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E-Book

Handbuch Umformtechnik

Grundlagen, Technologien, Maschinen

AutorBernd-Arno Behrens, Eckart Doege
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl912 Seiten
ISBN9783642042492
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis98,90 EUR

Das Handbuch ist das neue Standardwerk für Ingenieure, ambitionierte Studenten und Wissenschaftler. Es vermittelt grundlegendes Wissen für die wissenschaftliche Arbeit ebenso wie für die industrielle Praxis. Die Autoren stellen in den Kapiteln zu den Grundlagen der Umformtechnik, der Blechumformung, Massivumformung und Umformmaschinen aktuelle Technologien und Verfahren vor. Berücksichtigt werden neue Forschungsergebnisse sowie Erfahrungen aus über 50 Jahren universitärer Forschung und Lehre. Der Band enthält zahlreiche Grafiken.

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Leseprobe
"1 Einleitung (p. 1-2)

1.1 Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik

1.1.1 Historische Entwicklung der Umformtechnik

Die Anfänge der Umformtechnik liegen in prähistorischer Zeit. Anhand archäologischer Funde, wie dem Inhalt von Grabkammern oder schriftlicher Überlieferungen, kann die technologische Entwicklung in den geschichtlichen Epochen rekonstruiert werden. Nach heutigen Erkenntnissen beginnt die Geschichte der Metallverarbeitung Ende des 5. Jahrtausends v. Chr. im Mittelmeerraum mit der Bearbeitung von Gold, Silber und Kupfer.

Im Norden Europas, von den Alpen bis nach Skandinavien, hatte anfangs die Gießereitechnik einen größeren Stellenwert als die Umformtechnik. Letztere wurde allein für die Herstellung kleiner Teile angewendet, die nur schwierig zu gießen waren, wie z.B. Nadeln und einfache Schmuckprofile. Im Folgenden wird eine Auswahl wichtiger Meilensteine in der Geschichte der Umformtechnik vorgestellt.

Ab 4000 v. Chr.: Kupferzeit


Schmelzen und Gießen von Gold, Silber, Kupfer Luxusware: Schmuck, Waffen, Gefäße Umformung: Treiben von Hand mit Steinwerkzeugen

Ab 2800 v. Chr.: Bronzezeit


Im Mittelmeerraum: Herstellung von Kupferlegierungen Bronze Erfindung von Pressblechgesenken für Gold- und Silberbleche In Nordeuropa: Herstellung von Verzierungen mittels Punzen (Schlagstempel) Produkte: Nadeln, profilierte Drähte und Schmuckprofile

