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Handbuch Umformtechnik

Grundlagen, Technologien, Maschinen

Autor	Bernd-Arno Behrens, Eckart Doege
Verlag	Springer-Verlag
Erscheinungsjahr	2007
Seitenanzahl	920 Seiten
ISBN	9783540489245
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	76,99 EUR

Das neue Standardwerk überzeugt durch die kompakte und übersichtliche Darstellung grundlegenden Wissens und komplexer Inhalte für die wissenschaftliche Arbeit und die industrielle Praxis. In den Kapiteln Grundlagen der Umformtechnik, Blechumformung, Massivumformung und Umformmaschinen werden ausgehend von den metallografischen, plastomechanischen und tribologischen Grundlagen aktuelle Technologien und Verfahren vorgestellt.

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Leseprobe

5 Umformmaschinen (S. 711)

Zur spanlosen Formgebung von Werkstoffen werden Maschinen eingesetzt, die unter Verwendung entsprechender Werkzeuge die zur Verformung des Materials erforderlichen Umformkräfte und Energien aufbringen. Je nach Art des Formgebungsprozesses sind die Einsatzbedingungen und somit Anforderungen an die Umformmaschinen unterschiedlich. Es existiert eine Vielzahl von zum Teil sehr speziellen Bauarten und Auslegungsvarianten. Die folgenden Abschnitte geben einen Überblick über die Möglichkeiten, die heute in Fertigungsbetrieben zur Verfügung stehen.

Umformmaschinen sind Investitionsgüter, die eine Nutzungsdauer von mehr als 25 Jahren erreichen können. Der Auswahl und Bewertung von geeigneten Umformmaschinen für die jeweilige Umformoperation kommt daher höchste Bedeutung zu.

5.1 Einteilung der Umformmaschinen

Maschinen der Umformtechnik werden nach drei spezifischen Kenngrößen eingeteilt:

Arbeit: Arbeits- bzw. energiegebundene Umformmaschinen, Hämmer und Spindelpressen
Weg: Weggebundene Umformmaschinen, Mechanische Kurbel und Exzenterpressen
Kraft: Kraftgebundene Umformmaschinen, Hydraulikpressen

Im Folgenden werden Kenngrößen, Vorteile, Nachteile und Einsatzgebiete der einzelnen Pressentypen erläutert (Abb. 5.1).

Arbeitsgebundene Umformmaschinen
Kenngröße:

Die spezifische Kenngröße der arbeitsgebundenen Maschine ist ihre Arbeitsenergie,
die zu Anfang der Umformoperation in der Maschine gespeichert ist.

• Beim Hammer (Abb. 5.2) als potenzielle Energie Wpot.
• Bei der Spindelpresse (Abb. 5.3) als rotatorische Energie Wrot.

(Abbildungen sind kein Bestandteil der Leseprobe)

