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E-Book

Handbuch Umformtechnik

Grundlagen, Technologien, Maschinen

AutorBernd-Arno Behrens, Eckart Doege
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl920 Seiten
ISBN9783540489245
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis76,99 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
Inhalt10
1 Einleitung14
1.1 Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik14
1.1.1 Historische Entwicklung (der Umformtechnik)14
1.1.2 Gründung umformtechnischer Institute in Deutschland16
1.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik18
1.1.4 Definitionen der Umformtechnik19
1.2 Einteilung der Umformverfahren21
1.2.1 Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN21
1.2.2 Einteilung der Umformverfahren nach DIN23
Literatur zu Kapitel 125
2 Grundlagen der Umformtechnik26
2.1 Werkstoffverhalten26
2.1.1 Werkstoffkundliche Aspekte26
2.1.2 Metallkundliche Grundlagen48
2.2 Bezogene und logarithmische Formänderung68
2.3 Umformgeschwindigkeit76
2.4 Fließkurven und Aufnahmeverfahren77
2.4.1 Klassischer Zugversuch81
2.4.2 Zugversuch nach Siebel83
2.4.3 Auswertung der Breiteneinschnürung bei einer Flachzugprobe84
2.4.4 Zugversuch nach Reihle90
2.4.5 Zugversuch an vorgewalzten Blechproben96
2.4.6 Hydraulische Tiefung97
2.4.7 Zylinderstauchversuch101
2.4.8 Kegelstauchversuch102
2.4.9 Einfluss von Temperatur und Umformgeschwindigkeit auf die Fließspannung103
2.5 Einführung in die Berechnung umformtechnischer Prozesse108
2.5.1 Gemeinsame Grundlagen der Elastizitätsund Plastizitätsrechnung109
2.5.2 Elastizitätsrechnung138
2.5.3 Plastizitätsrechnung159
2.5.4 Umformkraft und Umformarbeit186
2.5.5 Berechnungsverfahren der Plastizitätsrechnung198
2.6 Einfluss der Reibung auf den Umformprozess234
2.6.1 Reibungszustände236
2.6.2 Oberflächenkenngrößen für Werkzeuge239
2.6.3 Mathematische Beschreibung der Reibung245
2.6.4 Experimentelle Ermittlung des Reibwerts253
Literatur zu Kapitel 2265
3 Blechumformung270
3.1 Verfahren der Blechumformung270
3.2 Tiefziehen im Anschlag273
3.2.1 Spannungen beim Tiefziehen276
3.2.2 Formänderungen im Flanschbereich278
3.2.3 Kräfte beim Tiefziehen281
3.2.4 Krafteinleitung beim Tiefziehen291
3.2.5 Verlauf der örtlichen Formänderungen298
3.2.6 Berücksichtigung des Anstiegs der Kaltverfestigung im Ziehteilflansch299
3.2.7 Einfluss Fließkurvenlage auf das Grenzziehverhältnis301
3.2.8 Versagensarten303
3.2.9 Einflussgrößen auf das Tiefziehergebnis303
3.2.10 Ermittlung des Arbeitsbereichs (Gutteilfenster)304
3.3 Tiefziehen im Weiterschlag307
3.4 Blechprüfverfahren307
3.4.1 Näpfchenprüfung nach Swift308
3.4.2 Ermittlung des Grenzziehverhältnisses nach Schmidt309
3.4.3 Ziehverhältnis nach Dutschke für nichtrotatorische Geometrien310
3.4.4 Erichsen-Prüfung nach ISO20482310
3.4.5 Engelhardt-Test311
3.4.6 Zugversuch nach EN10002 und EN10130313
3.4.7 Kreuzzugversuch319
3.4.8 Ermittlung von Grenzformänderungskurven322
3.5 Ermittlung von lokalen Formänderungen327
3.6 Werkzeugtechnik für das Tiefziehen333
3.6.1 Aufbau von Tiefziehwerkzeugen333
3.6.2 Betätigungsarten des Niederhalters343
3.6.3 Niederhaltersysteme352
3.7 Wirkmedienbasierte Umformung360
3.7.1 Hydromechanisches Tiefziehen361
3.7.2 Beheiztes hydromechanisches Tiefziehen365
3.7.3 Hochdruckblechumformung (HBU)367
3.7.4 Fluidzell-Umformung368
3.7.5 Innenhochdruck-Umformung (IHU)369
3.8 Warmumformung372
3.8.1 Beheiztes Tiefziehen372
3.8.2 Presshärten377
3.9 Sonderverfahren der Blechumformung379