Ab 900 v. Chr.: Beginn der Eisenzeit


Einführung des Stielhammers
Bronze löst Holz und Stein als Werkzeug ab
Konturierte Stempel für die Blechumformung
Einführung von Eisen (trotz schlechter mechanischer Eigenschaften)"
Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
Mitarbeiter6
Inhalt7
1 Einleitung12
1.1 Entwicklung und wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik12
1.1.1 Historische Entwicklung der Umformtechnik12
1.1.2 Gründung umformtechnischer Institute in Deutschland14
1.1.3 Wirtschaftliche Bedeutung der Umformtechnik16
1.1.4 Definitionen der Umformtechnik18
1.2 Einteilung der Umformverfahren19
1.2.1 Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN19
1.2.2 Einteilung der Umformverfahren nach DIN 858222
Literatur zu Kapitel 124
2 Grundlagen der Umformtechnik25
2.1 Werkstoffverhalten25
2.1.1 Werkstoffkundliche Aspekte25
2.1.2 Metallkundliche Grundlagen47
2.2 Bezogene und logarithmische Formänderung67
2.3 Umformgeschwindigkeit75
2.4 Fließkurven und Aufnahmeverfahren76
2.4.1 Klassischer Zugversuch80
2.4.2 Zugversuch nach Siebel82
2.4.3 Auswertung der Breiteneinschnürung bei einer Flachzugprobe84
2.4.4 Zugversuch nach Reihle89
2.4.5 Zugversuch an vorgewalzten Blechproben95
2.4.6 Hydraulische Tiefung96
2.4.7 Zylinderstauchversuch100
2.4.8 Kegelstauchversuch101
2.4.9 Einfluss von Temperatur und Umformgeschwindigkeit auf die Fließspannung102
2.5 Einführung in die Berechnung umformtechnischer Prozesse107
2.5.1 Gemeinsame Grundlagen der Elastizitäts-und Plastizitätsrechnung108
2.5.2 Elastizitätsrechnung137
2.5.3 Plastizitätsrechnung158
2.5.4 Umformkraft und Umformarbeit185
2.5.5 Berechnungsverfahren der Plastizitätsrechnung197
2.6 Einfluss der Reibung auf den Umformprozess233
2.6.1 Reibungszustände235
2.6.2 Oberflächenkenngrößen für Werkzeuge238
2.6.3 Mathematische Beschreibung der Reibung244
2.6.4 Experimentelle Ermittlung des Reibwerts252
Literatur zu Kapitel 2264
3 Blechumformung268
3.1 Verfahren der Blechumformung268
3.2 Tiefziehen im Anschlag271
3.2.1 Spannungen beim Tiefziehen274
3.2.2 Formänderungen im Flanschbereich276
3.2.3 Kräfte beim Tiefziehen279
3.2.4 Krafteinleitung beim Tiefziehen289
3.2.5 Verlauf der örtlichen Formänderungen296
3.2.6 Berücksichtigung des Anstiegs der Kaltverfestigung im Ziehteilflansch297
3.2.7 Einfluss Fließkurvenlage auf das Grenzziehverhältnis299
3.2.8 Versagensarten301
3.2.9 Einflussgrößen auf das Tiefziehergebnis301
3.2.10 Ermittlung des Arbeitsbereichs (Gutteilfenster)302
3.3 Tiefziehen im Weiterschlag305
3.4 Blechprüfverfahren305
3.4.1 Näpfchenprüfung nach Swift306
3.4.2 Ermittlung des Grenzziehverhältnisses nach Schmidt307
3.4.3 Ziehverhältnis nach Dutschke für nichtrotatorische Geometrien308
3.4.4 Erichsen-Prüfung nach ISO20482308
3.4.5 Engelhardt-Test309
3.4.6 Zugversuch nach EN10002 und EN10130311
3.4.7 Kreuzzugversuch317
3.4.8 Ermittlung von Grenzformänderungskurven320
3.5 Ermittlung von lokalen Formänderungen325
3.6 Werkzeugtechnik für das Tiefziehen331
3.6.1 Aufbau von Tiefziehwerkzeugen331
3.6.2 Betätigungsarten des Niederhalters341
3.6.3 Niederhaltersysteme350
3.7 Wirkmedienbasierte Umformung358
3.7.1 Hydromechanisches Tiefziehen359
3.7.2 Beheiztes hydromechanisches Tiefziehen363
3.7.3 Hochdruckblechumformung (HBU)365
3.7.4 Fluidzell-Umformung366
3.7.5 Innenhochdruck-Umformung (IHU)367
3.8 Tiefziehen unter Temperatureinfluss370
3.8.1 Tiefziehen bei erhöhten Temperaturen370
3.8.2 Warmumformung Presshärten374
3.9 Sonderverfahren der Blechumformung375
3.10 Scherschneiden377
3.11 Biegen385
3.11.1 Biegeverfahren386