Inhaltsverzeichnis

Inhalt	10
1 Einleitung	14
1.1 Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik	14
1.1.1 Historische Entwicklung (der Umformtechnik)	14
1.1.2 Gründung umformtechnischer Institute in Deutschland	16
1.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik	18
1.1.4 Definitionen der Umformtechnik	19
1.2 Einteilung der Umformverfahren	21
1.2.1 Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN	21
1.2.2 Einteilung der Umformverfahren nach DIN	23
Literatur zu Kapitel 1	25
2 Grundlagen der Umformtechnik	26
2.1 Werkstoffverhalten	26
2.1.1 Werkstoffkundliche Aspekte	26
2.1.2 Metallkundliche Grundlagen	48
2.2 Bezogene und logarithmische Formänderung	68
2.3 Umformgeschwindigkeit	76
2.4 Fließkurven und Aufnahmeverfahren	77
2.4.1 Klassischer Zugversuch	81
2.4.2 Zugversuch nach Siebel	83
2.4.3 Auswertung der Breiteneinschnürung bei einer Flachzugprobe	84
2.4.4 Zugversuch nach Reihle	90
2.4.5 Zugversuch an vorgewalzten Blechproben	96
2.4.6 Hydraulische Tiefung	97
2.4.7 Zylinderstauchversuch	101
2.4.8 Kegelstauchversuch	102
2.4.9 Einfluss von Temperatur und Umformgeschwindigkeit auf die Fließspannung	103
2.5 Einführung in die Berechnung umformtechnischer Prozesse	108
2.5.1 Gemeinsame Grundlagen der Elastizitätsund Plastizitätsrechnung	109
2.5.2 Elastizitätsrechnung	138
2.5.3 Plastizitätsrechnung	159
2.5.4 Umformkraft und Umformarbeit	186
2.5.5 Berechnungsverfahren der Plastizitätsrechnung	198
2.6 Einfluss der Reibung auf den Umformprozess	234
2.6.1 Reibungszustände	236
2.6.2 Oberflächenkenngrößen für Werkzeuge	239
2.6.3 Mathematische Beschreibung der Reibung	245
2.6.4 Experimentelle Ermittlung des Reibwerts	253
Literatur zu Kapitel 2	265
3 Blechumformung	270
3.1 Verfahren der Blechumformung	270
3.2 Tiefziehen im Anschlag	273
3.2.1 Spannungen beim Tiefziehen	276
3.2.2 Formänderungen im Flanschbereich	278
3.2.3 Kräfte beim Tiefziehen	281
3.2.4 Krafteinleitung beim Tiefziehen	291
3.2.5 Verlauf der örtlichen Formänderungen	298
3.2.6 Berücksichtigung des Anstiegs der Kaltverfestigung im Ziehteilflansch	299
3.2.7 Einfluss Fließkurvenlage auf das Grenzziehverhältnis	301
3.2.8 Versagensarten	303
3.2.9 Einflussgrößen auf das Tiefziehergebnis	303
3.2.10 Ermittlung des Arbeitsbereichs (Gutteilfenster)	304
3.3 Tiefziehen im Weiterschlag	307
3.4 Blechprüfverfahren	307
3.4.1 Näpfchenprüfung nach Swift	308
3.4.2 Ermittlung des Grenzziehverhältnisses nach Schmidt	309
3.4.3 Ziehverhältnis nach Dutschke für nichtrotatorische Geometrien	310
3.4.4 Erichsen-Prüfung nach ISO20482	310
3.4.5 Engelhardt-Test	311
3.4.6 Zugversuch nach EN10002 und EN10130	313
3.4.7 Kreuzzugversuch	319
3.4.8 Ermittlung von Grenzformänderungskurven	322
3.5 Ermittlung von lokalen Formänderungen	327
3.6 Werkzeugtechnik für das Tiefziehen	333
3.6.1 Aufbau von Tiefziehwerkzeugen	333
3.6.2 Betätigungsarten des Niederhalters	343
3.6.3 Niederhaltersysteme	352
3.7 Wirkmedienbasierte Umformung	360
3.7.1 Hydromechanisches Tiefziehen	361
3.7.2 Beheiztes hydromechanisches Tiefziehen	365
3.7.3 Hochdruckblechumformung (HBU)	367
3.7.4 Fluidzell-Umformung	368
3.7.5 Innenhochdruck-Umformung (IHU)	369
3.8 Warmumformung	372
3.8.1 Beheiztes Tiefziehen	372
3.8.2 Presshärten	377
3.9 Sonderverfahren der Blechumformung	379
3.10 Scherschneiden	381
3.11 Biegen	389
3.11.1 Biegeverfahren	389
3.11.2 Richten durch Biegen	395
3.12 Fügen	397
3.12.1 Bördeln	397
3.12.2 Falzen	406
3.12.3 Clinchen	413
