Reibung beim Innenhochdruckumformen mit Nachschieben von Werkstoff
Andreas Eichhorn, Alexander Felde, Falk Häfke, Friedhelm Lierath, Sebastian Motsch, Klaus Siegert
Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Untersuchung des Reibungseinflusses auf den Umformvorgang beim Innenhochdruckumformen auseinander. Dazu werden an zwei Ersatzmodellen, dem Streifenziehen und dem Rohrschieben unter Innendruck, verfahrensrelevante Reibwerte unter Nutzung ausgewählter Schmiermittel ermittelt und ihr Einfluß auf die Verfahrensgrenzen und die Endteileigenschaften aufgezeigt.
Weiterhin werden unter Nutzung der ermittelten Kennwerte die Ergebnisse für das Innenhochdruckumformen bezüglich des Reibungseinflusses dargestellt.
Als Ausgangsteile für die Untersuchungen wurden beim Streifenziehen Blechstreifen der Werkstoffe St 14, St 14 Z, Z St E 260, AlMg 4.5 Mn und X 5 CrNi 18-10 und für das Rohrschieben bzw. Innenhochdruckumformen zylindrische Rohre der Wanddicken 1,0 mm, 1,5 mm und 3,0 mm der Werkstoffe St 35 NBK und X 5 CrNi 18-10 verwendet.
Die Ergebnisse der Untersuchungen zum Streifenziehen und Rohrschieben werden in einer Gegenüberstellung dargestellt und ihre Nutzbarkeit zur Vorausbestimmung von verfahrensrelevanten Reibwerten für das Innenhochdruckumformen bewertet.
Mit Untersuchungen zum Innenhochdruckumformen am Beispiel des symmetrischen Formelementes Umlaufende Sicke wurden die Ergebnisse des Streifenziehens und Rohrschiebens verifiziert. Die Endteile wurden anhand ihrer Geometrie sowie Blechdickenverläufe und Oberflächenkennwerten bewertet.
Der Einfluß der untersuchten Schmiermittel auf das tribologische Verhalten beim Streifenziehen, Rohrschieben und Innenhochdruckumformen wird dargestellt und die Eignung der untersuchten Schmiermittel für das Innenhochdruckumformen bewertet.
Mit Hilfe von FEM-Simulationsrechnungen für das Rohrschieben unter Innendruck und das Innenhochdruckumformen des Formelement Umlaufende Sicke wurden die Versuchsergebnisse verifiziert und darüber hinaus speziell auftretende tribologische Erscheinungen untersucht. Weiterhin werden elementare Berechnungsansätze zur Vorausbestimmung auftretender Spannungen in der Wirkfuge angegeben.
