Im vorliegenden Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben „Verfahrenskombination für die Fertigung von zylindrischen Hohlkörpern aus ebenen Dickblechzuschnitten“ wurde die Herstellung von Buchsen und Ringschalen aus ebenen, gelochten Blechronden behandelt. Durch die Forschungsarbeit wurden Grundlagen für eine wissenschaftlich begründete Verfahrensgestaltung und –realisierung für die Verfahrenskombination
Aufweittiefziehen und Hohl-Vorwärts-Fließpressen für die Buchsenherstellung und
Aufweittiefziehen und Abstreckgleitziehen für die Ringschalenherstellung
geschaffen und ausgebaut.
Im Stand der Technik wurden alternative Herstellungstechnologien für Buchsen und Ringschalen dargestellt und bewertet sowie die in den Verfahrenskombinationen angewendeten Einzelverfahren ausführlich hinsichtlich
Umformvorgang,
Spannungen und Formänderungen,
Verfahrensgrenzen und Versagensfälle,
Endteileigenschaften und
Werkzeuganforderungen
beschrieben.
Für die Buchsenfertigung wurden zunächst grundlegende Untersuchungen zur Gestaltung des Umformstempels, vor allem hinsichtlich der Stabilität des Umformvorganges, durchgeführt.
Für beide Verfahrenskombinationen wurden umfangreiche Untersuchungen zur Zwischenteilherstellung ohne einen Abstreckvorgang sowie zur Endteilherstellung mit einem Abstreckvorgang durchgeführt. In die Untersuchungen wurden verschiedene Werkzeug – und Ausgangsteilabmessungen einbezogen.
Es wurden jeweils der Umformvorgang einschließlich des Kraftverlaufes analysiert und mögliche Verfahrensgrenzen sowie sich daraus ergebende Arbeitsbereiche ermittelt. Sowohl die Buchsen als auch die Ringschalen wurden unter Einbeziehung verschiedener Randbedingungen jeweils im Zwischenteil- und Endteilzustand hinsichtlich ihres Wanddicken- und Härteverlaufes untersucht.
Neben diesen Untersuchungsschwerpunkten konnten für die Buchsenherstellung weitere, praxisrelevante Erkenntnisse, wie der Einfluss des Ziehspaltes, der Einfluss der Schnittkantenqualität, der Einfluss der Ausgangsblechdicke sowie der Einfluss der Stempeloberfläche und -form auf den Umformvorgang herausgearbeitet. Mit den dargestellten Ergebnissen der systematischen Untersuchungen der Verfahrenskombinationen Aufweittiefziehen und Hohl-Vorwärts-Fliesspressen sowie Aufweittiefziehen und Abstreckgleitziehen zur Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern wurde eine Basis für die Anwendung dieser effektiven Fertigungsvarianten inder industriellen Praxis geschaffen.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Der vorliegende Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben „Innenhochdruckabschneiden
von Rohren“ behandelt das Trennen von Rohren durch die Wirkung von
Innenhochdruck entlang einer geschlossenen Schnittlinie nach dem Prinzip
„Schneiden mit Schneidnut“. Gegenstand der Untersuchungen sind dabei die
folgenden Verfahrensvarianten:
− Innenhochdruckabschneiden von unverformten Rohren als Einfachschneiden,
− Innenhochdruckabschneiden von unverformten Rohren als Doppelschneiden,
− T-Stück-Schneiden als Verfahrenskombination vom Innenhochdruckumformen
und Innenhochdruckabschneiden.
Im Stand der Technik werden zunächst die Grundlagen zum mechanischen Scherschneiden
behandelt, ergänzend dazu wird das Keilschneiden mit Elastomer beschrieben.
Das Innenhochdrucktrennen wird in den Verfahren Innenhochdrucklochen
und Innenhochdruckabschneiden dargestellt, wobei der Schwerpunkt aufgrund des
Kenntnisstandes eindeutig beim Innenhochdrucklochen liegt.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Im vorliegenden Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben „Innendruckumformen von Aluminiumdoppelplatinen mit gestaltbestimmender Laserstrahlschweißnahtanordnung“ wird über neue Erkenntnisse zur Herstellung von Flachhohlformteilen durch die Fertigungsstufen „Schweißen“ und „Umformen“ berichtet.
Im schweißtechnischen Berichtsteil wird das Überlappschweißen von Aluminiumdoppelplatinen mit Laserstrahlung dargestellt. Dabei kamen CO2-Gaslaser bis 6 kW und Nd:YAG-Festkörperlaser bis 4 kW Strahlleistung zum Einsatz. Es wurde eine Prozesstechnik entwickelt, die das Erzeugen mäanderförmiger Schweißnähte aufeinanderliegender Bleche bei gleichzeitigem Spannen ermöglicht. Unter exakter Einhaltung der Prozessparameter ist eine nahezu ausschussfreie Fertigung von mediendichten Aluminiumdoppelplatinen möglich. Die Prozesssicherheit konnte dabei gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht werden. Damit steht eine Technologie zum Überlappschweißen von Aluminiumplatinen aus Reinaluminium zur Verfügung, die eine Variation der Kanalformen für die Herstellung von Wärmetauscherprototypen in kurzer Zeit sicher stellt.