3.12.4 Stanznieten	421
3.13 Werkzeugverschleiß beim Umformen	424
3.13.1 Verschleißmechanismen	424
3.13.2 Maßnahmen zur Verschleißreduktion	430
3.13.3 Weitere Maßnahmen zur Verschleißreduktion	442
3.14 Blechwerkstoffe	451
3.14.1 Stähle	451
3.14.2 Aluminiumlegierungen	457
3.14.3 Magnesiumlegierungen	460
3.14.4 Reintitanwerkstoffe	463
3.14.5 Beschichtete Bleche	466
Literatur zu Kapitel 3	469
4 Massivumformung	484
4.1 Einteilung der Verfahren	484
4.2 Stauchen	487
4.2.1 Kenngrößen beim Stauchen	487
4.2.2 Spannungsverhältnisse beim Stauchen	489
4.2.3 Umformarbeit	499
4.2.4 Verfahrensgrenzen beim Stauchen	502
4.2.5 Reibungseinfluss beim Stauchversuch	505
4.3 Freiformschmieden	507
4.3.1 Sattelformen	509
4.3.2 Bauteilformen	509
4.3.3 Vor- und Nachteile des Freiformschmiedens	510
4.4 Gesenkschmieden	512
4.4.1 Grundlagen des Gesenkschmiedens	513
4.4.2 Verfahrensablauf	542
4.4.3 Werkzeugtechnik	583
4.4.4 Verschleiß von Schmiedegesenken	593
4.4.5 Warmarbeitsstähle für den Gesenkbau	628
4.4.6 Schmiedestähle	636
4.4.7 Einfluss der Umformmaschine auf den Schmiedeprozess	636
4.4.8 Vor- und Nachteile des Gesenkschmiedens	637
4.5 Fließpressen	640
4.5.1 Verfahren mit Beispielbauteilen	640
4.5.2 Voll-Vorwärts-Fließpressen	643
4.5.3 Hohl-Vorwärts-Fließpressen	657
4.5.4 Napf-Rückwärts-Fließpressen	662
4.5.5 Verfahrensablauf beim Fließpressen	666
4.5.6 Verfahrenstypische Eigenschaften des Kaltfließpressens	675
4.6 Strangpressen	676
4.6.1 Strangpressprofile – Auswahl herstellbarer Formen	677
4.7 Massivumformung von Leichtmetallen	679
4.7.1 Schmieden von Aluminiumlegierungen	679
4.7.2 Schmieden von Magnesiumlegierungen	691
4.8 Thixoschmieden als Sonderverfahren der Massivumformung	696
4.8.1 Definition Thixotropie (rheologische Grundlagen)	698
4.8.2 Besondere Anforderungen an den Werkstoff	698
4.8.3 Verfahrensanforderungen	700
4.8.4 Vorteile des Thixoschmiedens	706
4.9 Pulverschmieden	707
4.9.1 Verfahrensablauf bei der Herstellung von Sinterteilen	708
4.9.2 Technologie des Pulverschmiedens	710
Literatur zu Kapitel 4	714
5 Umformmaschinen	724
5.1 Einteilung der Umformmaschinen	724
5.2 Arbeitsgebundene Umformmaschinen	730
5.2.1 Schmiedehämmer	730
5.2.2 Spindelpressen	741
5.3 Weggebundene Umformmaschinen	756
5.3.1 Funktionsprinzip weggebundener Umformmaschinen	756
5.3.2 Bauarten weggebundener Umformmaschinen	756
5.3.3 Baugruppen von weggebundenen Pressen	767
5.3.4 Arbeitsvermögen der weggebundenen Umformmaschine	826
5.4 Kraftgebundene Umformmaschinen (Hydraulische Pressen)	836
5.4.1 Funktionsprinzip kraftgebundener Umformmaschinen	837
5.4.2 Baugruppen von kraftgebundenen Umformmaschinen	841
5.4.3 Bewertung von kraftgebundenen Pressen	849
5.5 Industrieller Einsatz von Umformmaschinen	851
5.5.1 Pressensysteme in der Karosseriefertigung	851
5.5.2 Schnellläuferpressen/Stanzautomaten	863
5.5.3 Weggebundene Schmiedepressen	874
5.5.4 Pressen für die Kaltumformung	877
5.5.5 Einarbeitungspressen	882
5.6 Genauigkeitskenngrößen von Umformmaschinen	886
5.6.1 Geometrische Genauigkeit der unbelasteten Maschine	886
5.6.2 Elastische Nachgiebigkeiten der belasteten Maschine	887
5.6.3 Messaufbau zur Bestimmung der Genauigkeit unter Last	898
5.6.4 Anteile der Baugruppen an der Maschinengenauigkeit	902
5.6.5 Auswirkung der Maschinen- und Werkzeugsteifigkeit	904
5.6.6 Verlagerungsverläufe (Beispiele)	908
Literatur zu Kapitel 5	913
Sachverzeichnis	916

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