Die am häufigsten verwendete Methode zum Umformen von Schmiedebauteilen in der Warmmassivumformung ist das gratbehaftete Gesenkschmieden. Dabei wird ein Materialüberschuss über die Gratbahn verdrängt und bildet den Grat. Die Gratbahn, welche üblicherweise unveränderlich ist, hat entscheidenden Einfluss auf den Stofffluss im Gesenk und damit auf die Formfüllung, die Materialausnutzung und weitere Prozesseigenschaften.
In dieser Arbeit wurde eine variable Gratbahn entwickelt, welche im Umformprozess in vertikaler Richtung veränderlich ist. Sie kann dazu genutzt werden den Stofffluss während des Umformprozesses zu verändern. Dadurch ist es möglich mehr Material im Gesenk zu halten und die Formfüllung zu verbessern. In experimentellen Versuchen wurde eine maximale Verbesserung der Steighöhe des Materials bei einem Versuchsbauteil von 4,6 mm bzw. 17,2 % erreicht. Zudem wurde der Einfluss verschiedener Parameter, wie der Werkstücktemperatur, der Freischaltkraft oder der Höhe der variablen Gratbahn evaluiert.
Zur Anwendung einer variablen Gratbahn auf andere Schmiedebauteile wurde eine Richtlinie auf Basis von FEM-Simulationen gestaltet. Die Richtlinie zeigt eine Empfehlung für ein Vorgehen zur Gestaltung einer variablen Gratbahn für verschiedene Schmiedebauteile zur Verbesserung der Formfüllung auf.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Der überwiegende Anteil geschmiedeter Bauteile wird mit einem Werkstoffüberschuss gefertigt, der zwischen den formgebenden Gesenken über die so genannte Gratbahn abfließt. Die Gestalt der Gratbahn besitzt wesentlichen Einfluss auf die Werkzeugbelastung, das Fließgeschehen innerhalb der Gravur und den erforderlichen Materialüberschuss. Trotz der unterschiedlichen Fließbedingungen in komplexen Schmiedegesenken, werden die Gratbahnen überwiegend konstant ausgelegt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass mit einer im Gesenkumlauf variierenden Gratbahngeometrie sowohl die Werkstoffausnutzung verbessert als auch die Umformkraft reduziert werden kann. Zur Verifikation wurden entsprechende Gratbahngeometrien für Schmiedewerkzeuge konzipiert, mit Hilfe der FE-Simulation überprüft und die theoretischen Ergebnisse anhand von Schmiedeversuchen belegt. Um den höheren Aufwand zur Bestimmung der optimierten Gratbahnparameter und Gestaltung der Gratbahn zu kompensieren, wurden zudem verschiedene Methoden zur Auslegung einer im Umlauf variierenden Gratgeometrie entwickelt und in unterschiedlichen CAD-Systemen Modellierungskonzepte zur Vereinfachung und teilweisen Automatisierung der Gratbahnkonstruktion aufgezeigt.
Aktualisiert: 2019-10-17
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