3.10 Scherschneiden381
3.11 Biegen389
3.11.1 Biegeverfahren389
3.11.2 Richten durch Biegen395
3.12 Fügen397
3.12.1 Bördeln397
3.12.2 Falzen406
3.12.3 Clinchen413
3.12.4 Stanznieten421
3.13 Werkzeugverschleiß beim Umformen424
3.13.1 Verschleißmechanismen424
3.13.2 Maßnahmen zur Verschleißreduktion430
3.13.3 Weitere Maßnahmen zur Verschleißreduktion442
3.14 Blechwerkstoffe451
3.14.1 Stähle451
3.14.2 Aluminiumlegierungen457
3.14.3 Magnesiumlegierungen460
3.14.4 Reintitanwerkstoffe463
3.14.5 Beschichtete Bleche466
Literatur zu Kapitel 3469
4 Massivumformung484
4.1 Einteilung der Verfahren484
4.2 Stauchen487
4.2.1 Kenngrößen beim Stauchen487
4.2.2 Spannungsverhältnisse beim Stauchen489
4.2.3 Umformarbeit499
4.2.4 Verfahrensgrenzen beim Stauchen502
4.2.5 Reibungseinfluss beim Stauchversuch505
4.3 Freiformschmieden507
4.3.1 Sattelformen509
4.3.2 Bauteilformen509
4.3.3 Vor- und Nachteile des Freiformschmiedens510
4.4 Gesenkschmieden512
4.4.1 Grundlagen des Gesenkschmiedens513
4.4.2 Verfahrensablauf542
4.4.3 Werkzeugtechnik583
4.4.4 Verschleiß von Schmiedegesenken593
4.4.5 Warmarbeitsstähle für den Gesenkbau628
4.4.6 Schmiedestähle636
4.4.7 Einfluss der Umformmaschine auf den Schmiedeprozess636
4.4.8 Vor- und Nachteile des Gesenkschmiedens637
4.5 Fließpressen640
4.5.1 Verfahren mit Beispielbauteilen640
4.5.2 Voll-Vorwärts-Fließpressen643
4.5.3 Hohl-Vorwärts-Fließpressen657
4.5.4 Napf-Rückwärts-Fließpressen662
4.5.5 Verfahrensablauf beim Fließpressen666
4.5.6 Verfahrenstypische Eigenschaften des Kaltfließpressens675
4.6 Strangpressen676
4.6.1 Strangpressprofile – Auswahl herstellbarer Formen677
4.7 Massivumformung von Leichtmetallen679
4.7.1 Schmieden von Aluminiumlegierungen679
4.7.2 Schmieden von Magnesiumlegierungen691
4.8 Thixoschmieden als Sonderverfahren der Massivumformung696
4.8.1 Definition Thixotropie (rheologische Grundlagen)698
4.8.2 Besondere Anforderungen an den Werkstoff698
4.8.3 Verfahrensanforderungen700
4.8.4 Vorteile des Thixoschmiedens706
4.9 Pulverschmieden707
4.9.1 Verfahrensablauf bei der Herstellung von Sinterteilen708
4.9.2 Technologie des Pulverschmiedens710
Literatur zu Kapitel 4714
5 Umformmaschinen724
5.1 Einteilung der Umformmaschinen724
5.2 Arbeitsgebundene Umformmaschinen730
5.2.1 Schmiedehämmer730
5.2.2 Spindelpressen741
5.3 Weggebundene Umformmaschinen756
5.3.1 Funktionsprinzip weggebundener Umformmaschinen756
5.3.2 Bauarten weggebundener Umformmaschinen756
5.3.3 Baugruppen von weggebundenen Pressen767
5.3.4 Arbeitsvermögen der weggebundenen Umformmaschine826
5.4 Kraftgebundene Umformmaschinen (Hydraulische Pressen)836
5.4.1 Funktionsprinzip kraftgebundener Umformmaschinen837
5.4.2 Baugruppen von kraftgebundenen Umformmaschinen841
5.4.3 Bewertung von kraftgebundenen Pressen849
5.5 Industrieller Einsatz von Umformmaschinen851
5.5.1 Pressensysteme in der Karosseriefertigung851
5.5.2 Schnellläuferpressen/Stanzautomaten863
5.5.3 Weggebundene Schmiedepressen874
5.5.4 Pressen für die Kaltumformung877
5.5.5 Einarbeitungspressen882
5.6 Genauigkeitskenngrößen von Umformmaschinen886
5.6.1 Geometrische Genauigkeit der unbelasteten Maschine886
5.6.2 Elastische Nachgiebigkeiten der belasteten Maschine887
5.6.3 Messaufbau zur Bestimmung der Genauigkeit unter Last898
5.6.4 Anteile der Baugruppen an der Maschinengenauigkeit902
5.6.5 Auswirkung der Maschinen- und Werkzeugsteifigkeit904
5.6.6 Verlagerungsverläufe (Beispiele)908
Literatur zu Kapitel 5913
Sachverzeichnis916

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