Im umformtechnischen Berichtsteil werden im Stand der Technik alternative Herstellungstechnologien für Flachhohlformteile dargestellt. Dabei werden sowohl mechanische als auch hydraulische Verfahren in die Betrachtungen einbezogen. Außerdem wird auf den gegenwärtigen Erkenntnisstand zum Umformen von geschweißten Aluminiumdoppelplatinen eingegangen.
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden zunächst umfangreiche Untersuchungen an Proben mit ausschließlich geradem Kanalverlauf (Gerade Zylinder) durchgeführt. Schwerpunkte waren die Analyse des Umformvorganges, die Kanalgeometrie sowie die Härte- und Wanddickenverteilung im Kanalquerschnitt. Mit den Erkenntnissen dieser Arbeiten wurden anschließend Untersuchungen an Proben mit gekrümmtem Schweißnahtverlauf durchgeführt. Es kamen 90°-gebogene, 180°-gebogene (2 parallele Zylinder) sowie 2x180°-gebogene Kanalverläufe (3 parallele Zylinder) zur Anwendung. Inhalt der Untersuchungen an Proben mit gekrümmtem Schweißnahtverlauf waren jeweils die Analyse der im Flanschbereich auftretenden Spannungen und deren Auswirkungen auf die Form- und Maßhaltigkeit des Werkstückes sowie die Ausbildung der Kanalgeometrie entlang des Kanalverlaufes unter verschiedenen Umformbedingungen. Abschließend wurden Untersuchungen an einem praxisnahen Werkstück durchgeführt. An diesem Beispielteil konnten Richtlinien zur Gestaltung der Umformbedingungen (Abstützungen im Flanschbereich, Höhenbegrenzungen usw.) unter Einbeziehung der sich ausbildenden Kanalgeometrien herausgearbeitet werden.
Mit den dargestellten Ergebnissen zur Umformung laserstrahlgeschweißter Aluminiumdoppelplatinen werden Möglichkeiten und Grenzen für die Anwendung dieser Technologie zur Herstellung von Flachhohlformteilen aufgezeigt. Darüberhinaus wurde eine Datenbasis (Innendrücke, Kanalquerschnitte, Umformbedingungen) für grundlegende Formen von Kanalverläufen geschaffen.
Aktualisiert: 2022-02-08
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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.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Der vorliegende Abschlussbericht behandelt das Warm-Innenhochdruckumformen (W-IHU) von Magnesiumrohren. Die Erwärmung der Ausgangsteile erfolgt primär über das Wirkmedium, ergänzt durch eine Werkzeugerwärmung.
Gegenstand der Untersuchungen sind dabei die folgenden Schwerpunkte:
wissenschaftlich-technische Konzipierung, Entwicklung und Realisierung einer Versuchsanlage zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren,
Umformtechnische Untersuchungen zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren.
Im Stand der Technik wird zunächst der Werkstoff Magnesium beschrieben, wobei insbesondere auf seine Eigenschaften und Verwendung als Konstruktionswerkstoff eingegangen wird. Darüber hinaus wird der Stand der Forschung zur Mg-Blechumformung beschrieben und bewertet.
Die im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes entwickelte Versuchanlage zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren wird ausführlich beschrieben.
Dabei werden die Komponenten der Anlage erläutert und der Funktionsablauf des W-IHU-Prozesses beschrieben. Separat werden die Temperaturmessung und die Temperaturverteilung behandelt. In der umfassenden Beschreibung der W-IHUVersuchsanlage widerspiegelt sich die wissenschaftlich-technische Entwicklungsarbeit bezüglich konstruktiver Auslegung und der Steuerung bzw. Regelung des Prozesses.
Die stranggepressten und die längsnahtgeschweißten Rohre aus der Mg-Legierung AZ31 werden hinsichtlich ihrer stofflichen und geometrischen Ausgangsteileigenschaften dokumentiert. Für den Grundvorgang Innenhochdruckumformen des Formelementes "Zylindrische Aufweitung" werden zu den Verfahrensvarianten Innenhochdruckweiten und Innenhochdruckweitstauchen bestimmende Verfahrensparameter und -grenzen ermittelt und dargestellt. Haupteinflussparameter sind dabei der Formelementdurchmesser, die Wirkmedientemperatur sowie der axiale Nachschiebeweg.
In Abhängigkeit dieser Einflüsse werden charakteristische Prozessfenster angegeben.
Die nach dem Umformvorgang vorliegenden Endteile werden hinsichtlich ihrer stofflichen und geometrischen Eigenschaften über Härte-, Wanddicken- sowie Formelementradienmessungen bewertet. Zusätzlich wird der Einfluss der Werkzeugtemperatur auf den Umformvorgang untersucht.
Mit den Erkenntnissen zur technischen Umsetzung einer Versuchsanlage sowie den dargestellten Ergebnissen zum Warm-Innenhochdruckumformen von Mg-Rohren wird eine wichtige Grundlage für die Realisierung dieser Verfahrensvariante und ihre Weiterentwicklung für eine industrielle Nutzung, insbesondere im Hinblick auf innovative Leichtbaulösungen, geschaffen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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