.2Vor- und Nachteile 671
9.1.1.3Anwendungsbeispiele 672
9.1.1.4Anlagentechnik 674
9.1.2Umformung mit lokalem Wärmeeintrag 677
9.1.2.1Wärmeeintrag mit Laser 677
9.1.2.2Wärmeeintrag durch Reibung (Reib-Drücken) 679
9.1.3Umformen mit Schwingungsüberlagerung 680
9.2Hochflexible Umformverfahren 683
9.2.1Grundlagen 683
9.2.2Blechumformung 684
9.2.2.1Inkrementelle Blechumformung 684
9.2.2.2Flexibles Biegen 687
9.2.2.2.1 Verfahrensprinzip 687
9.2.2.2.2 Verfahrensbeschreibung 687
9.2.2.2.3 Anlagentechnik 688
9.2.3Massivumformung 690
9.2.3.1Taumelpressen, Axialgesenkwalzen 690
9.2.3.2Rundkneten 693
9.2.3.3Bohrungsdrücken 696
9.2.3.4Profilwalzen 701
9.2.3.4.1 Verfahrensübersicht 701
9.2.3.4.2 Verfahrensbeschreibung 702
9.2.3.4.3 Theoretische Grundlagen 704
9.2.3.4.4 Anwendung 706
9.2.3.4.5 Anlagentechnik 706
10 Zerteilen 708
10.1Allgemeines und Verfahrensübersicht 710
10.2Normalschneiden (Einfaches Scherschneiden) 712
10.2.1Verfahrensablauf 712
10.2.2Schnittflächenkenngrößen 714
10.2.3Schneidkraft und Schneidarbeit 716
10.2.3.1 Schneidkraftberechnung 716
10.2.3.2 Einflussgrößen auf die Schneidkraft 717
10.2.3.3 Schneidkraft-Weg-Verlauf 718
10.2.4Verschleiß 720
10.2.5Werkzeuge zum Normalschneiden 723
10.2.6Sonderverfahren 726
10.2.6.1 Knabberschneiden (Nibbeln) 726
10.2.6.2 Rotationsschneiden 726
10.2.7.3 Mechanisches Hochgeschwindig-keitsscherschneiden (HGSS) 728
10.2.6.4 Impulsmagnetschneiden 728
10.3Präzisionsschneid-verfahren 730
10.3.1Feinschneiden 730
10.3.1.1 Grundlagen des Feinschneidens 731
10.3.1.2 Verfahrensablauf 731
10.3.1.3 Schnittflächenqualitäten 732
10.3.1.4 Verfahrensmerkmale 733
10.3.1.5 Berechnung der Kräfte 735
10.3.1.6 Schnittteilgestaltung und Bauteilwerkstoffe 736
10.3.1.7 Werkzeuge zum Feinschneiden 738
10.3.1.8 Angepasste/Adaptierte Verfahren 741
10.3.2.Nachschneiden 743
10.3.2.1 Verfahrensablauf 744
10.3.2.2 Verfahrensmerkmale und Schnittflächenqualitäten 745
10.3.2.3 Bauteilwerkstoffe 748
10.3.2.4 Berechnung der Kräfte und Pressentechnik 748
10.3.3Fließlochen/Fließausschneiden 749
10.3.3.1 Verfahrensablauf und -merkmale 749
10.3.3.2 Pressentechnik 751
10.3.4Konterschneiden 751
10.3.4.1 Verfahrensablauf und -merkmale 751
10.3.4.2 Schnittflächenqualität 753
10.3.5Stauchschneiden 754
10.3.5.1 Verfahrensablauf 754
10.3.5.2 Werkstoffe und Schnittflächenqualität 755
10.3.6Schneiden mit negativem Schneidspalt 756
10.4 Maschinen zum Zerteilen 757
11 Werkzeuge der Umformtechnik 762
11.1Die Branche Werkzeugbau 764
11.2Werkzeugarten 764
11.2.1Einteilung nach Verfahren 765
11.2.1.1 Ziehen 765
11.2.1.2 Beschneiden 765
11.2.1.3 Nachformen/Weiterformen 766
11.2.2Einteilung nach Einsatzart 767
11.2.2.1 Prototypenwerkzeuge 767
11.2.2.2 Versuchswerkzeuge 768
11.2.2.3 Großserienwerkzeuge 768
11.2.2.4 Kleinserienwerkzeuge 769
11.3Werkzeuganfertigung 769
11.3.1Designanalyse 769
11.3.2Machbarkeit 770
11.3.3Methodenplanung 771
11.3.3.1 Fertigungsfolgen 771
11.3.3.2 Umformsimulation 772
11.3.3.3 Fräsfertige 3D-Methodeund Wirkflächenerstellung 773
11.3.4Konstruktion 774
11.3.4.1 Konstruktionsphasen 774
11.3.4.2 Standards 775
11.3.4.3 Arbeitsvorbereitung 776
11.3.5Gießmodell/Guss 776
11.3.6Mechanische Bearbeitung 777
11.3.6.1 Programmerstellung 778
11.3.6.2 Grundbearbeitung 778
11.3.6.3 Formbearbeitung 778
11.3.6.4 Bearbeitungsstrategien 779
11.3.7Werkzeugaufbau/-montage 780
11.3.7.1 Inbetriebnahme, Einarbeitsprozess 780
11.3.7.2 Qualitätsprozess 781
11.3.8Serienbetrieb 783
11.4Spezialwerkzeuge 783
11.4.1Werkzeuge zumUmformen von Aluminium 783
11.4.2Werkzeuge zum Presshärten 784
Stichwortverzeichnis 786

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 8.11.2012
• Mitarbeit: Stellvertretende Herausgeber: Reimund Neugebauer, Hartmut Hoffmann
• Verlagsort: München
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Biegeumformen • Blechbiegen • Blechumformung • Drücken • Druckumformen • Durchdrücken • Durchziehen • Eindrücken • Fließkurven • Freiformschmieden • Gesenkschmieden • Innenhochdruck-Umformen • Knickbauchen • Kragenziehen • Längen • Massivumformung • Metallkunde • Plastomechanik • Präzisionsschneiden • Pressen • Profilbiegen • Rohrbiegen • Schneiden • Schubumformen • Strangpressen • Tiefen • Tiefziehen • Tribologie • Umformen • Umformtechnik • Umformwerkzeuge • Verdrehen • Verschieben • Walzen • Weiten • Zugdruckumformen • Zugumformen
• ISBN-13: 9783446430044 / 9783446430044