3.11.2 Richten durch Biegen391
3.12 Fügen393
3.12.1 Bördeln393
3.12.2 Falzen403
3.12.3 Clinchen409
a)415
b)415
3.12.4 Stanznieten417
3.13 Werkzeugverschleiß beim Umformen420
3.13.1 Verschleißmechanismen420
3.13.2 Maßnahmen zur Verschleißreduktion426
3.13.3 Weitere Maßnahmen zur Verschleißreduktion438
3.14 Blechwerkstoffe447
3.14.1 Stähle447
3.14.2 Aluminiumlegierungen453
3.14.3 Magnesiumlegierungen456
3.14.4 Reintitanwerkstoffe459
3.14.5 Beschichtete Bleche462
Literatur zu Kapitel 3465
4 Massivumformung478
4.1 Einteilung der Verfahren478
4.2 Stauchen481
4.2.1 Kenngrößen beim Stauchen481
4.2.2 Spannungsverhältnisse beim Stauchen483
4.2.3 Umformarbeit492
4.2.4 Verfahrensgrenzen beim Stauchen494
4.2.5 Reibungseinfluss beim Stauchversuch498
4.3 Freiformschmieden499
4.3.1 Sattelformen502
4.3.2 Bauteilformen502
4.3.3 Vorund Nachteile des Freiformschmiedens503
4.4 Gesenkschmieden505
4.4.1 Grundlagen des Gesenkschmiedens506
4.4.2 Verfahrensablauf535
4.4.3 Werkzeugtechnik575
4.4.4 Verschleiß von Schmiedegesenken584
4.4.5 Warmarbeitsstähle für den Gesenkbau622
4.4.6 Schmiedestähle628
4.4.7 Einfluss der Umformmaschine auf den Schmiedeprozess630
4.4.8 Vorund Nachteile des Gesenkschmiedens631
4.5 Fließpressen632
4.5.1 Verfahren mit Beispielbauteilen632
4.5.2 Voll-Vorwärts-Fließpressen636
4.5.3 Hohl-Vorwärts-Fließpressen649
4.5.4 Napf-Rückwärts-Fließpressen653
4.5.5 Verfahrensablauf beim Fließpressen658
4.5.6 Verfahrenstypische Eigenschaften des Kaltfließpressens667
4.6 Strangpressen668
4.6.1 Strangpressprofile – Auswahl herstellbarer Formen669
4.7 Massivumformung von Leichtmetallen671
4.7.1 Schmieden von Aluminiumlegierungen671
4.7.2 Schmieden von Magnesiumlegierungen684
4.8 Thixoschmieden als Sonderverfahren der Massivumformung689
4.8.1 Unterteilung der Umformverfahren im thixotropen Zustand690
4.8.2 Definition Thixotropie (rheologische Grundlagen)692
4.8.3 Besondere Anforderungen an den Werkstoff693
4.8.4 Verfahrensanforderungen694
4.8.5 Mögliche Bauteilfehler700
4.8.6 Vorteile des Thixoschmiedens703
4.9 Pulverschmieden704
4.9.1 Herstellung von Rohteilen aus metallischen Pulvern704
4.9.2 Verfahrensablauf beim Pulverschmieden708
Literatur zu Kapitel 4711
5 Umformmaschinen721
5.1 Einteilung der Umformmaschinen721
5.2 Arbeitsgebundene Umformmaschinen727
5.2.1 Schmiedehämmer727
5.2.2 Spindelpressen738
5.3 Weggebundene Umformmaschinen753
5.3.1 Funktionsprinzip weggebundener Umformmaschinen753
5.3.2 Bauarten weggebundener Umformmaschinen753
5.3.3 Baugruppen von weggebundenen Pressen763
5.3.4 Arbeitsvermögen der weggebundenen Umformmaschine821
5.4 Kraftgebundene Umformmaschinen (Hydraulische Pressen)831
5.4.1 Funktionsprinzip kraftgebundener Umformmaschinen832
5.4.2 Baugruppen von kraftgebundenen Umformmaschinen835
5.4.3 Bewertung von kraftgebundenen Pressen844
5.5 Industrieller Einsatz von Umformmaschinen846
5.5.1 Pressensysteme in der Karosseriefertigung846
5.5.2 Schnellläuferpressen/Stanzautomaten858
5.5.3 Weggebundene Schmiedepressen869
5.5.4 Pressen für die Kaltumformung873
5.5.5 Einarbeitungspressen879
5.6 Genauigkeitskenngrößen von Umformmaschinen883
5.6.1 Geometrische Genauigkeit der unbelasteten Maschine883
5.6.2 Elastische Nachgiebigkeiten der belasteten Maschine884
5.6.3 Messaufbau zur Bestimmung der Genauigkeit unter Last895
5.6.4 Anteile der Baugruppen an der Maschinengenauigkeit900
5.6.5 Auswirkung der Maschinenund Werkzeugsteifigkeit902
5.6.6 Verlagerungsverläufe (Beispiele)906
Literatur zu Kapitel 5911
Sachverzeichnis914

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